Расчет и конструирование базы колонны

Собственный вес колонны:

кг.

Расчетная нагрузка на базу колонны:

кН.

g = 0.098

Требуемая площадь плиты базы колонны

,

где y - коэффициент, зависящий от характера распределения местной нагрузки по площади смятия, при равномерно распределенной нагрузке y = 1;

R_b,loc – расчетное сопротивление смятию:

,

где R_b – расчетное сопротивление тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов для предельных состояний первой группы на осевое сжатие, для бетона класса В15 R_b = 0,75 кН/см²;

a - коэффициент для расчета на изгиб, зависящий от характера операния плит, для бетонов класса ниже В25 a =1;

- принимают не более 2,5 для бетонов класса выше В7,5, потому в нашем случае j_b = 2.

кН/см².

При центрально-сжатой колонне и значительной жесткости плиты напряжения под плитой в бетоне можно считать равномерно распределенными, поэтому y = 1, тогда

см².

Считая в первом приближении плиту базы квадратной, будем иметь стороны плиты равными

см;

см;

принимаем размеры плиты см, L = 41 cм (по конструктивным соображениям), тогда

см².

Напряжение под плитой

кН/см².

Плита работает на изгиб, как пластинка, опертая на соответствующее число кантов (сторон). Нагрузкой является отпор фундамента. В плите имеются три участка.

На участке 1 плита работает по схеме "пластинка, опертая на четыре канта". Соотношение сторон:

> 2,

то есть плиту можно рассматривать как однопролетную балочную, свободно лежащую на двух опорах.

Изгибающий момент:

Здесь: b = hw = 40см; а = bef = 13.75см

кН×см.

Требуемая толщина плиты подбирается по максимальному изгибающему моменту, принимая материал плиты – сталь С245:

см,

принимаем толщину базы 3,2 см.

На участке 2 плита работает тоже, как пластинка, опертая на три канта.

Здесь: d = bf = 30

см,

Соотношение сторон

,

следовательно плиту можно рассматривать как консоль длиной с.

Изгибающий момент:

кН×см.

На участке 3 плита оперта на три канта.

Здесь: d = bf = 30

см,

,

Следовательно плиту можно рассматривать как консоль длиной «В».

Изгибающий момент: кН×см.

Расчет траверсы.

Считаем в запас прочности, что усилие на плиту передается только через швы, прикрепляющие ствол колонны к траверсам и не учитываем швы, соединяющие ствол колонны непосредственно с плитой базы. Траверса работает на изгиб, как балка с двумя консолями. Высота траверсы определяется из условия прочности сварного соединения траверсы с колонной.

Рассчитаем угловые швы на условный срез.

Задаемся катетом шва k_f = 1,3 см.

Сварные швы будем выполнять полуавтоматической сваркой электродами Э42, выполненными из проволоки сплошного сечения Св-08А со значением кН/см². Для стали С245 значение кН/см². Таким образом, расчетные сопротивления сварного шва по металлу шва и по границе сплавления соответственно будут равны ( по табл.3 СНиП II-23-81*):

γwm = 1.25

кН/см²,

кН/см².

Значения коэффициентов при сварке в нижнем положении равны:

кН/см²,

кН/см², следовательно, необходимо рассчитать сварной шов на условный срез по металлу границы сплавления. Тогда длина одного углового шва будет равна:

см,

Высота траверсы h_т = l_w +1 = 41.478 см, принимаем h_т = 42 см.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Учебное пособие «Металлоконструкции», Морозова Д.В.

2. Металлические конструкции. Под редакцией Г.С. Веденикова, Стройиздат, 1998.

3. Металлические конструкции. Под редакцией Е.И. Беленя, М., Стройиздат, 1986.

4. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции (Госстрой СССР. – М. ЦИТП Госстроя СССР, 1996)