Конструирование и расчет базы колонны

Рис.4.3.1. К расчёту базы колонны с траверсой

База служит для передачи нагрузки от стержня колонны на фундамент. По конструктивному решения база с траверсой, обеспечивающей шарнирное сопряжение колонны с основанием, т.е. анкерные болты крепят непосредственно к опорной плите, за счёт гибкости которой обеспечивается податливость соединения, если возникнут случайные моменты.

Требуемую площадь опорной плиты находим из условия прочности бетона на смятие:

где R_b.loc – расчётное сопротивление бетона смятию, определяемое по формуле:

здесь α =1- для бетона класса ниже В25;

φ= 1,4 –кубический корень из отношения площади верхнего обреза фундамента к площади плиты;

R_b =9,5МПа – расчётное сопротивление осевому сжатию бетона класса В12,5.

Принимаем размеры опорной плиты:

;

.

Фактическая площадь опорной плиты:

;

Определяем фактическое напряжение под плитой:

Плиту рассматриваем, как пластину, нагруженную снизу равномерно распределённым давлением фундамента и опёртую на элементы сечения стержня и базы колонны.

На участке I плита закреплена по четырём сторонам. Наибольший изгибающий момент в полосе шириной 1см:

где α = 0,094 – при отношении b/a =344/193=1,78 по табл3.1 [2].

На участке II плита закреплена по трём сторонам. Т.к. отношение b₁/a₁ = 100/400=0,25<0,5 – плита рассчитывается как консоль с вылетом, равным b₁. Наибольший изгибающий момент:

На участке III плита закреплена одной стороной и рассчитывается как консоль с вылетом, равным с:

По наибольшему из изгибающих моментов определяем требуемую толщину плиты:

;

Принимаем:

.

Из предположения, что вся нагрузка со стержня колонны передаётся на ветви траверсы через вертикальные швы, определяем высоту траверсы (сварку назначаем полуавтоматическую сварочной проволокой СВ-08ГА, в среде углекислого газа, положение «нижнее»):

где b_f = 0,9 – коэффициент принимаются по табл. 34* [1];

b_z = 1,05 – коэффициент принимаются по табл. 34* [1];

g _wf = g _wz = 1- коэффициенты условий работы шва, принятые для заданного климатического района.

R_wf = 20 кН/см² – расчётное сопротивление угловых швов условному срезу по металлу шва, принимается по таблице 56 [1];

R_wz = 0,45хR_un = 16,2 кН/см² – расчётное сопротивление угловых швов условному срезу по металлу границы сплавления;

R_un = 36 кН/см² – временное сопротивление стали настила разрыву, принимается по табл.51* [1].

Находим расчётное сечение:

β_f х R_wf = 0,9х200 = 180МПа;

β_z х R_wz = 1,05х162 = 170,1МПа;

Расчётным будет сечение по металлу границы сплавления.

Для обеспечения прочности принимаем высоту траверсы 45 см, что меньше 85хβ_fхk_f = 85х0,9х1,6 = 122,4 см.

Проверяем прочность траверсы:

;

В опорном сечении траверсы:

;

;

;

;

Принимаем .

;

;

;

;

В пролетном сечении траверсы:

;

;

;

Рассчитываем горизонтальные угловые швы, к которыми траверсы приварены к опорной плите(сварку назначаем полуавтоматическую сварочной проволокой СВ-08ГА, в среде углекислого газа, положение «нижнее»):

где b_f = 0,9 – коэффициент принимаются по табл. 34* [1];

b_z = 1,05 – коэффициент принимаются по табл. 34* [1];

g _wf = g _wz = 1- коэффициенты условий работы шва, принятые для заданного климатического района.

R_wf = 20 кН/см² – расчётное сопротивление угловых швов условному срезу по металлу шва, принимается по таблице 56 [1];

R_wz = 0,45хR_un = 16,2 кН/см² – расчётное сопротивление угловых швов условному срезу по металлу границы сплавления;

R_un = 36 кН/см² – временное сопротивление стали настила разрыву, принимается по табл.51* [1].

Находим расчётное сечение:

β_f х R_wf = 0,9х200 = 180МПа;

β_z х R_wz = 1,05х162 = 170,1МПа;

Расчётным будет сечение по металлу границы сплавления.

По табл. 38* [1] принимаем минимальное допустимое значение катета шва k_f = 17 мм.

Список литературы

1. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 96с

2. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Металлические конструкции». В.А. Кудрявцев. – И.: ИжГТУ, 2004. – 57с

3.Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / Под общ. ред. Е.И.Беленя. – М.: Стройиздат, 1986.-600 с.

4. Расчёт стальных конструкций: Справочное пособие. Я.М. Лихтарников и др.- Киев: Будiвельник, 1984. -368с.