Конструирование и расчет базы колонны

Проектируем базу раздельного типа.

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:

а) М = + 647,8 кН м; N = - 815,85 кН -для шатровой ветви;

б)М = - 368,3 кН м; N = - 162,182 кН для подкрановой ветви.

Усилия в ветвях колонны:

- в подкрановой ветви:

- в шатровой ветви:

т. е. наиболее напряженной является база шатровой ветви.

Рисунок 14 Для расчета базы колонны и анкерных болтов.

База шатровой ветви.

Требуемая площадь плиты:

где R_вр = 9,5 МПа – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию; класс бетона В12,5.

Ширина плиты В_pl = b_f2 + 2c₂ = 37,6 + 2 6,2 = 50,0 см.

(с_{2 min} = 4 см – минимальный размер свеса плиты).

Принимаем В_pl = 50 см, тогда длина плиты

Принимаем L_pl = 28 см.

Фактическая площадь:

А_pl = 50 28 = 1400 см² > .

Среднее напряжение в бетоне под плитой:

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви, расстояние между траверсами в свету равно 173,2 мм.

При толщине траверсы 12 мм, свес плиты составит:

с₁ = (28 – 17,32 – 2 1,2)/2 = 4,14 см.

Определяем толщину плиты из условия ее работы на изгиб:

- участок № 1 (консольный свес с = с₁ = 4,14 см)

- участок № 2 (консольный свес с = с₂ = 6,2 см)

- участок № 3 (плита, опертая на четыре стороны):

- отношение большей стороны пластины к меньшей.

где α = 0,125 по таблице П.3.1 приложения 3

- участок № 4 (плита, опертая на четыре стороны):

> 2 , α = 0,125.

Принимаем для расчета М_max = 8,875 кН см.

Принимаем сталь С235 по ГОСТ 27772-88 при толщине проката от 20 до 40 мм

R_y = 220 МПа.

Требуемая толщина плиты

Принимаем с учетом припуска на фрезеровку толщину плиты .

Высоту траверсы определяем из условия требуемой длины сварного шва крепления траверсы к ветви колонны. Считая (в запас прочности), что все усилие с ветви передается на траверсы через 4 угловых шва и принимая полуавтоматическую сварку проволокой Св-08А, по ГОСТ 2246-70*, d = (1,4 2) мм, по таблице 38 [2] k_{f min} = 6 мм, по таблице 39 [2] β_f = 0,9; β_z = 1,05; по таблице Г.2 [2] R_wf = 180 МПа, по таблице 4 [2] R_wz = 0,45 R_un = 0,45 370 = 166,5 МПа.

Принимаем h_tr = 300 мм (с учетом возможных непроваров по концам швов).

Крепление траверс к плите принимаем угловыми швами ручной сваркой электродами Э42 по ГОСТ 9467-75, для которых по таблице Г.2 [2] R_wf = 180 МПа, R_wz = 0,45 R_un = 0,45 370 = 166,5 МПа, β_f = 0,7; β_z = 1,0, γ_с = 1,05.

Условие:

1,1 R_wz < R_wf < R_wz

183,15 > 180 < 237,86

Условие не выполняется поэтому расчет ведем по металлу границы сплавления.

где:

( 1 см – учитывает возможный непровар по длине каждого из швов);

Принимаем

Проверяем прочность траверсы, работающей на изгиб:

База подкрановой ветви менее нагруженная. В связи с этим размеры ее элементов назначаем конструктивно, сообразуясь с размерами соответствующих элементов базы шатровой ветви.

Размеры траверс – те же: t_tr = 12 мм, h_tr = 300 мм

Толщина плиты t_pl = 20 мм. Размеры плиты в плане B_{pl ˟} L_pl = 500 _˟ 430 мм, т. е. фактическая площадь плиты A_pl = 50 43 = 2150 см² > .

Расчёт анкерных болтов

Расчётные значения изгибающего момента и нормальной силы, действующие на уровне верхнего обреза фундамента: M=717,2 кНм (момент догружает шатровую ветвь);

N= - 817,12 кН.

Требуемая площадь сечения нетто анкерных болтов, устанавливаемых в базе одной (подкрановой) ветви колонны, определится из выражения (рис. 6.5):

где - расчётное сопротивление растяжению анкерных (фундаментных) болтов по табл. Г7 [2] из стали ВСт3кп2 по ГОСТ 535-88 (таблица Г4 [2]).

Площадь поверхности сечения одного болта составит:

где n=2 – принятое число анкерных болтов в базе одной ветви.

В соответствии с ГОСТ 24379.1 принимаем 2 анкерных болта диаметром d=30 мм, для которых

Длина заделки болта в бетон фундамента должна быть не менее 130 мм.

Плитка под анкерные болты

Плитка под анкерные болты работает на изгиб как свободно лежащая

на траверсах балка, нагруженная по середине пролёта сосредоточенной силой:

Просвет между траверсами составляет

Максимальный изгибающий момент в плитке:

Требуемый момент сопротивления сечения плитки:

где =230 МПа = 23 кН/см² принят по таблице В1 [2] как для стали С235 по ГОСТ 27772-88 при толщине листового проката от 20 до 40 мм.

γ_с - коэффициент условия работы (таблица 1[2]).

Назначаем сечение анкерной плитки размером с одним отверстием диаметром d₀=40 мм под болт d=36 мм.

Фактический момент сопротивления (нетто) плитки:

Напряжение в плитке по ослабленному сечению составляет:

, т.е. условие выполняется.

Расчётные значения изгибающего момента и нормальной силы, действующие на уровне верхнего обреза фундамента: M=-411,5 кНм (момент догружает шатровую ветвь);

N= - 163,45 кН.

Требуемая площадь сечения нетто анкерных болтов, устанавливаемых в базе одной (шатровой) ветви колонны, определится из выражения:

где - расчётное сопротивление растяжению анкерных (фундаментных) болтов по табл. Г7 [2] из стали ВСт3кп2 по ГОСТ 535-88 (таблица Г4 [2]).

Площадь поверхности сечения одного болта составит:

где n=2 – принятое число анкерных болтов в базе одной ветви.

В соответствии с ГОСТ 24379.1 принимаем 2 анкерных болта диаметром d=42 мм, для которых

Длина заделки болта в бетон фундамента должна быть не менее 130 мм.

Плитка под анкерные болты

Плитка под анкерные болты работает на изгиб как свободно лежащая

на траверсах балка, нагруженная по середине пролёта сосредоточенной силой:

Просвет между траверсами составляет

Максимальный изгибающий момент в плитке:

Требуемый момент сопротивления сечения плитки:

где =230 МПа = 23 кН/см² принят по таблице В1 [2] как для стали С235 по ГОСТ 27772-88 при толщине листового проката от 20 до 40 мм.

γ_с - коэффициент условия работы (таблица 1[2]).

Назначаем сечение анкерной плитки размером с одним отверстием диаметром d₀=46 мм под болт d=42 мм.

Фактический момент сопротивления (нетто) плитки:

Напряжение в плитке по ослабленному сечению составляет:

, т.е. условие выполняется.

Библиографический список

1 СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Госстрой России, М.:ГУП ЦПП, 2003 г. (с изменениями №1 и №2).

2. СП 16.13330.2011. Cтальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*. Изд. официальное.М.2001,172 с.

3. В.В. Горев, Б.Ю. Уваров и др. Металлические конструкции. Том 2. Конструкции зданий. М.:Высш.шк., 1999.-528 с.: ил.

4. Лампси Б.Б., Иванова О.Б., Лампси Б.Б. Пример расчета стального каркаса одноэтажного промышленного здания. Методические указания. Н.Новгород, 2004.

5. Кузнецов В.В. "Металлические конструкции. Том 2. Стальные конструкции зданий и сооружений", 1998.

6. Кудишин, Ю. И. Металлические конструкции. 9-е издание. - М. : Академия, 2007.

7. Горев В.В. "Металлические конструкции. Том 1. Элементы конструкций", 3-е издание, 2004

Приложения.

Ферма Ед. изм. кН, м