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 Rb.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;
Rb =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 bf = 0,9 – коэффициент принимаются по табл. 34* [1];
bz = 1,05 – коэффициент принимаются по табл. 34* [1];
g wf = g wz = 1- коэффициенты условий работы шва, принятые для заданного климатического района.
Rwf = 20 кН/см2 – расчётное сопротивление угловых швов условному срезу по металлу шва, принимается по таблице 56 [1];
Rwz = 0,45хRun = 16,2 кН/см2 – расчётное сопротивление угловых швов условному срезу по металлу границы сплавления;
Run = 36 кН/см2 – временное сопротивление стали настила разрыву, принимается по табл.51* [1].
Находим расчётное сечение:
βf х Rwf = 0,9х200 = 180МПа;
βz х Rwz = 1,05х162 = 170,1МПа;
Расчётным будет сечение по металлу границы сплавления.
Для обеспечения прочности принимаем высоту траверсы 45 см, что меньше 85хβfхkf = 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 bf = 0,9 – коэффициент принимаются по табл. 34* [1];
bz = 1,05 – коэффициент принимаются по табл. 34* [1];
g wf = g wz = 1- коэффициенты условий работы шва, принятые для заданного климатического района.
Rwf = 20 кН/см2 – расчётное сопротивление угловых швов условному срезу по металлу шва, принимается по таблице 56 [1];
Rwz = 0,45хRun = 16,2 кН/см2 – расчётное сопротивление угловых швов условному срезу по металлу границы сплавления;
Run = 36 кН/см2 – временное сопротивление стали настила разрыву, принимается по табл.51* [1].
Находим расчётное сечение:
βf х Rwf = 0,9х200 = 180МПа;
βz х Rwz = 1,05х162 = 170,1МПа;
Расчётным будет сечение по металлу границы сплавления.
По табл. 38* [1] принимаем минимальное допустимое значение катета шва kf = 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.