Расчет и конструирование базы шатровой ветви колонны

Расчет базы колонны произведем по примеру расчета ступенчатой колонны производственного здания (гл. 14, §4 [1]) и материалу по расчету базы колонны [6].

Требуемая площадь плиты базы:

(84)

где – коэффициент, зависящий от характера распределения напряжений под плитой, при равномерном распределении;

– расчетное сопротивление бетона смятию, определяемое по формуле:

(85)

где – коэффициент, принимаемый для бетонов класса прочности В25 и ниже;

– коэффициент, принимаемый для бетонов класса прочности выше В7,5;

– расчетное сопротивление бетона класса В25 осевому сжатию (призменная прочность), определяемая по программе «Арбат» из ПВК SCAD Office

Примем свес плиты , тогда ширина плиты:

(86)

где – ширина колонны (рис. 20)

Рисунок 20 — База шатровой ветви колонны

По назначенной ширине плиты находим требуемую длину плиты:

(87)

По конструктивным соображениям принимаем:

(88)

где – расстояние между траверсами в свету, равное:

(89)

где – ширина полки сварного швеллера (рис. 20);

– толщина полки сварного швеллера (рис. 20);

— расстояние от наружной грани сварного швеллера до его центра тяжести (рис. 20);

– заданная толщина траверсы (рис. 20)

Принимаем .

Фактическое значение размеров плиты в плане будет отличаться от требуемых теоретически. При этом среднее напряжение под плитой:

(90)

где – фактическая площадь плиты базы, равная:

(91)

Свес плиты в плоскости рамы при фактической длине плиты:

(92)

Определим требуемую толщину плиты максимальному изгибающему моменту разбив плиту на участки в зависимости от опирания (рис. 20):

- Участок 1 (консольный свес ) рассчитывается по формуле 102 [3]:

(93)

где – реактивный отпор фундамента на единицу площади плиты

- Участок 2 (консольный свес ) рассчитывается по формуле 102 [3]:

(94)

- Участок 3 (плита опертая на 4 канта) рассчитывается по формуле 103 [3]:

(95)

(96)

где и – короткая и длинная сторона участка соответственно;

и – коэффициенты, определяемые по таблиц Е.2 [3] в зависимости от отношения длинной стороны к короткой

- Участок 4 (плита опертая на 4 канта) рассчитывается по формуле 103 [3]:

(97)

(98)

где и – короткая и длинная сторона участка соответственно;

и – коэффициенты, определяемые по таблиц Е.2 [3] в зависимости от отношения длинной стороны к короткой

Значит

Требуемая толщина плиты базы по формуле 101 [3]:

(99)

К требуемой толщине плиты необходимо прибавить 2 мм на строжку, значит фактическая толщина плиты будет равна:

Принимаем

Высота траверсы определяется по длине шва крепления траверсы к ветви колонны Ш тр (рис. 21). В запас прочности все усилие в ветви передается на траверсу через четыре угловых шва. Требуемая длина шва при заданном катете шва (таблица 38 [3]) будет находится из формулы 176 [3] для расчета сварного соединения на срез по металлу шва:

(100)

исходя из того, что

где – расчетное сопротивление срезу по металлу шва (таблица Г.2 [3]);

– расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления, определяемое по формуле таблицы 4 [3]:

(101)

где – временное сопротивление разрыву по таблице В.5 [3];

– коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва (при механизированной сварке), по таблице 39 [3];

– коэффициент, учитывающий границы сплавления шва (при механизированной сварке), по таблице 39 [3]

Рисунок 21 — Расчетная схема траверсы на изгиб

Высота траверсы:

(102)

Принимаем

Толщину траверсы находим из условия ее работы на изгиб, как двухконсольной балки, опертой шарнирно на полки наружной ветви колонны и ребра жесткости, являющиеся продолжением полок на базе ветви (рис. 21). Нагрузкой на траверсу является в рассматриваемом случае отпор фундамента , передающийся через плиту базы в виде условно принимаемой равномерно распределенной нагрузки по подошве базы (плиты базы), пересчитанный в погонную нагрузку на траверсу:

(103)

Максимальный момент в среднем сечении траверсы:

(104)

Требуемая толщина траверсы:

(105)

Принимаем

Расчет анкерных болтов

Расчет анкерных болтов (рис. 21) производится на сочетание нагрузок, дающее минимальное значение продольной растягивающей силы в ветви в расчетном сечении 1-1 подкрановой части колонны (приложение 2):

Рисунок 22 — Расчетная схема траверсы на усилия от анкерных болтов

Усилие в анкерных болтах:

(106)

Требуемая площадь сечения болтов:

(107)

где – расчетное сопротивление анкерного болта растяжению (таблица Г.7 [3])

Принимаем 4 болта на базу, определим требуемый диаметр одного анкерного болта:

(108)

Принимаем 4 болта диаметром 24 мм.

Сварные швы Ш тр (рис. 22), прикрепляющие ветви траверсы к ветви колонны следует проверять на усилие и момент от него:

(109)

где – расстояние от наружной грани полки до оси анкерного болта (рис. 22), определяемая по формуле:

(110)

где – ширина анкерной плитки, равная:

(111)

Напряжение в швах Ш тр проверяются по металлу шва, т.к.

(112)

- от силы

(113)

- от момента

(114)

Результирующее напряжение по металлу шва:

(115)

Так как условие выполняется, то оставляем принятые высоту траверсы и катет шва.

Усилие от анкерных болтов изгибает траверсу, как двухконсольную балку (рис. 22). Поэтому траверсу рекомендуется проверить на изгиб от и на срез на опоре от