5. Расчет и конструирование базы колонны.

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:

а) М=1015 кНм; N= - 2006 кН;

б) М=-653 кНм; N= - 1827 кН;

Усилия в ветвях колонны:

- в шатровой ветви:

- в подкрановой ветви:

,

т.е. наиболее нагруженной является база шатровой ветви

База шатровой ветви:

Требуемая площадь плиты:

A_pl,tr=N₂/R_вр=2148,9/0,95=2262,0 см²;

R_вр=0,95кН/см² - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию; класс бетона В12,5.

Ширина плиты:

- минимальный размер свеса плиты;

Принимаем тогда длина плиты

.

Фактическая площадь плиты: A_pl=37·62=2294 см²> A_pl,tr =2620 см²;

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви, расстояние между траверсами в свету равно 2·(20+1,6-6,0)=31,2 см.

При толщине траверсы 12 мм, свес плиты составит.

С₁=(37-31,2-2∙1,2)/2=1,7 см

Принимаем С_1min=4 см, тогда . Значит,A_pl =42·62=2604 см²> A_pl,tr =2620 см²

Среднее напряжение в бетоне под плитой:

δ_ф=N₂/A_pl=2148,9/2604=0,83 кН/см²

Определяем толщину плиты из условия ее работы на изгиб:

участок 1 (консольный свес c₁=4,0 см):

кН·см;

участок 2 (консольный свес c₂=6,3см):

кН·см;

участок 3 (плита, опертая на четыре стороны)

b/а=454/200=2,27>2 α=0,133

кН·см;

участок 4 (плита, опертая на четыре стороны)

b/а=454/96=4,73>2 α=0,125

кН·см;

Принимаем для расчета М_mах=М₃=44,16 кН·см.

Для стали С235 по ГОСТ 27772-88 при толщине листа свыше 20 мм до 40 мм. R_y=22кН/см²

Требуемая толщина плиты: _см

Принимаем =32 мм (с учетом припуска на фрезеровку).

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, d=1,4-2 мм; k_f=8 мм, β=0,9; R_wf=18кН/см²; γ_wf=1; γ_с=1, требумая длина шва будет равна:

Принимаем h_тр=42 см. Проверкасмсм;

Крепление траверс к плите принимаем угловыми швами ручной сваркой электродами Э46 по ГОСТ 9467-75, для которых R_wf=20кН/см²; R_wz=0,45R_un=0,45·36=16,2 кН/см²; β_f=0,7; β_z=1,0; γ_wf= γ_wz =1; γ_с=1.

Условие 1,1 R_wz ≤ R_wf ≤ R_wz· β_z/ β_f; R_wz· β_z/ β_f=162·1,0/0,7=231;

178,2 < 200 < 231.

выполняется, поэтому расчет ведем по металлу шва.

см;

где см;

мм; мм

Принимаем k_f =10мм.

кН/см

Проверяем прочность траверсы, работающей на изгиб:

кН·см;

кН·см;

см³;

σ=M_tr,max/W_tr=1402,52/411,6=3,4 кН/см² < 23 кН/см²

База подкрановой ветви наименее нагруженная. В связи с этим размеры ее элементов назначаем конструктивно, отталкиваясь от размеров базы шатровой ветви.

Толщина плиты: =32 мм. Размер плиты в планеB_pl х L_pl = 42х62см

т.е. фактическая площадь плиты см².

Расчет анкерных болтов крепления подкрановой ветви

Расчетные значения изгибающего момента и нормальной силы, действующие в уровне верхнего обреза фундамента в соответствии с табл.:

N_min= - 378 кН, M= - 628 кНм.

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

Σ A_bn=M - Ny₂ / h₀·R_ba=62800-378·43,9/9405·22,5=21,85см²

где R_ba=22,5кН/см² – расчетное сопротивление растяжению анкерных(фундаментных) болтов из стали С235 по ГОСТ535-88 (табл. 60[1])

Площадь поверхности сечения одного болта составит:

A_bn,1=Σ A_bn/n=21,85/2=10,925 см²

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

В соответствии с табл. 62[1] принимаем анкерные болты диаметром d=42 мм, для которых A_bn,1=11,2 см² >10,925 см²

Минимальная глубина заделки болта в бетоне l=1,5 м по табл. 4.17[1]

Усилие в анкерных болтах наружной ветви меньше. Из конструктивных соображений принимаем такие же болты.