9.2 Конструирование и расчет базы колонны

Проектируем базу раздельного типа.

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:

1. М_ш = -1143,95 кНм; N_ш =-2305,47 кН – для шатровой ветви;

2. М_п = 261,728 кНм; N_п =-1676,98 кН – для подкрановой ветви.

Усилия в ветвях колонны:

• в шатровой ветви

• в подкрановой ветви

Наиболее нагружена база шатровой ветви.

Требуемая площадь плиты:

(9.5)

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

Ширина плиты . Принимаем В_pl = 53 см. Тогда длина плиты

.

Принимаем L_pl = 47 см.

Фактическая площадь плиты:

Среднее напряжение в бетоне под плитой:

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви, расстояние между траверсами в свету равно: 2·(20+1,8-5,9) =31,8 см.

При толщине траверсы 12 мм, свес плиты составит:

с₁=(47-31,8-2·1,2)/2=6,4 см.

Определяем толщину плиты из условия ее работы на изгиб:

• участок 1 (консольный свес с = с₁ = 6,4 м):

• участок 2 (консольный свес с = с₂ = 4,35 м):

• участок 3 (плита, опертая на 4 стороны):

• участок 4 (плита, опертая на 4 стороны):

Принимаем для расчета M_max = M₃ = 47,75 кНсм.

Для стали С235 по ГОСТ 27772-88 при толщине листа свыше 20 до 40 мм R_y =220 МПа.

Требуемая толщина плиты

Принимаем 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, d = 1,4-2мм, k_fmin = 0,6 мм, = 0,9; = 1,05(табл.34* [2]); =180 МПа; γ_wf =0,85 , γ_wz =1, требуемая длина шва будет равна:

Увеличиваем катет шва, приняв k_fmin = 0,8 мм.

Принимаем h_tr = 540 мм (с учетом возможных непроваров по концам швов).

Крепление траверс к плите принимаем угловыми швами ручной сваркой электродами Э46 по ГОСТ 9467-75, для которых =200 МПа; ; = 0,7; = 1(табл.34* [2]); γ_wf =0,85 , γ_wz =1, γ_с =1.

Условие выполняется, поэтому расчет ведем по металлу шва.

(9.6)

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

;

k_fmin = 10 мм,

Принимаем .

Проверяем прочность траверсы, работающей на изгиб:

;

;

База подкрановой ветви наименее 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 = 540 мм.

Толщина плиты t_pl = 32 мм. Размеры плиты в плане B_plхL_pl =53х47 см, то есть фактическая площадь плиты А_pl = 53x47 = 2438 см² > .

9.3 Расчет анкерных болтов

Расчетные значения изгибающего момента и нормальной силы, действующие в уровне верхнего обреза фундамента:

М = -1763,49 кНм (момент догружает шатровую ветвь);

N = -1283,98 кН.

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

(9.7)

где R_ba = 185 МПа – расчетное сопротивление растяжению анкерных болтов из стали ВСт3кп2 по ГОСТ 535-88 (табл. 60 [2]).

Площадь поверхности сечения одного болта составит:

(9.8)

где n = 4 – принятое число анкерных болтов в базе одой ветви.

В соответствии с табл. 62 [2] принимаем анкерные болты диаметром d = 42 мм, для которых .

Длина заделки болта в фундамент должна быть не менее 1500 мм.

Плитка под анкерные болты работает на изгиб как свободно лежащая на траверсах балка, нагруженная сосредоточенной силой:

(9.9)

Просвет между траверсами составляет b_o = 15,3 см. Максимальный изгибающий момент в плитке:

.

Требуемый момент сопротивления сечения плитки:

где R_y = 220 МПа – принято по табл. 51 [2] как для стали С235 при толщине 20-40 мм.

Назначаем сечение анкерной плитки размером bxt = 240x40 с двумя отверстиями диметром d_о = 46 мм под болт d = 42 мм.

Фактический момент сопротивления (нетто) плитки:

Напряжение в плитке по ослабленному сечению составляет: