2. Решение опорных узлов колонны

5.2.1. Конструирование оголовка колонны.

Толщину опорной плиты оголовка назначаем конструктивно 2,5 см. Предусматриваем расположение опорных ребер главных ба­лок по осям швеллеров колонны, торцы которых предварительно фрезеруются. Для принятой конструкции оголовка назначаем катет шва приварки опорной плиты к торцу колонны конструктив­но: к_f = 0,7 см.

5.2.2. Расчет и конструирование базы колонны

Определим нагрузку от собственного веса колонны:

кН.

Расчётная нагрузка на фундамент:

кН.

где 1,05 − коэффициент надёжности по нагрузке для стальной ко­лонны.

Для определения площади опирания плиты базы колонны предварительно задаются расчетным сопротивлением бетона при местном сжатии:

кН/см².

где = 11,5МПа − расчетное сопротивление бетона сжатию в соответствии с заданным классом В20, (1МПа = 0,1 кН/см); − коэффициент условий работы бетона, принимается равным 0,9.

Тогда требуемая площадь подошвы опорной плиты, определенная из условия смятия бетона, составит:

см².

Размер стороны опорной плиты, параллельной высоте сечения колонны, принимаем с учетом двухсторонних свесов с = 6 см:

см.

Определим ширину опорной плиты:

см.

Полученное значение округляем до 2 см в большую сторо­ну, принимаем см.

Проверим условие:

> ; 16 < 2 9.

Условие не выполняется, окончательно принимаем см.

Уточним фактическую величину сопротивления бетона при местном сжатии опорной плитой базы колонны, для этого зада­димся размерами верхнего обреза фундамента и :

см,

см.

Фактическая величина расчетного сопротивления бетона при местном сжатии опорной плитой базы колонны составит:

кН/см².

При этом должно соблюдаться условие:

; 1,91 кН/см² кН/см²;

1 ,91 кН/см² 1,553 кН/см².

Условие не выполняется, поэтому в дальнейших расчетах используем величину R_b,loc = 1,55 кН/см².

10. База колонны сплошного сечения

Напряжения местного сжатия бетона, являющиеся реактив­ным давлением фундамента на опорную плиту, проверяются по формуле:

кН/см² < кН/см².

Условие выполняется, размеры опорной плиты достаточны.

Для назначения толщины опорной плиты необходимо определить действующие в ней изгибающие моменты, величины которых зависят от конфигурации её участков (рис. 10).

Величины моментов составят:

− в консольной части плиты (участок 1):

кНсм,

где с − консольный свес плиты, см;

− в части плиты, опертой по трем сторонам (участок 2):

где а − коэффициент, определяемый по табл.1, в зависимости от от­ношения длин короткой закреплённой стороны участка 2 к его сво­бодной стороне (рис. 10) :

см,

см,

.

Так как < 0,5, изгибающий момент определяем как для консольной части плиты, т.е.:

кНсм.

Для определения изгибающего момента в части плиты, опер­той по четырем сторонам, (участок 3) вначале необходимо опреде­лить по табл.2 значение коэффициента β в соответствии с отноше­нием :

см,

см,

см,

кНсм.

Толщину опорной плиты определим по наибольшему из най­денных изгибающих моментов:

см.

Окончательную толщину опорной плиты назначаем по сорта­менту листовой стали (табл.8 приложений) = 28 мм.

Траверсу базы привариваем к колонне вертикальными швами, выполняемыми ручной сваркой.

Толщину траверсы принимаем конструктивно = 16 мм. Ка­тет углового шва: см > 0,4 см. Высоту траверсы назначим из условия полной передачи усилия от колонны на опорную плиту через сварные швы:

см,

где = 0,7 − коэффициент глубины провара по металлу шва при ручной сварке; k_f − катет углового шва, назначается конструктивно на 1...2 мм меньше толщины траверсы, но не менее 4 мм (т.е. ); = 18 кН/см − расчетное сопротивление металла шва для элек­тродов Э42А; п = 4 − число учитываемых в расчете швов.

см.

По конструктивным соображениям принимаем высоту траверсы h_d = 25 см.

Анкерные болты базы колонны назначаем конструктивно диаметром 20 мм с глубиной заделки в фундамент не менее 700 мм.