5.4 Розрахунок і конструювання баз колон.
В курсовій роботі рекомендується проектувати шарнірні бази з траверсами (рис. 11), особливістю яких є кріплення до фундаменту двома (інколи 4) анкерними болтами безпосередньо за плиту.
Жорсткі бази мають не менше чотирьох анкерних болтів, які прикріплюються до траверс. Після їх затягування виключається поворот колони на опорі, що забезпечує передачу згинального моменту. Діаметр анкерних болтів для шарнірної бази приймають в межах 20…30 мм, а для жорсткої 24…36 мм. Принципово розрахунки обох баз не відрізняється.
а)
б)
Рис. 11. Бази колон: а) наскрізної; б) суцільної.
Порядок розрахунку.
Визначають необхідну площу плити за умови міцності бетону при місцевому стиску:
(55)
де
;
(орієнтовно можна приймати
),
-
площа фундаменту по верхньому обрізу,
-
призмова міцність бетону,
-
розрахунковий опір бетону при місцевому
стиску.
Конструктивно визначають один із розмірів плити (наприклад ширину
)
і знаходять другий
.
Товщину траверс призначають 10…16 мм, а
величину звісу с
не більше 80…90 мм при анкерних болтах
М24…М30.Знаходять фактичне значення напруг під плитою бази:
(56)
4. Обчислюють згинаючий момент на різних ділянках плити:
на ділянці 1, обпертої на 4 канта
(57)
на ділянці 2, обпертої на 3 або 2 канта
(58)
на ділянці 3 (консольній)
(59)
де
-
коефіцієнт, який залежить від відношення
закріпленої сторони пластинки
до
,
і приймається по табл. 15.
При
відношенні
розрахунковий згинаючий момент визначають
так як і для одно прольотної балочної
плити:
(60)
При
відношенні
плиту
розраховують як консоль.
5. По максимальному з обчислених згинаючих моментів, для різних ділянок плити, визначають товщину плити:
(61)
При різних відмінностях по величині згинаючих моментів на різних ділянках плити слід внести зміни в схему спирання плити (постановка ребер, діафрагм) для вирівнювання перших. Зменшуючи розміри пластинок (ділянок) тим самим зменшують і величину згинаючого моменту.
Знаходять величину траверси за умови розміщення зварних швів:
(62)
де n- кількість швів, через які навантаження передається з стержня колон на траверси.
Розраховують зварні шви кріплення траверси до плити, якщо кінець колони не фрезерований:
(63).
Приклад 5.5
Необхідно запроектувати базу суцільної колони, яка розглянута в прикладі 5.1. Матеріал бази – сталь С235, бетон класу В 7.5.
Розв’язок:
Необхідна
площа плити бази
Конструктивно
приймаємо товщину плити
,
і формуємо один із розмірів плити
.
Довжина плити
.
Приймаємо довжину плити
.
Фактичне значення напруг під плитою
.
Визначаємо характерні ділянки плити бази і розраховуємо величини згинаючих моментів на них.
Ділянка
1. (пластинка обперта на 4 канта) – розміри
пластинки:
;
,
відношення
,
звідки
.
Згинаючий момент
.
Ділянка
2. (пластинка обперта на 3 канта) – розміри
пластинки:
;
,
відношення
.
З огляду
на велику різницю в моментах на ділянках
зменшимо величину моменту на ділянці
2 шляхом установки ребер жорсткості
товщиною 10 мм, розбивши пластинку на
дві рівні частини. Для цих пластинок:
;
.
Ділянка
3. (консольна пластинка) – виліт консолі
.
Згинаючий момент на консольній ділянці
.
Необхідна товщина плити по більшому з
моментів (
):
.
Приймаємо товщину плити 28 мм.
Висота
траверси за умови розміщення зварних
швів (4 шва, зварювання напівавтоматом
зварочним дротом СВ 08Г2С, катет швів
)
при розрахункових характеристиках шва:
;
;
;
;
;
.
Прийнято
траверсу висотою
.
Кріплення траверси до плити приймаємо
кутовими швами
.
Міцність зварних швів
.
При визначенні сумарної довжини швів з кожної сторони шва не враховано по 1 см на не провар. Торець колони прикріплюємо конструктивним швом .
ДОДАТКИ (дається мовою оригіналу)
Таблица 1.
Толстолистовая сталь (по ГОСТ 19903-71)
Параметры листов |
Значения параметров, мм |
Длина |
2000, 2500, 2800, 3000, 3500, 4000, 4200, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 7500, 8000. |
Ширина |
600, 710, 1000, 1250, 1400, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 3000. |
Толщина |
3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 36, 40, 50, 60, 80, 100. |
Таблица 2.
Широкополосная универсальная сталь (по ГОСТ 82-79)
Параметры полосы |
Значения параметов, мм |
Толщина |
6, 8, 10, 12, 14, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 36, 40 |
Ширина |
200, 220, 240, 250, 280, 300, 360, 380, 400, 450, 480, 500, 530, 560, 600, 630, 650, 670, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050. |
Длина |
От 5000 до 18000 |
Таблица 3.
Нормативные и расчетные сопротивления для стальных конструкций
(выборка из (2, табд.51))
Сталь |
Стандарт |
Вид проката |
Толщина, мм |
Нормативное сопротивление проката, МПа |
Расчетное сопротивление, МПа |
||
С235 |
ГОСТ 277772-88 |
Лист -«-«- -«-«- фасон |
От 2 до20 Св. 20…40 40…100 От 2 до 20 Св. 20…40 |
235 225 215 235 225 |
360 360 360 360 360 |
230 220 210 230 220 |
350 350 350 350 350 |
С245 |
-«-«- |
Лист Фасон
|
От 2 до 20 -«-«- Св. 20…30 |
245 245 235 |
370 370 370 |
240 240 230 |
360 360 360 |
С255 |
-«-«- |
Лист
Фасон
|
От 4 до 10 Св. 10…20 20…40 От 4 до 10 Св. 10…20 20…40 |
245 245 235 255 245 235 |
380 370 370 380 370 370 |
240 240 230 250 240 230 |
370 360 360 370 360 360 |
Таблица 4.
Рекомендуемые материалы для сварки и их расчетные сопротивления
(выборка из (2, табл. 55, 56))
Марка стали |
Марка сварной проволоки (по ГОСТ 2246-70) |
Тип электрода (по ГОСТ 9647-75) |
|
С235, С245 С255, С275, С285 |
СВ-08А СВ-08ГА СВ-08Г2С |
342 346 |
180 200 215 |
Таблица 5.
Значения коэффициентов
и
(2, табл. 34)
Вид сварки при диаметре сварочной проволоки , мм |
Положение шва |
Коэф. |
При катетах швов, мм |
|||
3..8 |
9..12 |
14..16 |
18 и более |
|||
Автоматическая при 3..5 |
В лодочку
Нижнее
|
|
1,1 |
0,7 |
||
1,15 |
1,0 |
|||||
1,1 |
0,9 |
0,7 |
||||
1,15 |
1,05 |
1,0 |
||||
Автоматическая и полуавтоматическая при 1,4..2 |
В лодочку
Нижнее, горизонтальное, вертикальное |
|
0,9 |
0,8 |
0,7 |
|
1,05 |
1,0 |
|||||
0,9 |
0,8 |
0,7 |
||||
1,05 |
1,0 |
|||||
Ручная, полуавтоматическая, проволокой сплошного сечения или порошковой проволокой |
В лодочку, нижнее, горизонтальное, вертикальное, потолочное |
|
0,7 1,0 |
|||
Таблица 6.
Значение коэффициента
для симметричных двутавров
(выборка из 2, табл. 66))
|
0,25 |
0,5 |
1,9 |
2,0 |
|
1.19 |
1,12 |
1,07 |
1,04 |
ПРИМЕЧАНИЕ:
- площадь соответственно пояса и стенки.
Таблица 7.
Значение
для сварных балок (2, табл. 21)
|
0,8 |
1,0 |
2,0 |
4,0 |
6,0 |
10,0 |
30 |
|
30,0 |
31,5 |
33,3 |
34,6 |
34,8 |
35,1 |
35,5 |
Таблица 8.
Значения
для сварных балок (2. табл. 23)
|
Значения
при
|
||||||||
0.5 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
1.2 |
1.4 |
1.6 |
1.8 |
2.0 |
|
1 2 4 6 10 30 |
11.5 12.0 12.3 12.4 12.4 12.5 |
12.4 13.0 13.3 13.5 13.6 13.7 |
14.8 16.1 16.6 16.8 16.9 17.0 |
18.0 20.4 21.6 22.1 22.5 22.9 |
22.1 25.7 28.1 29.1 30.0 31.0 |
27.1 32.1 36.3 38.3 39.7 41.6 |
32.6 39.2 45.2 48.7 51.0 53.8 |
38.9 46.5 54.9 59.4 63.3 68.2 |
46.6 55.7 65.1 70.4 76.5 83.6 |
Таблица 9.
Предельные значения
для сварных балок (2, табл. 24)
|
Предельные значения при |
|||||||
0.8 |
0.9 |
1.0 |
1.2 |
1.4 |
1.6 |
1.8 |
2.0 |
|
1 2 4 5 10 30 |
0 0 0 0 0 0 |
0.146 0.109 0.072 0.066 0.059 0.047 |
0.183 0.169 0.129 0.127 0.122 0.112 |
0.267 0.277 0.281 0.288 0.296 0.300 |
0.359 0.406 0.479 0.536 0.574 0.633 |
0.445 0.543 0.711 0.874 1.002 1.283 |
0.540 0.652 0.930 1.192 1.539 2.249 |
0.48 0.799 1.132 1.468 2.154 2.939 |
Таблица 10.
Значения коэффициента
(2. табл. 25)
|
0.8 |
0.9 |
1.0 |
1.2 |
1.4 |
1.6 |
1.8 |
2.0 |
|
|
37.0 |
39.2 |
45.2 |
52.8 |
62.0 |
72.6 |
84.7 |
Таблица 11.
Коэффициенты продольного изгиба центрально-сжатых элементов
(выборка из 2, табл. 72))
Гибкость |
Расчетное
сопротивление
|
||
200 |
240 |
320 |
|
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 |
988 967 939 906 869 827 782 734 665 599 537 479 |
987 962 931 894 852 805 754 686 612 542 478 419 |
984 955 917 875 822 766 687 602 522 445 361 321 |
ПРИМЕЧАНИЕ: Значения коэффициентов увеличены в 1000 раз.
Таблица 12.
Коэффициенты расчетной длины для центрально-
сжатых стержней постоянного сечения
Коэффициент расчетной длины |
Закрепление концов стержня |
||
шарнирное |
шарнирное |
жесткое |
|
шарнирное |
жесткое |
жесткое |
|
|
1,0 |
0,7 |
0,5 |
ПРИМЕЧАНИЕ: В числителе дано закрепление верхнего конца стержня, в знаменателе – нижнего.
Таблица 13.
Коэффициенты для определения размеров сечения колонн
Схема сечения |
|
|
|
|
0.43
0.24 |
0.38
0.44 |
0.39
0.52 |
Таблица 14.
Значения коэффициентов для расчета на изгиб плит, опертых на четыре каната
|
1 |
1.1 |
1.2 |
1.3 |
1.4 |
1.5 |
1.6 |
1.7 |
1.8 |
1.9 |
2 |
2.2 |
|
0.048 |
0.055 |
0.063 |
0.069 |
0.075 |
0.081 |
0.036 |
0.091 |
0.094 |
0.098 |
0.1 |
0.125 |
Таблица 15.
Значения коэффициентов для расчета плит, опертых на три или два каната
|
0.5 |
0.6 |
0.7 |
0.8 |
0.9 |
1.0 |
1.2 |
1.4 |
2.0 |
2.2 |
|
0.060 |
0.074 |
0.088 |
0.097 |
0.107 |
0.112 |
0.120 |
0.126 |
0.132 |
0.133 |
ВИХІДНІ ДАНІ ДО ЗАВДАННЯ ПО КУРСОВІЙ РОБОТІ
„ Балочна клітка”.
Буква шифру |
Крок колон у повздовжному напрямку А, м. |
Крок колон у поперечному напрямку В, м. |
Відмітка верху настила, м. |
Тимчасове навантаження V, кПа |
Тип перерізу колони |
Будівельна висота перекриття hстр, м. |
|
П О К А К О Й Б У К В Е Ш И Ф Р А П Р И Н И М А Е Т С Я |
|||||
|
1-й |
2-й |
3-й |
4-й |
5-й |
6-й |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
А |
16 |
5 |
7,0 |
18 |
наскрізна ΙΙ |
2,4 |
Б |
15 |
5,5 |
7,4 |
19 |
„ [] |
2,3 |
В |
14 |
6 |
7,8 |
20 |
„ ][ |
2,2 |
Г |
13 |
6,5 |
8,2 |
21 |
„ ΙΙ |
2,1 |
Д |
12 |
5 |
8,6 |
22 |
„ [] |
2,0 |
Е |
16 |
5,5 |
9,0 |
23 |
„ ][ |
1,9 |
Є |
15 |
6 |
9,4 |
24 |
„ ΙΙ |
1,8 |
Ж |
14 |
6,5 |
9,8 |
25 |
„ [] |
1,7 |
З |
13 |
5 |
10,2 |
26 |
„ ][ |
1,6 |
И |
12 |
5,5 |
6,6 |
20 |
„ ΙΙ |
2,2 |
І |
16 |
6 |
7,0 |
21 |
„ [] |
2,1 |
Ї |
15 |
6,5 |
7,4 |
22 |
„ ][ |
2,0 |
Й |
14 |
5 |
7,8 |
23 |
„ ΙΙ |
1,9 |
К |
13 |
5,5 |
8,2 |
24 |
суцільна Ι |
1,8 |
Л |
12 |
6 |
8,6 |
25 |
„ Ι |
1,7 |
М |
16 |
6,5 |
9,0 |
26 |
„ Ι |
1,6 |
Н |
15 |
5 |
9,4 |
27 |
„ Ι |
2,4 |
О |
14 |
5,5 |
9,8 |
28 |
„ Ι |
2,3 |
П |
13 |
6 |
6,2 |
22 |
„ Ι |
2,2 |
Р |
12 |
6,5 |
6,6 |
23 |
„ Ι |
2,1. |
С |
16 |
5 |
7,0 |
24 |
„ Ι |
2,0 |
Т |
15 |
5,5 |
7,4 |
25 |
„ Ι |
1,9 |
Ф |
14 |
6 |
7,8 |
26 |
„ Ι |
1,8 |
Х |
13 |
6,5 |
8,2 |
27 |
„ Ι |
1,7 |
Ц,Ч |
12 |
5 |
8,6 |
28 |
„ Ι |
1,6 |
Ш,Щ |
16 |
5,5 |
9,0 |
29 |
„ Ι |
2,4 |
Ю,Я |
15 |
6 |
9,4 |
30 |
„ Ι |
2,3 |
Примечание: Габаритне размеры площадки в плане для всех вариантов составляют 2А·2В