38. Конструирование и расчёт базы центрально-сжатой колонны.

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с основанием. При сравнительно небольших расчетных усилиях в колоннах (до 4000…5000 т) рекомендуется применять базы с траверсами. Траверса воспринимает нагрузку от стержня колонны и передает ее на опорную плиту.

После выбора типа базы расчетом устанавливают размеры опорной плиты в плане и ее толщину. В центрально-сжатых колоннах размеры плиты в плане определяют из условия прочности фундамента.

1. Определение размеров плиты в плане.

Нагрузка на базу колонны N_б = N+G,

где N – максимальная продольная сила на опоре; G – вес колонны.

G = _fА _ст

Требуемую площадь плиты определяют по формуле:

A_тр= , (7)

где R_b – расчетное сопротивление бетона сжатию;

• – коэффициент, принимаемый равным 1,2...1,3.

Размеры плиты (В и L) принимаются с учетом типа сечения колонны, расположения стержня в плане, а также размещения траверс и укрепляющих плиту ребер. Вылет консольной части плиты принимают вначале 80…120 мм и уточняют в процессе расчета толщины плиты. Плита работает как пластинка на упругом основании, воспринимающая давление стержня, траверс и ребер. Толщина опорной плиты определяется ее работой на изгиб как пластинки, опертой на торец колонны, траверсы и ребра и загруженную снизу равномерно распределенной нагрузкой от отпора фундамента

Напряжения под плитой базы

q=N/А_пл.

Плита может иметь участки, опертые на четыре, три канта или два канта (рис. 5).

Рис. 5. База центрально сжатой колонны

2. Определение толщины плиты. Для определения толщины плиты вычислим изгибающие моменты на разных участках, принимая q = .

Наибольшие изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 см в пластинках, опертых на 3 или 4 канта, определяются по формулам:

при опирании на три канта:

М=qс²; (8)

при опирании на четыре канта:

М=qa², (9)

где q – расчетное давление на 1 см² плиты, принимаемое равным напряжению в железобетонном фундаменте;_.

,  – коэффициенты, зависящие от отношения сторон расчетного участка плиты, принимаются по табл.3 и табл.4;

 – от отношения более длинной стороны к короткой;

 – от отношения закрепленной стороны пластинки к свободной.

При отношении сторон b/a > 2 расчетный момент определяется как для однопролетной балочной плиты по формуле:

М=qa²/8. (10)

При отношении сторон b₁/с > 2 плита рассчитывается как консоль, изгибающий момент определяется по формуле:

М=q b₁²/2, (11)

где а, b, а₁, b₁ – размеры расчетного участка плиты.

Толщина плиты определяется по наибольшему изгибающему моменту, вычисленному на различных участках:

t_пл= . (12)

Рекомендуется принимать толщину плиты в пределах 20…40 мм.

Диаметр анкерных болтов при шарнирном сопряжении принимают равным d 20…30 мм, а при жестком d 24…36 мм. Диаметр отверстия для анкерных болтов принимается в 1,5…2 раза больше диаметра анкеров. На анкерные болты надевают шайбу с отверстием, которое на 3 мм больше диаметра болта, и после натяжения болта гайкой шайбу приваривают к базе.

Предполагается, что усилие N со стержня колонны передается на траверсу, а затем на фундамент. Усилие стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых определяет высоту траверсы. Если ветви колонны прикрепляются к стержню колонн четырьмя швами, то высота траверсы определяется по формуле:

. (13)

Высота углового шва принимается не более 1…1,2 толщины ветви траверсы, которая из конструктивных соображений устанавливается равной 10…16 мм. Высота траверсы принимается не более 85β_wκ_f.

Проверяем допустимую длину сварного шва:

 85 β_fk_f

Проверим прочность швов

39. Компоновка балочных конструкций

Балки используют в виде отдельных несущих конструкций, или в виде перекрестных балок.

Система несущих балок называется балочной клеткой. Балочные клетки подразделяются на три основных типа: упрощенный, нормальный и усложненный. Упрощенный тип применяется при малых пролетах. В этом случае рационально использование прокатных балок. Шаг балок определяется конструктивным решением настила. При нормальном типе балочной клетки главные балки, как правило, составного сечения, а балки настила – прокатные или гнутые. Усложненный тип балочной клетки применяется при больших нагрузках и расстояниях между колоннами. Сопряжение балок может быть этажное, в одном уровне и пониженное. При этажном сопряжении вспомогательные балки устанавливаются на верхний пояс главных. Такое сопряжение удобно при монтаже и изготовлении, но увеличивает высоту перекрытия. При сопряжении в уровне вспомогательные балки крепятся к главным сбоку. Расстояние между балками настила определяется несущей способностью настила и обычно бывает 0.6 – 1.6 м при стальном и 2-3.5 м при железобетонном настиле.

Расстояние между вспомогательными балками 2 – 5 м.

Рис.4 Типы сопряжений балок