Расчет базы колонны сплошного сечения

 

Для колонны сплошного сечения проектируем базу без траверсы (с фрезерованным торцом стержня колонны). Сталь опорной плиты базы принимаем такой же, как сталь колонны С245. Класс бетона фундамента С16/20.

Определяем расчетное сопротивление бетона смятию:

      (3,15)

Определение размеров опорной плиты из условия смятия бетона:

      (3,16)

Плиту проектируем квадратной в плане:

      (3,17)

С учетом размещения стержня сплошной колонны назначаем по сортаменту листового проката опорную плиту базы с размерами В =L=520мм.

При расчетах базы размеры фундамента под опорной плитой можно принять на 300 … 400 мм больше габаритов плиты.

Назначаем размеры фундамента В_ф= L_ф=520+300=820мм

Площадь опорной плиты и верхнего обреза фундамента

А_пл=В·L=52·52=2704см²; А_ф=В_ф·L_ф=82·82=6724см²

Уточняем коэффициент, учитывающий местное сжатие бетона, и расчетное сопротивление бетона смятию:

      (3,18)

      (3,19)

Проверяем реактивный отпор фундамента под плитой

      (3,20)

Рисунок 15 - База центрально-сжатой сплошной колонны.

 

Находим изгибающий момент в плите по кромке колонны, рассматривая трапециевидный участок плиты как консоль:

М=А_трап·q·с=255,2·1,31·3,08=888,2кНсм,      (3,23)

где А_трап – площадь сечения трапеции

      (3,24)

с – расстояние от центра тяжести трапеции до кромки колонны

      (3,25)

Требуемая толщина опорной плиты

      (3,26)

где Rу = 23 кН/см2 – расчетное сопротивление стали по пределу текучести для стали С245 при t_пл = 20…30 мм.

Принимаем толщину опорной плиты t_пл = 26мм.

Проверяем назначенную толщину плиты более точным методом, учитывающим пространственный изгиб плиты. Для этого квадратную плиту и прямоугольное сечение колонны заменяем равновеликими по площади кругами:

           (3,27)

Изгибающие моменты, приходящиеся на единичные полоски в радиальном и тангенциальном направлениях, определяем по формулам:

М_r=k_rN=0,02·3536=50.72кНсм; М_t=k_tN=0,0377·3536=113.31кНсм,

где k_r, k_t – коэффициенты, зависящие от отношения радиусов контура колонны и плиты r_кол/r_пл = 21.5/29.4=0,67

Нормальные напряжения в опорной плите

      (3,28)

      (3,28)

Проверки прочности плиты по нормальным напряжениям уже не выполня ются, поэтому проверку плиты по приведенным напряжениям не проводим, так как она заведомо не обеспечена. По результатам промежуточных расчетов по подбору толщины плиты, окончательно опорную плиту принимаем из стали С345 толщиной t_пл=50мм. Расчетное сопротивление стали по пределу текучести R_у = 28 кН/см²/

Нормальные напряжения в опорной плите

      (3,28)

      (3,28)

Касательные напряжения определяем из условия продавливания:

      (3,29)

Прочность плиты проверяем по приведенным напряжениям:

      (3,30)

Прочность опорной плиты обеспечена.

Сварные швы, прикрепляющие колонну с фрезерованным торцом к опорной плите, рассчитываем на усилие, составляющее 15 % от общего давления. Сварка ручная электродами Э46А. При сварке колонны из стали С245 с опорной плитой из стали С345 тип электрода выбираем по менее прочной стали С245 с нормативным сопротивлением по пределу текучести R _уn =24 кН/см2 < 29 кН/см2, при этом принимаем электроды, дающие металл шва с повышенными пластическими свойствами, т.е. имеющие в названии букву А.

Проверяем прочность сварного шва:

по металлу шва

       (3,31)

по металлу границы сплавления

       (3,32)

где β _f = 0,7, β _z = 1 – коэффициенты глубины проплавления;

k _f = 10 мм – катет шва, принимаемый при t_пл=50мм;

R _wf = 20 кН/см2 – расчетное сопротивление углового шва по металлу шва для электродов Э46А;

R _wz =0,45R _un =0,45·37 = 16,65 кН/см2 – расчетное сопротивление углового шва по металлу границы сплавления, здесь R _un = 37 кН/см2 – нормативное временное сопротивление, для стали С245 при t _f = 16 мм;

Σl _w – сумма длин сварных швов крепления колонны к плите за вычетом по 1 см на каждом непрерывном участке шва

Σl _w = 2(h _ef – 1)+2(b _f – 1)+4(b _ef – 1)=2·(36 – 1)+2·(36–1)+4·(17,4–1)=205,6см.

Фундаментные болты принимаем конструктивно d = 20 мм из стали Ст3пс2 по ГОСТ 535-2005, диаметр отверстий для болтов d_отв = 40 мм.