Расчет и конструирование базы колонны

Ширина нижней части колонны равна 1000 мм, поэтому проектируем базу раздельного типа.

Расчетные комбинации усилий в нижней части колонны (сечение 4 - 4):

а) для расчета базы подкрановой ветви -

б) для расчета базы наружной ветви

Определяем усилия в ветвях колонны по формулам:

(5.61)

База наружной ветви. Определяем требуемую площадь плиты:

(5.62)

где  – расчетное сопротивление фундамента,

– коэффициент условий работы.

         

 – площадь смятия,

 – расчетная площадь смятия, определяемая в зависимости от размеров фундамента.

Принимаем максимальное значение j_b=1,2.

По конструктивным соображениям свес плиты с₂ должен быть не менее 4см.

Тогда

 где b – ширина сечения ветви колонны; принимаем

(5.63)

Конструктивно принимаем

 

Рисунок 5.3 – К расчету базы под наружную ветвь колонны

Среднее напряжение в бетоне под плитой:

Принимаем толщину траверсы

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно:

(5.64)

где   – ширина полки уголка,

 –  расстояние до центра тяжести сечения уголка.

Тогда свес плиты

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты.

Участок 1 (консольный свес ):

(5.65)

Участок 2 (консольный свес ):

Участок 3 (плита, опертая на четыре канта: ):

(5.66)

Участок 4, плита, опертая на четыре стороны, имеет меньшие размеры сторон, и ее пролетный момент не является расчетным.

В расчет принимаем  

Определяем требуемую толщину плиты  мм, по формуле:

(5.67)

где R _у =230МПа, для стали С255 толщиной 20-40 мм,

g _с =1,2 – для опорных плит толщиной до 40 мм из стали с R_un<285МПа,

Принимаем  Высоту траверсы  определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны.

Ширина грузовой площади, с которой собирается реактивное давление фундамента  на одну траверсу:

Нагрузка на более нагруженную внутреннюю траверсу:

Сварка полуавтоматическая проволокой марки СВ - 08А диаметром 2мм. Катет шва принимаем

Требуемую длину шва l_w, см, определяем по формуле

(5.68)

Интенсивность погонной нагрузки на траверсу:

(5.69)

Определяем на траверсу усилия Q и М:

	(5.70)
	(5.71)
	(5.72)

где  – расчетный пролет траверсы,

 – консольный свес.

Момент сопротивления траверсы:

(5.73)

Проверка траверсы на срез:

(5.74)

 

Проверка траверсы на прочность по нормальным напряжениям:

(5.75)

Проверка траверсы на прочность по приведенным напряжениям в опорном сечении при

(5.76)

Расчетная комбинация усилий в нижнем сечении колонны для расчета анкерных болтов М =-561,32 кН∙м, N = -1888,77кН.

Усилие в болтах:

(5.77)

Так как в болтах не возникает усилий растяжения, то конструктивно принимаем 2 болта d=20 мм.

База подкрановой ветви

Требуемая площадь плиты:

(5.78)

Ширину плиты принимаем такой же, как и в наружной ветви В =54 см, тогда консольный свес с₂ =3 см.

Длина плиты  Принимаем L =25 см, тогда получаем:

           

Средние напряжения в бетоне под плитой:

Консольный свес плиты:

(5.79)

где b_f – ширина полки двутавра, в данном случае равна 16,0 см,

t _тр =1,0 см – толщина траверсы.

Рисунок 5.4 – К расчету базы под подкрановую ветвь колонны

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты:

участок 1 – консольный свес с вылетом с₁ =6,0 см,

участок 2 – консольный свес с вылетом см  – не является расчетным.

участок 3 – плита, опертая на четыре канта, при > 2:

Принимаем для расчета

Требуемая толщина пластины:

Толщину плиты принимаем: мм.

Нагрузка на траверсу:

(5.80)

Так как нагрузка на траверсу наружной ветви больше, чем на траверсу подкрановой ветви, то высоту траверсы подкрановой ветви примем такую же, тем самым заведомо обеспечив прочность траверсы см.

Расчетная комбинация усилий в нижнем сечении колонны для расчета анкерных болтов М=-561,73 кН∙м, N= 649,49 кН.

Усилие в болтах:

Анкерные болты проектируем из стали марки 09Г2С по ГОСТ 19281-73* с расчетным сопротивлением растяжению R_{b а} =225МПа.

Требуемая площадь болтов  

Принимаем n =4 болта диаметром d =24 мм, с суммарной площадью сечения

А _bn =4∙ 4,52=18,08 см².

В связи с большим усилием крепления анкерных болтов, выполняем анкерную балочку из двух швеллеров. Анкерную балочку с пролетом l = b_f рассматриваем как свободнолежащую на траверсах и нагруженную сосредоточенной силой от анкерных болтов (рис. 5.2).

 

                          М= F ₁ ∙ l /4                      М= F ₁ ∙ a

Рисунок 5.5 –Расчетные схемы анкерной балочки при одном (а) и двух анкерных болтах (б).    

Усилие одного болта

Изгибающий момент

Требуемый момент сопротивления         

Конструктивно принимаем балочки из двух швеллеров №10 с

Расчет стропильной фермы

Исходные данные:

Пролет фермы – 36м. Шаг ферм – 12 м. Уклон верхнего пояса 1/10.

Место строительства – г. Красноярск.

Материал фермы сталь С255 по ГОСТ 27772-88* с R_y = 240 МПа.

Сварка полуавтоматическая под флюсом сварочной проволокой марки СВ-08А, диаметром d=2 мм. Болты нормальной точности класса 5,6.

Ввиду симметричности фермы и приложенной нагрузки рассчитываем половину фермы.

Сбор нагрузок на ферму

Постоянная нагрузка

Таблица 6.1 – Нагрузка от веса конструкций покрытия

Вид нагрузки	Нормативная, кПа	Коэфициент надежности по нагрузке	Расчетная, кПа
1 Ограждающие элементы
1.1 Гравийная защита (15-20мм)	0,35	1,35	0,46
1.2 Гидроизоляционный ковер из 3-4 слоев рубероида	0,18	1,35	0,234
1.3 Асфальтная стяжка, 20 мм	0,4	1,35	0,52
1.4 Минераловатные плиты, g=2,5 кН/см^2, h=50 мм	0,3	1,35	0,39
1.5 Пароизоляция (2 слоя пергамина)	0,05	1,35	0,065
2 Несущие элементы кровли
2.1 Стальной плоский лист	0,14	1,15	0,15
3 Металлические элементы покрытия
3.1 Стропильная ферма	0,27	1,15	0,28
3.2 Каркас фонаря	0,12	1,15	0,13
3.3 Связи покрытия	0,06	1,15	0,063
3.4 Прогоны	0,12	1,15	0,126
	q^нкр=1,99		q кр=2,418

Расчетная нагрузка от веса кровли g^н _кр, кН/м², без учета веса фонаря:

(6.1)

Определяем вес фонаря g_фн, кН/м², по формуле:

(6.2)

 

где  – нормативный вес фонаря.

Определяем вес бортовой стенки и остекления на единицу длины стенки g_б,ст, кН/м, по формуле:

(6.3)

 

где – нормативный вес стенки фонаря.

Вес конструкций фонаря учтем в местах его опирания на ферму.

Определим силы F_i, кН, в узлах фермы, причем силы F₀ и F₉ приложены к колоннам и в расчете не учитываются (рисунок 6.1):

(6.4)

где  – длина панели, примыкающей к рассматриваемому узлу,

 – вес фермы и связей на 1 м² горизонтальной проекции кровли.

 – вес кровли.

 – угол наклона верхнего пояса к горизонту,

– расстояние между фермами.

Рисунок 6.1 – Постоянная нагрузка на ферму

Определяем опорные реакции R_A и R_B, кН, по формуле:

(6.5)

Снеговая нагрузка

Рассмотрим первый вариант загружения (рисунок 6.2 а):

Расчетная нагрузка от снега, действующая на кровлю:

(6.6)

где m – коэффициент перехода от веса снега на земле к весу снега на покрытии по [5]; ;

– коэффициент перегрузки, g.

Определим силы F_i, кН, в узлах фермы, причем силы F₀ и F₇ приложены к колоннам и в расчете не учитываются:

(6.7)

 

 

 

 

Определяем опорные реакции  и , кН:

Рассмотрим второй вариант загружения (рисунок 6.2 б):

Определим силы F_i, кН, в узлах фермы, при условии, что ;

 где  м;

 

 

 

Определяем опорные реакции  и , кН:

а)

Рисунок 6.2 – Варианты снегового загружения

В связи с тем, что усилия, возникающие в стержнях от рамных моментов и распора значительно меньше, усилий, возникающих в стержнях от постоянной и снеговой нагрузки, можно эти усилия не рассчитывать. Таким образом, в расчеты принимая только постоянную и 2 снеговые нагрузки.