Расчет и конструирование базы колонны

 

База служит для распределения нагрузки от стержня равномерно по площади опирания и обеспечивает закрепление нижнего конца колонны.

База – рисунок 5 – состоит из опорной плиты 3 и 2х траверс 4. Для уменьшения толщины плиты, если по расчету она получилась больше номинальной, ее укрепляют ребрами жесткости. Анкерные болты фиксируют правильность положения колонны относительно фундамента.

Определяем требуемую (расчетную) площадь опорной плиты А_р, см², в соответствии с рисунком 5, по формуле

 

(26)

где N – расчетное усиление в колонне, кН;

R_см^б – расчетное сопротивление бетона (фундамента) на смятие,

R_см^б=0,6...0,75 кН/см²

 

Определяем ширину опорной плиты В, см, по формуле

 

(27)

где h – высота сечения профиля, см;

S_тр – толщина траверсы, S_тр=1,2S_пл, см;

С – консольная часть опорной плиты, см,

С=10…15 см.

 

Окончательный размер В_д принимаем согласно ГОСТ 82-70 [2, с.358].

Определяем длину опорной плиты L, см, по формуле

 

(28)

 

 

Окончательную длину опорной плиты L_д принимаем по ГОСТ 82-70 [2,с.358] в зависимости от конструкции сечения.

Определяем действительную площадь опорной плиты А_д, см², по формуле

 

(29)

 

Определяем толщину опорной плиты S_оп.пл из условия работы ее на изгиб.

Определяем изгибающий момент М₁, , на консольном участке 1 по длине 10 мм, в соответствии с рисунком 5, по формуле

 

(30)

где σ_б – опорное давление фундамента, кН/см².

 

(31)

где А_д – действительная площадь опорной плиты, см².

 

Определяем изгибающий момент М₂ на участке 2, опирающемся с четырех сторон, , по формуле

 

(32)

где α – коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны к более короткой на участке 2 – таблица 3.

 

Таблица 3 – Коэффициент для расчета плит, опертых с четырех сторон

Длинная		1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9		>2
Короткая
α	0,048	0,055	0,063	0,069	0,075	0,081	0,086	0,091	0,094	0,098	0,1	0,125

 

 

Рисунок 5 – База колонны – крепление шарнирное

 

Определяем изгибающий момент М₃, , на участке 3, по формуле

 

(33)

где β – коэффициент, зависящий от отношения закрепленной стороны а

к незакрепленной стороне h, в соответствии с таблицей 4.

 

Таблица 4 – Коэффициент для расчета плит, опертых с трех сторон

	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9		1,2	1,4		>2
	0,06	0,074	0,088	0,097	0,107	0,112	0,120	0,125	0,132	0,133

 

Толщину плиты S_оп.пл определяем по максимальному из трех изгибающих моментов, мм, по формуле

 

(34)

 

Диаметры анкерных болтов принять конструктивно:

- для шарнирных баз d=20...30 мм;

- для жестких баз d=24...36 мм.

Для жестких баз применяем анкерные плитки 5, которые привариваются к траверсам в процессе монтажа колонны в соответствии с рисунком 6.

Толщина анкерных плиток S_а=30...40 мм.

Ширина плитки b_а, мм, принимается в зависимости от диаметра анкерных болтов, по формуле

 

(35)

 

Определяем суммарную длину сварных швов Σl_ш, см, прикрепляющих траверсу к ветвям колонны, по формуле

 

(36)

где β – коэффициент, зависящий от способа сварки;

К_f – катет сварного шва принимается по наименьшей толщине

металла по СНиП 11-23-81 (с.48, таблица 38), см.

 

Определяем высоту траверсы h_тр, см по формуле

 

(37)

 

 

 

Рисунок 6 – База колонны – крепление жесткое

 

 

Расчет и конструирование оголовка колонны и ее стыков

 

Оголовок служит опорой для балок, ферм и распределяет сосредоточенную нагрузку на колонну равномерно по всему сечению стержня.

Давление на колонну передается на опорную плиту 6 – рисунок 7, а затем на опорное ребро 7 и через ребро 8 на ветви колонны и далее равномерно распределяется по сечению колонны. Поперечное ребро 9 препятствует скручиванию опорных ребер.

 

 

Рисунок 7 – Оголовок колонны

 

 

Принимаем толщину опорной плиты оголовка S_о.пл= 16...25 мм.

Принимаем толщину опорных ребер S_р= 14...20 мм.

Если опорная плита оголовка устанавливается на фрезерованные торцы опорных ребер, то катеты сварных швов, прикрепляющих опорную плиту к опорным ребрам, принимаются конструктивно:

- К_f=6 мм при S_о.пл=16...20 мм;

- К_f=8 мм при S_о.пл=16...25 мм.

С опорных ребер давление на стенку колонны передается через вертикальные угловые швы.

Определяем требуемую длину вертикальных угловых швов l_ш, см, по формуле

 

(38)

где β – коэффициент, зависящий от способа сварки;

К_f – катет шва, принимается по минимальной толщине металла, см.

 

Проверяем ребро на срез t, кН/см², по формуле

 

(39)

где A_p – площадь ребра, см²;

R_s – расчетное сопротивление сдвигу, кН/см².

 

(40)

 

Технологический раздел

Выбор способа сварки и методов контроля качества

Сварных соединений

Для изготовления колонны выбираем и обосновываем способ сварки, исходя из обеспечения высокой производительности и качества изготовления. Выбираем и обосновываем контроль качества сварных соединений.