Розрахунок і конструювання бази колони

Під колони суцільного перерізу проектують бази з траверсами та додатковими ребрами, які можуть встановлюватися для забезпечення міцності опорної плити при згині. База може виконуватися з траверсами, привареними до опорної плити на заводі, як це показано на рисунку 2.2, або з фрезерованим торцем колони (фрезерування виконують разом з привареними траверсами), який встановлюється на простругану й попередньо вивірену опорну плиту. Схема найпростішої конструкції бази позацентрово стиснутої колони наведена на рисунку 2.2. Інші варіанти конструктивного рішення баз колон наведені в навчальних виданнях [5, 6, 7]. Бази з привареними траверсами та бази з фрезерованим торцем колони розраховують і конструюють у такому порядку:

1. Попередньо приймають розміри опорної плити бази за конструктивними вимогами. Для забезпечення вільних звісів плити на консольній ділянці 1
в межах 40÷140 мм її ширину В_ПО обирають на 100÷300 мм більшою за ширину полички колони. Довжина плити L_ПО обирається залежно від висоти перерізу колони b в межах (1,2÷2,0)× b.

2. За розрахунковою комбінацією зусиль в перерізі колони А з таблиці 2.1 (як правило, ця комбінація зусиль враховується також при підборі поперечного перерізу колони за методикою підрозділу 2.2), скоригованою з урахуванням коефіцієнта відповідальності γ_n з таблиці 1.4, визначають максимальні напруження в бетоні фундаменту під опорною плитою бази:

. (2.8)

3. За отриманим значенням σ_b,max вибирають клас бетону для фундаменту з урахуванням його розрахункового опору при стиску та ефекту обтискування бетону. Розрахункові опори бетону різних класів приймають за нормами проектування залізобетонних конструкцій, витяг з яких наведено в таблиці В.5. При необхідності коригують розміри плити у бік збільшення чи зменшення й повторюють розрахунок за пунктом 2.

4. Висоту траверс бази встановлюють залежно від габариту колони (висоти двотавра підібраного перерізу) h_Т =(0,5÷1,0)× b, а їх товщину t_Т приймають рівною (1/30÷1/20) висоти.

 

Рис. 2.2. Розрахункова схема бази колони

 

 

5. Чотири зварні шви, якими траверси приварюються до стержня колони, перевіряють на спільну дію поздовжньої сили N і згинального моменту M з розрахункової комбінації зусиль в перерізі А за таблицею 2.1. Як правило, вона співпадає з розрахунковою комбінацією для підбору перерізу колони. Виходячи з вказівок пунктів 1.2.18, 1.2.19 ДБН [3], необхідний катет швів, кожен з яких має розрахункову довжину l_w = h_T –2 см, обчислюють за однією з формул:

при

(2.9)

при

Величина катета шва (2.9) узгоджується з конструктивними вимогами таблиці 1.12.1 та пункту 1.12.1.5 ДБН [3] (k_f ≤ 1,2× t_min).

6. Визначають максимальне та мінімальне значення напружень в бетоні від дії комбінації зусиль "N_min і ±M", яка складалася в таблиці 2.1 для розрахунку анкерних болтів (значення N і M підставляють за модулем)

; . (2.10)

При σ_b,min >0 бетон під усією опорною плитою працює на стиск. Зусилля відриву не виникають, тому анкерні болти встановлюються конструктивно діаметром 20÷36 мм (залежно від габаритів колони). Якщо отримано σ_b,min <0, під частиною опорної плити виникають напруження відриву згідно з рисунком 2.2, які сприймаються анкерними болтами.

7. Для визначення зусиль в анкерних болтах встановлюють довжину с та положення центра ваги стиснутої зони бетону a за формулами

; . (2.11)

Відстань від центру ваги стиснутої зони бетону до осі анкерних болтів y згідно з рисунком 2.2 призначають такою, щоб осі анкерних болтів проходили на 50÷100 мм від краю опорної плити. Зусилля в анкерних болтах дорівнює

. (2.12)

У формули пункту 7 значення σ_b,max, σ_b,min, N і M підставляють за модулем.

 

8. За таблицею Ж.6 ДБН [3] вибирають марку сталі для анкерних (фундаментних) болтів, попередньо встановлюють її розрахунковий опір і визначають необхідну площу перерізу болтів відповідно до вимог пункту 1.12.2.15 ДБН [3] і вимог СНиП 2.09.03-85 "Сооружения промышленных предприятий" за формулою:

. (2.13)

За таблицею Ж.8 ДБН [3] вибирають діаметр одного або двох болтів, площа перерізу яких A_bn відповідає необхідній. Можливість установки двох болтів між траверсами бази встановлюється, виходячи з відстані між болтами, не меншої за 6 діаметрів болта (для болтів з відгином). Уточнивши за таблицею Ж.6 ДБН [3] розрахунковий опір болтів відповідно до обраного їх діаметра, виконують перевірку міцності болтів за формулою

. (2.14)

При необхідності зменшення діаметру болтів слід прийняти сталь з вищим розрахунковим опором і повторити перевірку міцності болтів за (2.14).

9. Ширину плит b_ПА, які встановлюються на кінцях траверс для кріплення анкерних болтів, назначають конструктивно, з урахуванням відстані від опорної плити бази до анкерних болтів та розміщення цих плит на траверсах. Товщину плит t_ПА розраховують як висоту прямокутного перерізу балки на двох опорах (траверсах), навантаженої зусиллями в одному чи двох анкерних болтах.

10. На кожній з ділянок опорної плити, які обпираються на одну, дві, три чи чотири сторони та позначені на рисунку 2.2 відповідними цифрами, визначається значення згинального моменту в плиті за формулами (Н.1), (Н.2) та вказівками таблиці Н.2 з додатку Н ДБН [3]. При виконанні курсової роботи в запас надійності допускається приймати реактивний тиск бетону фундаменту на плиту рівним найбільшим напруженням у бетоні (2.8).

11. Товщина опорної плити визначається за формулою з пункту 1.7.2 ДБН [3] з урахуванням найбільшого значення згинального моменту в плиті з пункту 10. Якщо найбільше значення згинального моменту різко відрізняється від значень на інших ділянках, доцільно підкріпити плиту додатковими ребрами жорсткості та повторити визначення моменту за пунктом 10 для підкріпленої ділянки плити. Слід також звернути увагу, що при розрахунку товщини опорної плити за формулою (1.7.1) ДБН [3] враховується окремий коефіцієнт умов роботи γ_с з таблиці 1.1.1 ДБН [3].

Можливі варіанти конструктивних рішень баз колон різного поперечного перерізу наведені в літературі [5, 6, 7].