4.4 Расчет узлов колонны

4.4.1. База колонны

Рис. 21 . База колонн

Расчет опорной плиты

Определение размеров опорной плиты в плане

Площадь опорной плиты определяется из условия прочности материала фундамента.

Принимаем для фундамента бетон класса В20 с R_пр = 11,5 МПа.

Условие прочности бетона на местное сжатие:

, где , здесь , отсюда

.

Ширину плиты назначим из конструктивных соображений:

В = b + 2t_тр + 2с,

где b = 18 см – ширина сечения колонны,

t_тр = 1,5 – толщина траверсы (назначаем),

с = 7 см.

В = 18 + 21,5 + 27 = 35 см

Определяем длину плиты:

,

Принимаем L = 55 см.

Фактическая площадь опорной плиты: А = 5535 = 1925 см².

Определение толщины опорной плиты

Определяем фактическое напряжение в бетоне под плитой:

.

Плита работает на изгиб. Колонна и траверса делят плиту на три типа участков – консольный, опертый на три канта и опертый на четыре канта. На каждом участке выделим полосу единичной ширины, и определим погонную нагрузку на эту полосу:

.

Определим изгибающие моменты в плите:

Участок 1 – консольный

;

Участок 2 – опертый по 4 сторонам

Определяем размеры участка:

– размер короткой стороны,

– размер длинной стороны.

Изгибающий момент определяется по формуле:

, где ,при =0,125, тогда

.

Участок 3 – опертый по 3 сторонам

Определяем размеры участка:

– размер закрепленной стороны,

– размер свободной стороны.

Изгибающий момент определяется по формуле

при участок считается консольным и

Сравнивая моменты , , , выбираем максимальный:

.

Определяем толщину опорной плиты из условия прочности плиты на изгиб:

,

принимаем = 25 мм.

Расчет траверсы

Высоту траверсы определяем из условия прочности сварных швов.

Назначим автоматическую сварку сварочной проволокой Св-08А, тогда

R_wf = 180 МПа,

R_wz = 0.45 = 0.45370 = 166,5 МПа,

По табл. 34* СНиП определяем коэффициенты глубины проплавления (автоматическая сварка при d = 1.4-2 мм в вертикальном положении при катете шва k_f = 3-8 мм):

_f = 0,9 _z = 1,05.

Определяем менее прочное сечение сварного шва:

R_wf_f = 1800,8 = 162 МПа – по металлу шва,

R_wz_z = 166,51,05 = 174,8МПа – по металлу границы сплавления.

Менее прочное сечение – по металлу шва, следовательно, в дальнейшем ведем расчет по металлу шва.

Условие прочности сварного шва по металлу шва:

,

Назначаем k_f = 12 мм, тогда

,

.

Принимаем  = 35 см.

Проверка прочности траверсы:

рис. 22. Расчетная схема траверсы

Проверку прочности траверсы производим в месте крепления траверсы к ветви колонны.

q_тр – погонная нагрузка на траверсу,

.

Определяем усилия в траверсе посередине:

L =55– длина пролета;

d = 5,15 см – длина консольного участка;

Определяем напряжения в траверсе:

,

Прочность траверсы по нормальным напряжениям обеспечена,

МПа < R_s =108 МПа

Прочность траверсы обеспечена.

Размеры для наружной ветви колонны принимаем такие же , т.к ветви имеют одинаковую площадь, а нагрузка на подкрановую ветвь больше.