3.2 Определение толщины опорной плиты

Опорная плита работает как пластинка на упругом основании (упругим основанием является бетон фундамента), загруженная давлением, передаваемым от торца колонны, ветвей траверсы. В инженерной практике для упрощения расчётов плиту рассматривают как пластинку, опёртую на торец колонны, траверсы и рёбра жёсткости находящуюся под воздействием реактивного отпора фундамента. Под отпором фундамента понимается напряжения сжатия в бетоне по контакту плита-бетон.

В зависимости от конструктивных особенностей базы, плита может быть разделена на участки, шарнирно опёртые по контуру (на четыре стороны или канта, на три канта, на два канта) и консольные участки.

На рис. 3. Показаны участки плиты: опирание на 3 канта – участок – 1; на 4 канта – участок 2 и консольный участок - 3.

Отпор фундамента в пределах каждого из участков (отсеков) принимают равномерно распределенным и равным (в запас прочности) наибольшему напряжению сжатия в пределах рассматриваемого участка. Длина каждого канта определяется измерением на эскизе плана плиты с учётом линейного масштаба. В связи с небольшими толщинами элементов опорного контура можно использовать расстояние «в свету».

Отсек 3 – консоль, ширина расчетной полоски 1 см.

О тсек 1 – тонкая пластина, опертая шарнирно на 3 стороны (3 канта)

– свободная не опёртая сторона отсека

	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1	1.2	1.4	2	≥ 2
	0.06	0.074	0.088	0.097	0.107	0.112	0.12	0.126	0.132	0.133

Отсек 2 – тонкая пластина опертая по контуру

	1	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6	1.8	2	≥ 2
	0.048	0.055	0.063	0.069	0.075	0.0815	0.086	0.094	0.10	0.125

полоска с большей кривизной соответствует короткой стороне пластинки

– более короткая сторона

Из выделяем , тогда ;

;

Окончательно принимаем стандартную . Если , то в опасный отсек следует поставить ребро жесткости( правый отсек 2 , рис. 1) и заново провести расчет этого раздела, или принять более высокую марку бетона.

3.3 Расчёт анкерных, фундаментных болтов

Возникающие под плитой растягивающие напряжения σ_р , рис. 1 не могут быть компенсированы силами сцепления между плитой и бетоном, и создаётся опасность отрыва края плиты базы колонны от фундамента.

Усилия в анкерных болтах S_a определяют в предположении; что действия равнодействующей эпюры σ_р

полностью воспринимается анкерными болтами. С каждой стороны базы ставят по два анкерных болта.

На рисунке 7 показана расчётная схема для определения усилий в анкерных болтах.

Усилие в анкерных болтах находят из условия равновесия моментов всех сил относительно центра тяжести «О» сжатой зоны эпюры напряжений отпора фундамента

∑ M_o = M_a - N_a∙n - 2S_a∙m = 0, откуда

S_a = ( M_a - N_a∙n) / 2 m. *

Плечи всех сил, входящих в это уравнение, можно найти графически на эскизе базы колонны с учётом принятого линейного масштаба, либо аналитически:

l_c = ( l_пл∙|σ_с ) / ( σ_с + σ_р ),

где σ_с и σ_р определяются от действия внешних усилий N_a и M_a, взятые без учёта знака, где

n = 0,5 l_пл - l_c / 3 - расстояние от оси колонны до центра тяжести сжатой зоны эпюры напряжений;

m = k + n + l_пл / 2 - расстояние от оси анкерных болтов до центра тяжести сжатой зоны эпюры напряжений, где К=100 ÷150 мм. – расстояние от оси анкерных болтов до края плиты.

Отдельно следует остановиться на определение значений Ма и Nа. Из выражения * для S_a видно, что усилия S_a в анкерных болтах тем больше, чем больше разность в числителе этого выражения, поэтому при определении Sa следует рассмотреть два возможных сочетания нагрузок, расчётной схемы рамы.

1. собственный вес + ветер

M_a = 0,82 M_g + M_q

N_a = 0,82 N_g + N_q

2. собственный вес + снег + ветер

M_a = 0,82 M_g + n_c ( M_p + M_q )

N_a = 0,82 N_g + n_c ( N_p + N_q )

В этих формулах M_g, M_q; M_p и N_g, N_q, N_p – значение изгибающего момента и продольной силы соответственно от постоянной, ветровой и снеговой нагрузок для нижнего сечения колонны, найденные из статического расчёта рамы.

Так как постоянная нагрузка g разгружает анкерные болты, то значение Mg и Ng следует определять при коэффициенте надёжности по нагрузке γ_f = 0,9, а не при γ_f = 1,1, как это было сделано при статическом расчёте рамы. Поэтому в приведённых формулах значения M_g и N_g умножается на коэффициент К = 0,9 / 1,1 = 0,82; где 0,9-коэффициент сочетания нагрузок.

Определив значение S_a для двух сочетаний нагрузок, за расчётное принимают наибольшее из них. В производственных зданиях с шарнирным сопряжением ригеля с колоннами наибольшего усилия S_a , как правило, возникает при сочетании: постоянная нагрузка + ветер, тогда M_a=M_g и N_a=0,82N_g.

Требуемую площадь анкерного болта по резьбе определяют по зависимости A_δп = S_a/ R ,

где R =1450кг/см² – расчётное сопротивление для стали анкерных болтов ВСт3кп2.

Выбрать анкерный болт проще по несущей способности, используя данные таблицы 1.

Нормальные размеры анкерных фундаментных болтов из стали марки ВСт3кп2 (бетон фундамента класса не менее B12,5):

Таблица 1

d = 24 - 36 мм; d = 42 - 80 мм; d = 30 - 80 мм.

На чертеже должна быть указана полная длина анкерного болта

l_aб = l_зад + δ_пл+h_тр+ (δ_ап или h_шв) + l_гб;

где l_зад - длина заделки в бетон анкерного болта ( таблица 1);

δ_пл - толщина опорной плиты;

h_тр -высота траверсы; **

( δ_ап или h_шв ) толщина анкерной плитки или высота опорных швеллеров;

l_гб - длина головки болта (шайба+гайка, принимаются примерно (2÷3) d_аб.

** высота траверсы определится далее: