2.5 База колонны

Ширина нижней части колонны превышает 1 м, поэтому проектируем базу раздельного типа. Конструкция базы колонны показана на рисунке 2.4. Базу каждой ветви колонны конструируем и рассчитываем как базу центрально сжатой колонны. Для исключения дополнительных моментов центр тяжести плиты совмещаем с центром тяжести ветвей. Базу под каждую ветвь рассчитываем на отдельную комбинацию усилий М и N, которая дает наибольшее сжимающее усилие в ветви в нижнем сечении колонны.

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 1-1): 1) М₁ = - 451,0 кНм, N₁ = - 1978,0 кН – для подкрановой ветви (1, 3, 5, 7,);

2) М₂ = + 1270,1 кНм, N₂ = - 2106,6 кН – для наружной ветви (1, 2, 3, 5, 8).

Рисунок 2.4 – Конструкция базы колонны

Расчетные усилия в ветвях колонны:

кН,

кН.

Принимаем для фундамента бетон класса В12.5 с расчетным сопротивлением на сжатие R_b = 7,5 МПа. Расчетное сопротивление бетона на местное сжатие

R_b,loc =   _b  R_b  _b2 = 1,0  1,2  7,5  0,9 = 8,1 МПа,

где  = 1,0 для бетона класса ниже В25;

;

A_Ioc1 – площадь смятия;

A_Ioc2 – расчетная площадь смятия, определяемая в зависимости от размеров фундамента.

Принимаем максимальное значение _b = 1,2;

_b2 = 0,9 – коэффициент условий работы бетона.

Для бетона класса

В7.5 – R_b = 4,5 МПа, В10 - R_b = 6,0 МПа, В12.5 - R_b = 7,5 МПа,

В15 - R_b = 8,5 МПа, В20 - R_b = 11,5 МПа.

2.5.1 База наружной ветви. Требуемая площадь плиты из условия прочности бетона под плитой

A_тр = N_B2 / R_b,Ioc = 1962,9  10 / 8,1 = 2423 см².

С учетом конструктивных соображений свес плиты с₂ принимают не менее 4 см. Тогда ширина плиты В  b_к + 2с₂ = 50 + 2  4 = 58 см.

Принимаем В = 60 см, тогда с₂ = (В - b_к) / 2 = (60 - 50) / 2 = 5 см.

Длина плиты L = A_тр / В = 2423 / 60 = 40,4 см. Принимаем L = 42 см.

Фактическая площадь плиты А = В  L= 60  42 = 2520 см²  А_тр.

Среднее напряжение в бетоне под плитой

_ф = N_B2 / A = 1962,9  10 / 2520 = 7,79 МПа  R_B,Ioc = 8,1 МПа.

Принимаем толщину траверс t_тр = 10 мм.

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояния между траверсами в свету

а_тр = 2  (b_f + t_w -z₀) = 2  (16,0 + 1,0 + 3,3) = 27,4 см.

Тогда свес плиты с₁ = (L - a_тр – 2  t_тр) / 2 = 42 – 27,4 – 2  1,0 / 2 = 6,3 см.

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты:

-участок 1, защемленный консольный свес с вылетом с₁ = 6,3 см,

М₁ = _ф  с₁ / 2 = 7,79  10^-1  6,3² / 2 = 15,5 кНсм;

-участок 2, консольный свес с вылетом с₂ = 5.0 см  с₁ не является расчетным;

-участок 3, плита опертая на четыре стороны, при отношении сторон участка b / a = 480 / 160 = 3  2, рассматривается как шарнирно опертая балочная пластинка с пролетным моментом.

М₃ = _ф  а² / 8 = 7,79  10^-1  16^-2 / 8 = 24,9 кНсм;

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

Принимаем для расчета M_max = M₃ = 24,9 кНсм.

Требуемая толщина плиты

см,

где R_y = 220 МПа для стали С235 толщиной 21 - 40 мм;

_с = 1,2 для опорных плит толщиной от 40 мм из стали с R_yn  285 МПа (при R_yn  285 МПа _с = 1,0).

Принимаем t_пл = 25 мм.

Высота траверсы определяется прочностью сварных швов, прикрепляющих траверсу к стержню колонны, и прочностью самой траверсы, работающей как балка на двух опорах.

Ширина грузовой площади, с которой собирается реактивное давление фундамента _ф на одну траверсу (рисунок 2.5),

d_тр = с₁ + t_тр + а / 2 = 6,3 + 1,0 + 16 / 2 = 15,3 см.

Нагрузка на более нагруженную внутреннюю траверсу

  _ф  d_тр  В = 7,79  10^-1  15,3  60 = 715,1 кН.

Сварные швы, прикрепляющие траверсы к ветви колонны выполняем механизированной сваркой сварочной проволокой С_в-08Г2С. Расчет швов проводим по металлу границы сплавления. Катет швов принимаем k_f = 6 мм.

Требуемая длина сварных швов

см  85_f k_f =

= 85  0,9  0,6 = 45,9 см.

Принимаем высоту траверс h_тр = 400 мм.

Интенсивность погонной нагрузки на траверсу

q = _ф  d_тр = 7,79  10^-1 15,3 =11,92 кН/см.

Определяем в траверсе усилия Q и М:

Q_max = q  ₀ / 2 = 11,92  50 / = 298 кН;

М = q  c² / 2 = 11,92  5,0² / 2 - 149 кНсм;

М_max = q  ( ₀ ² / 8 - c² / 2) = 11,92  (50² / 8 – 5,0² / 2) = 3576 кНсм.

Момент сопротивления траверсы W = t_тр  h_тр² / 6 = 1,0  40² / 6 = 267 см³.