6.2 Расчёт базы колонны

Жёсткое сопряжение колонны с фундаментом осуществляем с помощью анкерных болтов. Анкерные болты прикрепляются к стальной траверсе, укладываемой на скошенные торцы специально приклеиваемых по бокам колонны бобышек.

Расчёт сопряжения производим по максимальному растягивающему усилию при действии постоянной нагрузки с коэффициентом надежности по нагрузке γ_г=О,9 вместо среднего значения y_f,ср=1,1 и ветровой нагрузки:

(7.1) Определяем расчётный изгибающий момент с учётом его увеличе­ния от действия продольной силы:

k_m,c=1-0,027/(0,212·1,441)=0,912;

σ_c,0,d=N_d/A_d=27,19/1008=0,027 кН/см²;

M_d=M_d/k_m,c=41,8/0,912=45,83 кНм.

Для крепления анкерных болтов по бокам колонны приклеиваем по две доски толщиной 36 мм каждая. Таким образом, высота сечения колонны у фундамента составляет h_н=864 мм. Тогда напряжения на поверхности фундамента будут составлять:

,

.

Рисунок 6 ― к расчету базы колонны

а) – крепление колонны к фундаменту;

1 – колонна; 2 – бобышки; 3 – косые шайбы; 4 – анкерные болты Ø16мм;

5 – болты Ø12мм; 6 – гидроизоляция; 7 – тяжелый бетон класса C⁸/₁₀;

8 – траверса ( 70×6); б) эпюра напряжений на поверхности фундамента;

в) – траверса.

Для фундамента принимаем бетон класса С⁸/₁₀ с нормативным сопротивлением осевому сжатию f_ck=8 МПа. Расчётное сопротивление бетона на местное сжатие:

f_cud=ω_u·α·f_cd/γ_n=1,2·0,85·8,0/0,95=8,59 МПа=0,859 кН/см²,

где ω_u- коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии,принимаем равным 1,2;

α=0,85 - коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки;

f_cd= f_ck /γ_с ⁼8/1,5=5,33 МПа - расчетное сопротивление бетона сжатию.

здесь γ_с=1,5 - частный коэффициент безопасности по бетону.

Вычисляем размеры участков эпюры напряжений:

c_н=|σ_max|·h_н/(|σ_max|+|σ_min|)=0,240·86,4/(0,24+0,286)=39,42 см;

а_н=(h_н/2)-(c_н/3)=(86,4/2)-(39,42/3)=30,06 см;

y =h_н-(c_н/3)-z=86,4-(39,42/3)-3,5= 69,76cм,

где z=3,5 см - принятое расстояние от края колонны до оси анкерного болта.

Расстояние z ориентировочно принимается равным половине толщины бобышек.

Находим усилие в анкерных болтах:

Требуемая площадь сечения анкерного болта:

см²

где n_б=2 – количество анкерных болтов с одной стороны;

R_ba=185 МПа=18.5 кН/см² - расчётное сопротивление растяже­нию анкерных болтов из стали марки ВСт3кп2 по ГОСТ 535-88 (табл. 60* [5]).

Принимаем болты диаметром 16мм с расчётной площадью попе­речного сечения A_bn= 1,57 см² [ГОСТ 24379.0-80].

Траверсу для крепления анкерных болтов рассчитываем как балку.

Изгибающий момент:

Из условия размещения анкерных болтов d=16 мм принимаем 70x6 с I_х=37,6 см⁴ и z_o=1,94 см (ГОСТ 8509-93) из стали класса С245.

Напряжения изгиба:

=172,1МПа;

σ=172,1 МПа < R_y·γ_c=240·1,1=264 МПа.

где R_y=240 МПа - расчетное сопротивление изгибу стали класса С242 толщиной от 2 до 20 мм (табл. 51* [5]);

γ_с=1,1 - коэффициент условий работы стальных конструкций(табл. 6* [5]);.

Проверяем прочность клеевого шва от действия усилия N_б. Для этого определяем расчётную несущую способ­ность клеевого шва на скалывание по формуле:

R_v,d = =f_v,mod,d·А_v= 0,191·700=133,63 кН,

где f_v,mod,d - расчётное среднее по площадке скалывания сопротив­ление древесины скалыванию вдоль волокон для клеевого шва:

;

здесь f_v,o,d= f_v,o,d× k_х× k_δ/ _n=2,1×0,8×1,2×0,98/0,95=2,08МПа=0,208кН/см²,

где: f_v,o,d=2,1 МПа - расчетное сопротивление сосны 2-го сорта мест­ному скалыванию вдоль волокон в клеевых соединениях (табл. 6,5 [1]);

k_х=0,8 - переходной коэффициент, учитывающий породу древесины (кедр);

k_mod=1,2 - коэффициент условий работы при учёте кратковре­менного действия ветровой нагрузки (табл. 6.4 [1]);

k_δ=0,98 - коэффициент, учитывающий толщину слоя, при δ=12 мм.

β=0,125 - коэффициент при обеспечении обжатия площадки скалывания;

l_v=50 см - принятая длина клеевого соединения, т.е. расстоя­ние от подошвы фундамента до стальной траверсы;

е=у=69,76 см - плечо сил скалывания;

A_v=b_vx·l_v=14·50=700 см² - расчётная площадь скалывания,

здесь b_v=b=14 см - расчётная ширина участка скалывания.

Т.к. N_б=53,85 кН < R_v,d=133,63 кН, то прочность клеевого шва обеспечена.