Расчет базы сплошной колонны

Материал базы – сталь С245, расчетное сопротивление которой при толщине t_w = 1,5-20мм по табл.51 R_y = 24 кН/см². Бетон фундамента В10 – расчётное сопротивление для первой группы предельных состояний по табл.13 R_b = 6 МПа = 0,6 кН/см².

Расчётная сила давления на фундамент

N = F + G_кол. =1814,4 + 4,71 = 1819 кН.

Здесь G_кол = A·H·ρ_s·γ_f·g = 0,0105·5,55·7,85·1,05·9,81 = 4,71 кН – вес колонны;

А – площадь сечения колонны; Н - геометрическая высота колонны; ρ_s = 7,85 т/м³ – плотность стали; γ_f – коэффициент надёжности по нагрузке от веса колонны; g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

Требуемая площадь опорной плиты базы

где – расчётное сопротивление бетона смятию; α = 1 для бетона класса ниже В25, для бетона классов В25 и выше φ_b принимают не более 2,5 для бетонов класса выше В7,5 и для бетонов класса В3,5; В5; В7,5 не более 1,5 (п.п 3.39 ).

Считая в первом приближении плиту базы квадратной, будем иметь стороны плиты равными B = L = = 38,94 см. Принимаем размер плиты B = L= 39 см. Уточняем площадь плиты см².

Напряжение под плитой

Конструируем базу колонны с траверсами, привариваем их к полкам колонны и к опорной плите угловыми швами. Вычисляем изгибающие моменты на разных участках для определения толщины плиты. В плите имеются три участка с различным количеством опертых кантов.

На участке 1 плита опёрта на четыре канта. Соотношение сторон b/a = 21/10 = 2,1 ˃ 2. Изгибающий момент

= 0,125 ·1,2 ·

где q – расчётное давление на 1 см² плиты, равное напряжению в фундаменте под плитой;

α = 0,125 - коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны участка «b» к более короткой «a» и принимаемый по табл. 8.5

На участке 2 плита работает как консоль длиной (390 – 210 – 2·10)/2 = 80 мм, где 10 мм – толщина траверсы.

На участке 3 плита опёрта на три канта, где коэффициент α зависит от отношения закреплённой стороны к незакреплённой 7/21 = 0,33 ˂ 0,5. При таких соотношениях сторон участка плита работает тоже как консоль с длиной консоли 7 см.

Определяем толщину опорной плиты по максимальному моменту

Принимаем плиту толщиной t_пл = 32 мм.

Расчёт траверсы. Считаем в запас прочности, что усилие на плиту передаётся только через швы, прикрепляющие стержень колонны к траверсам.

Прикрепление траверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св08Г2С. Толщину траверс принимаем t_тр = 12 мм. По табл.56 расчётное сопротивление металла шва R_wf = 215 МПа = 21,5 кН/см². По табл. 3 расчётное сопротивление металла границы сплавления R_wz =0,45R_un и по табл. 51 для стали С245 R_un = 370 МПа = 37 кН/см².

Определяем расчётное сечение соединения. Задаёмся катетом шва k_f = 12 мм, тогда по табл. 36 β_f = 0,8; β_z = 1.

β_f · R_wf = 0,8·21,5 = 17,2 ˃ β_z · R_wz =1· 0,45·37 = 16,65 кН/см²,

таким образом, расчётным сечением является сечение по металлу границы сплавления_.

Расчётная длина шва

Высота траверсы h_тр = l_w + 1 = 22,8 + 1 = 23,8 см. Принимаем высоту траверсы 24 см. Проверяем прочность траверсы как балки с двумя консолями. Момент в середине пролёта

- =352,8 кН·см².

Момент сопротивления траверсы W_т = 1,0·24² / 6 = 96 см³. Напряжение

σ = 352,8 / 96 = 3,7 кН/см² ˂ R_y = 24 кН/см², сечение траверсы удовлетворяет требованию прочности.