Базы колонн

База является опорной частью колонны и служит для передачи усилий с колонны на фундамент. Конструктивное решение базы зависит от типа и высоты сечения колонны, способа ее сопряжения с фундаментом, принятого метода монтажа колонн.

С помощью базы осуществляется жесткое или шарнирное сопряжение колонны с фундаментом. При жестком сопряжении предусматривают соответствующую заделку в бетоне фундамента анкерных болтов, устанавливаемых в плоскости действия момента. При шарнирном закреплении анкерные болты размещают с двух сторон колонны по ее оси, что обусловливает некоторую податливость узла сопряжения.

Конструктивно они выполняются трех типов.

Б аза с траверсой . Для обеспечения жесткости базы и уменьшения толщины опорной плиты устанавливают траверсы, ребра и диафрагмы Расчет траверс, ребер и диафрагм производят на реактивный отпор фундамента, приходящийся на их долю. На траверсу передаётся реактивный отпор фундамента с половины площади плиты. Высоту траверсы находят из условия размещения угловых швов, прикрепляющих траверсу к колонне. Толщину траверсы определяют из условия ее прочности при изгибе.

Рис. 67. Базы колонн:

а – с траверсой, б – с фрезерованным торцом, в – шарнирная

Высоту диафрагмы определяют из условия прочности односторонних угловых швов, прикрепляющих ее к траверсе, толщину диафрагмы – расчетом на срез.

Площадь плиты определяется из условия прочности бетона фундамента:

N/A_pl<=R_фундγ_c

г де R_фунд – расчетное сопротивление материала фундамента

R_фунд=R_бет

где R_бет – расчетное сопротивление бетона на сжатие.

A_pl,r=N/R_фундγ_с

B_pl=b_c+2(t_tr+c) ; t_tr=10-16mm; c = 6-8 мм

Д ля определения толщины плиты ее участки между траверсами, диафрагмами, элементами стержня рассматриваются как самостоятельные пластинки, опертые на четыре или три стороны, балочные (опертые на две стороны) и консольные. В каждой пластинке с помощью таблиц Галеркина определяются изгибающие моменты, действующие на полоски участка шириной 1 см.

Рис. 68. К расчету базы с траверсой

Если b/a<2, то пластинка считается опертой на четыре стороны и M₁=βa²σ_осн где a – меньший размер плиты,

σ_осн=N/A_pl – напряжение; β– коэф зависящий от b/a

Если b/a>=2, то пластина опёрта на 2 стороны M₂=0,125a²σ_осн

Для участка, опертого на три стороны, M₃=αa₁² σ_осн, где α =f(b₁/a₁).

Д ля консольного участка. M₄=0,5l² σ_осн

Просчитав таким образом все участки, выбирают максимальный изгибающий момент и, учитывая, что момент сопротивления полоски будет: W=1t²_pl/6, из условия M_max<=WR_yγ_c находят толщину плиты:

t_pl=

Высота траверсы h_tr определяется длиной швов, необходимых для передачи усилия со стержня колонны: , h_tr=N/4[N_w]

где

[N]=β_fk_fR_wfγ_c; β_zk_fR_wzγ_c

Траверса проверяется на изгиб от отпора фундамента.

Рис. 69. К расчету траверсы

В сечении 1-1 M_tr=σ_оснBD²/2

Этот момент воспринимается двумя траверсами и плитой. При этом считается, что плита и траверса изгибаются самостоятельно. Тогда условие прочности имеет вид: M_tr<=R_yγ_c(2*(t_trh_tr²)/6+ Bt²_pl/6)

Сварные швы, прикрепляющие диафрагмы, рассчитываются на нагрузку, собранную с соответствующих грузовых площадей.

Если в опорном сечении колонны действует нормальная сила и изгибающий момент, то реактивный отпор фундамента будет неравномерным. В этом случае на каждом участке отпор фундамента можно принимать равномерно распределенным с интенсивностью, равной максимальному напряжению в пределах участка. Иногда выполняют приближенный расчет на отпор фундамента, равный максимальному напряжению в пределах всей плиты.

База с фрезерованным торцом колонны . Опорная плита такой базы должна быть компактной в плане и не иметь больших консольных вылетов, поэтому для фундаментов желательно применять бетон высокой прочности. Опорные плиты обычно приваривают к стержню колонны на заводе. Высоту швов определяют расчетом и назначают для стенки 10…12 мм, для полок 12…16 мм. Для компенсации неточности установки анкерных болтов отверстия в плитах для анкерных болтов предусматривают на 20…30 мм больше диаметра болта, а на болты надевают шайбы, которые после натяжения болтов приваривают к плите.

Расчет начинается с определения требуемой площади плиты:

A_pl,r=N/R_фундγ_с

Толщину плиты определяют в зависимости от отношения a/b.

Если отношения сторон плиты отличаются от квадрата более, чем в два раза, то F=A_pl,rσ_осн

Разрезав плиту по диагонали, рассматривают работу трапециидальных участков , определяют их площадь A_r, положение центра тяжести и величину равнодействующей отпора фундамента F. Приложив равнодействующую к центру тяжести трапеции определяют изгибающий момент в месте сопряжения плиты с колонной: M_pl=Fc<=bt²_pl/6*R_yγ_c

где. t_pl=

Рис. 70. К расчету базы с фрезерованным торцом

Если отношение а/b – квадрат или близко к квадрату, то в этом расчете плиту и колонну по габариту заменяют круглыми равновеликой площади . Если вырежем элемент в плите, то он будет работать в совершенно одинаковых условиях, удаленных от центра. Круглая плита, нагруженная отпором фундамента и опертая на стержень колонны, в общем случае испытывает изгиб радиальными M_r и тангенциальными M_t моментами и, кроме того, в них возникают касательные напряжения τ. Значения этих моментов и касательного напряжения зависят от удаления элемента от центра окружности. Наибольшие значения моментов и касательных напряжений возникают у кромки условной колонны, где их можно определить, используя соответствующие таблицы.

Рис. 71. К расчету базы с фрезерованным торцом