3.6. Проектирование базы колонны

Проектирование узла примыкания колонны с фундаментом осуществим на основе следующих основных предпосылок:

- Сжимающая компонента усилий, возникающих от продольной силы и изгибающего момента (с учетом деформационных приращений), воспринимается за счет контактного сопряжения торца колонны и фундамента.

- Растягивающая компонента тех же усилий воспринимается за счет работающих на растяжение анкерных болтов, закрепляемых к колонне посредством металлических башмаков и нагельных болтов.

Параметры напряженного состояния, вызванные действием приложенных силовых факторов, определяются по разработанному нами методу эквивалентных сечений, в соответствии с которым принимается, что равнодействующая растягивающих напряжений от изгибающего момента координатно совмещается с линией расположения анкерных болтов, в растянутой зоне поперечного сечения (см. рис. 10).

При треугольном очертании эпюры нормальных напряжений, вызванных действием изгибающего момента, получим расстояние h_a между точкой приложения равнодействующей напряжений растяжения до противоположной (сжатой) грани колонны.

С другой стороны, при фиксированном (принятом) расположении анкерных болтов по отношению к граням колонны, указанное расстояние h_a может быть связано также с высотой поперечного сечения колонны h_к и расстоянием a от анкеров до растянутой грани сечения h_a = h_к - a.

На основании сказанного из расчетных эпюр нормальных напряжений по высоте "эквивалентного сечения" получим численное значение его высоты h_экв = 1.2 (h_к - a) = 1.2 h_a, а также размеры “плеча” внутренней пары, образуемой равнодействующей сжимающих напряжений -S и равнодействующей напряжений растяжения +S: e = 0.8 h_a.

В итоге, искомое усилие растяжения N_a = +S в анкерах растянутой зоны определится из выражения

N_a = - 0.5 N + M_деф / K_w e

Максимальные напряжения сжатия по образу фундамента:

σ_с = - N / A - M_деф / K_w W_экв

где W_экв - момент сопротивления эквивалентного сечения W = b h_экв/6.

3.6.1 Расчет анкерных болтов

Для удобства размещения стеновых панелей анкерные болты разместим на боковых плоскостях колонны, со смещением от растянутой кромки сечения на расстояние "-a". Задаваясь диаметром нагельных болтов d = 20 мм, определим минимально допустимое расстояние a до края колонны: a > S₃ = 2.5d = 5 см.

В итоге получим необходимые для расчета геометрические параметры:

h_a = 35 - 5 = 30 см; h_экв = 1.2 h_a = 36 см; e = 0.8 ha = 24 см.

Усилие растяжения в анкерных болтах определим для двух сочетаний нагрузок, рассмотренных ранее в п. 3.3.

- сочетание 2 (постоянная, снеговая и ветровая нагрузки):

N = - 202,08 кН; М = 1145,43 Нсм; M_деф = 4290 кНсм (табл.2.1).

N_a = - 0.5* 202,08 + 4290.0 / 24 = 77,71 кН.

- сочетание 1б (постоянная и ветровая нагрузки):

N = -45.97 кН; M = 1272.7 кНсм.; M_деф = 1452,8 кНсм,

N_a = - 0.5* 45,97 + 1452,8 / 24 = 37,55 кН < 77,71 кН

Требуемую площадь поперечного сечения анкерных болтов определим из расчета на максимальные усилия растяжения:

A_тр > N_amax / γ_c R k_о = 77,71/0.85* 18.5* 0.8 = 6,18 см

где k_о - коэффициент, учитывающий влияние концентрации напряжений в сечениях с винтовой нарезкой, k_о = 0.8; коэффициент условий работы спаренных болтов К_с = 0.85.

Принимаем 2 d 24, A_нт = 2*0.8*4,52 = 7,23 см > 6,18 см .