Конструктивные особенности баз колонн

Лекция 11 БАЗЫ КОЛОНН 3. Конструктивные особенности баз Базы колонн служат для передачи усилия от колонн на фундамент. Их основная задача – обеспечить равномерное распределение нагрузки, а также жесткое либо шарнирное крепление колонны. З типа баз колонн: с траверсами; с фрезерованным торцом; с шарнирным устройством в виде центрирующей плиты. Лекция 11 МК ПГС 1 Базы с траверсами: N=4000÷5000 кН. Шарнирное и жесткое сопряжение колонны с фундаментом. Базы с фрезерованным торцом: N=6000÷10000 кН. Шарнирное сопряжение Диаметр анкерных болтов: при шарнирном сопряжении Ø20-30 мм; при жестком сопряжении Ø24-36 мм 4. Расчет баз с траверсами и консольными ребрами Устанавливаются размеры опорной плиты в плане и ее толщина. Требуемая площадь плиты из условия прочности фундамента: Aпл.тр = N (1) Rb, loc N – расчетная нагрузка на колонну; Rb,loc – расчетное сопротивление бетона смятию; Rb, loc = αϕ b Rb (2) Rb – расчетное сопротивление бетона для предельных состояний 1-й группы на осевое сжатие; α=1 для бетонов класса ниже В25; ϕb = 3 Af Ap ; Ap – площадь опорной плиты; Af – площадь верхнего обреза фундамента; φb≤2,5 для бетонов выше В7,5; φb≤1,5 для бетонов В3,5; В5; В7,5. 2 M4=αqa2 b M2=βqa12 a 4 Опирание на 2 канта b1 a Опирание на 4 канта b a1 Опирание на 3 канта b1 Опирание на 1 кант 3 M3=βqa12 1 M1=qc2/2 a1 c Рис.11.2. Виды опирания пластинок Лекция 11 МК ПГС 2 Таблица 1 Коэффициенты α для расчета на изгиб плит, опертых на 4 канта b/a 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 >2 α 0,048 0,055 0,063 0,069 0,075 0,081 0,086 0,091 0,094 0,098 0.100 0,125 b/a1 β Таблица 2 Коэффициенты β для расчета на изгиб плит, опертых на 3 или на 2 канта 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 2 >2 0,060 0,074 0,088 0,097 0,107 0,112 0,120 0,126 0.132 0,133 M max = max(M 1 , M 2 , M 3 , M 4 ) (3) Требуемый момент сопротивления плиты шириной 1 см: Wпл.тр. = 2 1 ⋅ t пл M = max 6 Ry γc (4) Требуемая толщина плиты: t пл ≥ 6 M max . Ry γc tпл=16÷40 мм (5) Ширина плиты с ребрами и траверсой: Bпл = Bтрав + 2t трав + 2c (6) Втрав– расстояние между ветвями траверсы (h или b колонны) tтрав – толщина траверсы. Устанавливается по конструктивным соображениям: tтрав=10÷16 мм. с – свободный выступ плиты за траверсу; с=2÷6 см. Высота траверсы hтрав определяется длиной швов, требующихся для ее прикрепления к колонне. Если ветви траверсы прикрепляются к стержню колонны 4-мя швами, то hтр = l w + 1 = N +1 4k f β f Rwf Толщина угловых швов kf≤(1,0÷1,2) tтрав По конструктивным соображениям hтрав ≤ 85k f . Лекция 11 МК ПГС (7) (8) 3 5. Расчет и конструирование баз с фрезерованным торцом стержня колонны N q b c Рис.11.3. База с фрезерованным торцом стержня Требуемая площадь плиты определяется из условия прочности материала фундамента: B≥ N Rb, loc (9) Изгибающий момент в плите по кромке колонны M = qAc (10) А – площадь трапеции; С – расстояние от ц.т. до кромки колонны. t тр, пл = 6M bR y γ c (11) Если tпл>t прокатного листа (40-50 мм) то применяются литые плиты. Лекция 11 МК ПГС 4 6. Оголовки колонн и сопряжение балок с колоннами Сопряжения – шарнирные и жесткие Рис.11.4. Оголовки колонн при опирании балок сверху: а – сквозная колонна; б – сплошная колонна При шарнирном сопряжении оголовок колонн состоит из плиты и ребер, передающих нагрузку на стержень колонны (рис.11.4). При конструировании оголовка должна быть обеспечена передача опорного усилия на жесткие элементы колонны. Толщина плиты оголовка назначается конструктивно: t=20÷25 мм. Катет угловых швов, крепящих плиту по периметру торцов стержня: kf = ∑ lw N β f Rwf γ c ∑ l w (12) - суммарная длина швов, крепящих опорную плиту к стержню колонны. Катет шва прикрепляющего ребро оголовка к плите: kf ≥ N β f Rwf γ c ∑ l w Минимальная высота ребра оголовка определяется требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень колонны ( (∑ l w ≤ 85β f k f ): hр ≥ N 4β f Rwf γ wf γ c + 1 см. (13) Толщина ребра оголовка определяется из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением: tр = N l p Rpγc (14) lр – длина сминаемой поверхности, равная ширине опорного ребра балки плюс 2 толщины плиты оголовка колонны Проверка ребра на срез: τ= Лекция 11 МК ПГС N ≤ Rs γ c 2t р h р (15) 5 Снизу ребра оголовка укрепляются горизонтальными диафрагмами. Жесткое сопряжение. Рис.11.5. Опирание балок на колонну сбоку. Столик приваривается к колонне по 3-м сторонам. Расчет сварных швов: τ w = 1,3 N βfkf ∑ lw ≤ Rwf γ c (16) Коэффициент 1,3 учитывает непараллельность торцов. Зазор в болтах 3÷4 мм - для плотной установка балки на опорный столик. Лекция 11 МК ПГС 6