База — это узел крепления колонны к фундаменту (рис. 6.4). Через базу нагрузка с колонны передается на фундамент.
База передает нагрузку с колонны на фундамент.
Конструктивное оформление базы колонны зависит от:
- — поперечного сечения колонны (сплошная или сквозная);
- — сопряжения колонны с фундаментом (шарнирное или жесткое)
- — метода монтажа колонны (с выверкой или безвыверочный)
База колонны состоит из 2 основных элементов -__________ опорной плиты и траверс.__________
Опорная плита распределяет усилие по своей площади, необходимой для восприятия его материалом фундамента.
Траверсы воспринимают нагрузку со стержня колонны и передают ее на плиту.
Рис. 6.4. Базы колонны:
- а) при шарнирном сопряжении колонны с фундаментом;
- б) при жестком сопряжении колонны с фундаментом
Кроме траверс база может быть укреплена консольными ребрами (рис. 6.5). Назначение ребер аналогично назначению траверс.
Расчет опорной плиты базы включает определение площади и размеров плиты в плане, а также определение ее толщины. Расчет траверсы состоит из определения ее высоты и проверки прочности на изгиб и на срез.
Конструкция базы должна соответствовать принятой в расчетной схеме колонны сопряжению с фундаментом (шарнирному или жесткому) (см. рис. 6.4).
Рис. 6.5. Жесткое сопряжение колонны с фундаментом
При шарнирном и жестком опирании расчет базы колонны одинаков. Разница лишь в креплении анкерных болтов и конфигурации траверс и ребер.
При шарнирном сопряжении колонны с основанием анкерные болты ставят лишь для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе монтажа (см. рис. 6.4,а). Диаметр болтов конструктивно принимают равным 20 30 мм.
При жестком опирании анкерные болты прикрепляют к стержню колонны через выносные консоли (траверсы или ребра) и затягивают, закрепляя на анкерных плитках (см. рис. 6.4,6 и 6.5). Это устраняет возможность поворота колонн.
Диаметр анкерных болтов при жестком опирании центральносжатых колонн принимают равным 24 + 36 мм.
Шарнирное сопряжение колонны с фундаментом, отвечающее нашим расчетным предпосылкам, представлено на рис. 6.6. Есть иные конструктивные схемы шарнирных узлов, отвечающие расчетной схеме, но они сложны в изготовлении и монтаже. Более подробно см. работы [3, 4].
Рис. 6.6. Опорный шарнир колонны в дебаркадере железнодорожного вокзала (XIX век)
Узел представленный на рис. 6.4,а принято считать шарнирным, так как может иметь некоторый поворот относительно фундамента. Однако этот узел обладает достаточной жесткостью и может в отдельных случаях при небольших нагрузках применяться как жесткий.
7.2.1. Расчет плиты базы
Плита базы работает как пластинка на упругом основании. Она воспринимает давление от колонны и передает его на фундамент. Давление на фундамент (реактивный отпор бетона) для простоты расчета принимают равномерно распределенным q 6em (см. рис. 6.4).
Плиту рассчитывают как пластину, нагруженную снизу равномерно распределенным давлением фундамента
• Требуемую площадь плиты Апл назначают такой, чтобы давление плиты на бетон фундамента не превышало прочности бетона фундамента
где Rh — прочность бетона на сжатие (см. СНиП [6] или прил.10);
уЬ2 = 0,9 — коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки;
Ц/ h — коэффициент равный где Аф — площадь обреза фундамента.
Требуемая площадь плиты
В нашем примере определяем требуемую площадь плиты
где Rb = 0,75 кН/см — расчетное сопротивление бетона фундамента
класса В 12,5 по прочности на осевое сжатие (см. прил.10).
Определив требуемую площадь плиты Атр, находим размеры плиты в плане (рис. 6.7).
Рис. 6.7. Расчетные участки плиты базы
Размер Впч назначают конструктивно, исходя из ширины полки колонны Ьп; толщины траверс tmp, которую обычно принимают 10+14мм’, и вылета консольной части плиты с, который принимают 40+120мм (см. рис. 6.7).
где с — консольный свес. Принимаем с = 60 мм;
В нашем примере
В соответствии с сортаментом широкополосного универсального проката (см. прил.4), принимаем Вп1 = 500 мм.
Уточняем размер консольного свеса с (рис.7.8)
Размер одной из сторон Впл или Ь„л принимают по сортаменту широкополосного универсального проката (см. прил. 4), размер другой стороны округляют до 10мм.
Длина плиты равна
В нашем примере определяем размер Ьпл
Принимаем = 540 мм.
Фактическая площадь плиты базы
где Впл и Ьпл — имеют уточненные размеры плиты в плане.
Плиту рассчитывают как пластину, опертую на элементы колонны, траверсы и ребра. Пластина нагружена снизу реактивным отпором бетона фундамента.
Реактивный отпор бетона
В нашем примере
Ф =—=—-= 0,86 2
Рис. 6.8. К расчету плиты базы
- — консольные- (участки -I);
- — опёртые на 3 канта -(участки — 2);
- — опёртые на 4 канта -(участки — 3).
Размеры участков определяют в зависимости от размеров плиты в плане и размеров колонны и траверс.
Для нахождения толщины плиты определяют наибольшие изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 7 см в каждом из описываемых выше участков.
Участок 1 — является консольным с вылетом консоли с. Максимальный изгибающий момент на этом участке
м. =
1 2
В нашем примере изгибающий момент на консольном участке 1 с вылетом консоли с = 58 мм (рис. 6.8)
0,86-5,82 . . ТТ
1 2
Участок 2 — пластина, опертая по трем сторонам. Здесь максимальный момент действует в середине свободного края и определяется по формуле
Л/2 — Р ‘ Цбет ’ , где а] — длина свободной кромки участка;
/3 — коэффициент, определяемый по прил. 11 в зависимости от отношения сторон участка bj/aj (рис. 6.7).
Однако при отношении сторон ai/bi>2 плита рассчитывается как консоль с вылетом Ь/. Максимальный момент на участке 2 равен
2
В нашем примере на участке 2 отношение сторон (рис. 6.8) ^ = ^2=6,7>2, Ь> 54 следовательно, момент на участке 2 также рассчитываем как в консоли с вылетом 54 мм
Участок 3- пластина, опертая по четырем сторонам с размерами сторон а и Ь. Наибольший момент имеет место в центре участка
где а — меньшая сторона пластинки;
а- коэффициент, принимаемый по прил. 12 в зависимости от отношения большей стороны участка к меньшей Ь/а.
Коэффициенты а и Д получены Б.Г. Галеркиным. Значения коэффициентов приведены в учебниках и справочниках [3, 4], а также в прил. 11 и 12.
Если на участке 3 отношение сторон Ь/а>2, то расчетный момент определяется как для однопролетной балки
3 8
В нашем примере на участке 3 отношение сторон 400 _ ——— 2,2о > 2, 176,5
следовательно, момент летной балке
участке 3 рассчитываем как в однопро-
0,86-17,65 2 „„ „
= 33,49кЯ-с,м.
Необходимую толщину плиты tnj, определяют по наибольшему из трех моментов Mlt М2 или М3
где ус — коэффициент условий работы опорных плит. Согласно табл.6 СНиП [1], для опорных плит из сталей с пределом текучести до 28,5 кН/см 2 при 1пл В нашем примере наибольший из найденных изгибающих моментов более чем на 50% превышает остальные. Однако величина его незначительна и в результате расчета толщина плиты не превысит 40 мм.
По наибольшему из найденных изгибающих моментов определяем толщину плиты базы. Наибольший изгибающий момент отмечен на участке 3 (М3 = 33,49 кН* см), следовательно, толщина плиты равна
где ус = 1,2 — коэффициент условий работы для опорных плит из сталей с пределом текучести до 28,5 кН/см 2 и толщиной менее 40 мм.
Принимаем плиту толщиной 28 мм (см. прил.4).
Плиту на заводе-изготовителе приваривают к торцу колонны, полуавтоматической сваркой. Торец колонны предварительно фрезеруют.
При безвыверочном методе монтажа плиту не приваривают к торцу колонны, а везут отдельно к месту монтажа. Верхнюю плоскость плиты фрезеруют или строгают для лучшего контакта с торцом колонны. В этом случае толщину плиты следует увеличить на 5 мм.
6.2.2. Расчет высоты траверсы
Назначение траверсы — обеспечение жесткости базы и перераспределение нагрузки с колонны на плиту. Применение траверс и ребер уменьшает толщину опорной плиты базы.
Высота траверсы определяется из расчета сварных швов, прикрепляющих траверсу к колонне. Прикрепление траверсы к колонне обычно выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой СвО8Г2С. (см. табл. 55 СНиП [1]).
Швы работают на срез от действия продольной силы в колонне и должны быть рассчитаны по двум сечениям по шву и по зоне сплавления (см. п. 4.1.3). Как было отмечено выше, опыт показал, что при полуавтоматической сварке в углекислом газе малоуглеродистых сталей более слабой является зона сплавления.
В нашем примере, аналогично описанному выше (см. п.4.1.3) расчетное сопротивление по зоне сплавления Rwz=0,45Run=16,65 кН/см 2 .
Коэффициент глубины проплавления при однопроходной сварке и нижнем положении шва (катеты kf = 6, 7, 8 мм) по зоне сплавления Д = 1,05 (см. табл.34 СНиП[1] или прил. 8).
Расчет швов будем выполнять по сечению зоны сплавления
Задаемся величиной катетов швов, прикрепляющих траверсу к колонне kj=7MM, определяем требуемую длину швов, которая не должна превышать расчетную lp =85/3jkf n-kf-P,-R№Z-i’c-7m
где n = 4 — количество швов, прикрепляющих траверсу к колонне. Требуемая длина шва 2331
w 4-0,7-1,05-16,65 f f
Высота траверсы равна:
= 47,61 +1 = 48,61 см.
Принимаем высоту траверсы hmp = 50 см.
Проверку прочности траверсы на изгиб и срез в курсовом проекте допускается не выполнять.
Процесс установки колонны на фундамент представлен на рис. 6.9 -^6.11. На рис. 6.9 представлена опорная поверхность фундамента с анкерными болтами. Поверхность фундамента подготовлена к установке на ней колонны, выверена и подлита цементным раствором.
Рис. 6.9. Опорная поверхность фундамента с анкерными болтами
На рис. 6.10 представлена база колонны, подготовленная к установке на бетонный фундамент. В плите базы выполнены расширенные прорези для пропуска анкерных болтов. На рис. 6.11 представлена база колонны в процессе установке на бетонный фундамент. Колонна имеет небольшую высоту и поэтому монтируется без временных закреплений. Колонна временно закреплена и подготовлена к выверке. При выверке проверяют правильность расположения колонн в плане и по высоте, а также их вертикальность.
После выверки положения колонны все болты будут установлены и закреплены.
Рис. 6.10. База колонны, подготовленная к монтажу
Рис. 6.11. Колонна в процессе монтажа
Видео:Конструкции: Базы стальных колонн || Constructions: Steel Column BasesСкачать
19 Конструирование и расчет базы колонны
4.5. Конструирование и расчет базы колонны
База является опорной частью колонны и служит для передачи усилий с колонны на фундамент. При сравнительно небольших расчетных усилиях в колоннах (до 4000 – 5000 кН) применяют базы с траверсами. Усилие от стержня колонны передается через сварные швы на плиту, опирающуюся непосредственно на фундамент. Для более равномерной передачи давления с плиты на фундамент жесткость плиты при необходимости может быть увеличена постановкой дополнительных ребер и диафрагм.
База закрепляется с фиксацией ее проектного положения на фундаменте анкерными болтами. В зависимости от закрепления осуществляется шарнирное или жесткое сопряжение колонны с фундаментом. В базе с шарнирным сопряжением анкерные болты диаметром 20 – 30 мм крепятся непосредственно за опорную плиту, обладающую определенной гибкостью, обеспечивающей податливость при действии случайных моментов (рис. 4.12).
Рис. 4.12. База колонны при Рис. 4.13. База колонны при
шарнирном сопряжении жестком сопряжении
с фундаментом с фундаментом
Для возможности некоторой передвижки (рихтовки) колонны в процессе ее установки в проектное положение диаметр отверстий в плите для анкерных болтов принимают в 1,5 – 2 раза больше диаметра анкеров. На анкерные болты надевают шайбы с отверстием, которое на 3 мм больше диаметра болта, и после натяжения болта гайкой шайбу приваривают к плите. При жестком сопряжении анкерные болты прикрепляются к стержню колонны через выносные консоли траверс, имеющих значительную вертикальную жесткость, что устраняет возможность поворота колонны на фундаменте. При этом болты диаметром 24 – 36 мм затягиваются с напряжением близким к расчетному сопротивлению материала болта. Анкерная пластина принимается толщиной tap = 20 – 40 мм и шириной bap, равной четырем диаметрам отверстий под болты (рис. 4.13).
Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с фундаментом. Принята к расчету и конструированию база колонны с жестким закреплением на фундаменте.
Видео:Загадка расчетных длин железобетонных колоннСкачать
Калькулятор для расчёта стоек (колонн) из стальных труб на прочность, устойчивость и гибкость
Калькулятор предназначен для расчёта центрально-нагруженных стоек (колонн) из стальных труб круглого, квадратного и прямоугольного сечения.
При проектировании строительных конструкций необходимо принимать схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость сооружения в целом, а также его отдельных элементов при монтаже и эксплуатации. Поэтому стойку,находящуюся под действием сжимающей её нагрузки необходимо проверять:
- На прочность;
- Устойчивость;
- Допустимую гибкость.
🌟 Видео
Расчёт анкерных болтов по СП43Скачать
Ручные расчеты узлов стальных конструкцийСкачать
IDEA StatiCa Расчет узла базы колонныСкачать
Узлы опирания стальных балок на колонны | Стальные конструкции | Steel ConstructionСкачать
Основные положения расчета базы внецентренносжатой колонныСкачать
Стрим. Расчет базы колонны в IDEA StatiCaСкачать
Конструирование и расчет базы центрально сжатой стальной колонны (Ч-1)Скачать
Расчет узлов с опиранием на колонну сверху, через опорный столик. Расчет базы колонныСкачать
Позиционный допуск. Назначение баз на примере круглого фланца. Лекция 22Скачать
Расчёт опорных узлов стальных конструкций в IDEA StatiCaСкачать
Стальные узлы в ЛИРА-САПР. Базы колонн: "Шарнирная", "Полужесткая", "Жесткая".Скачать
Расчет колонны и балки на устойчивостьСкачать
Lira Sapr Расчёт железобетонной колонныСкачать
"Расчетные длины колонн по СП16, СП294 - это школьный материал". Вебинар проф. Макеева С.А.Скачать
Расчет стойки на прочность и устойчивостьСкачать
Жёсткие опоры стальных колонн. Строительная механикаСкачать
Расчет вертикальных связей между колоннами складаСкачать
Расчет стальных узлов в ЛИРА-САПР с учетом совместной работы и физической нелинейности сталиСкачать