Расчет базы круглой колонны с болтами по окружности

Расчет базы колонны

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.

Расчет базы круглой колонны с болтами по окружности

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).

Расчет базы круглой колонны с болтами по окружности

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].

Расчет базы круглой колонны с болтами по окружности

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).

Расчет базы круглой колонны с болтами по окружности

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

  • Толщину плиты tniопределяют из расчета пластины на изгиб под действием отпора бетона q6em. Плита условно разбивается полками, стенкой и траверсами на три расчетных участка, номера которых указаны в кружках на рис.6.7 и 6.8:
  • Расчет базы круглой колонны с болтами по окружности

    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.

    Расчет базы круглой колонны с болтами по окружности

    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.

    Расчет базы круглой колонны с болтами по окружности

    Рис. 6.10. База колонны, подготовленная к монтажу

    Расчет базы круглой колонны с болтами по окружности

    Рис. 6.11. Колонна в процессе монтажа

    Видео:Конструкции: Базы стальных колонн || Constructions: Steel Column BasesСкачать

    Конструкции: Базы стальных колонн || Constructions: Steel Column Bases

    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).

    Расчет базы круглой колонны с болтами по окружностиРасчет базы круглой колонны с болтами по окружности

    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

    Загадка расчетных длин железобетонных колонн

    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:

    1. На прочность;
    2. Устойчивость;
    3. Допустимую гибкость.

    🌟 Видео

    Расчёт анкерных болтов по СП43Скачать

    Расчёт анкерных болтов по СП43

    Ручные расчеты узлов стальных конструкцийСкачать

    Ручные расчеты узлов стальных конструкций

    IDEA StatiCa Расчет узла базы колонныСкачать

    IDEA StatiCa Расчет узла базы колонны

    Узлы опирания стальных балок на колонны | Стальные конструкции | Steel ConstructionСкачать

    Узлы опирания стальных балок на колонны | Стальные конструкции | Steel Construction

    Основные положения расчета базы внецентренносжатой колонныСкачать

    Основные положения расчета базы внецентренносжатой колонны

    Стрим. Расчет базы колонны в IDEA StatiCaСкачать

    Стрим. Расчет базы колонны в IDEA StatiCa

    Конструирование и расчет базы центрально сжатой стальной колонны (Ч-1)Скачать

    Конструирование и расчет базы центрально сжатой стальной колонны (Ч-1)

    Расчет узлов с опиранием на колонну сверху, через опорный столик. Расчет базы колонныСкачать

    Расчет узлов с опиранием на колонну сверху, через опорный столик. Расчет базы колонны

    Позиционный допуск. Назначение баз на примере круглого фланца. Лекция 22Скачать

    Позиционный допуск. Назначение баз на примере круглого фланца. Лекция 22

    Расчёт опорных узлов стальных конструкций в IDEA StatiCaСкачать

    Расчёт опорных узлов стальных конструкций в IDEA StatiCa

    Стальные узлы в ЛИРА-САПР. Базы колонн: "Шарнирная", "Полужесткая", "Жесткая".Скачать

    Стальные узлы в ЛИРА-САПР. Базы колонн: "Шарнирная", "Полужесткая", "Жесткая".

    Расчет колонны и балки на устойчивостьСкачать

    Расчет колонны и балки на устойчивость

    Lira Sapr Расчёт железобетонной колонныСкачать

    Lira Sapr Расчёт железобетонной колонны

    "Расчетные длины колонн по СП16, СП294 - это школьный материал". Вебинар проф. Макеева С.А.Скачать

    "Расчетные длины колонн по СП16, СП294 - это школьный материал". Вебинар проф. Макеева С.А.

    Расчет стойки на прочность и устойчивостьСкачать

    Расчет стойки на прочность и устойчивость

    Жёсткие опоры стальных колонн. Строительная механикаСкачать

    Жёсткие опоры стальных колонн. Строительная механика

    Расчет вертикальных связей между колоннами складаСкачать

    Расчет вертикальных связей между колоннами склада

    Расчет стальных узлов в ЛИРА-САПР с учетом совместной работы и физической нелинейности сталиСкачать

    Расчет стальных узлов в ЛИРА-САПР с учетом совместной работы и физической нелинейности стали
    Поделиться или сохранить к себе: