Конструирование и расчет базы колонны

Проектируем базу раздельного типа.

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:

а) М = + 647,8 кН м; N = - 815,85 кН -для шатровой ветви;

б)М = - 368,3 кН м; N = - 162,182 кН для подкрановой ветви.

Усилия в ветвях колонны:

- в подкрановой ветви:

- в шатровой ветви:

т. е. наиболее напряженной является база шатровой ветви.

Рисунок 14 Для расчета базы колонны и анкерных болтов.

 

База шатровой ветви.

Требуемая площадь плиты:

где R_вр = 9,5 МПа – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию; класс бетона В12,5.

Ширина плиты В_pl = b_f2 + 2c₂ = 37,6 + 2 6,2 = 50,0 см.

(с_{2 min} = 4 см – минимальный размер свеса плиты).

Принимаем В_pl = 50 см, тогда длина плиты

Принимаем L_pl = 28 см.

Фактическая площадь:

А_pl = 50 28 = 1400 см² > .

Среднее напряжение в бетоне под плитой:

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви, расстояние между траверсами в свету равно 173,2 мм.

При толщине траверсы 12 мм, свес плиты составит:

с₁ = (28 – 17,32 – 2 1,2)/2 = 4,14 см.

Определяем толщину плиты из условия ее работы на изгиб:

- участок № 1 (консольный свес с = с₁ = 4,14 см)

- участок № 2 (консольный свес с = с₂ = 6,2 см)

- участок № 3 (плита, опертая на четыре стороны):

- отношение большей стороны пластины к меньшей.

где α = 0,125 по таблице П.3.1 приложения 3

- участок № 4 (плита, опертая на четыре стороны):

> 2, α = 0,125.

Принимаем для расчета М_max = 8,875 кН см.

Принимаем сталь С235 по ГОСТ 27772-88 при толщине проката от 20 до 40 мм

R_y = 220 МПа.

Требуемая толщина плиты

Принимаем с учетом припуска на фрезеровку толщину плиты .

Высоту траверсы определяем из условия требуемой длины сварного шва крепления траверсы к ветви колонны. Считая (в запас прочности), что все усилие с ветви передается на траверсы через 4 угловых шва и принимая полуавтоматическую сварку проволокой Св-08А, по ГОСТ 2246-70*, d = (1,4 2) мм, по таблице 38 [2] k_{f min} = 6 мм, по таблице 39 [2] β_f = 0,9; β_z = 1,05; по таблице Г.2 [2] R_wf = 180 МПа, по таблице 4 [2] R_wz = 0,45 R_un = 0,45 370 = 166,5 МПа.

Принимаем h_tr = 300 мм (с учетом возможных непроваров по концам швов).

Крепление траверс к плите принимаем угловыми швами ручной сваркой электродами Э42 по ГОСТ 9467-75, для которых по таблице Г.2 [2] R_wf = 180 МПа, R_wz = 0,45 R_un = 0,45 370 = 166,5 МПа, β_f = 0,7; β_z = 1,0, γ_с = 1,05.

Условие:

1,1 R_wz < R_wf < R_wz

183,15 > 180 < 237,86

Условие не выполняется поэтому расчет ведем по металлу границы сплавления.

где:

(1 см – учитывает возможный непровар по длине каждого из швов);

Принимаем

 

Проверяем прочность траверсы, работающей на изгиб:

База подкрановой ветви менее нагруженная. В связи с этим размеры ее элементов назначаем конструктивно, сообразуясь с размерами соответствующих элементов базы шатровой ветви.

Размеры траверс – те же: t_tr = 12 мм, h_tr = 300 мм

Толщина плиты t_pl = 20 мм. Размеры плиты в плане B_{pl ˟} L_pl = 500 _˟ 430 мм, т. е. фактическая площадь плиты A_pl = 50 43 = 2150 см² > .

Расчёт анкерных болтов

Расчётные значения изгибающего момента и нормальной силы, действующие на уровне верхнего обреза фундамента: M=717,2 кНм (момент догружает шатровую ветвь);

N= - 817,12 кН.

Требуемая площадь сечения нетто анкерных болтов, устанавливаемых в базе одной (подкрановой) ветви колонны, определится из выражения (рис. 6.5):

где - расчётное сопротивление растяжению анкерных (фундаментных) болтов по табл. Г7 [2] из стали ВСт3кп2 по ГОСТ 535-88 (таблица Г4 [2]).

Площадь поверхности сечения одного болта составит:

где n=2 – принятое число анкерных болтов в базе одной ветви.

В соответствии с ГОСТ 24379.1 принимаем 2 анкерных болта диаметром d=30 мм, для которых

Длина заделки болта в бетон фундамента должна быть не менее 130 мм.

Плитка под анкерные болты

Плитка под анкерные болты работает на изгиб как свободно лежащая

на траверсах балка, нагруженная по середине пролёта сосредоточенной силой:

Просвет между траверсами составляет

Максимальный изгибающий момент в плитке:

Требуемый момент сопротивления сечения плитки:

где =230 МПа = 23 кН/см² принят по таблице В1 [2] как для стали С235 по ГОСТ 27772-88 при толщине листового проката от 20 до 40 мм.

γ_с - коэффициент условия работы (таблица 1[2]).

Назначаем сечение анкерной плитки размером с одним отверстием диаметром d₀=40 мм под болт d=36 мм.

Фактический момент сопротивления (нетто) плитки:

Напряжение в плитке по ослабленному сечению составляет:

, т.е. условие выполняется.

 

Расчётные значения изгибающего момента и нормальной силы, действующие на уровне верхнего обреза фундамента: M=-411,5 кНм (момент догружает шатровую ветвь);

N= - 163,45 кН.

Требуемая площадь сечения нетто анкерных болтов, устанавливаемых в базе одной (шатровой) ветви колонны, определится из выражения:

где - расчётное сопротивление растяжению анкерных (фундаментных) болтов по табл. Г7 [2] из стали ВСт3кп2 по ГОСТ 535-88 (таблица Г4 [2]).

Площадь поверхности сечения одного болта составит:

где n=2 – принятое число анкерных болтов в базе одной ветви.

В соответствии с ГОСТ 24379.1 принимаем 2 анкерных болта диаметром d=42 мм, для которых

Длина заделки болта в бетон фундамента должна быть не менее 130 мм.

Плитка под анкерные болты

Плитка под анкерные болты работает на изгиб как свободно лежащая

на траверсах балка, нагруженная по середине пролёта сосредоточенной силой:

Просвет между траверсами составляет

Максимальный изгибающий момент в плитке:

Требуемый момент сопротивления сечения плитки:

где =230 МПа = 23 кН/см² принят по таблице В1 [2] как для стали С235 по ГОСТ 27772-88 при толщине листового проката от 20 до 40 мм.

γ_с - коэффициент условия работы (таблица 1[2]).

Назначаем сечение анкерной плитки размером с одним отверстием диаметром d₀=46 мм под болт d=42 мм.

Фактический момент сопротивления (нетто) плитки:

Напряжение в плитке по ослабленному сечению составляет:

, т.е. условие выполняется.

 

Библиографический список

1 СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Госстрой России, М.:ГУП ЦПП, 2003 г. (с изменениями №1 и №2).

2. СП 16.13330.2011. Cтальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*. Изд. официальное.М.2001,172 с.

3. В.В. Горев, Б.Ю. Уваров и др. Металлические конструкции. Том 2. Конструкции зданий. М.:Высш.шк., 1999.-528 с.: ил.

4. Лампси Б.Б., Иванова О.Б., Лампси Б.Б. Пример расчета стального каркаса одноэтажного промышленного здания. Методические указания. Н.Новгород, 2004.

5. Кузнецов В.В. "Металлические конструкции. Том 2. Стальные конструкции зданий и сооружений", 1998.

6. Кудишин, Ю. И. Металлические конструкции. 9-е издание. - М.: Академия, 2007.

7. Горев В.В. "Металлические конструкции. Том 1. Элементы конструкций", 3-е издание, 2004

 

 

Приложения.

Ферма Ед. изм. кН, м

<

Расчетные сочетания усилий (старые)
Номер эл-та	УНГ	Номер сечен.	СТ	КРТ	Вид	Значения	Тип	КС	Формула
				№	Значение		N
					106,962		1049,294	A		L1+L2+L10
					0,093		289,118	A		L1+L10
					0,09		270,297	A		L1+L4+L10
					0,091		230,562	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					115,798		1049,312	A		L1+L2+L10
					106,965		1049,331	A		L1+L2+L10
					-0,093		289,155	A		L1+L10
					-0,09		270,333	A		L1+L4+L10
					-0,091		230,599	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					80,865		793,281	A		L1+0.9*L2+0.9*L5+L10
					0,093		215,066	A		L1+L10
					0,091		181,025	A		L1+L4+L10
					0,092		139,584	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					89,7		793,299	A		L1+0.9*L2+0.9*L5+L10
					80,868		793,318	A		L1+0.9*L2+0.9*L5+L10
					-0,093		215,103	A		L1+L10
					-0,091		181,062	A		L1+L4+L10
					-0,092		139,62	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					29,586		290,24	A		L1+0.9*L2+0.9*L5+L10
					0,093		66,472	A		L1+L10
					0,093		17,211	A		L1+L4+L10
					-2,644		-25,937	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					38,422		290,258	A		L1+0.9*L2+0.9*L5+L10
					-1,525		17,23	A		L1+L4+L10
					-5,923		-25,919	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					29,59		290,276	A		L1+0.9*L2+0.9*L5+L10
					-0,093		66,509	A		L1+L10
					-0,093		17,248	A		L1+L4+L10
					-2,64		-25,901	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-2,483		-24,363	A		L1+L2+L10
					-2,447		-24,008	A		L1+L2+L10
					-2,411		-23,653	A		L1+L2+L10
					-115,13		-1129,423	A		L1+L2+L10
					0,068		-311,47	A		L1+L10
					0,064		-309,848	A		L1+L4+L10
					0,065		-297,593	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-112,375		-1129,41	A		L1+L2+L10
					-115,127		-1129,397	A		L1+L2+L10
					-0,068		-311,443	A		L1+L10
					-0,064		-309,821	A		L1+L4+L10
					-0,065		-297,567	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-101,51		-995,815	A		L1+L2+L10
					0,068		-274,69	A		L1+L10
					0,065		-257,848	A		L1+L4+L10
					0,065		-243,886	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-98,756		-995,801	A		L1+L2+L10
					-101,507		-995,788	A		L1+L2+L10
					-0,068		-274,663	A		L1+L10
					-0,065		-257,821	A		L1+L4+L10
					-0,065		-243,86	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-101,51		-995,815	A		L1+L2+L10
					0,068		-274,69	A		L1+L10
					0,065		-257,848	A		L1+L4+L10
					0,065		-243,886	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-98,756		-995,801	A		L1+L2+L10
					-101,507		-995,788	A		L1+L2+L10
					-0,068		-274,663	A		L1+L10
					-0,065		-257,821	A		L1+L4+L10
					-0,065		-243,86	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-60,288		-591,423	A		L1+L2+L10
					0,068		-163,366	A		L1+L10
					0,066		-131,305	A		L1+L4+L10
					0,066		-115,636	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-57,533		-591,41	A		L1+L2+L10
					-60,285		-591,396	A		L1+L2+L10
					-0,068		-163,34	A		L1+L10
					-0,066		-131,278	A		L1+L4+L10
					-0,066		-115,61	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-60,288		-591,423	A		L1+L2+L10
					0,068		-163,366	A		L1+L10
					0,066		-131,305	A		L1+L4+L10
					0,066		-115,636	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-57,533		-591,41	A		L1+L2+L10
					-60,285		-591,396	A		L1+L2+L10
					-0,068		-163,34	A		L1+L10
					-0,066		-131,278	A		L1+L4+L10
					-0,066		-115,61	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					12,091		118,608	A		L1+0.9*L2+0.9*L4+L10
					-2,495		-24,476	A		L1+L3+L10
					0,068		21,922	A		L1+L10
					14,351		140,785	B	К	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					14,845		118,622	A		L1+0.9*L2+0.9*L4+L10
					-3,527		-24,463	A		L1+L3+L10
					17,106		140,798	B	К	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					12,093		118,635	A		L1+0.9*L2+0.9*L4+L10
					-2,492		-24,45	A		L1+L3+L10
					-0,068		21,949	A		L1+L10
					14,354		140,812	B	К	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-70,818		-542,088	A		L1+L2+L10
					-61,995		-541,733	A		L1+L2+L10
					-55,186		-541,378	A		L1+L2+L10
					-0,001		-159,296	A		L1+L4+L10
					-0,005		-160,589	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-55,321		-542,699	A		L1+L2+L10
					0,001		-160,709	A		L1+L4+L10
					0,005		-162,006	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-62,057		-542,344	A		L1+L2+L10
					-70,808		-541,989	A		L1+L2+L10
					44,564		437,169	A		L1+L2+L10
					0,034		121,226	A		L1+L10
					0,033		109,774	A		L1+L3+L10
					0,033		107,094	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					47,688		436,821	A		L1+L2+L10
					44,493		436,472	A		L1+L2+L10
					-0,034		120,53	A		L1+L10
					-0,033		109,078	A		L1+L3+L10
					-0,033		106,398	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					-35,179		-345,105	A		L1+L2+L10
					0,034		-94,624	A		L1+L10
					0,034		-82,941	A		L1+L3+L10
					0,034		-80,207	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					-31,918		-344,743	A		L1+L2+L10
					-35,105		-344,382	A		L1+L2+L10
					-0,034		-93,901	A		L1+L10
					-0,034		-82,218	A		L1+L3+L10
					-0,034		-79,484	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					24,755		242,845	A		L1+L2+L10
					0,034		67,732	A		L1+L10
					0,034		56,28	A		L1+L3+L10
					0,034		53,599	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					27,879		242,497	A		L1+L2+L10
					24,684		242,148	A		L1+L2+L10
					-0,034		67,036	A		L1+L10
					-0,034		55,584	A		L1+L3+L10
					-0,034		52,903	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					-14,97		-146,857	A		L1+L2+L10
					0,034		-40,049	A		L1+L10
					0,034		-28,366	A		L1+L3+L10
					-15,145		-148,569	B	К	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					0,034		-25,632	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					0,369		-28,005	A		L1+L3+L10
					-11,71		-146,496	A		L1+L2+L10
					0,708		-24,674	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10+0.9*L11
					-11,884		-148,208	B	К	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-14,896		-146,134	A		L1+L2+L10
					-0,034		-39,326	A		L1+L10
					-0,034		-27,643	A		L1+L3+L10
					-15,071		-147,846	B	К	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-0,034		-24,909	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					5,598		54,92	A		L1+0.9*L2+0.9*L4+L10
					-6,119		-60,029	A		L1+0.9*L3+L10+0.9*L11
					0,034		14,236	A		L1+L10
					5,835		57,237	B	К	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-6,509		-63,854	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10+0.9*L11
					8,723		54,572	A		L1+0.9*L2+0.9*L4+L10
					-2,995		-60,377	A		L1+0.9*L3+L10+0.9*L11
					8,959		56,889	B	К	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-3,385		-64,203	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10+0.9*L11
					5,527		54,223	A		L1+0.9*L2+0.9*L4+L10
					-6,19		-60,725	A		L1+0.9*L3+L10+0.9*L11
					-0,034		13,54	A		L1+L10
					5,764		56,541	B	К	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-6,58		-64,551	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10+0.9*L11
					-7,088		-69,529	A		L1+L2+L10
					-7,051		-69,174	A		L1+L2+L10
					-7,015		-68,819	A		L1+L2+L10
					-7,088		-69,53	A		L1+L2+L10
					-7,051		-69,175	A		L1+L2+L10
					-7,015		-68,82	A		L1+L2+L10
					0,341		3,342	A		L1+L2+L10
					0,006		1,596	A		L1+L10
					0,825		3,282	A		L1+L2+L10
					-0,055		1,372	A		L1+L4+L10
					-0,064		1,283	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					0,328		3,222	A		L1+L2+L10
					-0,006		1,476	A		L1+L10
					106,962		1049,294	A		L1+L2+L10
					0,093		289,118	A		L1+L10
					0,09		270,404	A		L1+L3+L10
					0,091		230,659	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					115,798		1049,312	A		L1+L2+L10
					106,965		1049,331	A		L1+L2+L10
					-0,093		289,155	A		L1+L10
					-0,09		270,44	A		L1+L3+L10
					-0,091		230,695	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					80,865		793,281	A		L1+0.9*L2+0.9*L5+L10
					0,093		215,066	A		L1+L10
					0,091		181,12	A		L1+L3+L10
					0,092		139,669	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					89,7		793,299	A		L1+0.9*L2+0.9*L5+L10
					80,868		793,318	A		L1+0.9*L2+0.9*L5+L10
					-0,093		215,103	A		L1+L10
					-0,091		181,157	A		L1+L3+L10
					-0,092		139,706	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					29,586		290,24	A		L1+0.9*L2+0.9*L5+L10
					0,093		66,472	A		L1+L10
					0,093		17,294	A		L1+L3+L10
					-2,636		-25,863	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					38,422		290,258	A		L1+0.9*L2+0.9*L5+L10
					-1,516		17,312	A		L1+L3+L10
					-5,916		-25,844	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					29,59		290,276	A		L1+0.9*L2+0.9*L5+L10
					-0,093		66,508	A		L1+L10
					-0,093		17,331	A		L1+L3+L10
					-2,633		-25,826	B	К	L1+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L9+L10
					-115,13		-1129,423	A		L1+L2+L10
					0,068		-311,47	A		L1+L10
					0,064		-309,848	A		L1+L4+L10
					0,065		-297,593	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-112,375		-1129,41	A		L1+L2+L10
					-115,127		-1129,397	A		L1+L2+L10
					-0,068		-311,443	A		L1+L10
					-0,064		-309,821	A		L1+L4+L10
					-0,065		-297,567	B	К	L1+0.9*L4+0.9*L7-0.9*L8+L10
					-101,51		-995,814