Расчет базы металлической колонны и анкерных болтов
1.1. Настоящее Пособие составлено к СНиП 2.09.03 "Сооружения промышленных предприятий" и применяется при креплении анкерными болтами (далее болтами), включая болты и дюбели распорного типа, строительных конструкций и оборудования к бетонным, железобетонным и кирпичным элементам (фундаментам, силовым полам, стенам и т.д.), эксплуатируемых при расчетной температуре наружного воздуха до минус 65 включительно и при нагреве бетона фундамента до 50 ° С.
Примечание. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в зависимости от района строительства согласно СНиП 2.01.01.
Расчетные технологические температуры устанавливаются заданием на проектирование.
1.2. При нагреве бетона фундамента свыше 50 ° С в расчетах должно учитываться влияние температуры на прочностные характеристики материала фундамента, болтов, подливок, клеевых составов и т.п.
1.3. Болты, предназначенные для работы в условиях агрессивной среды к повышенной влажности, должны проектироваться с учетом дополнительных требований, предъявляемых СНиП 3.04.03.
1.4. Требования настоящего Пособия не исключают, при наличии соответствующего обоснования, применение других способов закрепления оборудования на фундаментах (например, на виброгасителях, на клею и др.).
1.5. Рекомендации настоящего Пособия должны также соблюдаться при выполнении работ по установке и закреплению строительных конструкций и технологического оборудования в процессе монтажа.
2. Основные типы болтов и область их применения
2.1. По конструктивному решению болты подразделяются на следующие типы: изогнутые; с анкерной плитой; составные с анкерной плитой; съемные с анкерным устройством; прямые; с коническим концом.
2.2. По способу установки болты подразделяются на устанавливаемые до бетонирования фундаментов и устанавливаемые на готовые фундаменты или другие конструктивные элементы в просверленные или готовые "колодцы".
Болты изогнутые и с анкерной плитой, устанавливаемые в фундаменты до бетонирования, приведет на рис. 1 .
Рис. 1. Болты, устанавливаемые в фундаменты до бетонирования
а - изогнутые; б, в, г - с анкерной плитой; д, е - составные с анкерной плитой
Болты съемные, устанавливаемые после бетонирования фундаментов в специальные анкерные устройства, заранее предусмотренные в теле фундамента, приведены на рис. 2 .
Рис. 2. Болты съемные, устанавливаемые после бетонирования фундаментов
а - с плоской анкерной плитой (М12-М48); б - с литой анкерной плитой (М56-М125); в - со сварной анкерной плитой (М56-М100)
Болты изогнутые, устанавливаемые в колодцах, приведены на рис 3 .
Рис. 3. Болты, устанавливаемые в "колодцах", заранее предусмотренных в фундаментах
Болты прямые, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов и закрепляемые синтетическим клеем (эпоксидным, силоксановым) или с помощью цементно-песчаной смеси методом виброзачеканки, приведены на рис. 4 .
Рис. 4. Болты прямые, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов
а - закрепляемые синтетическим клеем (а. с. № 209305); б - закрепляемые с помощью цементно-песчаной смеси способом виброзачеканки (а. с. № 419305)
Болты распорного типа с коническим концом, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов и закрепляемые с помощью разжимных цанг или цементно-песчаным раствором способом вибропогружения, приведены на рис. 5 .
Рис. 5. Болты, распорного типа с коническим концом, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов
а - закрепляемые с помощью разжимной цанги (а. с. № 539170); б, в - закрепляемые цементно-песчаным раствором способом вибропогружения (а. с. № 737573 и а. с. № 763525)
Распорные дюбели (далее дюбели), устанавливаемые в просверленные скважины строительных элементов (стены, колонны и т.п.) и закрепляемые с помощью распорных устройств, приведены на рис. 6 .
Рис. 6. Дюбели распорные, устанавливаемые в просверленные скважины готовых конструкций
2.3. По условиям эксплуатации болты подразделяются на расчетные и конструктивные.
К расчетным относятся болты, воспринимающие нагрузки, возникающие при эксплуатации строительных конструкций или работы оборудования.
К конструктивным относятся болты, предусматриваемые для крепления строительных конструкций и оборудования, устойчивость которых против опрокидывания или сдвига обеспечивается собственным весом конструкции или оборудования. Конструктивные болты предназначаются для рихтовки строительных конструкций и оборудования во время их монтажа и для обеспечения стабильной работы конструкций и оборудования во время эксплуатации, а также для предотвращения их случайных смещений.
Уровень динамичности устанавливается в зависимости от типа и характера оборудования.
2.4. Болты для крепления конструкций и оборудования должны изготавливаться в соответствии с ГОСТ 24379.0 "Болты фундаментные. Общие технические условия" и ГОСТ 24379.1 "Болты фундаментные. Конструкция и размеры".
Классификация болтов в соответствии с указанными стандартами приведена в табл. 1 .
Номинальный диаметр резьбы d , мм
Изогнутые c анкерной плитой
Составные с анкерной плитой
Съемные с анкерным устройством
Изогнутые в колодцах
Прямые на клею и с цементно-песчаной виброзачеканкой
С коническим концом
2.5. Болты изогнутые (см. рис. 1 , а) предназначаются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования в тех случаях, когда высота фундамента не зависит от глубины заделки болтов в бетон.
2.6. Болты с анкерной плитой (см. рис. 1 , б, в, г), имеющие меньшую глубину заделки по сравнению с болтами изогнутыми, рекомендуется применять в тех случаях, когда высота фундамента определяется глубиной заделки болтов в бетон.
2.7. Болты составные с анкерными плитами (см. рис. 1 , д, е) применяются в случаях установки оборудования методом поворота или надвижки (например, при монтаже вертикальных цилиндрических аппаратов химической промышленности). В этих случаях муфта и нижняя шпилька с анкерной плитой устанавливается в массив фундамента во время бетонирования, а верхняя шпилька ввертывается в муфту на всю длину резьбы после установки оборудования через отверстия в опорных частях.
Длина ввинчивания шпильки в муфту должна быть не менее 1,6 диаметра резьбы болта.
2.8. Болты изогнутые и с анкерной плитой устанавливаются до бетонирования фундаментов на специальных кондукторных устройствах, строго фиксирующих их проектное положение в процессе бетонирования.
2.9. Болты съемные (см. рис. 2 ) рекомендуется применить главным образом для крепления тяжелого прокатного, кузнечно-прессового, электротехнического и другого оборудования, вызывающего большие динамические нагрузки, а также в тех случаях, когда болты в процессе эксплуатации оборудования подлежат возможной замене.
При установке съемных болтов в массив фундамента закладывается только анкерная арматура (анкерные устройства), а шпилька устанавливается свободно в трубе после устройства фундамента.
2.10. Болты изогнутые, устанавливаемые в "колодцах" готовых фундаментов (см. рис. 3 ) с последующим замоноличиванием колодца бетоном, рекомендуются для крепления оборудования и строительных конструкций в тех случаях, когда не могут быть установлены болты в просверленные скважины.
2.11. Болты прямые на синтетических клеях (эпоксидном или силоксановом) и закрепляемые с помощью цементно-песчаной смеси способом виброзачеканки (см. рис. 4 ) рекомендуются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования с уровнем асимметрии цикла r ³ 0,6 - для болтов на синтетических клеях и r ³ 0,8 - для болтов на виброзачеканке.
Болты, закрепляемые с помощью эпоксидного клея, могут эксплуатироваться при расчетной температуре наружного воздуха до минус 40 ° С и при нагреве бетона до 50 ° С, болты, закрепляемые силоксановым клеем, - соответственно до минус 40 ° С и до 100 ° С.
2.12. Болты распорного типа, закрепляемые с помощью разжимной цанги (см. рис. 5 , а), и распорные дюбели (см. рис. 6 ) предназначаются для крепления строительных конструкций и оборудования, испытывающих статические и вибрационные нагрузки ( r ³ 0,9).
2.13. Болты с коническим концом, закрепляемые цементно-песчаным раствором способом вибропогружения (см. рис. 5 , б, в), рекомендуются для крепления строительных конструкций и технологического оборудования, за исключением оборудования, вызывающего значительные динамические и ударные нагрузки (кузнечно-прессовое оборудование, прокатные клети, электродвигатели большой мощности и др.).
Примечание. Болты с коническим концом исполнения 2 изготовляются высадкой, исполнения 3 - навинчиванием конической втулки.
2.14. Болты, устанавливаемые в просверленные скважины готовых фундаментов, не допускается применять для крепления несущих колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами, а также для высотных зданий и сооружений, для которых ветровая нагрузка является основной.
Для крепления указанных конструкций допускается применять болты с коническим концом, устанавливаемые способом вибропогружения.
При этом глубина заделки болтов должна быть не менее 20 d .
При мероприятиях, обеспечивающих надежность и долговечность анкеровки (увеличенная глубина заделки, дополнительные анкерующие устройства и т.д.), допускается крепление указанных конструкций болтами других типов, устанавливаемыми в просверленные скважины готовых фундаментов, по согласованию с организацией - разработчиком этих болтов.
2.15. Для крепления технологического оборудования допускается устанавливать в скважинах болты диаметром свыше 48 мм при соответствующем технико-экономическом обосновании и при наличии бурового оборудования.
2.16. Распорные дюбели предназначаются для закрепления главным образом сантехнического, электротехнического и вентиляционного оборудования, а также элементов отделки, облицовки и пр.
Конструкции и размеры распорных дюбелей приведены в прил. 1 .
2.17. Дюбели предназначаются для конструктивного закрепления различного мелкого оборудования, а также металлоконструкций, деталей декоративной отделки и других элементов на фундаментах, стенах и других строительных конструкциях из бетона, железобетона и кирпича.
Техническая документация на дюбели разработана ВНИИмонтажспецстроем.
2.18. Узлы крепления болтами с разжимной цангой и распорными дюбелями допускается вводить в эксплуатацию сразу после установки болтов и дюбелей.
3. Расчет болтов
3.1. Нагрузки, действующие на болты, по характеру воздействия подразделяются на статические и динамические. Величина, направление и характер действующих нагрузок от оборудования на болты должны быть указаны в задании на проектирование фундаментов под оборудование.
3.2. Мака сталей расчетных болтов, эксплуатируемых при расчетной зимней температуре наружного воздуха до минус 65 ° С включительно, должна назначаться в соответствии с указаниями табл. 2 .
Немного о расчётах
Тип болта - выбрать из списка: с отгибом, в анкерной плитой глухой или съёмный, прямой, конический (распорный).
Коэффициент k0 - выбрать из списка; коэффициент, зависящий от типа сооружения, типа нагрузки и типа болта.
Проверка на выносливость - поставить или убрать галочку;выполняется при наличии динамических нагрузок. При выборе коэффициент k0 автоматические принимает значение для динамических нагрузок.
Результаты расчёта анкерных болтов для сплошных колонн (расчёт анкерных болтов сплошной колонны выполнен согласно примерам и рекомендациям [1] и [2])
В случае малых эксцентриситетов при больших вертикальных нагрузках расчётная нагрузка на болт может получиться отрицательной, что означает, что фундаментные болты ставятся конструктивно. Если сжатая зона отсутствует, то в расчёте учитываются все болты.
8. Вычисляется площадь поперечного сечения болта (по резьбе) по условию прочности
$$_=\frac_P>_>$$
и сравнивается с заложенными в исходных данных. Если значение расчётной нагрузки на один болт отрицательное, то болты ставятся конструктивно.
10. Вычисляется величина предварительной затяжки болта. Вычисляется как 0,75 или 1,1 от расчётной нагрузки на болт. В случае, когда расчётная нагрузка на болт отрицательна, величина предварительной затяжки также будет отрицательна. Это означает, что болты следует затягивать с учётом максимально допустимого момента затяжки, приведённого в таблице 14 [2]
11. Проверяется возможность восприятия сдвигающей силы в плоскости сопряжения базы колонны с фундаментом.
$$Q\leq f\left(n __ / 4 + N \right)$$
Если сжатая зона отсутствует, то проверка не производится.
12. Вычисляется минимальная глубина заделки
$$_=H__$$
Расчёт анкерных болтов сквозных колонн
Исходные данные для расчёта анкерных болтов сквозных колонн (ни одно из значений не может быть отрицательным и не может ровняться нулю)
Результаты расчёта анкерных болтов для сплошных колонн (расчёт анкерных болтов сплошной колонны выполнен согласно примерам и рекомендациям [1] и [2])
1. Вычисляется расчётная нагрузка, приходящаяся на один болт
$$p=\left(M-Nb \right)/nh$$
2. Вычисляется расчётное сопротивление растяжению стали болта.
3. Вычисляется площадь поперечного сечения болта (по резьбе) по условию прочности и сравнивается с заложенными в исходных данных (см. расчёт болтов сплошных колонн)
4. Проверяется вычисленная площадь сечения болта при динамических нагрузка на выносливость и сравниваться с заложенной в исходных данных (см. расчёт болтов сплошных колонн)
6. Проверяется возможность восприятия сдвигающей силы в плоскости и перпендикулярно плоскости действия момента.
Проверка перпендикулярно плоскости момент производиться по аналогии с расчётом болтов сплошных колонн.
$$Q\leq f\frac$$
При отрицательное Nmin проверка в плоскости действия моменте не производится, а сдвигающее усилие должно восприниматься упорами.
7. Вычисляется минимальная глубина заделки (см. расчёт болтов сплошных колонн).
Расчёт анкерных болтов для крепления оборудования
Исходные данные для расчёта анкерных болтов для крепления оборудования (ни одно из значений не может быть отрицательным и не может ровняться нулю)
Q - горизонтальная нагрузка
Нагр. на болт - вводить или не вводить расчётную нагрузку на болт. Если выбрать, то расчётная нагрузка на болт не будет вычисляется.
P - расчётная нагрузка на болт
∑yi 2 - сумма квадратов расстояний от оси поворота до i-ого болта при учёте как растянутых, так и сжатых. Технически сложно выполнить расчёт при произвольной форме базы и расположении анкерных болтов. Как найти подобную сумму для круглой стойки подробно описано здесь.
Коэффициент k0 - выбрать из списка; коэффициент, зависящий от типа сооружения, типа нагрузки и типа болта. При выборе коэффициент k0 автоматические принимает значение для динамических нагрузок.
Проверка на выносливость - поставить или убрать галочку;выполняется при наличии динамических нагрузок.
Результаты расчёта анкерных болтов для крепления оборудования (расчёт анкерных болтов сплошной колонны выполнен согласно примерам и рекомендациям [1] и [2])
1. Вычисляется расчётная нагрузка, приходящаяся на один болт
$$p=-\frac+\frac_>_^>$$
2. Вычисляется площадь поперечного сечения болта (по резьбе) по условию прочности и сравнивается с заложенными в исходных данных (см. расчёт болтов сплошных колонн)
3. Проверяется вычисленная площадь сечения болта при динамических нагрузка на выносливость и сравниваться с заложенной в исходных данных (см. расчёт болтов сплошных колонн)
5. Вычисляется величина предварительной затяжки болтов на восприятие горизонтальных сдвигающих усилий
$$_=k\frac$$
6. Вычисляется усилие затяжки при совместном действии вертикальных и горизонтальных (сдвигающих) сил
$$_=F+_k$$
Если F0 отрицательное, то это означает, что болты следует затягивать с учётом максимально допустимого момента затяжки, приведённого в таблице 14 [2]
Уголок потребителя (для тех, кому не безразлично)
Ниже ошипки/неточност/очепятки, допущенные авторами СП (это моё личное мнение)
1. При расчёте сплошных колонн у нас не редко возникают отрывающие усилия, то есть сила N с минусом. Алгоритм расчёта анкерных болтов для баз сплошных колонн, предложенный СП, в этом случае работает не совсем корректно. При отрывающих усилиях не будет сжатой зоны, соответственно все вычисления в этом направлении по предложенным формулам не получиться. Допущение, что при отрывающих усилиях работают все болты введено автором программы.
2. Как при отрыве рассматривать по предложенным формулам возможность восприятия сдвигающих усилий болтами? В формулах фигурирует коэффициент трения по бетону, который, при отрыве учитывать, бессмысленно. Поэтому работа болтов на двигающие усилие при отрыве не учитывается в программе.
3. Алгоритм расчёта анкерных болтов распространяется на случай, когда болты с одной стороны сжаты, а с другой растянуты и в расчёте участвуют лишь растянутые и, как правило, это половина от общего числа. Но какое количество болтом можно/должно учитывать при отрыве, когда растянуты все болты? Допущение, что при отрывающих усилиях работают все болты введено автором программы.
4. При отрицательной расчётной нагрузкой на болт (когда болты ставятся конструктивно) величина обязательной предварительной затяжки будет также отрицательна. То, что болт закручивать необходимо и, скорее всего, в данном случае следует использовать табличные данные авторы СП не упомянули. В этом случае программа ссылается на таблицу 14 [2] со значениями максимально допустимого момента затяжки.
5. Нет даже намёка на расчёт болтов при условии действия момента в двух плоскостях. Вполне возможно, что расчёт производиться по аналогичному алгоритму, однако додумывать недосказанное будет не правильно. Правильно будет найти информацию в технической литературе. На данный момент такая информация не была обнаружена.
6. Расчёт минимальной глубины заделки. При классе бетона В12.5 и марки стали ВСт3кп2 используются табличные значения из таблице Г.1. При отличных классе или марки стали вычисляются коэффициенты отношения между расчётными и принятыми в таблице. Затем табличные значения минимальной глубины заделки умножают на полученные коэффициенты соответствия. Проблема в том, что марка стали, принятая в таблице, ВСт3кп2 исчезла из таблиц СП 16.13330.2011. Так как эта марка стали ранее стояла в одном ряду с марками Ст3пс4, Ст3пс2, Ст3сп4, Ст3сп2, то расчётное сопротивление решено было принять соответствующим этим марка стали 185 МПа. К сведению, в пособии к СНиП "Сооружение промышленных предприятий" расчётное сопротивление стали ВСт3кп2 145 МПа.
Любой, обладающей информацией по перечисленным в пунктах проблемам, рискует сделать программу лучше.
Таблица сравнения результатов расчётов
Расчет опорной плиты и анкерных болтов внецентренно сжатой колонны
Башмак внецентренно сжатой колонны оказывает неравномерное давление на поверхность фундамента. В направлении действия момента плита башмака оказывает на фундамент сжимающее действие, а с противоположной стороны стремится оторваться от поверхности фундамента.
Схема к расчету анкерных болтов
Этому отрыву препятствуют анкерные болты, осуществляющие защемление колонны. При конструировании первоначально задаются шириной плиты базы В. Длина плиты определяется из того условия, чтобы максимальное напряжение в фундаменте у края плиты σб макc было меньше расчетного сопротивления бетона сжатию:
При этом наибольшее растягивающее напряжение у противоположного края плиты будет равно
Комбинация нагрузок для определения N и М при этом выбирается наиневыгоднейшая.
Решая уравнение (37.VIII) относительно L, можно определить необходимую длину плиты по принятой ширине плиты В и заданному расчетному сопротивлению бетона Rб:
После определения размеров плиты L и В переходят к конструированию базы и определению толщины плиты.
При определении толщины плиты предполагают (несколько в запас прочности), что плита нагружена равномерно распределенной нагрузкой q = σб макс (так как большей частью моменты бывают разных знаков). Исключение допускают только для средних участков плиты, которые можно рассчитывать на равномерно распределенную нагрузку, равную максимальному напряжению, соответствующему краю данного участка.
При расчете анкерных болтов исходят из предположения, что растягивающая сила Z, определяемая растянутой зоной эпюры напряжений, полностью воспринимается анкерными болтами.
Поэтому, составляя уравнение равновесия относительно центра тяжести D сжатой треугольной зоны; эпюры напряжений, т. е. точки приложения равнодействующей сил сжатия, получим
Отсюда суммарное усилие Z во всех анкерных болтах, находящихся на одной стороне башмака:
и соответственно общая площадь сечения этих анкеров (считая по нарезке)
где m — коэффициент условий работы колонны;
mс — коэффициент условий работы анкерных болтов, принимаемый равным 0,65;
Rp — расчетное сопротивление анкерных болтов растяжению, принимаемое равным 2 100 кг/см 2 для болтов из стали Ст. 3.
Величина а определяется из геометрического соотношения
При определении величины с принимаются абсолютные значения σб (без учета их знака).
Плечо анкерных болтов, т. е. размер у, определяют следующим образом. Сначала конструируют деталь прикрепления анкера к башмаку колонны и тем самым определяют размер е. Искомый размер у получится из уравнения
При расчете анкерных болтов необходимо принимать комбинацию нагрузок, дающую при минимальном N максимальное значение М (например, при ветре, но без кранов и снега).
Площадь сечения одного анкера, очевидно, получится, если общую площадь, определенную по формуле (41.VIII), разделить на количество анкеров, расположенных на одной стороне башмака. Обычно на другой стороне башмака анкерные болты ставят симметрично.
Диаметр анкеров принимается в пределах от 20 до 76 мм, так как более толстые анкерные болты сложны в изготовлении. Закрепление анкеров в фундаменте может осуществляться путем сцепления их с бетоном, чем и определяется глубина их заделки, или при помощи опорных шайб.
Типы анкерных закреплений
При определении длины заделки анкерных болтов можно руководствоваться таблицей. Нарезку анкера обычно делают длиной 120 — 150 мм. При конструировании базы необходимо следить за тем, чтобы можно было свободно повернуть гайку при затяжке болта. Поэтому минимальное расстояние от оси болта до траверсы желательно принимать равным 1,5 d (где d — диаметр болта).
Анкерные болты выносят за опорную плиту для того, чтобы во время монтажа колонну можно было двигать во все стороны (примерно на 20 мм), устанавливая ее по оси.
Высота траверсы назначается из условия размещения сварных швов или заклепок, прикрепляющих стержень колонны к траверсе.
Определение толщины плиты
Определение толщины плиты под подкрановую ветвь из
условия ее работы на изгиб.
Пример. Требуется рассчитать конструкцию башмака решетчатой колонны, показанную на фигуре. Максимальные расчетные усилия в колонне принимаем те же, что и в примере:
В этом примере были определены наибольшие усилия в ветвях в подкрановой ветви Nп.в = 135,75 т; в наружной ветви Nн.в = 113 т.
Расчетная комбинация усилий в колонне для расчета анкерных болтов (от постоянной и ветровой нагрузок) принята:
Расчетное сопротивление осевому сжатию бетона марки 100 Rб = 44 кг/см 2 . Материал башмака Ст. 3; электроды типа Э42. Коэффициент условий работы m = 1.
Решение. 1) Определяем необходимую площадь опорных плит:
под подкрановую ветвь
под наружную ветвь
Назначаем размеры плит:
Давление на бетон будет равно:
2) Определяем необходимую толщину плиты под подкрановую ветвь из условия ее работы на изгиб. На участке 2 плита работает как консоль от определенной нагрузки в виде отпорного давления бетона q = σб.
Момент в консоли
На участке 1 плита оперта по трем сторонам и также нагружена равномерно распределенной нагрузкой при отношении сторон
находим по таблице коэффициент σ3 = 0,128. Максимальный изгибающий момент в середине свободной стороны равен
Этот момент больше консольного, а потому и подбираем по нему толщину плиты [по формуле (36.VIII)]
Принимаем δпл = 24 мм.
3) Производим расчет траверсы и ребер базы. Принимаем траверсу из листов 450 X 12 и толщину швов, прикрепляющих ветвь к траверсе, hш = 10 мм. Предполагая при расчете швов, что усилие ветви передается на опорную плиту только через листы траверсы, которые привариваются к двутавру четырьмя швами, и принимая расчетную длину шва равной lш = 45 — 2 = 43 см (где 2 см — вычет на непровар концов швов), найдем напряжение в швах
В швах, прикрепляющих листы траверсы к плите, при hш = 10 мм напряжение будет равно
Проверяем среднее ребро, укрепляющее плиту; это ребро с размерами 350 X 300 X 10 воспринимает давление от бетона σб с грузовой площади шириной 370:2 = 185 мм.
Нагрузка, действующая на ребро, будет равна:
Для ребра, работающего как консоль, защемленная в стенку, найдем:
Опорная реакция консоли А, сдвигающая ребро относительно стенки:
Производим расчет сварных швов, прикрепляющих консоль к стенке. Имеются два сварных шва hш = 10 мм. Шов подвергается действию срезывающей силы А и момента М. Проверку производим по условней формуле
4) Производим расчет анкерных болтов. Необходимая суммарная площадь сечения анкерных болтов, прикрепляющих наружную ветвь колонны, определится по формуле (41.VIII):
Здесь а = 45,2 см — расстояние от оси колонны до середины опорной плиты подкрановой ветви;
у — 100 см — расстояние от оси рассчитываемых анкеров до середины той же плиты;
mс = 0,65 — коэффициент условий работы анкерных болтов;
Rp — 2 100 кг/см 2 — расчетное сопротивление растяжению анкерных болтов.
Значения а и у определяем, исходя не из формул (42.VIII) и (43.VIII), выведенных для сплошной опорной плиты, а из условий равновесия, приравнивая нулю сумму моментов всех сил относительно центра сжатой эпюры напряжений.
Найденную суммарную площадь сечения болтов делим на 2 (число болтов):
По таблице принимаем болты диаметром d = 56 мм, длина забелки в бетон l3 = 1 000 мм.
Базы колонн
Различают два основных типа баз — шарнирные и жесткие.
Простейшей шарнирной базой для центрально сжатых колонн является база, состоящая из толстой стальной опорной плиты, на которую опирается фрезерованный торец стержня.
Типы баз колонн
Применение баз с передачей усилия через фрезерованный торец стержня колонны целесообразно для колонн со значительной нагрузкой. Для легких колонн (а также в случае отсутствия торцефрезерных станков) применяют базы, в которых все усилие передается на плиту через сварные швы.
Передача усилия от стержня колонны на опорную плиту может быть также осуществлена при помощи траверсы, которая служит для более или менее равномерной передачи силовых потоков от стержня на плиту, приближая конструкцию по характеру воздействия к жесткому «штампу», опирающемуся на фундамент. Одновременно траверса является опорой для плиты при ее работе на изгиб от реактивного (отпорного) давления фундамента. Сама траверса работает на изгиб как двухконсольная балка, опертая на пояса или ветви колонны и нагруженная отпорным давлением фундамента.
Во внецентренно сжатых колоннах, как правило, устраивают жесткие базы, которые могут передавать изгибающие моменты.
С этой целью траверсы приходится развивать в направлении действия момента. При относительно небольших опорных моментах траверсы делают из листов толщиной 10 — 12 мм или швеллеров.
Некоторое применение нашли также базы подкосного типа. Существенным недостатком такой базы являются ее малая жесткость, а также коробление опорной плиты в результате усадки швов, прикрепляющих листовые подкосы.
В колоннах с более тяжелыми крановыми нагрузками, с большими опорными моментами базы и их траверсы приходится еще более развивать.
Удобны, с точки зрения производства сварки открытые одностенчатые башмаки, усиленные ребрами или листовыми подкосами. Последние должны быть приварены швами минимальной толщины во избежание коробления опорного листа.
Открытые одностенчатые башмаки
Одностенчатые башмаки чаще всего применяются в сплошных колоннах постоянного сечения. К их недостаткам относится малая жесткость из плоскости рамы.
Подносный двухстенчатый разъемный башмак
Вариант двухстенчатого башмака с подкосами может быть применен для самых тяжелых колонн; при этом ввиду больших размеров базы, препятствующих транспортировке колонны с базой в целом виде, подобные башмаки иногда делают разъемными.
В сплошных колоннах переменного сечения весьма распространенным типом является сварной башмак с раздельными траверсами — одностенчатый в пределах стенки и двухстенчатый у ветвей.
Башмак с раздельными траверсами
В сквозных колоннах промышленных зданий обычно применяются базы раздельного типа, состоящие из двух самостоятельных башмаков, соединенных уголковыми связями.
База сквозной колонны
При большом расстоянии между ветвями они более экономичны, чем сплошные башмаки.
Клепаные башмаки устраиваются только в клепаных колоннах; по своей конструкции они аналогичны сварным башмакам.
Клепаный башмак сплошной колонны
Прикрепление башмаков к фундаментам осуществляется при помощи анкерных болтов (анкеров), заделываемых в фундамент при бетонировании. В центрально сжатых колоннах анкерные болты не рассчитывают и размеры их назначают по конструктивным соображениям (d = 22 — 26 мм).
В изгибаемых защемленных колоннах анкерные болты работают на растяжение от изгибающего момента. В этом случае их диаметр и длина назначаются по расчету.
Для удобства монтажа в верхней части фундамента вокруг анкерных болтов иногда оставляют колодцы сечением около 100 X 100 мм и глубиной 500 мм, которые позволяют производить незначительный отгиб болтов. При установке анкеров с применением жестких кондукторов (что особенно рекомендуется) колодцев не делают.
Отверстия в башмаке для анкерных болтов, как правило, делают диаметром, большим диаметра болтов, закрывая их монтажными шайбами, привариваемыми к башмаку после установки колонны в проектное положение. После установки колонн базы обетониваются для предохранения от коррозии.
«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов
Башмак внецентренно сжатой колонны оказывает неравномерное давление на поверхность фундамента. В направлении действия момента плита башмака оказывает на фундамент сжимающее действие, а с противоположной стороны стремится оторваться от поверхности фундамента….
Расчет опорной плиты и траверсы центрально сжатой колонны Размеры опорной плиты центрально сжатой колонны определяются по расчетному сопротивлению бетона фундамента осевому сжатию R6 (принимаемому равным 44 кг/см2 для бетона марки…
Читайте также: