Расчет опорных плит стальных колонн
| она оперта на бетон фундамента (который допустим на смятие проходит с запасом) |
. Если поставить тонкую плиту, то работать она будеть только вблизи ребер и полок самой колонны. И чем тоньше - тем ближе. И тогда уж бетон на смятие не пройдет. Поэтому и принят такой условный расчет при котором давление бетона принимается равномерным по площади питы но как нагрузка и не учитывается, что плита лежит на упругом основании.
Насчет шайб.
Почему момента нет? Есть. Ведь гайка давит только под собой. А дыра большая. И болт не стоит обязательно по центру - для этого и отверстие большое. Если поставить очень тонкую шайбу, сразу будет видно, какие там "вражеские" силы имеются.
Кроме того, распределить на плиту давление гайки надо же, а то же плита ослаблена отверстием как раз в этом месте
Но естественно толщины не обязаны быть равными. Просто унификация.
на вопрос: а какая должна быть - довольно толстой и широкой
Как в этом случае рассчитать базу? Занимаюсь проектом реконструкции здания. Увеличивается нагрузка на колонну. Поставить другую плиту невозможно. Бетон фундамента на смятие также проходит с запасом.
| опорная плита сознательно продлевается для того, чтоб разместить на нее еще и стойку |
В моем случае, если добавлять ребра, тогда необходимо плиту наращивать. Но тогда уже существующая нагрузка не будет перераспределена на наращиваемую плиту. Новая же нагрузка будет действовать по всей площади, в том числе, по площади существующей плиты. И в этом случае по стандартному расчету существующая плита не проходит. На мой взгляд, необходимо рассчитать реальную работу плиты. Вопрос только в том - где бы найти информацию (или даже пример расчета).
У Вас увеличилась нагрузка на колонну. Значит увеличилось давление под сущ. плитой ИЗ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ, ЧТО ПЛИТА ПРОХОДИТ ПО ИЗГИБУ. Если был запас по изгибу, расчет может показать, что плита действительно проходит по изгибу. Так же расчет может показать, чо бетон подливки проходит.
Допустим, бетон прошел, а плита нет. Тогда, НЕ УВЕЛИЧИВАЯ ПЛИТУ в плане, добавляем ребра, но именно ДОБАВЛЯЕМ НОВЫЕ, а не наращиваем существующие. Добавляем новые так, чтобы плита РАЗДЕЛИЛАСЬ на НОВЫЕ участки.
Таким образом, дробим расчетные участки на более МЕЛКИЕ. И плита пройдет на изгиб. Ибо на изгиб плита рассчитывется с учетом ПРОЛЕТА (размеров) участка, ну и с учетом опирания этих сторон.
Методику расчета можно посмотреть в СП МК или в ЛЮБОЙ книге по МК- в доунлоаде миллион книг.
- если проходит без продления, то пройдет и с продлением (т. е. увеличением размера). - так должно быть
| Новая же нагрузка будет действовать по всей площади |
| На мой взгляд, необходимо рассчитать реальную работу плиты |
Если судить по вопросам, то автор СКАД не пользует.
Прим. В КРИСТАЛЛе при СКАД 7.31 при расчете опорных плит есть кое-какие ошибки, они в 11 исправлены.
Если судить по вопросам, то автор СКАД не пользует.
Прим. В КРИСТАЛЛе при СКАД 7.31 при расчете опорных плит есть кое-какие ошибки, они в 11 исправлены.
У меня 11.3 стоит. В нем зато в Комете2 бред какой-то с проверкой анкеров на срез, врет по-моему он сильно.
К сожалению, я не могу поставить доп. ребра на существующую плиту, так как не проходит участок плиты, находящийся внутри сечения колонны. (См. вложение к посту №4).
По этой методике я и рассчитывал. Все дело в том, что реакция фундамента там принимается в ЗАПАС как РАВНОМЕРНО распределенная по поверхности опорной плиты. На самом же деле в местах передачи усилия на плиту существуют максимумы упругой реакции фундамента. А по сему изгибающие моменты в реально работающей плите должны быть меньшими, по сравнению с расчетом по данной методике. Хотелось бы узнать, насколько. Допустим, я исключаю (мысленно) из работы участок 100х100 мм, находящийся в центре плиты. Тогда расчетная схема примет вид двух консолей с наружной и с внутренней стороны от стенки колонны. Такая опорная плита ПРОХОДИТ по расчету с новыми нагрузками.
Кстати, именно из-за принятого допущения о равномерности отклика фундамента реплика
| - если проходит без продления, то пройдет и с продлением |
1. Доп. ребро внутрь коробки конечно не поставишь (хотя при большом желании все же можно было бы). Но можно снаружи поставить ребра, тем самым увеличив нес. способность консольных участков. А внутренний участок редуцировать, исключив среднюю часть, остающуюся после отсечения консольными полосками, способными нести давление, получающееся после редуцирования. За два-три расчетных шага можно приблизиться к истине. При этом в пределах каждого участка нужно брать свое среднее давление по максимальному на данном участке.
2. Если хотите заморачиваться учетом точного распределения давлений, можно почитать например книжку Катюшина В.В. "Здания из рам. ", в доунлоаде есть.
Фраза из сопромата "Не всякое увеличение площади сечения увеличивает прочность" - не отражет реальной картины, она верна лишь для для предпосылки линейных распределений напряжений.
| исключаю (мысленно) из работы участок 100х100 мм, находящийся в центре плиты. Тогда расчетная схема примет вид двух консолей с наружной и с внутренней стороны от стенки колонны |
А зечем так металл перерасходовать?
и причем здесь момент, момент возрастает пропорцианально площади опоры, без увеличения усилия на элемент?
Новый СНиП выпустили
Расчёт опорной плиты колонны.
Конструкция базы должна отвечать принятому в расчётной схеме способу её сопряжения с основанием. Наиболее простой считается конструкция базы с фрезерованным торцом колонны (рис. 14). В этом случае плита базы должна иметь достаточную толщину для того, чтобы равномерно передать нагрузку на фундамент.
Рис. 14. Схема базы колонны
8.6.1 Исходные данные:
Фундамент выполнен из бетона класса В20. Расчётная прочность бетона на местное сжатие Rb,loc= φRb= 1,0x11,5 МПа = 117 кг/см 2 .
Расчётная нагрузка от колонны составляет N = 58000 кг (см. п. 8.4.1).
Опорная плита из стали С255, расчётное сопротивление Ry= 2395 кг/см 2 .
Расчёт.
При фрезерованном торце колонны плиту обычно принимают квадратной со стороной
То есть минимальная площадь опорной плиты из условия прочности бетона основания Аb,loc= 22,26х22,26 = 495,7 ≈ 500 см 2 .
Из условия расположения сварных швов и фундаментных болтов принимаем размер фундаментной плиты по конструктивным соображениям 40х35 см, площадь плиты Апл = 40х35 = 1400см 2 .
В нашем случае плита работает как пластина на упругом основании, воспринимающая давление, сконцентрированное на участке, ограниченном контуром стержня (рис. 15).
Рис. 15. К расчёту базы колонны
В запас прочности, изгибающий момент в плите по кромке колонны определяется как для консоли по формуле
где σф – напряжение в фундаменте под плитой базы,
А – площадь трапеции (заштрихованная на рис.15);
с =6,7 см – расстояние от центра тяжести трапеции до кромки колонны.
Определяем напряжение в фундаменте:
Определяем площадь трапеции:
Изгибающий момент в плите по кромке колонны
Минимально требуемая толщина опорной плиты
где b– основание трапеции, примыкающее к колонне (высота сечения колонны).
Принимаем опорную плиту толщиной 3,0 см.
Расчет экономических показателей.
На основании выполненных расчетов для фрагмента здания по схеме на рис. 1 выполним расчет технико-экономических показателей по расходу стали. Поскольку расчет балок покрытия не производился, в целях данной работыпринимаем: главные балки покрытия приняты из двутавра45Б2, прогоны покрытия – из 35Б2.
| Наименование | Сечение по СТО АСЧМ | Длина, м | Колич., шт. | Вес кг/ пог. м | Вес всего, кг | В % от общей массы |
| Главная балка покрытия | 45Б2 | 5,7 | 76,0 | 5198,4 | 20,0 | |
| Прогон покрытия | 35Б2 | 6,0 | 49,6 | 7440,0 | 28,5 | |
| Главная балка перекрытия | 40Б1 | 5,7 | 56,6 | 3871,5 | 14,8 | |
| Прогон перекрытия | 30Б2 | 6,0 | 36,7 | 5505,0 | 21,1 | |
| Колонна | 20Ш1 | 7,4 | 30,6 | 4076,0 | 15,6 | |
| ВСЕГО: | 26090,9 | 100,0 |
Для последующих сравнений определяем удельные показатели:
1. Расход стали на 1 кв.м общей площади:
общая площадь (упрощенно) равна 12х30х2 = 720 м 2 ;
удельный расход на 1 кв. м 26090,9/720,0 = 36,24 кг/м 2 .
2. Расход стали на 1 куб м здания:
объем здания 720,0х6,05 = 4356,0 м 3 ;
удельный расход на 1 куб. м 26090,9/4356,0 = 6,0 кг/м 3 .
Для оценки экономической эффективности проектов гаражей стоянок применяется также, показатель расхода стали на 1 машино/место. Для целей нашей работы примем, что на одном уровне располагается 12 машино/мест, всего на фрагменте – 24 машино/места.Расход стали на 1 машино/место:
26090,9/24 = 1087,1 кг на 1 машино/место.
Заключение.
В методических указаниях даны основные теоретические и практические материалы для выполнения расчетно-графической работы по дисциплине "Основы металлических конструкций". Даны примеры расчетов наиболее часто встречающихся отдельных элементов конструкций – балок и колонн.В приложениях к методическим указаниям даны необходимые справочные материалы и пример оформления графической части работы.
В графической части работы следует выполнять узлы конструкций в соответствии с заданием и подобранными в расчетах сечениями балок.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Инженерные конструкции. Учебник под редакцией В.В. Ермолова. – М.:"Архитектура-С",2007.
2 Металлические конструкции. Учебник под редакцией Е.И. Беленя,6-е издание.- М.: "Стройиздат", 1986.
3 Металлические конструкции. Учебник под редакцией Ю.И. Кудишина, 11-е издание.- М.: Издательский центр "Академия", 2008.
4 Металлические конструкции. Файбишенко В.К. Учебное пособие для ВУЗов. - М.: "Стройиздат", 1984.
5 СП 16.13330.2011 Актуализированная редакция "СНиП II-23-81* "Стальные конструкции".
6 СП 53-102-2004 "Общие правила проектирования стальных конструкций".
7 СП 20.13330.2011 Актуализированная редакция "СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия"
8 Справочник проектировщика промышленных и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. В 2-х кн. Кн. 1. Под ред. А.А. Уманского. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1972,
ПРИЛОЖЕНИЯ
к методическим указаниям для выполнения расчётно-графической работы по дисциплине "Основы металлических конструкций"
Приложение 1.
Схемы состава перекрытий
Приложение 2.
Сортамент СТО АСЧМ 20-93.
Двутаврыгорячекатаные с параллельными гранями полок
| Про-филь | Размеры профиля, мм | Площадь сечения, см 2 | Масса 1 м длины, кг | Справочные величины для осей | |||||||
| h | b | S | t | R | Ix, см 4 | Wx, см 3 | Sx, см 3 | ix, см | Iy, см 4 | Wy, см 3 | iy, см |
| 10 Б1 | 4,1 | 5,7 | 10,32 | 8,1 | 34,2 | 19,7 | 4,07 | 15,9 | 5,8 | 1,24 | |
| 12 Б1 | 117,6 | 3,8 | 5,1 | 11,03 | 8,7 | 43,8 | 24,9 | 4,83 | 22,4 | 1,43 | |
| 12 Б2 | 4,4 | 6,3 | 13,21 | 10,4 | 30,4 | 4,9 | 27,7 | 8,7 | 1,45 | ||
| 14 Б1 | 137,4 | 3,8 | 5,6 | 13,39 | 10,5 | 63,3 | 35,8 | 5,7 | 36,4 | 1,65 | |
| 14 Б2 | 4,7 | 6,9 | 16,43 | 12,9 | 77,3 | 44,2 | 5,74 | 44,9 | 12,3 | 1,65 | |
| 16 Б1 | 5,9 | 16,18 | 12,7 | 87,8 | 49,6 | 6,53 | 54,4 | 13,3 | 1,83 | ||
| 16 Б2 | 7,4 | 20,09 | 15,8 | 108,7 | 61,9 | 6,58 | 68,3 | 16,7 | 1,84 | ||
| 18 Б1 | 4,3 | 6,5 | 19,58 | 15,4 | 120,1 | 67,7 | 7,37 | 81,9 | 2,05 | ||
| 18 Б2 | 5,3 | 223,95 | 18,8 | 146,3 | 83,2 | 7,42 | 100,8 | 22,2 | 2,05 | ||
| 20 Б1 | 5,5 | 27,16 | 21,3 | 184,4 | 104,7 | 8,24 | 133,9 | 26,8 | 2,22 | ||
| 25 Б1 | 32,68 | 25,7 | 285,3 | 159,7 | 10,4 | 254,8 | 41,1 | 2,79 | |||
| 25 Б2 | 37,66 | 29,6 | 324,2 | 182,9 | 10,37 | 293,8 | 2,79 | ||||
| 30 Б1 | 5,5 | 40,80 | 424,1 | 237,5 | 12,44 | 441,9 | 59,3 | 3,29 | |||
| 30 Б2 | 6,5 | 46,78 | 36,7 | 480,6 | 271,1 | 12,41 | 507,4 | 67,7 | 3,29 | ||
| 35 Б1 | 52,68 | 41,4 | 641,3 | 358,1 | 14,51 | 791,4 | 3,88 | ||||
| 35 Б2 | 63,14 | 49,6 | 774,8 | 14,65 | 984,2 | 112,5 | 3,95 | ||||
| 40 Б1 | 72,16 | 56,6 | 1011,1 | 16,66 | 1446,9 | 145,4 | 4,48 | ||||
| 40 Б2 | 84,12 | 1185,3 | 663,2 | 16,79 | 1736,2 | 173,6 | 4,54 | ||||
| 45 Б1 | 84,30 | 66,2 | 725,1 | 18,45 | 1579,7 | 158,8 | 4,33 | ||||
| 45 Б2 | 96,76 | 1486,8 | 839,6 | 1871,3 | 187,1 | 4,4 | |||||
| 50 Б1 | 8,8 | 92,38 | 72,5 | 1497,8 | 853,5 | 19,97 | 1581,5 | 158,9 | 4,14 | ||
| 50 Б2 | 1011,27 | 79,5 | 1688,4 | 957,3 | 20,33 | 1844,4 | 185,4 | 4,27 | |||
| 50 Б3 | 114,23 | 89,7 | 1087,7 | 20,47 | 2140,3 | 4,33 | |||||
| 55 Б1 | 9,5 | 13,5 | 113,36 | 2050,9 | 1165,1 | 22,16 | 2404,5 | 218,6 | 4,61 | ||
| 55 Б2 | 15,5 | 124,75 | 97,9 | 2295,8 | 1301,6 | 22,44 | 2760,3 | 250,9 | 4,7 | ||
| 60 Б1 | 120,45 | 94,6 | 2306,1 | 1325,5 | 23,89 | 198,9 | 4,05 | ||||
| 60 Б2 | 134,41 | 105,5 | 2587,9 | 1489,5 | 24,03 | 2277,5 | 227,8 | 4,12 | |||
| 70 Б0 | 11,8 | 15,2 | 153,05 | 120,1 | 3295,5 | 1913,1 | 27,31 | 3097,7 | 269,4 | 4,5 | |
| 70 Б1 | 15,5 | 164,74 | 129,3 | 3644,9 | 2094,9 | 27,65 | 4556,4 | 350,5 | 5,26 | ||
| 70 Б2 | 12,5 | 18,5 | 183,64 | 144,2 | 4186,9 | 2392,8 | 28,19 | 5436,7 | 418,2 | 5,44 |
| Профиль | Размеры профиля, мм | Площадь сечения, см 2 | Масса 1 м длины, кг | Справочные величины для осей | |||||||
| h | b | S | t | R | Ix, см 4 | Wx, см 3 | Sx, см 3 | ix, см | Iy, см 4 | Wy, см 3 | iy, см |
| 20Ш1 | 39,01 | 30,6 | 277,3 | 154,3 | 8,3 | 507,1 | 67,6 | 3,61 | |||
| 25Ш1 | 56,24 | 44,1 | 501,8 | 279,2 | 10,43 | 984,3 | 112,5 | 4,18 | |||
| 30 Ш1 | 72,38 | 56,8 | 771,4 | 429,5 | 12,52 | 1602,9 | 160,3 | 4,71 | |||
| 30 Ш2 | 87,38 | 68,6 | 947,4 | 529,9 | 12,75 | 2033,8 | 202,4 | 4,82 | |||
| 35 Ш1 | 83,17 | 65,3 | 1024,4 | 563,8 | 14,34 | 2834,1 | 227,6 | 5,84 | |||
| 35 Ш2 | 101,51 | 79,7 | 1275,2 | 706,1 | 14,61 | 3650,5 | |||||
| 40 Ш1 | 9,5 | 12,5 | 112,91 | 88,6 | 1595,6 | 880,8 | 16,45 | 5575,4 | 372,9 | 7,03 | |
| 40 Ш2 | 135,95 | 106,7 | 1983,4 | 16,87 | 7207,1 | 480,5 | 7,28 | ||||
| 45 Ш1 | 157,38 | 123,5 | 2548,7 | 1412,5 | 18,88 | 8110,3 | 540,7 | 7,18 | |||
| 50 Ш1 | 145,52 | 114,2 | 1395,7 | 20,37 | 6762,4 | 450,8 | 6,82 | ||||
| 50 Ш2 | 14,5 | 17,5 | 176,34 | 138,4 | 2951,4 | 1666,7 | 20,19 | 7896,4 | 526,4 | 6,69 | |
| 50 Ш3 | 15,5 | 20,5 | 198,86 | 156,1 | 1912,8 | 20,48 | 9249,7 | 616,6 | 6,82 | ||
| 50 Ш4 | 16,5 | 23,5 | 221,38 | 173,8 | 3818,9 | 2161,5 | 20,75 | 10603,4 | 706,9 | 6,92 | |
| 60 Ш1 | 174,49 | 3529,8 | 1981,5 | 24,26 | 511,2 | 6,63 | |||||
| 60 Ш2 | 20,5 | 217,41 | 170,7 | 4285,3 | 24,09 | 9257,4 | 617,2 | 6,53 | |||
| 60 Ш3 | 24,5 | 252,37 | 198,1 | 5026,6 | 2869,9 | 24,38 | 11067,3 | 737,8 | 6,62 | ||
| 60 Ш4 | 28,5 | 287,33 | 225,6 | 5767,2 | 3305,6 | 24,64 | 12879,3 | 858,6 | 6,7 | ||
| 70 Ш1 | 211,49 | 4983,7 | 2814,6 | 28,55 | 9022,9 | 601,5 | 6,53 | ||||
| 70 Ш2 | 242,53 | 190,4 | 3233,6 | 28,63 | 10381,1 | 692,1 | 6,54 | ||||
| 70 Ш3 | 27,5 | 289,09 | 226,9 | 6761,9 | 3867,2 | 28,76 | 12422,4 | 828,2 | 6,56 | ||
| 70 Ш4 | 20,5 | 31,5 | 329,39 | 258,6 | 7696,2 | 4426,7 | 28,9 | 14240,2 | 949,3 | 6,58 | |
| 70 Ш5 | 36,5 | 375,69 | 294,9 | 8821,9 | 5099,5 | 29,18 | 16512,3 | 1100,8 | 6,63 | ||
| 80 Ш1 | 13,5 | 209,71 | 164,6 | 5254,7 | 3018,9 | 31,3 | 7676,7 | 511,8 | 6,05 | ||
| 80 Ш2 | 243,45 | 191,1 | 6405,4 | 3644,1 | 32,28 | 9928,9 | 661,9 | 6,39 | |||
| 90 Ш1 | 18,5 | 243,96 | 191,5 | 6642,1 | 3861,2 | 34,63 | 8278,5 | 553,7 | 5,83 | ||
| 90 Ш2 | 270,87 | 212,6 | 7760,3 | 35,71 | 10283,3 | 687,8 | 6,16 | ||||
| 100Ш1 | 293,8 | 230,6 | 9010,9 | 5234,1 | 38,96 | 11517,9 | 719,9 | 6,26 | |||
| 100Ш2 | 328,88 | 258,2 | 10348,2 | 5982,6 | 39,62 | 856,9 | 6,46 | ||||
| 100Ш3 | 363,96 | 285,7 | 11684,5 | 6736,2 | 40,18 | 993,9 | 6,61 | ||||
| 100Ш4 | 19,5 | 32,5 | 400,58 | 314,5 | 12940,7 | 40,45 | 17828,8 | 1114,3 | 6,67 |
| Профиль | Размеры профиля, мм | Площадь сечения, см 2 | Масса 1 м длины, кг | Справочные величины для осей | |||||||
| h | b | S | t | R | Ix, см 4 | Wx, см 3 | Sx, см 3 | ix, см | Iy, см 4 | Wy, см 3 | iy, см |
| 20 К1 | 6,5 | 52,69 | 41,4 | 392,5 | 216,4 | 8,54 | 1314,4 | 132,1 | 4,99 | ||
| 20 К2 | 63,53 | 49,9 | 471,6 | 262,8 | 8,62 | 1601,4 | 160,1 | 5,02 | |||
| 25 К1 | 79,72 | 62,6 | 745,6 | 410,7 | 10,73 | 3089,9 | 248,2 | 6,23 | |||
| 25 К2 | 92,18 | 72,4 | 866,6 | 480,3 | 10,84 | 3648,6 | 291,9 | 6,29 | |||
| 25 К3 | 15,5 | 102,21 | 80,2 | 960,8 | 535,4 | 10,9 | 4088,6 | 325,8 | 6,32 | ||
| 30 К1 | 110,80 | 1265,1 | 694,7 | 13,04 | 6240,9 | 417,5 | 7,51 | ||||
| 30 К2 | 119,78 | 1360,7 | 750,6 | 13,05 | 6754,5 | 450,3 | 7,51 | ||||
| 30 К3 | 134,78 | 105,8 | 1433,7 | 806,9 | 12,64 | 7104,4 | 465,9 | 7,26 | |||
| 30 К4 | 134,82 | 105,8 | 1538,2 | 852,8 | 13,17 | 7732,3 | 513,8 | 7,57 | |||
| 35 К1 | 139,03 | 109,1 | 1827,4 | 1001,2 | 14,99 | 10541,7 | 605,8 | 8,71 | |||
| 35 К2 | 173,87 | 136,5 | 2302,6 | 1272,7 | 15,22 | 13585,3 | 776,3 | 8,84 | |||
| 40 К1 | 186,81 | 146,6 | 2850,1 | 1559,3 | 17,34 | 18921,9 | 950,8 | 10,06 | |||
| 40 К2 | 218,69 | 171,7 | 3331,2 | 1936,3 | 17,45 | 1120,6 | 10,12 | ||||
| 40 К3 | 254,87 | 200,1 | 3844,4 | 2139,9 | 17,5 | 26199,5 | 1300,2 | 10,14 | |||
| 40 К4 | 295,39 | 231,9 | 4481,8 | 2513,2 | 17,72 | 31026,2 | 1532,2 | 10,25 | |||
| 40 К5 | 35,5 | 370,49 | 290,8 | 3198,6 | 18,02 | 37914,2 | 1895,7 | 10,12 |
Приложение 3.
Справочник проектировщика промышленных и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. В 2-х кн. Кн. 1. Под ред. А.А. Уманского. Изд. 2-е, перераб. и доп.
Расчет и конструирование баз
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/см 2 для бетона марки 100). Минимальная площадь плиты определяется по формуле
где N — расчетное усилие в колонне.
Найдя необходимую площадь плиты, переходят к конструированию башмака, назначая ширину плиты В несколько больше ширины колонны.
Плита работает на изгиб от равномерно распределенной нагрузки (отпорного давления фундамента)
причем различные участки плиты будут находиться в разных условиях изгиба. На фигуре показана плита, на которой могут быть выделены три различных участка.
К расчету опорной плиты центрально сжатой колонны
Первый участок плиты 1 работает и рассчитывается как консоль. Для этого выделяют полосу шириной 1 см и подсчитывают момент в сечении I — I:
Момент сопротивления плиты толщиной 8 и шириной 1 см будет равен
Плита должна иметь достаточную толщину, чтобы равномерно передавать нагрузку на бетон, не прогибаясь при этом (как показано в преувеличенном виде), т. е. башмак должен работать как жесткий штамп.
Используя полное напряжение в плите, равное расчетному сопротивлению, можно записать условно
откуда связь между толщиной плиты и вылетом консоли получается в следующем виде:
Второй участок плиты 2 работает как плита, опертая по четырем сторонам и нагруженная снизу той же равномерно распределенной нагрузкой q = σб. Расчет такой прямоугольной плиты, у которой максимальный момент действует в ее центре, производится при помощи таблиц, составленных акад. Б. Г. Галеркиным, по формулам
Здесь Ма и Мb — моменты, вычисленные для полос шириной 1 см в направлении размеров а и b; α — длина короткой стороны прямоугольника; α1 и α2 — коэффициенты, принимаемые по таблице в зависимости от отношения стороны b (более длинной стороны) к α.
В случае, если — b/a > 2, определение момента может быть произведено для полосы, вырезанной вдоль короткой стороны, как в однопролетной балке (смотрите таблицу ниже, последний столбец).
В предположении упругого защемления краев плиты можно полученные по формуле (34.VIII) или как в однопролетной балке моменты уменьшить на 25%.
Третий участок плиты 3 работает как плита, опертая по трем сторонам. Наиболее опасным местом такой плиты является середина ее свободного края. Момент в этом сечении определяется по формуле
где α3 — коэффициент, принимаемый по таблице;
d1 — длина свободного края плиты.
Определение толщины плиты производится по необходимому моменту сопротивления плиты
При конструировании базы следует стремиться к тому, чтобы толщины на различных участках плиты, определяемые по формулам (33.VIII) и (36.VIII), были близкими друг к другу. Этого можно достичь, изменяя размеры a, b и с. Так, например, на фигуре, в путем постановки диафрагмы, участок 3 (внизу) разбивается на два: на участок 4, опертый по четырем сторонам, и на участок 5, опертый по трем сторонам, но с меньшим размером а1.
Обычно толщину опорной плиты принимают в пределах 16 — 40 мм (кроме плит колонн с фрезерованными торцами, где толщина может быть больше).
Высота траверсы определяется из условия размещения сварных швов, через которые усилия со стержня колонны передаются на траверсу.
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: