4.7. Розрахунок і конструювання бази колони.

За типом конструктивного вирішення проектуємо базу центрально навантаженої колони з фрезерованим торцем (рис. 4.4). Базу колони проектуємо у вигляді опорної плити з листової сталі, в якій прорізані отвори під анкерні болти. Особливістю бази є те, що зварні шви приєднання ствола колони до опорної плити призначають із конструктивних міркувань.

Рис. 4.4. До розрахунку бази колони з фрезерованим торцем.

Площу опорної плити бази знаходимо з умови міцності бетону фундаменту:

де σ_bf – максимальні напруження, що виникають в бетоні фундаменту під дією зусилля N;

R_b – розрахунковий опір бетону фундаменту, який приймають за табл. 13 СНіП 2.03.01-84* [3];

γ_b,loc – коефіцієнт умов роботи бетону фундаменту у випадку локального навантаження.

Якщо площа опорної плити A_pl =L_pl×B_pl – відома, а площею підколонника фундаменту A_fund задатись дещо більшою, то коефіцієнт умов роботи бетону γ_b,loc може бути обчислений за формулою:

Для фундаменту задано важкий бетон невисокої міцності класу В15 з розрахунковим опором R_b =8,5МПа (табл. 13 Норм [2]). Задаємося коефіцієнтом умов роботи бетону фундаменту γ_b,loc =1,2.

Тоді необхідну площу опорної плити знаходимо за формулою:

Спочатку задаємося одним із розмірів плити, виходячи з конструктивних міркувань.

Рис. 4.5. Конструктивне вирішення опорної плити бази колони

Для влаштування кріплення плити до фундаменту конструктивно ширина плити B_pl повинна бути не меншою:

B_pl,min =b_c+2a =200+2·90=380мм,

де а =80мм– звис для розташування анкерних болтів (рекомендується приймати 80–100мм).

Приймаємо ширину плити B_pl =360мм = B_pl,min.

Тоді необхідну розрахункову довжину плити визначимо за формулою:

Для прикріплення ствола колони до опорної плити шляхом накладання зварних швів конструктивно мінімальну довжину плити призначаємо з урахуванням симетричних звисів

с =30–40мм:

L_pl,min = h_c+2c = 198+2·40=278мм.

Остаточно приймаємо L_pl =360мм>L_pl,min =279мм.

Перевіряємо напруження, що виникають в бетоні фундаменту під плитою бази колони:

– умова задовольняється, міцність бетону фундаменту забезпечується.

Товщину опорної плити знаходимо з умови її згинання під дією зусилля стискання в колоні N=785 кН і реактивного опору бетону фундаменту σ_bf .

Рис. 4.6. До розрахунку товщини плити бази колони з фрезерованим торцем

Згинальний момент на 1 см ширини плити, якщо більший виліт консольної ділянки

с_max = 0,5(L_pl – h_c) =0,5(360–198)=79мм, обчислюємо за формулою:

Якщо розглянути переріз плити шириною b=1см, то момент опору перерізу плити буде рівний:

Тоді, виходячи з умови міцності згинаних елементів:

,

отримаємо формулу для обчислення необхідної товщини плити:

Плиту бази проектуємо із товстолистової сталі низької міцності, оскільки при такій базі товщина плити конструктивно повинна бути не меншою, ніж 30мм. Приймаємо сталь класу С235, для якої R_y =220МПа при товщині листа 30..40мм (табл. 51* Норм [2]). Обчислюємо необхідну товщини плити:

.

Остаточно приймаємо товщину плити t_pl =30мм, тобто розмірами 30×360×360мм.

Базу колони кріпимо до фундаменту 4-ма анкерними болтами діаметром d_ab =20мм (рис.4.5) передбачаючи в плиті прорізи шириною b_o =2d_ab =2·20=40мм. Шайби під гайками проектуємо товщиною 20мм (20×80×80) і приварюємо до плити монтажними швами після закріплення колон у проектному положенні. Електроди для зварювання сталі класу С235–типу Е42, катет зварних швів k_f =k_f,min =8мм – із конструктивних міркувань при товщині плити 30мм із сталі класу С235 (табл. 38* Норм [1]). Під час вертикальної вивірки колон між верхнім обрізом фундаменту і низом плити залишаємо зазор 30мм, який слід заповнити жорстким цементно-піщаним розчином марки не нижче М200 з добавленням пластифікатора.