Расчёт и конструирование базы колонны
База колонны предназначена для равномерного распределения сосредоточенного усилия от стержня колонны на фундамент. В рамках настоящей курсовой работы проводится расчёт базы, обеспечивающей шарнирное сопряжение колонны с фундаментом (крепления осуществляется посредством анкерных болтов).
Рисунок 8-К расчёту базы колонны.
Проектирование базы с траверсами следует начинать с определения размеров опорной плиты в плане. Размеры опорной плиты, в соответствии с технологическими требованиями, должны быть кратными 10 мм.
Для запроектированной центрально-сжатой колонны размеры опорной плиты в плане следует определять исходя из условия прочности фундамента:
, (97)
где N – расчётное усилие в колонне на уровне базы, N = 5699,56 кН;
– коэффициент, принимаемый при равномерном распределении напряжений под плитой равным 1,0;
fcud – расчётное сопротивление бетона смятию, определяемое в соответствии с формулой:
, (98)
α – коэффициент, для тяжёлого бетона принимаемый равным 1,0;
ωс – коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии, ωu = 1,2;
fcd – расчётное сопротивление бетона сжатию, определяемое по формуле:
, (99)
где fck – нормативное сопротивление бетона осевому сжатию; для бетона класса С 16/20 fck = 16 МПа;
γс – частный коэффициент безопасности для бетона, γс = 1,5.
Подставляем значения в соответствующие формулы:
МПа,
МПа,
м2.
Определяем требуемую ширину опорной плиты:
, (100)
где h – высота сечения ветви колонны, h = 500 мм;
ttr – толщина траверсы, принимаем ttr = 12 мм = 0,012 м;
с – вылет консольной части опорной плиты, принимаем с = 98 мм = 0,098 м.
м.
Определяем требуемую длину опорной плиты:
, (101)
м.
Определяем минимальную возможную длину опорной плиты:
, (102)
где bf – ширина полки профиля, использованного для ветви колонны, для двутавра № 50 bf = 170 мм;
0,1 м – требуемый зазор между ветвями колонны;
с – вылет консольной часть опорной плиты, принимаем с = 80 мм = 0,08 м.
мм.
Принимаем Lpl = 0,780 м.
Фактическая площадь опорной плиты:
Bpl =0,72 0,78=0,5616 м2.
Толщина опорной плиты определяется её работой на изгиб как пластинки, опёртой на торец колонны, траверсы и рёбра. Расчётной нагрузкой на плиту является давление, равное напряжению в фундаменте при контакте с базой колонны:
, (103)
где N – расчётное усилие в колонне на уровне базы, N = 5699,56 кН;
Аpl – фактическая площадь опорной плиты, Аpl = 0,5616 м2;
fcud – расчётное сопротивление бетона смятию, fcud = 12,8 МПа.
МПа,
σ f = 10,15 МПа < 12,8 МПа.
Определяем изгибающий момент на первом расчётном участке (при опирании на четыре канта):
, (104)
α – коэффициент, зависящий от отношения длины закреплённой стороны пластинки b к свободной стороне a:
.
При b/a = 1,1 α = 0,055, при b/a = 1,2 α = 0,063 [8, таблица 5.4]. Для определения значения коэффициента α при b/a = 1,15, воспользуемся методом интерполяции: .
Подставляем полученное значение в формулу (104):
Н · м.
Определяем изгибающий момент на втором расчётном участке (при консольном закреплении):
, (105)
где с – величина консольного свеса, с = 100 мм = 0,1 м.
кН·м.
Участок 3 не проверяем, так как он имеет меньший консольный свес.
Определяем требуемую толщину опорной плиты:
, (106)
где Мmax – наибольший из определённых моментов, действующих на опорную плиту, Мmax = 113213 Н · м;
Ry – расчётное сопротивление материала колонны, Ry = 345 МПа;
γс – коэффициент условий работы, γс = 1.
м.
В соответствии с сортаментом листового проката принимаем tpl = 50 мм.
Усилие стержня колонны передаётся на траверсу через сварные швы, длина которых и определяет высоту траверсы.
Требуемая высота траверсы (при приварке каждой ветви колонны к траверсе двумя швами) определяется по формуле:
, (107)
где N – расчётное усилие в колонне на уровне базы, N = 5699,56 кН;
kf – принятый катет сварного шва, kf = 0,012 м;
βf – коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа, при полуавтоматической сварке βf = 0,7;
Rwf – расчётное сопротивление сварного соединения углового шва при срезе по металлу шва, Rwf = 260 МПа(тип электрода Э60, марка проволоки Св-10НМА).
м.
Принимаем высоту траверсы htr = 0,7 м.
Проверяем правильность расчёта высоты траверсы:
(108)
.
Условие выполняется, окончательно принимаем ht = 0,7 м.
Проверяем подобранное сечение траверсы на прочность по нормальным напряжениям:
, (109)
где М – изгибающий момент в опорном сечении траверсы, определяемый как для двухконсольной балки, загруженной равномерно распределённой нагрузкой, равной нагрузке на траверсу от реактивного давления грунта:
, (110)
где σf – давление, равное напряжению в фундаменте при контакте с базой колонны; σf = 9,654 МПа;
с – вылет консольной части опорной плиты, с = 0,098 м;
Bpl – принятая ширина опорной плиты, Bpl = 0,72 м;
Lpl – принятая длина опорной плиты, Lpl = 0,78 м.
ttr – принятая толщина траверсы, ttr = 0,012 м;
htr – принятая высота траверсы, htr = 0,7 м;
Ry – расчётное сопротивление материала базы колонны, Ry = 345 МПа;
γс – коэффициент условий работы, γс = 1.
Подставляем необходимые значения в соответствующие формулы:
кН·м,
МПа
МПа,
σ = 343,12 МПа < Ry · γc = 365 МПа.
Условие выполняется, прочность сечения траверсы на действие нормальных напряжений обеспечена.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|