Проектирование металлической балочной клетки
10.3 База колонны К4
Площадь опорной плиты базы определяются из условия смятия бетона фундамента под плитой
Апл N / Rb,loc,
где Rb,loc - расчетное сопротивление бетона смятию, определяемое по формуле Rb,loc = Rb · г , здесь Rb - расчетное сопротивление бетона сжатию (призменная прочность), принимаемое по табл. 13
г = - коэффициент, учитывающий местное сжатие бетона, принимаемый в первом приближении г = 1,2 … 1,4;
Аф - площадь верхнего обреза фундамента.
Класс бетона фундамента В10.
Задавшись коэффициентом г = 1,4, определяем расчетное сопротивление бетона смятию
Rb,loc = Rb · г = 0,6 · 1,4 = 0,84 кН/см2,
где Rb = 0,6 кН/см2 - призменная прочность бетона класса В10 табл. 13.
Требуемая площадь опорной плиты:
см; см.
Принимаем мм.
Назначаем размеры фундамента:
Вф = Lф = 500 + 300 = 800 мм.
Площадь опорной плиты и верхнего обреза фундамента:
Апл = В · L = 50 · 50 = 2500 см2; Аф = Вф · Lф = 80 · 80 = 6400 см2.
Уточняем коэффициент, учитывающий местное сжатие бетона, и расчетное сопротивление бетона смятию:
г = = = 1,37;
Rb,loc = Rb · г = 0,84 · 1,37 = 1,15 кН/см2.
Проверяем давление в бетоне фундамента:
кН/см < Rb,loc = 1,15 кН/см2.
Определяем толщину плиты приближённым методом:
Находим момент в плите по кромке колонны, рассматривая трапециевидный участок плиты как консоль.
М = Атрап · q · с,
где Атрап - площадь сечения трапеции
см
с - расстояние от центра тяжести трапеции до кромки колонны
см.
кНсм.
Требуемая толщина опорной плиты:
3,59 см,
Rу = 28 кН/см2 - расчетное сопротивление стали по пределу текучести табл. В.5 при tпл = 40…80 мм.
Принимаем толщину опорной плиты tпл = 40 мм (см. прил. 4).
При необходимо проверить подобранные размеры плиты более точным методом, учитывающим пространственный изгиб плиты. Для этого квадратную плиту и прямоугольное сечение колонны заменяем равновеликими по площади кругами:
Апл = В · L = 50 · 50 = 2500 см2; rпл = = 28,22 см;
см; см.
В каждой точке такой плиты можно определить моменты, действующие в радиальном и тангенсальном направлениях:
Мr = kr · N кНсм; Мt = kt · N кНсм,
где kr , kt - коэффициенты, зависящие от отношения радиусов контура колонны и плиты rкол / rпл = 16,47 / 31,04 = 0,531, определяемые по табл. 8.6:
=0,029; =0,049.
кНсм; кНсм.
Нормальные напряжения в опорной плите:
кН/см
кН/см > кН/см,
поэтому увеличиваем толщину плиты до мм,
кН/см;
кН/см < кН/см.
Касательные напряжения определяем из условия продавливания:
ф = кН/см.
Прочность плиты проверяем по приведенным напряжениям:
упр==
Так как прочность плиты обеспечена, то окончательно принимаем tпл = 50 мм.
Сварные швы, прикрепляющие колонну с фрезерованным торцом к опорной плите, рассчитываем на усилие, составляющее 15% от общего давления. Сварка ручная электродами Э50 табл. Г.1.
Проверяем прочность сварного шва:
- по металлу шва:
;
- по металлу границы сплавления:
,
где вf = 0,7, вz = 1 - коэффициенты глубины проплавления табл. 39;
kf,min = 10 мм - катет шва, принимаемый по табл. 38 при tпл = 50 мм;
Rwf = 21,5 кН/см2 - расчетное сопротивление углового шва по металлу шва, определяемое по табл. Г.2 для электродов Э50;
Rwz = 0,45 · Run = 0,45 · 45 = 20,25 кН/см2 - расчетное сопротивление углового шва по металлу границы сплавления;
Run = 45 кН/см2 - нормативное временное сопротивление, определяемое по табл. В.5 для стали С345 при tпл = 50 мм; ;
У lw - расчетная длина сварного шва:
см
кН/см.
кН/см.
Фундаментные болты принимаем конструктивно d = 30 мм из стали 09Г2С по ГОСТ 19281-73*, диаметр отверстий для болтов dотв = 45 мм.
11. Расчет колонны сквозного сечения
Сечение колонны проектируем из двух ветвей: швеллеров (или двутавров); ветви соединяются между собой при помощи планок (см. рис.13.1).
Расчетные длины колонны: м; м. Усилие в колонне
кН. Сталь С345 по ГОСТ 27772-88.