База является опорной частью колонны, служит для передачи и распределения сосредоточенного усилия от стержня по определенной площади фундамента, а также обеспечивает закрепление нижнего конца колонны в фундаменте в соответствии с принятой расчетной схемой. База закрепляется с фиксацией проектного положения колонны на фундаменте анкерными болтами.
Размеры опорной плиты в базах внецентренно-сжатых колонн назначаются из расчета ее на нагрузку от отпора фундамента. Наибольшее сжимающее напряжение под плитой определяется от нормальной силы N и изгибающего момента M.
Анкерные болты подлежат расчету от специальной комбинации усилий N и M, вызывающих максимальное растягивающее усилие в анкерных болтах; постоянные нагрузки при этом определяются с коэффициентом надежности по нагрузке равным γf = 0,9, так как они разгружают анкерные болты, прижимая опорную плиту базы колонны к фундаменту. Диаметры анкеров рекомендуется принимать до 76 мм, так как более толстые болты сложны в изготовлении.
|
|
Анкерные болты выносятся за опорную плиту, чтобы во время монтажа колонну можно было двигать во все стороны (примерно на 20 мм), устанавливая по оси. Они работают на выдергивание и закрепляются в фундаменте за счет сцепления их с бетоном (чем определяется глубина заделки болта) или с помощью опорных шайб, воспринимающих давление бетона по площади шайбы.
Анкерная пластина принимается толщиной 20 – 40 мм и шириной, равной не менее четырем диаметрам отверстий под болты.
Для сплошных и легких сквозных колонн при ее ширине до 1 м применяют общие базы, если ширина сквозной колонны более 1 м устраивают базы раздельными под каждую ветвь колонны, рассчитывают такие базы аналогично базам центрально-сжатых колонн.
При сравнительно небольших расчетных усилиях в ветвях колонны (до 4000 – 5000 кН) применяются базы с траверсами, передающими усилие от стержня колонны через сварные швы на плиту, опирающуюся непосредственно на фундамент. Для более равномерной передачи давления жесткость плиты при необходимости может быть увеличена постановкой дополнительных ребер и диафрагм.
Пример 8.3. Рассчитать и законструировать базу внецентренно-сжатой сквозной колонны при жестком сопряжении ее с фундаментом (рис. 8.7).
Рис. 8.7. База внецентренно-сжатой сквозной колонны
Размеры сечения колонны и наибольшие сжимающие усилия в ветвях колонны на уровне обреза фундамента приняты по данным прередущего примера: для подкрановой ветви Nв 1 = – 2245,6 кН; для наружной – Nв 2 = – 2818 кН. Комбинация усилий, вызывающая растягивающее усилие в анкерных болтах: подкрановой ветви N′в 1 = – 1081,3 кН и M ′ в 1 = + 2295,1 кН·м; наружной ветви N′в 2 = – 189,4 кН и M ′ в 2 = – 637 кН·м.
|
|
Материал фундамента – бетон класса В12,5. Материал конструкций –
сталь класса С255 с расчетным сопротивлением Ry = 24 кН/см2 при толщине листов t до 20 мм и Ry = 23 кН/см2 при толщине 20 < t ≤ 40 мм.
Сварка механизированная с использованием проволоки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70*: Rwf = 21,5 кН/см2; Rwz = 16,65 кН/см2; βf = 0,9; βz = 1,05; γс = 1,0; γwf = γwz = 1,0.
8.5.2. Определение размеров опорной плиты в плане
Давление под плитой принимается равномерно распределенным. Размеры плиты в плане определяются из условия прочности материала фундамента.
Рассчитываем базу под наиболее нагруженную наружную ветвь колонны.
Требуемая площадь опорной плиты
Апл = BL = Nв2 /(ψRb,loc) = 2818 / (1 · 0,9) = 3131 см2,
где y – коэффициент, зависящий от характера распределения напряжений под плитой (при равномерном распределении напряжений y = 1);
Rb,loc – расчетное сопротивление бетона смятию, определяемое по формуле
где a = 1 – для бетона класса ниже B25;
Rb = 7,5 МПа – расчетное сопротивление бетона (см. табл. 4.3);
jb – коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона сжатию в стесненных условиях под опорной плитой и определяемый по формуле
здесь Aф – площадь верхнего обреза фундамента, незначительно превышающая площадь опорной плиты Aпл; jb принимается не больше 2,5 для бетонов классов выше B7,5 и не больше 1,5 для бетонов классов B7,5 и ниже.
Предварительно задаемся jb = 1,2.
Размеры плиты (ширина B и длина L) назначаются по требуемой площади Aпл, увязываются с контуром колонны (свесы опорной плиты должны быть не менее 40 мм) и согласуются с сортаментом.
Назначаем ширину плиты конструктивно:
где b 2= 300 мм – высота сечения стержня колонны;
tтр = 12 мм – толщина траверсы (принимается в пределах 10…20 мм);
с = 50 мм – вылет консольной части плиты (предварительно принимается равным 40 – 120 мм и уточняется в процессе расчета толщины плиты).
Принимаем B = 450 мм.
Требуемая длина плиты
Принимаем плиту стандартных размеров 700×450 мм с площадью
Aпл = 3150 см2. Размеры верхнего обреза фундамента устанавливаем на 20 см больше размеров опорной плиты.
Площадь
Коэффициент
Перерасчет расчетного сопротивления бетона смятию не требуется.