БАЗЫ КОЛОНН

1. Типы и конструктивные особенности баз

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с основанием. При шарнирном сопряжении база при действии случайных моментов должна иметь возможность некоторого поворота относительно фундамента, при жестком сопряжении необходимо обеспечить сопряжение базы с фундаментом, не допускающее поворота.

По конструктивному решению базы могут быть с траверсой, с фрезерованным торцом и с шарнирным устройством в виде центрирующей плиты.

При сравнительно небольших расчетных усилиях в колоннах (до 4000-5000 кН) чаще применяются базы с траверсами. Траверса воспринимает нагрузку от стержня колонны и передает ее на опорную плиту. Чтобы увеличить равномерную передачу давления с плиты на фундамент, жесткость плиты увеличивают дополнительными ребрами между ветвями траверсы. В легких колоннах роль траверсы могут выполнять консольные ребра, приваренные к стержню колонны и опорной плите. В колоннах с большими расчетными усилиями (6000 - 10000 кН и более) целесообразно фрезеровать торец базы. В этом случае траэерса и ребра отсутствуют и плита, чтобы равномерно передать нагрузку на фундамент, должна иметь значительную толщину. Конструкция базы с фрезерованным торцом значительно проще и в этом случае позволяет вести монтаж более простым, безвыверочным способом.

Базы с шарнирным устройством четко отвечают расчетной схеме, но из-за большей сложности монтажа в колоннах применяются редко.

При шарнирном сопряжении колонны с фундаментом анкерные болты ставятся лишь для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе монтажа. Анкеры в этом случае прикрепляются непосредственно к опорной плите базы; благодаря гибкости плиты обеспечивается необходимая податливость сопряжения при действии случайных моментов. При жестком сопряжении анкеры прикрепляются к стержню колонны через выносные консоли и затягиваются с напряжением, близким к расчетному сопротивлению, что устраняет возможность поворота колонны.

Диаметр анкерных болтов при шарнирном сопряжении принимают равным d=20-30 мм, а при жестком d=24-36 мм. Для возможности некоторой передвижки колонны в процессе ее установки диаметр отверстия для анкерных болтов принимается в 1,5-2 раза больше диаметра анкеров. На анкерные болты надевают шайбы с отверстием, которое на 3 мм больше диаметра болта, и после натяжения болта гайкой шайбу приваривают к базе.

2. Расчет и конструктивное оформление баз с траверсой и консольными ребрами

После выбора типа базы расчетом устанавливают размеры опорной плиты в плане и ее толщину. Требуемая площадь плиты:

Размеры плиты В и L определяются в пределах требуемой нагрузки по конструктивным соображениям в зависимости от размещения ветвей траверсы или укрепляющих плиту ребер.

Плита работает как пластинка на упругом основании, воспринимающая давление от ветвей траверсы и ребер. Опыты показали, что давление на фундамент распределяется неравномерно, с пиками в местах передачи нагрузки. Однако для простоты расчета давление под плитой принимается равномерно распределенным. Плиту рассчитывают как пластину, нагруженную снизу равномерно распределенным давлением фундамента и опертую на элементы сечения стержня и базы колонны (ветви траверсы, диафрагмы, ребра и т. п.)

В соответствии с конструкцией базы плита может иметь участки, опертые на четыре канта - контур 1, на три канта - 2, на два канта - 3 и консольные - 4.

Наибольшие изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 см, в пластинках, опертых на 3 или 4 канта, определяют по формулам:

при опирании на три канта

при опирании на четыре канта

Смотрите табл. 8.6 и табл. 8.7

При отношении сторон b/a > 2 расчетный момент определяется как для однопролетной балочной плиты по формуле:

При опирании плиты на два канта, сходящихся под углом, для повышения запаса прочности можно пользоваться формулой (8.40). Для этой цели следует принимать размер а1 по диагонали между кантами, размер b1 равным расстоянию от вершины угла до диагонали.

Изгибающий момент на консольном участке плиты определяется по формуле:

Обычно толщину плиты принимают в пределах 20-40 мм. При резком отличии моментов по величине на различных участках плиты надо внести изменения в схему опирания плиты, чтобы по возможности выравнить величины моментов, что должно привести к облегчению базы. Усилие стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых и определяет высоту траверсы.

Если ветви траверсы прикрепляются к стержню колонн четырьмя швами, то получить требуемую высоту траверсы можно по формуле:

Высота углового шва принимается не более 1-1,2 толщины ветви траверсы, которая из конструктивных соображений устанавливается равной 10-16 мм. Высоту траверсы следует принимать не больше 85 kШ.

Швы, прикрепляющие ветви траверсы к опорной плите, рассчитывают на полное усилие, действующее в колонне.

Прикрепление диафрагм к ветвям траверсы рассчитывают в запас прочности на усилие

При опирании плиты на три или четыре канта линии раздела передачи давления принимаются по биссектрисам углов.

Прикрепление консольных ребер к стержню колонны рассчитывается на момент и поперечную силу.

Момент в плоскости прикрепления:

Поперечная сила в прикреплении консоли:

3. Расчет и конструктивное оформление базы при фрезерованном торце стержня колонны

При фрезерованном торце стержня колонны плиту обычно принимают квадратной со стороной:

Так как свесы плиты не укреплены, то плита иногда получается значительной толщины, толще обычного прокатного листа (40-50 мм). В связи с этим возможно применение литых плит или слябов.

Для точной фиксации положения мощной колонны по высоте опорную плиту удобно устанавливать отдельно с помощью трех установочных винтов. После выверки плиты и заливки ее до верхнего обреза бетоном на нее устанавливают стержень колонны.

Плита при фрезерованном торце стержня колонны работает как пластинка на упругом основании, воспринимающая давление, сконцентрированное на участке, ограниченном контуром стержня.

Ведя расчет в запас прочности, можно определить изгибающий момент в плите по кромке колонны, рассматривая трапецеидальный учаcток плиты как консоль шириной b (у сопряжения с колонной):

Точный расчет, учитывающий фактический пространственный изгиб плиты, для прямоугольной пластинки весьма сложен, однако он может быть упрощен, если заменить прямоугольную плиту и сечение колонны равновеликими им по площади кругами.

В каждой точке такой пластины возникают моменты: Мr - в радиальном направлении и Мt - в тангенциальном направлении при ширине расчетного элемента 1 см:

По найденным моментам определяют напряжения:

нормальные

и касательные

[ К следующей главе | Вверх по странице | К оглавлению | К предыдущей главе ]