Расчет базы колонны

Рассмотрим расчет базы колонны на примере сварной двутавровой колонны.

Вначале определяется требуемая площадь опорной плиты из условия отсутствия смятия бетона

где R_b,loc – расчетное сопротивление бетона смятию

R_b,loc=φ_bR_b, R_b,loc= ;

A_p – площадь опорной плиты колонны;

A_f - площадь верхнего обреза фундамента.

Расчетное сопротивление бетона сжатию:

Класс прочности	В7,5	В10	В12	В15	В20
Расчетное сопротивление, МПа	4,5	6,0	7,5	8,5	11,5

В первом приближении принимают =1,2.

Ширина опорной плиты В=b+2b₁,

где b – ширина пояса двутавровой колонны;

b₁ = 80 – 140 мм.

Длина опорной плиты L=A_p/B.

При расчете на прочность опорной плиты используются известные решения для прямоугольных пластин. При этом вся плита разбивается на отдельные участки, т.е. на отдельные пластинки, границами которых служат конструктивные элементы базы колонны, которыми она опирается на опорную плиту.

В соответствии с рис. 1 можно выделить несколько характерных вариантов плиты с различными условиями на ее границах. Для каждого варианта закрепления плиты вычисляется максимальный изгибающий момент.

Вариант 1. Плита оперта по 4-м сторонам

,

где и коэффициенты, величина которых зависит от отношения ;

- реактивное давление фундамента на опорную плиту;

a,b – конструктивные элементы.

Вариант 2. Плита оперта по 3-м сторонам

Вариант 3. Плита, опертая по 2-м сторонам

.

Для этого варианта под a понимается диагональ прямоугольника, а b - расстояние от вершины угла до диагонали.

Вариант 4. Консольная плита

.

Коэффициенты для расчета плит на изгиб.

Плиты опертые по 4-м сторонам	Опертые по 3-м сторонам
b/a	α1	b/a	α2
1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 ≥2,0	0,048 0,063 0,075 0,086 0,094 0,125	0,5 0,7 0,9 1,2 1,4 2,0 ≥2,0	0,060 0,088 0,107 0,120 0,126 0,132 0,133

Толщину опорной плиты определяют по наибольшему изгибающему моменту из найденных для различных участков

где - толщина опорной плиты.

Тогда условие прочности для толщины опорной плиты

Продольное усилие N передается от колонны на траверсу при помощи 4-х сварных швов.

Если задать катет k_f можно найти требуемую высоту траверсы.

Толщина листов траверсы и ребер жесткости принимается равной 12-16 мм.

Катет сварных швов, прикрепляющих листы траверсы и ребра жесткости к опорной плите

,

где .

Диаметр анкерных монтажных болтов принимают без расчета 20-30мм.

Расчет отдельного фундамента под колонну.

Отдельно стоящие фундаменты в плане обычно имеют прямоугольную форму с отношением сторон не более 3:1.

Прежде всего необходимо определить расчетные нагрузки на уровне подколонника фундамента.

Монолитные фундаменты, бетонируемые на месте, как правило, имеют ступенчатую форму. Существуют следующие рекомендации по выбору числа ступеней:

- если высота фундамента h ≤ 450 мм, то при проектировании принимают одну ступень;

- если 450 ≤ h ≤ 900 мм – две ступени;

- если h > 900 мм – три ступени.

Минимальная высота ступени равна 300 мм.

Контур фундамента должен находиться внутри усеченной пирамиды, верхним основанием которой является опорное сечение колонны, а грани должны быть наклонены под углом 45^о (рис.).

Для таких фундаментов, как правило, рекомендуется бетон класса В15-В20.

Фундамент армируется сварными сетками из стержней периодического профиля диаметром не < 10 мм и шагом 100-200 мм. Сварную сетку устанавливают по подошве фундамента с соблюдением защитного слоя, толщину которого принимают равной не < 30…35 мм при наличии под фундаментом песчано-гравийной подготовки и принимают равной 70 мм без подготовки основания.

Опорные колонны заделывают в фундамент жестко. При этом глубина заделки (выемка – стакан) принимается не менее наибольшего размера сечения колонны.

Под торцем колонны предусматривают бетонную подливку толщиной 50 мм.

Толщина дна стакана принимается равной не менее 75% от высоты верхней ступени и не менее 200 мм.

При больших заглублениях подошвы применяют фундамент с подколонниками.

Расчет отдельных фундаментов производится в предположении, что фундамент является абсолютным жестким телом. Поэтому отпор грунта распределяется по подошве по линейному закону. Расчет состоит из 2-х частей:

1. Рассчитывают деформации основания под фундаментом, по которым затем определяют размеры фундамента в плане.

2. Рассчитывают сам фундамент на прочность, т.е. определяют размеры отдельных частей фундамента и его армирование.

Величина деформации основания считается допустимой, если давление от нормативных нагрузок не превышает нормативного сопротивления грунта.

На подошву фундамента действуют нагрузки от колонны, масса самого фундамента и давление грунта на его обрезах.

При расчете центрально нагруженного фундамента площадь подошвы фундамента определяется из условия равновесия

,

где a,b – размеры подошвы фундамента;

N_n – нормативная продольная вертикальная сила на уровне фундамента;

R – расчетное сопротивление грунта, которое принимается по нормам;

= 20 кН/м³ – усредненная плотность фундамента и грунта на его уступах;

Н_r – глубина заложения фундамента.

Из условия отсутствия продавливания основания фундамента вычисляется площадь подошвы фундамента

.

Дата добавления: 2014-01-07