Общие требования к базам колонн

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 γ_f = 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 N_в ₁ = – 2245,6 кН; для наружной – N_в 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 R_y = 24 кН/см² при толщине листов t до 20 мм и R_y = 23 кН/см² при толщине 20 < t ≤ 40 мм.

Сварка механизированная с использованием проволоки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70*: R_wf = 21,5 кН/см²; R_wz = 16,65 кН/см²; β_f = 0,9; β_z = 1,05; γ_с = 1,0; γ_wf = γ_wz = 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

А_пл = BL = N_в2 /(ψR_b_,_loc) = 2818 / (1 · 0,9) = 3131 см²,

где y – коэффициент, зависящий от характера распределения напряжений под плитой (при равномерном распределении напряжений y = 1);

R_b_,_loc – расчетное сопротивление бетона смятию, определяемое по формуле

где a = 1 – для бетона класса ниже B25;

R_b = 7,5 МПа – расчетное сопротивление бетона (см. табл. 4.3);

j_b – коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона сжатию в стесненных условиях под опорной плитой и определяемый по формуле

здесь A_ф – площадь верхнего обреза фундамента, незначительно превышающая площадь опорной плиты A_пл; j_b 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 j_b = 1,2.

Размеры плиты (ширина B и длина L) назначаются по требуемой площади A_пл, увязываются с контуром колонны (свесы опорной плиты должны быть не менее 40 мм) и согласуются с сортаментом.

Назначаем ширину плиты конструктивно: