Сплошностенчатая центрально-сжатая колонна. Конструктивная схема. Требуемая площадь сечения колонны. Расчет и конструирование стержня сквозных центрально-сжатых колонн, страница 3

Соединительная решетка сквозных колонн, связывая ветви, обеспечивает их совместную работу и общую устойчивость стержня. Возможны два варианта конструктивных решений соединительной решетки. Безраскосная решетка в наибольшей степени отвечает технологичности изготовления (рис. 12.2, а) и выполняется в виде планок, обычно весьма жестких по сравнению с ветвями.

Раскосная решетка (рис. 12.2, в) применяется при большом расстоянии между ветвями (b>800 мм) и выполняется из прокатных уголков.

Элементы соединительной решетки воспринимают поперечную силу, возникающую при продольном изгибе стержня колонны. Расчет их выполняют на условную перерезывающую силу, величину которой вычисляют по формуле, приведенной в СНиП.

Уместно заметить, что в сплошных колоннах поперечная сила воспринимается стенкой, однако проверки стенки на срез не требуется ввиду незначительности скалывающих напряжений.

Чтобы сохранить неизменяемость контура поперечного сечения сквозной колонны, ветви колонны соединяют поперечными диафрагмами (рис. 12.2, б), которые ставят через 3-4 м по высоте колонны и не менее двух на один отправочный элемент.

Базы колонн

Конструкция базы должна обеспечивать равномерную передачу нагрузки от колонны на фундамент, быстрый монтаж и соответствовать  принятому в расчетной схеме соединению колонны с фундаментом, которое может быть жестким или шарнирным.

По конструктивному решению различают базы колонн в виде плоских плит (рис. 12.3,а) и базы с траверсами (рис. 12.3,б). На конструктивное решение баз влияет способ монтажа колонн. В настоящее время распространен безвыверочный монтаж, при котором колонны с фрезерованными торцами устанавливают на заранее выверенные и подлитые бетоном опорные плиты со строганой верхней поверхностью. Для очень легких колонн применяют установку их вместе с приваренной плитой на подкладки с последующей выверкой и подливкой цементным раствором.

Рис. 12.3. Шарнирные базы центрально-сжатых колонн:

а – с фрезерованным концом колонны; б – с траверсами; в – с консольными

ребрами; г – расчетные участки при определении толщины плиты

Базы крепят к фундаменту фундаментными болтами, проходящими непосредственно через опорную плиту, а некоторая свобода поворота обеспечивается малой изгибной жесткостью опорной плиты. Диаметр анкерных болтов назначается конструктивно 2030 мм.

Для удобства постановки болтов отверстия в плите делают в 1,5 раза больше диаметра болтов. После монтажа эти отверстия закрывают шайбами из листовой стали толщиной 1620 мм, которые приваривают к плите.

Самыми простыми в конструктивном отношении являются базы, состоящие из одной плиты, максимальная толщина которой не должна превышать 6080 мм. В таких базах усилие передается через фрезерованный конец колонны на строганую поверхность плиты, а сварные швы, прикрепляющие плиту к стержню, выполняются на заводе или на монтаже (в зависимости от способа монтажа) и рассчитываются на усилие 1520 % от расчетного усилия в колонне.

При больших нагрузках с целью уменьшения толщины плиты в конструкцию базы вводят траверсы.

Размеры опорной плиты определяют, предполагая, что усилие в колонне распределяется равномерно базой колонны по всей площади контакта с фундаментом. В соответствии с этим требуемая площадь опорной плиты обусловливается прочностью бетона фундамента

                                                 R_b,см,                                            (12.10)

где R_b,см - расчетное сопротивление бетона смятию, R_b,см=R_b. Здесь R_b - призменная прочность бетона,  - коэффициент, учитывающий увеличение прочности бетона при местном смятии в зависимости от отношения площадей фундамента А_f и опорной плиты А_ПЛ, но не более 1,5. Если база рассчитывается до проектирования фундамента, то принимают g = 1,2.

Размеры плиты в плане определяют в зависимости от конструкции базы. В центрально-сжатых колоннах с базой, состоящей только из плиты, плиту обычно принимают квадратной со стороной . Точный расчет такой плиты, учитывающий пространственную работу, сложен,  поэтому его ведут с учетом запаса прочности по изгибающему моменту в консольном участке плиты:

                                       ,                                                (12.11)

где  - напряжение в бетоне под плитой; А - площадь трапеции, заштрихованной на рис. 12.3,а; С₁ - расстояние осей центра тяжести трапеции до расчетного сечения, расположенного по кромке колонны. Толщина плиты определяется по формуле:

                                       ,                                              (12.12)