Конструирование и расчет базы центрально-сжатой сплошной и сквозной колонн.

База (башмак) колонны служит для распределения сосредоточенного давления от стержня колонны равномерно по площади отпирания на фундамент и обеспечивает закрепление нижнего конца колонны в соответствии с принятой расчетной схемой.

Базы центрально-сжатых колонн могут быть шарнирные (а, б, в) и жесткие (г, д). Шарнирные базы имеют наиболее простую конструкцию. Особенностью их является крепление анкерными болтами непосредственно за опорную плиту; анкерных болтов, как правило, два (иногда четыре). В сильно нагруженных колоннах для равномерной передачи давления на опорную плиту устанавливают траверсы (б, в) и ребра.

Жесткие базы (г, д) имеют не менее четырех анкерных болтов, которые крепятся к траверсам.Благодаря, этому после затяжки болтов исключается поворот колонны на опоре.

Толщину опорной плиты определяют расчетом, не принимают менее 20 мм. Диаметр анкерных болтов принимают конструктивно: для шарнирных баз d=20-30 мм, для жестких баз d = 24-36 мм и более.

Для удобства монтажа и возможности некоторой рихтовки при установке анкерные болты заводят в специальные проушины, ширина которых на 10-30 мм больше диаметра болта, или пропускают между траверсами. После этого на болты надеваются шайбы толщиной 20-30 мм с отверстием, на 3 мм большим, чем диаметр болта, или анкерные плитки толщиной 30-40 мм завертываются гайки, а шайбы (плитки) привариваются монтажной сваркой к плите или траверсам. Опорная плита в легких колоннах обычно приваривается к траверсам и стержню колонны.

В мощных колоннах применяют базы с фрезерованным торцом колоны.

Фрезерованный конец колонны устанавливается на фрезерованную поверхность опорной плиты толщиной 40-50 мм и приваривают для фиксации. Обычно базы колонн устанавливаются на 500-1000 мм ниже отметки пола и обеспечивают для защиты от коррозии. Расчет базы центрально-сжатой колонны

1) Находят требуемую площадь плиты ; = ,

где – расчетное сопротивления бетона;

– призменная прочность бетона;

– площадь опорной плиты;

– площадь поверхности фундамента.

Поскольку на стадии расчета базы отношение обычно еще не известно, коэффициентом  задается в пределах 1,2-1,5.

2) Определив, , устанавливают ширину плиты B, которая зависит от принятой конструкции башмака и условия размещения анкерных болтов. Чтобы плита не получилась слишком толстая, ее консольную часть (размер C) принимают не более 100-120 мм. = 10-16 мм.

После этого находят длину плиты .

3) Толщину плиты определяют, исходя из условия ее работы на изгиб. Нагрузкой на плиту является равномерное отпорное давление фундамента , а ее опорами – траверсы, ребра базы и стержень колонны.

Вся площадь опорной плиты может быть расчленена на отдельные участки по условиям опирания: 1 –консольные;2 –опертые по тремсторонам;3 –опертые по четырем сторонам.

Изгибающий момент в плите на участке (1)

Изгибающий момент в плите на участке (2)

,

где – определяется по таблицам;

b- длина свободной стороны участка.

Изгибающий момент в плите на участке (3)

,

где – определяется по таблицам;

- длина короткой стороны участка.

Толщину плиты определяют по наибольшему изгибающему моменту.

, откуда                               .

4) Траверсу рассчитывают, как двухконсольную балку, нагруженную равномерно рас­пределенной нагрузкой  и опирающейся на полки колонны (см. рис.).

Изгибающий момент и поперечную силу консоли траверсы определяют по формулам:

;

Проверка прочности траверсы на изгиб и срез по формулам

;                            ,

где .

Катет швов, прикрепляющих траверсу к полкам колонны, определяется по формуле

.

Аналогично проверяется прочность ребер.

5) Расчет швов, прикрепляющих элементы базы к плите.

При конструктивном решении базы с фрезеровкой торца все давление колонны на плиту передается непосредственным контактом соприкасающихся поверхностей, и швы, прикрепляющие элементы базы к плите, рассчитываются на условную силу, равную 15% общего давления F (для восприятия случайных моментов и поперечных сил):

.