Анкерные болты работают на растяжение и воспринимают усилие, отрывающее базу от фундамента и возникающее при действии момента. Усилие в анкерных болтах определяют в предположении, что бетон не работает на растяжение и растягивающая сила fa, соответствующая растянутой зоне эпюры напряжений (см. рис. 14.17), полностью воспринимается анкерными болтами.

Исходя из уравнения равновесия сил относительно центра тяжести сжатой зоны бетона М-Ма-fay = 0, усилие в анкерных болтах (с одной стороны базы) Fn=(M-Л/а)/г/и требуемая площадь сечения одного анкерного болта Лнт==а/пру (здесь any - размеры по рис. 14.17; п - число анкерных болтов с одной стороны базы; Rl - расчетное сопротивление анкерного болта).

При расчете анкерных болтов необходимо принимать комбинацию нагрузок, дающую наибольшее растягивающее усилие в болтах. Исходя нз условия появления растягивающих напряжений в бетоне фундамента Oфщ,„ = Л 5L-6M/BL<iO при расчете анкерных болтов следует учитывать временные нагрузки, для которых MjNL/Ъ. Если для постоянной нагрузки M/N<zL/6, т. е. она разгружает анкерные болты, значения N я М следует определять при коэффициенте перегрузки для постоянной нагрузки п=0,9.

Анкерные болты закрепляют на специальных столиках (см. рис. 14.16, а) и анкерных плитках (см. рис. 14.16, б). Анкерные столики работают по консольной схеме на изгиб от усилия в анкерном болте. Анкерные плитки опираются на траверсы и работают как балка на двух опорах. При большом расстоянии между траверсами под анкерные болты устанавливают балочку из двух швеллеров.

Под сквозные колонны при ширине их 1 м и более устраивают, как правило, раздельные базы (под каждую ветвь - своя база) (рис. 14.18). Ветви сквозной колонны работают на продольные осевые силы, поэтому их базы рассчитывают и конструируют как базы центрально-сжатых колонн (см. гл. 8). Центр плиты совмещают с центром тяжести ветвей, в противном случае в ветви колонны появляется дополнительный момент.

Базу каждой ветви рассчитывают на свою комбинацию изгибающего момента и продольной силы, дающую наибольшие усилия сжатия в ветви в нижнем сечении колонны. Усилия, передающиеся на базы, определяют по формулам (14.19) и (14.20).

При значительном изгибающем моменте и небольшой продольной силе в одной из ветвей может возникнуть растягивающее усилие. Это усилие воспринимается анкерными болтами и определяется по формуле

fa = (Al-Af(/i(2))M„.

Из условия появления растягивающих усилий в анкерных болтах в сочетании учитываются нагрузки, для которых

МШ > (/1(2)/Йн-

Анкерные болты располагают по оси ветвей и закрепляют на столиках или с помощью анкерной плитки.

Конструкция базы должна обеспечивать удобство прихватки деталей при их сборке и доступность сварки всех швов. При проектировании базы следует учитывать также способ установки колонны на фундамент.

При установке колонны на подкладки с последующей выверкой или на выверенную повер.хность фундамента плита базы приваривается к стержню колонны на заводе-изготовителе.

В связи с высокой трудоемкостью таких способов монтажа (трудность выверки колонны, сложность выполнения поверхности фундамента с высокой точностью) основным в настоящее время является безвыверочный метод. Сущность его заключается в том, что первоначально ка фундамент устанавливают опорные плиты с верхней фрезерованной поверхностью. Выверку плит и установку нх в проектное положение выполняют с помощью установочных болтов (рис. 14.19).

После выверки под плиты подливают цементный раствор. Торец колонны при изготовлении фрезеруют. На монтаже колонну устанавливают по осевым рискам на опорную плиту. Высокая точность фрезеровки и установки плит обеспечивает проектное положение колонны без дополнительной выверки. Затем на анкерные болты надевают анкерные плитки и затягивают болты. После установки колонны стержень ее приваривают к плите конструктивными швами. При необходимости эти швы следует проверить на действие сдвигающего усилия, передача же продольного усилия осуществляется через фрезерованные поверхности.

При проектировании базы для безвыверочного монтажа следует предусмотреть крепление установочных болтов. Толщина плиты должна быть на 2-3 мм больше полученной по расчету (для выполнения фрезеровки). База колонны не должна иметь длинных выступающих деталей, которые могут быть повреждены при фрезеровке.

Метод безвыверочного монтажа позволяет упростить и ускорить монтаж колонн и опирающихся на них конструкций (благодаря более точной установке колонн).

§ 4. ПРИМЕР РАСЧЕТА СТУПЕНЧАТОЙ КОЛОННЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ

,1. Исходные данные. Требуется подобрать сечення сплошной верхней и сквозной йижней частей колонны однопролетного производственного здания (ригель имеет жесткое сопряжение с колонной). Расчетные усилия указаны в табл. 12,6:

для верхней части колонны в сечении 1-1 N=607 кН; Л1 = -811 кН-м; Q - = 151 кН; в сечении 2-2 прн том же сочетании нагрузок (1, 2, 3*, 4, 5*) Л1 = =-202 кН-м;

для нижней части колонны yVi=1879 кН; Afi = -729 кНм (изгибающий момент догружает подкрановую ветвь); /У2=2108 кН; Af2=-f 1066 кН-м (изгибающий момент догружает наружную ветвь); Qmax=l7l кН.

Соотношение жесткостей верхней и нижней частей колонны /в н = 1/5; материал колонны - сталь марки ВстЗкп2, бетон фундамента марки М150. Конструктивная схема колонны показана на рис. 14.20, а.

. 2. Определение расчетных длин колонны. Расчетные длины для верхней и нижней частей колонны в плоскости рамы определим по формулам lx\ = [iil\ и Ixi-iik-

Так как Wb /h = /2 i = 4,7/1 1,3=0,416<0,6 и Лн/ЛГв==2108/607=3,5>3, значения Hi и (12 определим по табл. 14.1.

В однопролетной раме с жестким сопряжением ригеля с колонной верхний конец колонны закреплен только от поворота (см. § 2 п. 2); [i\ = 2; Ц2=3. v>>V

Таким образом, для нижней части колонны /Ji = [ii/i =2-1130=2260 см; для верх-ней ;«=ti22=3-470=1410 см.

Расчетные длины из плоскости рамы (см. рис. 14.20, а) для нижней и верхней частей равны соответственно: ;;,(=Яа="Г130 см; /j,2= b-йб = 470-120 = 350 см.

. 3. Подбор сечения верхней части колонны. Сечение верхней части колоины принимаем в виде сварного двутавра высотой Ав=1000 мм.

По формуле (14.16) определим требуемую площадь сечення.

Для симметричного двутавра ix«0,42ft=0,42-100=42 см; ра:«0,35/г=0,35-100=

= 35 см; Xx--{lx2lix)V(1410/42>-21 ,52,06-10= 1,1 (для стали ВстЗкп2 толщиной до 20 мм i?=215 МПа=21,5 кН/см);

тх = ех/рх = M/(W-0,35ft) = 81 100/(607-0,35-100) = 3,82.

Значение коэффициента г] определим по прил. 10. Примем в первом приближении Л „/Л с т = 1, тогда Т1 = (1,90-0,1 гпх) -0,02 (б-т Хх={1,90-0,1 -3,8) -0,02 (6- 3,8) 1,1 = = 1,47; mu=nm;.= 1,47-3,82 = 5,62.

По прил. 8 >.х = 1,1 и m,;< = 5,62; фвп=0,23 Лт607/0,23-21,5=« 123 см.

Компоновка сечения: высота стенки /гот = /гв-2/п= 100-2-1,4=97,2 см (принимаем предварительно толщину полок „=1,4 см).

По табл. 14.2 прн т>1 и Я>0,8 из условия местной устойчивости

hcxltcT< (0,9-f 0,5)Ki7R = (0,9-f 0,5-1,1) )/ 2,06-10»/21,5 =44 и ст> 97,2/44 = 2,2 см.

Поскольку сечение с такой толстой стенкой неэкономично, принимаем <ст = 0,8 см (ftcT/(ct=80...120) н включаем в расчетную площадь сечения колонны два крайних участка стенки шириной по 0,85icT ]/£ ? = 0,85-0,8 К2,06• 10/21,5 = 21 см.

Требуемая площадь полки

Л„.тр = (Лр-2-0,854]/"17«)/2 = (123-2-0,8 -0,85l/2,06-104/21,51/2 = 44,7 см?.

14567

Рис. 14.20. К примеру расчета колонны

а-конструктивная схема; б, s - сечения колонны

Из условия устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента ширина полки Ьа>1у2/20;

из условия местной устойчивости полки по формуле (14.17)

Jtu<(0,36 + 0,\Xx)VE/R =(0,36 +

+0,Ы,1) V 2,06-10*/21,5 = = 14,4, где Ьсв = (*п -ст)/2.

Принимаем 6„ = 32 см; п=1,4 см; Лп = 32-1,4 = 44,8 см2>Л„ „; ftn> (1/20)/а2 = = 350/20=17,5 см; Ьсв „= (32-0,8)/2-1,4= = 11,3<14,4.

Геометрические характеристики сечения. Полная площадь сечения .4о=2-32-1,4 + --0,897,2= 167,4 см; расчетная площадь сечения с учетом только устойчивой части стенки:

Л = 2-32-1,4+ 2.0,85-0,82 1/ 2,06-10«/21,5 = 122,4 см;

= 0,8-97,2V 12 + 2- 32.1,4 ((100 - 1,4)/2]2 = 280 ООО см*; /у = 2.1,4-32 12 = 7646 см«; = 280 000/50 = 5600 см-; р==и7/Ло==5600/167,4 = 33.4 см; ix=-Vjx/A„ -=V 280 000/167,4 = 41 см; iy = Vly/Ao = V 7646/167,4 = 6,8 см.

Проверка устойчивости верхней части колонны в плоскости действия момента по формуле (14.9J: