Базы колонн. Конструирование и расчет

База является опорной частью колонны и служит для передачи усилии с колонны на фундамент. Конструктивное решение базы за­висит от типа и высоты сечения колонны, способа ее сопряжения с фундаментом, принятого метода монтажа колонн. В зависимости от типа и высоты сечения колонны применяют общие и раздельные базы (рис.6.57), которые в свою очередь могут быть без траверс, с общими или раздельными траверсами одностенчатыми либо двустенчатыми.

С помощью базы осуществляют жесткое или шарнирное сопря­жение колонны с фундаментом. При жестком сопряжении преду­сматривают соответствующую заделку в бетоне фундамента анкер­ных болтов, устанавливаемых в плоскости действия момента. При шарнирном закреплении анкерные болты размещают с двух сторон колонны по ее оси, что обусловливает некоторую податливость узла сопряжения.

Существует два способа установки колонны на фундамент: с вы­веркой колонны в процессе монтажа и безвыверочный монтаж. По­следний способ имеет ряд преимуществ, но требует наличия на заводе-изготовители оборудования для фрезерования торца колонны в сборе с траверсами и ребрами. Опорная плита должна иметь строга­ную верхнюю поверхность (что необходимо учитывать при выборе заготовки на 2...3 мм больше расчетной). Выверку плит и установку их в проектное положение выполняют с помощью установочных болтов (рис.6.58).

В базах без траверс (в том числе для колонн, При­варенных к плите на заводе) роль установочных болтов могут обес­печить анкерные болты, снабженные для этой цели дополнительны­ми шайбами и гайками (см. рис

6.62).

Выверку базы с траверсами, приваренными на заводе к опор­ной плите, производят с помощью стальных подкладок толщиной 40...60 мм, устанавливаемых под опорную плиту на верх фундамента c последующей подливкой цементным раствором. Для этой цели в опорных плитах предусматривают отверстия диаметром 100 мм из расчета одного отверстия на 0,5 м² площади плиты.

13.29. Фермы. Области применения. Ти-пы ферм и их компоновка.Стальные фермы широко применяются в покрытиях промышленных и граж-данских зданий, ангаров, вокзалов и т. п. Большепролетные мо­сты, радиобашни и мачты, опоры линий электропередачи и многие дру­гие конструкции выполняются в виде стальных ферм.; Наибольшее распространение имеют разрез­ные балочные фермы (рис. 9.1, а)

Неразрезные (рис. 9.1,б) и консольные (рис. 9.1, в) систе­мы ферм рацио-нальны при большой собственной массе конструкции,

Кроме того, неразрезные фермы можно применять исходя из требова­ний эксплуатации, так как они обладают большей жесткостью и могут иметь меньшую высоту.Башни и мачты представляют собой вертикальные консольные си­стемы ферм (рис. 9.1, е).

Соответствующие эксплуатационные или ар­хитектурные требования могут обу-словить применение арочных (рис. 9.1, г) или рамных (рис. 9.1, д) ферм.

Промежуточными между фермой и сплошной балкой являются ком­бинированные системы, состоящие из балки, усиленной либо снизу под­вешенной цепью (шпренгельная балка) или сквозной фермой, либо сверху аркой или фермой (рис. 9.1, ж).

Очертание ферм должно соответство-вать их статиче­ской схеме, а также виду нагрузок, определяющему эпюру изги-бающих моментов.

Фермы треугольного очертания. Треугольное очертание придается стропильным фермам (рис. 9.2, а, г)

консольным навесам (рис. 9.2, б),

а также мачтам и башням (рис. 9.2, в).

Стропильные фермы треугольного очертания применяют, как прави­ло, при значительном уклоне кровли, вызы-ваемом или условиями эк­сплуатации здания, или типом кровельного мате-риала. Стропильные фермы треу-гольного очертания имеют ряд конструк-тивных недостатков. Острый опорный узел сложен, допускает лишь шарнирное сопряжение фермы с колоннами, при котором снижается поперечная жест-кость одно­этажного производственного здания в целом. Стержни решетки в сред­ней части ферм получаются чрезмерно длинными, и их сечение прихо­дится подбирать по предельной гибкости что вы­зывает перерасход металла.

Фермы трапецеидального очертания со слабо вспарушенным верх­ним поясом (рис. 9.3, а) пришли на смену треугольным фермам благо­даря поя-влению кровельных материалов, не требующих больших укло­нов кровли.

Трапецеидальное очертание балочных ферм лучше соответствует эпюре изгибающих моментов и имеет конструктивные преимущества. В сопряжении с колоннами позволяет устраивать жесткие рамные узлы, что повышает жесткость здания. Решетка таких ферм не имеет длинных стержней в середине пролета.

Фермы полигонального очертания (рис. 9.3,б и в) наиболее прием­лемы для конструирования тяжелых ферм больших пролетов, так как

очертания фермы соответствуют эпюре изгибающих моментов, что да­ет значительную экономию стали.

Дополнительные конструктивные за­

труднения из-за переломов пояса в тяжелых фермах не так ощутимы, ибо пояса в таких фермах из условий транспортирования приходится стыковать в каждом узле.

Для легких ферм полигональное очертание нерационально, так как получающиеся в этом случае конструктивные усложнения не окупаются незначительной экономией стали.

Фермы с параллельными поясами (рис. 9.3, г, д) имеют существенные конструктивные пре-имущества.

Равные длины стержней поясов и решетки, одинаковая схема узлов и минимальное количество стыков по­ясов обеспечивают в таких фермах наибольшую повторяемость деталей и возможность унификации конструк-тивных схем, что способствует ин­дустриализации их изготовления. Эти фермы благодаря распростране­нию кровель с рулонным покрытием стали основным типом в покрыти­ях зданий.Генеральные размеры ферм

Определение пролета ферм. Пролет или длина ферм в большинстве слу-чаев определяются эксплуатацион-ными требованиями и общекомпо­новочным решением сооружения.

Пролеты стропильных ферм, опре-деляются технологической или архи-тектурной схемой сооружения и уто-чняются в зависимости от типа со-пряжений с сосед­ними элементами.

При свободном опирании ферм покрытий на опоры расчетный пролет фермы /₀ может быть принят равным:

-для разрезных ферм — расстоянию между внутренними четвертями ширины опор, т. е.

l₀=l+a/2

где / — расстояние в свету между опо-рами; а — ширина опоры; для средних пролетов неразрезных ферм l₀=l+a.

При примыкании ферм к металлическим колоннам сбоку расчетный пролет фермы принимается равным расстоянию между колоннами в свету на отметке примыкания ферм.

Определение высоты, треугольных ферм. В треугольных фермах высота является функцией пролета и уклона кровли, которые зависят от материала кровли. Обычно треугольные фермы проектируют под кровли, требующие значительных уклонов (25—45°), что дает вы­соту ферм h=(1/4-1/2)l.

Определение оптимальной высоты трапецеидальных ферм и ферм с параллельными поясами. Если нет конструктивных ограничений, высота ферм может быть принята из условия наименьшего веса фермы Оптимальная высота фермы составит

Где l_п=l/n , l- пролет,

n- число панелей.

При треугольной решетке оптимальное по весу соотношение:

При раскосной решетке оптимальное по весу соотношение:

При треугольной решетке с дополнительной стойками оптимальное по весу соотношение:

Определение высоты ферм из условий жесткости. Наименьшая воз­можная высота фермы определяется допус-тимым прогибом По формуле Мора можно получить для ферм с парал-лельными поя­сами при среднем зна-чении аргументов формулу отношения наименьшей высоты к пролету

σ-максимальное напряжение в поясе от нагрузки, вызывающий прогиб.