Расчет баз centrally сжатых колонн: сравнение методик

Студентка 4 курса 6 группы ИПГС Бунакова А.В.
Научный руководитель - доц., канд. техн. наук, доц. Гаранжа И.М.,
доц., канд. техн. наук, доц. Голиков А.В.
РАСЧЕТ БАЗ ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫХ КОЛОНН
При проектировании стальных каркасов зданий и сооружений
применяются различные подходы к расчету баз центрально-сжатых
колонн. В работе рассмотрены наиболее используемые конструктивные
решения баз колонн и выполнено сравнение методик их расчета.
Цель работы: сравнительный анализ методик расчета баз центральносжатых колонн на основе сопоставления получаемых результатов,
направленный на совершенствование существующих инженерных
подходов.
Конструкция базы колонны зависит от принятого в расчетной схеме
способа сопряжения ее с фундаментом – шарнирного или жесткого.
Среди применяемых на практике конструктивных решений выделяют
базы с фрезерованным торцом, базы с траверсами. Конструкции узлов
представлены на рис. 1.
Рис. 1 Конструктивные решения баз центрально-сжатых колонн
При фрезерованном торце колонны усилие передается напрямую с
колонны на опорную плиту. Расчетным элементом является опорная
плита, работающая на изгиб под влиянием отпора фундамента.
Существует два подхода к определению толщины плиты.
Первый подход является упрощенным, он заключается в разбиении
плиты на трапециевидные участки, защемленные по контуру колонны.
Данная методика расчета не является достаточно точной, так как не
учитывает фактический пространственный изгиб плиты. Более точным
является подход, предложенный Н.С. Стрелецким. Прямоугольная плита
и сечение колонны заменяются равновеликими им по площади кругами.
Расчетные схемы плиты согласно первому и второму подходу
представлены на рис. 2. Результаты определения толщины плиты по
упрощенной методике представлены на рис. 3.
1
Рис. 2 Расчетная схема плиты базы колонны с фрезерованным
торцом: а - с разбиением на четыре трапециевидных участка; б – с
заменой плиты и сечения колонны равновеликими кругами
Рис. 3. Результаты расчета толщины плиты базы колонны с разбиением
на четыре трапециевидных участка
По методике Н.С. Стрелецкого была произведена проверка
подобранной толщины плиты (рис.5).
Рис. 5 Результаты проверки подобранной толщины плиты
В базе с траверсой передача усилия от стержня колонны происходит
через сварные швы на траверсу, а затем передается на опорную плиту.
Плиту рассчитывают как пластину, нагруженную снизу равномерно
распределенным давлением фундамента и опертую на элементы сечения
стержня и базы колонны по методике, предложенной Б.Г. Галеркиным.
Высота траверсы определяется длиной сварных швов.
2
Выводы:
1. Разбиение плиты базы колонны с фрезерованным торцом на
трапецеидальные участки рационально для предварительных
расчетов, так как не учитывает фактическую работу плиты в
пространстве.
2. Методика Н.С. Стрелецкого позволяет добиться более точных
результатов. Однако, данный метод ориентирован на ручной
расчет, что подразумевает ряд упрощений в расчетной схеме и
приводит к завышению толщины плиты.
3. Переход к конструктивному решению базы с траверсой является
эффективным при большой толщине опорной плиты.
Эффективность работы плиты повышается с увеличением числа
опорных ребер. По СП 16 ДРУГИЕ УЧАСТКИ.
4. Аналитические методы расчета не учитывают реальные условия
и особенности работы материала и соединений. Для получения
более точных результатов и снижения массы стальных
конструкций следует применять численные методы расчета.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Проектирование металлических конструкций. Часть 2:
«Металлические конструкции. Специальный курс». Учебник для ВУЗов
/ А. Р. Туснин, В. А. Рыбаков, Т. В. Назмеева и др.; под общей. ред.
2. СП 20.13330.2016 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия»
(Приказ Минстроя России от 3 декабря 2016 г. № 891/пр).
3. Проектирование многоэтажного жилого здания со стальным
каркасом. Учебное пособие для вузов / Туснин. А.Р., Бергер М.П. – М.:
Издательство «Перо»,2024 – 186 с., 4 ил. в вкладке.
4. Стрелецкий, Н. С. Курс металлических конструкций. Часть 1.
Основы металлических конструкций / Н. С. Стрелецкий. – Ленинград :
Стройиздат Наркомстроя, 1940. 844 с.
5. Металлические конструкции. Специальный курс. / Е.И. Беленя;
под общей ред., МОСКВА СТРОИЗДАТ, 1982 – 473 с.
3