Калькулятор базы колонны

База колонны передаёт усилие со стальной колонны на бетонный фундамент. Калькулятор помогает прикинуть размеры опорной плиты и её толщину.

Что подготовить:

• расчётную продольную силу в колонне, кН - сжимающую, от расчётных нагрузок; колонна центрально-сжатая, без момента;
• класс бетона фундамента - от B12,5;
• распределение давления под плитой: равномерное (пси = 1,0) или неравномерное (0,75);
• размеры опорной плиты и верха фундамента (подколонника), мм - плита стоит по центру фундамента;
• вылет консольного участка - от края плиты до грани колонны или траверсы, мм;
• расчётное сопротивление стали плиты - по умолчанию 230 МПа (сталь С255 толщиной свыше 20 до 40 мм);
• коэффициент условий работы - 1,2 для опорных плит толщиной до 40 мм при статической нагрузке; если толщина получилась больше 40 мм, поставьте 1,15 и пересчитайте.

Как читать результат: использование прочности на смятие больше 100% - увеличьте плиту или класс бетона.

Толщина считается только по консольному участку. Участки, опёртые на три или четыре стороны (между полками и стенкой двутавра, между траверсами), и косвенное армирование фундамента под плитой не учитываются. Колонна, база с моментом, траверсы, рёбра и сварные швы не проверяются.

Расчёт предварительный; для проекта и несущих конструкций нужен расчёт специалиста по действующим нормам.

Смятие бетона (СП 63.13330.2018, п. 8.1.44):

Площадь плиты = Ширина плиты * Длина плиты
Расчётная площадь = меньшее из (3 * Ширина плиты и Ширина фундамента) * меньшее из (3 * Длина плиты и Длина фундамента)
фи = 0,8 * корень(Расчётная площадь / Площадь плиты), но не меньше 1 и не больше 2,5
Сопротивление смятию = фи * Сопротивление бетона
Предельная сила = пси * Сопротивление смятию * Площадь плиты / 1000
Использование, % = Продольная сила / Предельная сила * 100

Толщина плиты по консоли (СП 16.13330.2017, п. 8.6.1-8.6.2):

Отпор = Продольная сила * 1000 / Площадь плиты
Момент = 0,5 * Отпор * Вылет консоли^2
Толщина = квадратный корень из (6 * Момент / (Сопротивление стали * Коэффициент условий работы))

где ширина и длина плиты, ширина и длина верха фундамента, вылет консоли - в мм; сопротивление бетона - расчётное сопротивление бетона сжатию по классу (табл. 6.8), МПа; продольная сила - кН; пси - коэффициент распределения давления под плитой; сопротивление стали - расчётное сопротивление стали плиты, МПа; отпор - реактивный отпор фундамента, МПа. Требуемая площадь плиты при том же фи - Продольная сила * 1000 / (пси * Сопротивление смятию).

Источники: СП 16.13330.2017 (п. 8.6.1-8.6.2, формулы 101, 102, табл. 1, В.3; meganorm.ru); СП 63.13330.2018 (п. 8.1.44, формулы 8.80-8.82, табл. 6.8).

Точность вывода: фи - 0,001, сопротивление смятию - 0,01 МПа, сила - 0,1 кН, толщина - 0,1 мм.

Пример: продольная сила 1000 кН, бетон B20 (сопротивление сжатию 11,5 МПа), плита 400 * 400 мм по центру фундамента 1000 * 1000 мм, консоль 100 мм, С255, коэффициент условий работы 1,2. фи = 2,0, сопротивление смятию 23 МПа, предел по смятию 3680 кН - использовано 27,2%; отпор 6,25 МПа, толщина плиты 26,1 мм. Если фундамент равен плите, фи = 1,0.

Что не учитывается: участки плиты, опёртые на три и четыре стороны, момент в базе, траверсы, рёбра, сварные швы, косвенное армирование.