Для сечений x от 0 до 0,279:

момент M2 = p2 ×b1×(x×L)2 /2 = 75×103×0,01×(x×0,34)2 /2 = 43 x2:

при x = 0, M2 = 0;

при x = 0,1, М2 = 43×0,12 = 0,43 Н×м;

при x = 0,2, M2 = 43×0,22 = 1,72 Н×м;

при x = 0,279, M2 = 43×0,2792 = 3,35 Н×м.

Для сечений x от 0,3 до 0,5:

момент M2 = p2 ×b1×(x×L)2 /2 – P×(x×L – a) = 75×103×0,01×(x×0,34)2 /2 – 0,128×103×(x×0,34 – 0,095) = 43×x2 – 128×(0,34×x – 0,095):

при x = 0,3, M2 = 43×0,32 – 128×(0,34×0,3 – 0,095) = 2,97 Н×м;

при x = 0,4, M2 = 43×0,42 – 128×(0,34×0,4 – 0,095) = 1,63 Н×м;

при x = 0,5, M2 = 43×0,52 – 128×(0,34×0,5 – 0,095) = 1,15 Н×м;

В целях упрощения расчета условно считаем эпюры моментов М1 и М2 совмещенными в одном сечении опорной плиты (точнее полосе шириной b1 = 1 см). В действительности моменты М1 действуют, на расстоянии 30 мм от края плиты, а моменты M2, по краю плиты. Ординаты эпюры изгибающих моментов М = М1 + М2, (расчетная комбинация), вычислены в табл. 6.

Расчетная комбинация изгибающих моментов в плите М = M1 + M2 (Н×м)

Таблица 6

Минимально необходимую толщину опорной плиты dоп.min определим расчетом плиты по прочности на изгиб. Максимальный расчетный момент М = 20,05 Н×м (см. табл. 6). На основании формулы (28) СНиП “Нормы проектирования. Стальные конструкции”, заменив момент сопротивления его выражением для полосы шириной b1 = 1 см, толщиной dоп.min (Wmin = b1×d2оп.min /6), найдем:

dоп.min = = 0,0071 м = 7,1 мм,

где Ry = 240 МПа, gc = 1 - см. выше.

Учитывая возможность отклонения в передаче давления нагрузкой RA от принятого равномерного распределения по площади b×h0 контакта торца полурамы с опорной плитой, что возможно из-за поворота опорного конца полурамы, толщину плиты следует назначить с запасом.

Принимаем dоп = 10 мм (толщина проката по ГОСТ 82-70*).

Проверка бетона фундамента по прочности на сжатие

Напряжения сжатия в фундаменте sb равны реактивным давлениям фундамента. В соответствии с эпюрами реактивных давлений (эпюры, как и ранее, условно считаем совмещенными в одном сечении) максимальное расчетное напряжение сжатия:

sb = р1 + p2 = 460 +75 = 535 кПа – действует в середине ширины опорной плиты.

Имеем sb = 0,535 МПа < Rb = 7,5 МПа, где Rb = 7,5 МПа - расчетное сопротивление бетона класса В12.5 осевому сжатию. Прочность бетона фундамента на сжатие обеспечена.

Проверка прочности анкерных болтов

Опорная плита башмака через приваренную к ней прямоугольную шайбу передает распор рамы НA = 48 кН на анкерные болты. Под действием распора анкерные болты работают на срез, шайба - на смятие.

Растягивающее усилие от момента МH = 2,88 кН×м стремится оторвать опорную плиту башмака от фундамента. Отрыву препятствует вертикальная реакция рамы RA = 65 кН, приложенная с эксцентриситетом е = 15 мм относительно центра продольной стороны опорной плиты. Если эпюра напряжений под опорной плитой от RA и МH имеет растянутую зону, то анкерные болты следует установить в центре тяжести растянутой зоны эпюры напряжений и необходимо проверить по прочности на растяжение. Выясним характер эпюры напряжений под опорной плитой, предполагая работу бетона фундамента по упругой стадии.

В соответствии с расчетной схемой рис.11,а, построим эпюры напряжений под опорной плитой от совместного действия нагрузок RA и Мн (см.рис.11).

Рис.11. Определение характера суммарного напряженного состояния под опорной плитой

а - расчетная схема; б – эпюра напряжений под опорной плитой от совместного действия нагрузок Rа и Мн

Суммарные краевые напряжения под плитой (для напряжений сжатия принимаем знак «+»):

sк1 = Rа /Аоп – RA ×е /Wоп + МН /Wоп = 65/0,214 – 65×0,015/0,03 + 2,88/0,03=367 кПа –сжатие

sк2 = Rа /Аоп + RA ×е /Wоп – МН /Wоп=65/0,214 + 65×0,015/0,03 – 2,88/0,03=240 кПа – сжатие;

Суммарная эпюра напряжений под опорной плитой не имеет растянутой зоны, следовательно, отрыва плиты от фундамента не происходит, и анкерные болты на растяжение не работают.

Анкерные болты работают только на восприятие распора НA = 48 кН. Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним анкерным болтом dba = 24 мм по СНиП “Нормы проектирования.Стальные конструкции.” п. 11.7*:

- нa cpeз Nbs = Rbs ×gb ×Ab ×ns = 150×103×0,9×4,52×10-4×1 = 61,0 кН;

- на смятие Nbp = Rbp×gb×dba×tшб = 450×103×0,9×0,024×0,008 = 77,8 кН,

где Rbs = 150 МПа - расчетное сопротивление срезу болта класса прочности 4.6 по СНиП “Нормы проектирования. Стальные конструкции.”, табл. 58*; Rbp = 450 МПа - расчетное сопротивление смятию элементов из стали с Run = 370 МПа (Run принято для стали шайб С245 по СНиП “Нормы проектирования. Стальные конструкции.”, табл. 51*), соединяемых болтами класса точности В; gb = 0,9 - коэффициент условий работы болтового соединения, принят по табл. 35* СНиП “Нормы проектирования. Стальные конструкции.” для много-болтового соединения при болтах класса точности В; Аb = 4,52 см2 – площадь сечения болта dbа = 24 мм брутто по СНиП “Нормы проектирования. Стальные конструкции.” табл. 62*; ns = 1 - число расчетных срезов одного болта; tшб = 8 мм – наименьшая толщина элементов, сминаемых в одном направлении, равная толщине шайбы.