Строительство и архитектура \ Металлические конструкции

Проектирование центрально-сжатых колонн сквозного сечения, страница 2

В соответствии с выбранной расчетной схемой расчетная длина колонны будет равна:

где и - коэффициент приведения геометрической длины к расчетной [2, табл.21].

Рис. 6. Примыкание балок к колоннам сбоку с помощью столика

3. ВЫБОР ТИПА СЕЧЕНИЯ КОЛОННЫ

При выборе сечения колонны необходимо стремиться получить наиболее экономичное решение, учитывая размер нагрузки, возможности изготовления, наличие сортамента, условия эксплуатации.

Стержень сквозной центрально сжатой колонны обычно состоит из двух ветвей (швеллеров или двутавров), связанных между собой решетками (рис.2,с.4). Ось, пересекающая ветви, называется материальной; ось, параллельная ветвям, называется свободной. Ширина сечения колонны устанавливается из условия равноустойчивости стержня, при этом зазор между полками ветвей должен быть не менее 100-150 мм – для возможности окраски колонны в процессе эксплуатации.

Для сжатых стержней нагруженных небольшими усилиями, но имеющих значительную длину желательно иметь развитое сечение для обеспечения необходимой жесткости, поэтому их рационально проектировать из четырех уголков, соединенных решетками в четырех плоскостях. При этом отметим, что трудоемкость изготовления таких колонн выше трудоемкости изготовления двухветвенных стержней.

Для обеспечения совместной работы ветвей стержня колонны применяются решетки разнообразных систем (рис.9): из раскосов, и распорок, и безраскосного типа в виде планок.

Треугольные решетки являются более жесткими, чем безраскосные, так как образуют в плоскости грани колонны ферму, все элементы которой работают на осевые усилия. Если расстояние между ветвями превышает 0,8 – 1 м и более предпочтительнее оказывается раскосная решетка, так как в этом случае элементы безраскосной решетки получаются более тяжелыми.

Ветви стержня сквозной колонны соединяются, как было сказано выше, планками и решетками в единое целое. При отсутствии такого соединения каждая ветвь под нагрузкой

Рис. 7. Шарнирное соединение Рис. 7. Жесткое соединение

колонны с фундаментом колонны с фундаментом

Рис. 9. Типы решеток сквозных колонн

подвергалась бы продольному изгибу относительно собственной оси (рис.10, ось 1-1). Планки или решетки значительно увеличивают жесткость стержня в целом, так как обе ветви работают слитно, подобно единому сечению, подвергаясь продольному изгибу относительно оси y-y. Гибкость сквозного стержня относительно материальной оси равна гибкости одной ветви относительно той же оси , так как

Гибкость же относительно свободной оси y-y зависит от расстояния между ветвями (размер 2а, рис.10). Момент инерции сечения из двух ветвей выражается формулой

где - момент инерции одной ветви относительно собственной оси 1-1;

- площадь сечения одной ветви;

- расстояние от оси ветви 1-1 до свободной оси стержня у-у.

Казалось бы, гибкость стержня колонны относительно свободной оси должна определяться по формуле:

В действительности гибкость колонны относительно свободной оси оказывается большей вследствие упругой податливости планок или решеток. Эта, так называемая, приведенная гибкость равна