Сплошностенчатая центрально-сжатая колонна. Конструктивная схема. Требуемая площадь сечения колонны. Расчет и конструирование стержня сквозных центрально-сжатых колонн, страница 2

Сварные швы, соединяющие полку со стенкой в центрально-сжатых колоннах, назначают конструктивно в соответствии с требованиями норм к сварным соединениям.

Подбор сечения стержня начинают с определения расчетных длин колонны  и , а также  требуемой площади сечения А_тр из (12.4),  для этого предварительно приняв гибкость l колонны в пределах 60...80.  R_у принимают для толщин стали t = 20...30 мм. По принятой гибкости вычисляют требуемые радиусы инерции сечения ,  и соответствующие им ориентировочные размеры двутавра -   и . Из условия равноустойчивости вытекает, что если расчетные длины колонны  и  одинаковы, то должны быть одинаковы  и . Тогда в двутавровых колоннах получаем размеры сечения , что весьма неудобно в конcтруктивном отношении. Поэтому на практике в центрально-сжатых колоннах применяются сечения, у которых . При этом в случае равенства  и  расчет двутавра ведут только относительно оси у-у и определяют ширину полки , принимая затем высоту сечения равной или несколько больше . Толщина полки так же, как и толщина стенки, назначается с учетом обеспечения местной устойчивости, которая проверяется условием , где - ширина свеса;  - толщина полки;  - предельное отношение, вычисляемое по формулам, приведенным в СНиПе.

Полученное сечение корректируют в соответствии с имеющимися размерами стали по ГОСТу и проверяют по (12.5).

Результат расчета зависит от принятого значения гибкости. При неудачном назначении гибкости приходится сделать несколько корректировок для получения рационального сечения.

Расчет и конструирование стержня сквозных

центрально-сжатых колонн

Наиболее распространенные типы сечений сквозных колонн приведены на рис. 12.2. Центральная ось, пересекающая ветви колонны, называется материальной, другая центральная ось, не пересекающая ветвей, называется свободной. Гибкость стержня относительно свободной оси всегда будет больше расчетного значения вследствие деформативности соединительных решеток.

Гибкость сквозного стержня относительно свободной оси, учитывающая податливость соединительной решетки, называется приведенной гибкостью - . Величина приведенной гибкости зависит от расстояния между ветвями колонны и от погонной жесткости соединительной решетки.

Подбор сечения сквозной колонны начинается с расчета относительно материальной оси х-х (рис. 12.2,б). Приняв гибкость  и определив по ней коэффициент  по (12.4), получаем требуемую площадь поперечного сечения и требуемый радиус инерции сечения . Вычислив _тр и , подбираем по сортаменту соответствующий им профиль швеллера или двутавра. Если эти величины не будут совпадать в одном профиле, можно попробовать изменить заданную гибкость так, чтобы площадь и радиус инерции профиля в конечном счете оказались наиболее близки к расчетным значениям.

Приняв сечение стержня, проверяем его устойчивость относительно материальной оси:

                                       ,                                                    (12.7)

где  - коэффициент, определяемый по расчетной гибкости .

Рис. 12.2. Сквозная колонна:

а, б – на планках; в – с раскосной решеткой;

 1 – поперечная диафрагма;  2 – соединительная планка

Если устойчивость обеспечена без излишних запасов, можно перейти к определению расстояния между ветвями из условия равноустойчивости, которое для сквозной колонны запишется как

                                       .                                                      (12.8)

Формулы для определения приведенной гибкости для колонн с различным типом сечения приведены в нормах. В общем виде можно записать

                              .                                                (12.9)

Для определения  необходимо задать параметры соединительной решетки. Воспользовавшись выражением (12.8), определим  из выражения (12.9):

.

По  определим требуемый радиус инерции  и необходимое расстояние между ветвями . Коэффициенты  вычислены для различных типов сечений колонн и приведены в учебной и методической литературе.

Назначив окончательно расстояние между ветвями, вычисляем фактический радиус инерции  и уточняем величину приведенной гибкости. Если  оказалась меньше , то проверки устойчивости колонны относительно свободной оси не требуется. В противном случае выполняем проверку по формуле:

, где  определяется по приведенной гибкости .