Материалы для строительных металлических конструкций. Нормативные и расчетные сопротивления сталей, страница 11

Определяем расчетную длину колонны:

Для определения требуемой площади сечения зададимся значением φ_о= 0,8, чему согласно табл. 72 [1] соответствует λ_о= 62 (для элементов из стали с R_у = 230 Мпа):

при  i_x = i_у = 504/62= 8,13 см;  h = i_x/0,42 = 18, 9 см;  b = i_у/0,24 = 33,9 см.

Для удобства автоматической сварки с учетом сортамента широкополосной универсальной стали принимаем b = h_w= 36 см.

Наиболее целесообразным сечение колонны  является сечение, отвечающее условию А_f = 0,8А, т.е. когда 80% площади сечения приходится на долю поясов.

В этом случае величина l_у будет наибольшей.

Исходя из этого условия:

Назначаем (принимаем) t_w = 1,0 см.

При этом определим площадь поясов:

Принимаем t_f= 1,6 см.

Определяем фактическую площадь

Определим минимальный момент инерции:

Моментом инерции площади сечения стенки относительно оси пренебрегаем ввиду малости.

Минимальный радиус инерции будет равен:

Наибольшая гибкость равна:

Определим условную гибкость стержня:

Коэффициент продольного изгиба  φ  при  определяют по формуле:

здесь: φ_о и φ₁ близки между собой. Поэтому рассмотрим значение напряжения в стержне:

Недонапряжение в стержне составляет:

Устойчивость стенки обеспечивается без постановки продольных ребер жесткости, если при  удовлетворяет условия табл. 27 [1].

Определяем отношение расчетной высоты стенок (при двутавровом сечении):

Поперечные ребра в стенках можно не устанавливать, если

В нашем случае условие работы стержня удовлетворяется:

Для сварного двутавра расчетную ширину свеса b_ef принимают равной расстоянию от грани стенки до края поясного листа

Устойчивость поясного листа неокаймленного двутавра обеспечивается, если удовлетворяется условие (отношения, см. табл. 29 [1]):

Окончательно принимаем сечение заменяемой колонны (см. рис.).

Рис. 15. К расчету центрально-сжатых колонн а) – сплошного стержня              б) – сквозного стержня              

Значение проверочных данных к колонне каркаса

Таблица 6

Параметры данных конструирования	lk, м	А, см3	Аf, см2	tf, см	At, см2	Примечание
Результаты конструирования (контрольные данные)

Контрольные вопросы

1.  Что такое равноустойчивость колонн?

2.  Типы сечений центрально-сжатых колонн?

3.  Составить эскиз – схему двухветвевой колонны?

4.  Виды соединений ветвей колонн крайнего ряда (схему)?

5.  Классификация колонн по конструктивному признаку?

6.  По каким формулам проверяют общую и местную устойчивость?

7.  Как крепятся ветви колонн к опорной плите?

Лабораторная работа № 7

Тема               «Реконструкция (замена) колонны каркаса здания»

2 часа

Цель работы:  изучить основы и последовательность расчета и конструирования конструктивных элементов  и узлов металлической колонны производственного каркаса здания. Область применения данных конструкций. Работу элементов, узлов и конструкции в целом под нагрузками. Получить практические навыки в подборе типа, сортамента проката, класса стали для повышения несущей способности (усиления элементов) колонны в соответствии с требованиями СниП, ГОСТ и ТУ.

Теоретическая часть:

1.  Ознакомиться с требованиями нормативных документов.

2.  Имея исходные данные (по заданию) требуется (при реконструкции производственного здания) провести проверочный расчет и конструирование замененной колонны  с большей несущей способностью, по заданным нагрузкам.

3.  Сделать сравнение вариантов замененной колонны по ее несущей способности.

Общие указания

Для выполнения лабораторной работы студенту следует применить полученные теоретические знания по курсу «Металлические конструкции, включая сварку», практически применить полученные знания при исследовании (изучении) работы замененной колонны, ее элементов и узлов при сочетании различных нагрузок (см. стр.).