Центрально-сжатые сплошные колонны. Типы сечений. Расчет и конструирование стержня сплошной колонны

Бывают сплошные и сквозные. Сплошные колонны применяют при больших нагрузках и небольших высотах; сквозные, наоборот, при меньших нагрузках и больших высотах.

Сплошные колонны

Типы сечений стержня

Наиболее простая колонна получается из прокатного двутавра (а), однако вследствие относительно небольшой боковой жесткости такая колонна рациональна в тех случаях, когда в плоскости меньшей жесткости есть дополнительные раскрепления (связи). Наиболее распространены составные двутавровые сечения (б, в), они жестки в обоих направлениях и достаточно просты в изготовлении. По затрате металла наиболее экономичны колонны трубчатого сечения (г). В последние время нашли применение колонны из широкополочных двутавров. Это сечение обладает достаточно большой жесткостью как в плоскости, так из плоскости стенки и является весьма экономичным. Другие сечения (с, д, е, ж, з)применяются редко.

Проводится в такой последовательности:

1. Расчет стержня

2. Расчет базы

3. Расчет оголовка

Расчет стержня колонны

1. Подсчитывается нагрузка на колонну (сила F).

2. Определяется расчетная длина в обоих направлениях.

где – коэффициент расчетной длины,

- геометрическая длина колонны.

3. Ориентировочное определение требуемой площади сечения стержня колонны.

где – ориентировочное значение коэффициента .

4.Определения габаритов сечения b и h.

,

где , – коэффициенты, определенные по таблицам.

, , = , – по принятому из таблиц.

5. Подбор толщины стенки и поясов.

Общая площадь сечения распределяется между поясами и стенкой так, чтобы около 80 % приходилось на долю поясов.

Тогда толщина стенки

Требуемая толщина одного пояса

С учетом толщины проката округляют значения и ^.

Скомпоновав сечение, т.е. назначив размеры , , , , , производят проверку подобранного сечения.

6. Определяются фактические геометрические характеристики.

По наибольшей гибкости (которая не должна превышать предельного значения =120) по таблицам определяют значение j.

7. Затем проверяют общую устойчивость стержня колонны.

При недонапряжении более чем на 5 % производят корректировку принятого сечения. Кроме того, проверяется местная устойчивость стенки и поясов.

8. Местная устойчивость стенки обеспечена если:

при условной гибкости стержня колонны

и

при условной гибкости стержня колонны .

9. Местная устойчивость пояса обеспечена если:

Практически сечения стержней сплошных колонн подбирают следующим образом:

1) Определяют ориентировочно требуемую площадь сечения см², для чего задаются приближенным значением коэффициента продольного изгиба

= (0,7 0,9);

.

2. Определяют ориентировочно высоту сечения колонны h, которая не должна быть менее 1/15-1/20 высоты колонны. Генеральные размеры сечения h и bможно также находить исходя из предельной гибкости .

и ,

где и - определяют по таблицам.

Обычно колонны проектируют с гибкостью 60-80 (меньше предельной ), поэтому при определении генеральных размеров сечения вместо , подставляют значения 60—80.

и

3. По требуемой площади A и высоте сечения h колонны, с учетом сортамента стали, компонуют сечение стержня колонны.

В сварном двутавре толщину стенки принимают обычно = 6-14 мм, а толщину поясов = 8-40 мм (сечение экономичнее, когда больше металла сосредоточено в поясах, поэтому стенка должна быть как можно тоньше). Обычно ширину пояса обычно не делают больше высоты сечения . при компоновке сечения поясов и стенки, для обеспечения их местной устойчивости.

4. Вычисляют геометрические характеристики сечения колонны и проверяют ее прочность, устойчивость и гибкость ( не должна превышать ). Если сечение, оказалось, по каким-либо показателям неудовлетворительным, его корректируют.