МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра промышленного и гражданского строительства

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Расчет и конструирование центрально сжатых колонн

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к курсовому и дипломному проектированию

Факультеты: вечерне-заочного обучения,

инженерно-строительный факультет

Специальность 290500 - городское строительство и хозяйство

Вологда

2010

УДК 624.013

Металлические конструкции. Расчет и конструирование центрально-сжатых колонн: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию Вологда: ВГТУ, 2010

Настоящие методические указания содержат последовательность расчета центрально-сжатых колонн зданий и сооружений городскогог хозяйства со стальным каркасом, приводятся справочные данные для расчета.

Утверждено редакционно-издательским советом

Составители:

Рецензент:

ВВЕДЕНИЕ

Настоящие методические указания предназначены для выполнения студентами специальности 2905000 (ЗГСХ) раздела курсовой расчетно-графической работы «Балочное перекрытие рабочей площадки» и могут быть использованы студентами специальности 2903000 (ПГС).

Указания составлены с учетом требований СНиП [1] и в соответствии с основными положениями учебника [2,3], содержит рекомендации по расчету и конструированию стержней, баз и оголовков центрально-сжатых сплошных и сквозных колонн постоянного по высоте сечения.

I. Общие положения

I.1. Типы сечений стержня колонны

По типу сечения различают сплошные и сквозные колонны (см. рис. I). Наиболее распространенным типом сечения сплошных колонн является двутавровое из широкополочных прокатных двутавров или составное.

Сквозные колонны обычно проектируют из двух швеллеров, расположенных полками внутрь, если площадь швеллеров оказывается недостаточной, сечение проектируют из двутавров.

I.2. Расчетная схема колонны

Расчетная нагрузка

В курсовой работе рассчитывается центрально- сжатая колонна с постоянным по высоте колонны сечением. Колонна рассматривается как стойка, верхний конец которой закрелен шарнирно, а нижний конец в зависимости от геометрической длины и действующей на колонну нагрузки закреплен шарнирно или жестко (см. рис.2).

Расчетная длина колонны принимается равной

где - коэффициент, зависящий от условия закрепления концов стержня

колоны и принимаемый в соответствии с рис.2;

- геометрическая длина колонны с учетом заглубления подошвы

фундамента ниже нулевой отметки на 0,6-1,0 м (рис.3).

Расчетная нагрузка на колонну N определяется по формуле:

,

где Fоп - опорная реакция вышележащей конструкции (главной балки);

Рис.1 Типы сечения центрально-сжатых колонн

а) сплошных, б),в),г) сквозных

Рис.1 Расчетные схемы колонны

а) , б)

Рис.3 К расчету стержня сплошной колонны

1,02 – коэффициент, учитывающий нагрузку от собственного веса колонны.

2. Подбор сечения сплошной колонны

2.1. Предварительное назначение гибкости

Задаются значением гибкости в пределах:

- при ;

- при

Вычисляют коэффициент продольного изгиба:

- при ; (1)

- при ; (2)

- при , (3)

где - условная гибкость;

- расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести, принимаемое для листового проката толщиной мм по табл.51[1] или по табл. 1 приложения.

2.2. Определение требуемой площади сечения

(4)

где - коэффициент надежности по ответственности конструкций (для

второго уровня ответственности ),

- коэффициент условий работы конструкции (для колонны

Требуемые радиусы инерции

,

где и - расчетные длины стойки в плоскостях x и y (в курсовой работе принять одинаковое закрепление колонны в обеих плоскостях и ).

2.3.Подбор сечения и проверка устойчивости колонны из прокатного профиля

По по сортаменту (см.табл.3, прил.) определяют подходящий номер двутавра, выписывают его характеристики: площадь сечения , радиусы инерции .

Вычисляют фактические значения гибкостей:

и ,

где - предельная гибкость, , здесь

, но не менее 0,5.

По определяется значение по табл. 2 прил. и производится проверка устойчивости:

,

При недонапряжении сечения

выясняется возможность использования меньшего номера двутавра.

При невозможности использования имеющегося сортамента приходится компоновать сечение из трех листов.