6.4.2. Проектування ексцентрично стиснутого стояка колон

У цьому параграфі розглядаються особливості проектування ек­сцентрично стиснутого стояка колон по відношенню до методики проек­тування центрально стиснутих стояків. Послідовність розрахунку містить:

• вибір матеріалу;

• складання розрахункової схеми;

• вибір типу перерізу і його розмірів;

• визначення геометричних характеристик перерізу та гнучкості стояка;

• перевірка міцності та стійкості стояка.

Вибір матеріалу. Згідно нормативних документів. Складання розрахункової схеми. На відміну від центрально стисну­того стояка в даному випадку в перерізах стояка, принципово, в залеж­ності від умов навантаження, можуть виникати внутрішні зусилля - поздовжня сила N, поперечна фактична або умовна сила Q і момент М. Наприклад, для стояка, представленого на рис. 6.40.

Розміри перерізу визначаються за залежностями:

Вибір типу перерізу і його розмірів. Тип перерізу вибирається в за­лежності від вихідних даних і може бути, як суцільного так і наскрізного перерізу (ис. 6.41).

де - коефіцієнт, що вибирається з таблиці 6.16.

Визначивши габаритні розміри перерізу, використовуючи рекоменда­ції (див. 6.4.1.), призначають розміри складових елементів перерізу так, щоб:

де (з урахуванням дії моменту).

Визначення геометричних характеристик перерізу та гнучкості стояка. Після остаточного призначення розмірів елементів перерізу виз­начають відповідно типу перерізу значення

у площині перпендикулярно дії моменту (відносно осі х—х):

Перевірка міцності і стійкості стояка. Перевірку роблять у двох площинах, у площині дії моменту (відносно осі у—у):

де К — коефіцієнт впливу вигину відносно осі у на напруження

Якщо напруження відрізняються від граничного значення на 5% то у відповідному напряму змінюють розміри складових перерізу.

6.4.3. Оголовки колон

Для сприйняття зосереджених навантажень і розподілу їх по перерізу стояка служать оголовки. Тип оголовка проектують, виходячи з конструк­тивних міркувань, складають відповідну розрахункову схему і проводять необхідні розрахунки на міцність. Окремі приклади конструкції оголовків наведені на рис. 6.42.

Оголовки у виді плоских плит (рис. 6.42, а) товщиною 30-50 мм в основ­ному застосовують для центрально стиснутих колон, але для ексцентрич­ного навантаження вони нераціональні. Краще застосовувати оголовки у виді балкових кліток (рис. 6.42, б) із прокатних профілів (швелерів, двотаврів, кутників). При цьому, щоб уникнути втрати стійкості стінки, у місцях великих зосереджених сил необхідно ставити вертикальні ребра. Такі ребра беруть товщиною 8-12 мм, що дорівнює товщині стінки прокатного елемента або на 1-2 мм товстіші. Переріз елементів, з яких складається балкова клітка, підбирають за розрахунком, як і для балок, умовно обпертих шарнірно.

Зварні шви оголовка колони розраховують відповідно до конкретних схем їх навантаження, залежних від попередньо прийнятих конструк­тивних форм складових елементів. Елементи балкової клітки короткі і жорсткі, а жорсткість стержнів незначна. Тому моментами, що виникають у швах, при розрахунку зневажають.

Якщо при розрахунку за силою, що перерізує, міцність швів не забез­печена, збільшують розмір (висоту) елементів проти розрахованих за згинальними моментами або вводять додаткові косинки.

Оголовок у вигляді балкової клітки зверху має загальну плиту товщи­ною 12-20 мм. Плита не врахована в розрахунку. Вона йде в запас міцності і створює зручність для розміщення і закріплення елемента конструкції, що сполучається з оголовком.