Типы сечений центрально-сжатых колонн. Типы сечений сплошных колонн. Область их применения. Типы сечений сквозных колонн. Область их применения. (Металл)

Колонны предназначены для передачи нагрузки от балочных клеток, ферм покрытий, рабочих площадок и других конструкций на нижележащие или на фундаменты. В центрально-сжатых колоннах равнодействующая сила приложена по оси колонны и вызывает центральное сжатие расчетного поперечного сечения. Центрально-сжатые колонны, так же как и внецентренно сжатые, состоят из трех основных частей, выполняющих определенную функцию: оголовка, стержня и базы (башмака) (рис. 54). Случай центрально-сжатых колонн имеет место в одноэтажйых (рис. 54, а, б) и многоэтажных (рис. 54, в) гражданских и промышленных зданиях, когда горизонтальные усилия воспринимаются системой вертикальных связей.

По типу сечений различают сплошные колонны, состоящие из прокатных двутавров или труб или различных комбинаций открытых профилей (рис. 55), и сквозные, состоящие из двух или четырех ветвей, соединенных между собой планками или решетками из уголков или швеллеров (рис. 56). Соединение ветвей на планках применяют тогда, когда расстояние между осями ветвей не превышает 500—600 мм. При больших расстояниях планки получаются тяжелыми, поэтому целесообразно применять решетку из одиночных уголков.

Р ис. 54. Центральио-сжатые колонны

о —сплошная; б —сквозная; в — сплошная в многоэтажном здании; 1 — оголовок; 2 — стержень; 3 — база

П ри проектировании центрально-сжатых колонн, закрепленных только по концам, стремятся к обеспечению ее равноустойчивости относительно гдавных осей инерции сечения х—х и у—у. Исходя из этого наиболее рациональными типами сечений для сравнительно коротких колонн являются широкополочный двутавр, труба и сварное двутавровое сечение, составленное из трех листов. При большой длине и небольших нагрузках сквозные колонны более эффективны по расходу материала, чем сплошные, но имеют трудности крепления примыкающих балок, особенно в случаях примыкания балок по длине стержня.

Для сплошных двутавровых стержней, составленных из трех стальных листов, при назначении размеров сечения руководствуются следующими соображениями: для поясов применяют листы толщиной tf=8—40 мм, для стенки — толщиной t_w=6—16 мм; высоту и ширину сечения колонны в зависимости от допустимой гибкости принимают в пределах (1/14—1/29) Н (табл. 24).

Р ис. 56. Типы сечений центрально-сжатых сквозных колони {a—el 1 — сечение; 2 — решетка чительных продольных силах гибкость колонн рекомендуется принимать в пределах Я=60—90; но не более 120

Расчетные схемы центральных-сжатых колонн. Определение расчетной длины. Подбор сечений и расчет сквозной колонны. (Металл)

Расчетная схема и расчетная длина колонны

В качестве расчетной схемы выберем колонну, шарнирно закрепленную с двух сторон. Найдем фактическую длину колонны l, при высоте фундамента 500 мм:

мм.

Р асчетная длина колонны равна: см.

где m - коэффициент расчетный длины, определяется по табл. 71,а СНиПа II-23-81*.

Расчетная схема центрально-сжатого стержня колонны.

Определение продольной силы в колонне, выбор типа сечения колонны

Опорная реакция в главной балке равна Q = 1337,92 кН, а продольная сила в колонне равна

N = 2×1337,92+0,8·l_k = 3299,36 кН, используем колонну сплошного типа сечения. Примем, что сечение будет двутавровым, сваренным из трех листов. Расчет сквозных колонн и подбор сечений производят, исходя из предположения, что колонна работает как ферма с параллельными поясами. Для этого действующие на колонну продольную силу и момент раскладывают по ветвям, усилия в которых определяются по формуле

г де z — расстояние от центра тяжести сечения колонны до оси ветви, противоположной рассматриваемой. В симметричном сечении z = 0,5; в несимметричном расстояние от центра тяжести до подкрановой ветви обычно находится в пределах (0,4/0,45) h. По аналогии со сплошной колонной сечение подкрановой ветви принимается из двутавра прокатного или (в очень мощных колоннах) сварного. Из соображений общей устойчивости колонны из плоскости рамы высоту двутавра выбирают такой, чтобы она находилась в пределах ((1/20)/(1/30)) l₁, что соответствует гибкости λ ≈ 60/100. Шатровую ветвь обычно делают швеллерного типа такой же ширины, как и подкрановую. При отсутствии прокатных швеллеров соответствующего номера швеллерное сечение компонуют из уголков с планками или со сплошным листом (фигура Типы сечений ступенчатых колонн).

О бе ветви соединяют решетками треугольной или раскосной системы, располагаемыми в двух плоскостях. Проверка сечения ветвей производится по формуле центрально сжатого стержня

При этом для коэффициента φ берется наименьшее из двух значений: первое значение φ определяется по гибкости ветви относительно оси двутавра (или швеллера) с большим моментом инерции, причем расчетная длина принимается равной расстоянию от фундамента до подкрановой балки.