3.1. Подбор сечения стержня сплошной сварной колонны.

Пример.

Материал конструкции – сталь С245 с расчетным сопротивлением R_y = 240 Мпа (табл. 51^*), коэффициент условий работы _с = 1. Расчетное значение продольного усилия сжатия в колонне:

N = 2Q_max1,01 = 214341,01 = 2897 кН.

Конструктивная длина стержня колонны на основе заданной отметки верха перекрытия Н=10 м:

где h₃ = 70 см – заглубление колонн ниже нулевой отметки;

h = 174 см – высота сечения главной балки;

h_б.н. = 33 см – высота сечения балки настила;

t_н = 1 см – толщина металлического настила.

Принимается двутавровое составное (сварное) сечение стержня колонны из трех листов. Для двутаврового сечения i_x = 0,43h, а i_y = 0,24b (h – высота сечения, b – ширина сечения). Для обеспечения равноустойчивости стержня колонны, относительно главных осей симметрии (х – х и y – y), уменьшается расчетная длина колонны относительно оси y – y, путем постановки вертикальных связей между колоннами по схеме, приведенной на рис. 11. Расчетные длины стержня колонн:

относительно оси x –x:

_{f ,x}= _k = 1 860 = 860 см,

относительно оси y – y:

_{f ,y}= _k/2 = 1 860/2 = 430 см.

Задается гибкость стержня колонны  =45. Условная гибкость стержня:

По табл. 72 находится соответствующее значение коэффициента продольного изгиба  = 0,827.

Геометрические характеристики поперечного сечения стержня колонны.

Необходимая площадь сечения:

радиусы инерции сечения:

i_тр,х = l_ef,x/ = 860/45 = 19,1 см;

i_тр,y = l_ef,y /  = 430/45 = 9,55;

высота сечения (см. табл.8.1. [ 3]):

h_тр = i_тр,х/₁ = 19,1/0,43 = 44,5 см;

ширина сечения:

b_тр = i_тр,y/0,24 = 9,55/0,24=44,8см.

Рис. 12. К определению расчетной длины колонны.

Компоновка сечение:

Принимается высота стенки h_w = 450 мм, равная ширине листа широкополосной универсальной стали (по ГОСТу 82-70^*), а ширина поясного листа 420 мм . Из условия местной устойчивости при (п.7.14^*) отношение расчетной высоты стенки к толщине⁴:

Толщина стенки t_w=h_w/48,3 = 45/48,3 = 0,93 см. Поскольку сечение с такой толстой стенкой неэкономично, принимается t_w = 8 мм и включается в расчетную площадь сечения стержня колонны два крайних участка стенки шириной по:

Требуемая площадь полки:

A_тр,п = (A_тр - 2сt_w)/2 = (145 - 215,230,8)/2 = 60,3 см².

Тогда толщина полки:

t_f = A_тр,п/b_f = 60,3/42 = 1,43 см.

Из условия местной устойчивости свесов полок (п. 7.23*):

Толщина поясного листа из условия устойчивости:

Принимаются поясные листы из широкополосной универсальной стали (по ГОСТу 82-70^*) сечением 42014 мм. Тогда h = h_w + 2t_f = 45 + 21,4 = 47,8 см.

Геометрические характеристики сечения:

Площадь сечения:

A = 2b_ft_f + h_wt_w = 2421,4 + 450,8 = 153,6 см²;

Приведенная площадь сечения:

А_red = 2b_ft_f + 2ct_w = 2421,4 + 215,230,8 = 141,97 см²

Рис. 14. Сечение сплошной колоны.

Момент инерции сечения относительно оси x – x:

то же, относительно оси y – y:

радиусы инерции:

гибкости:

_х = l_ef,x/i_x = 860/21,25 = 40,5;

_y = l_ef,y/i_y = 430/10,6 = 40,5 .

Для _y = 40,5 коэффициент продольного изгиба  = 0,890:

Недонапряжение в сечении:

Так как:

то укрепление стенки колонны поперечными ребрами жесткости не требуется⁵. Принимается b_h = 60 мм; толщина реира: