3.2. Подбор сечения сквозной колонны балочной площадки.

Стержень сквозной центрально-сжатой колонны образуется из двух прокатных швеллеров или двутавров, соединенных между собой решеткой. В центрально-сжатых колоннах рекомендуется безраскосная решетка. Соединительные планки проектируется из листов или отрезков швеллеров.

Пример. Материал конструкции – сталь С245 с расчетным сопротивлением R_y=240 МПа (табл. 51^*).

Расчетное значение продольного усилия сжатия в колонне:

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

Принимается шарнирное закрепление концов колонны, тогда в соответствии с принятым характером закрепления коэффициент приведения длины  = 1. Конструктивная длина стержня колонны l_к = 860 см (см. п. 3.1).

Расчетные длины стержня колонны:

L_x = l_y = l _к = 1860 = 860 см.

Расчет относительно материальной оси.

Задается гибкость относительно материальной оси _x = 55.

По табл.72 для гибкости _х = 55 _х = 0,83.

Вычисляется требуемая площадь поперечного сечения стержня колонны:

По сортаменту двутавров (ГОСТ 8239-72⁸) подбираются два двутавра I 40 ⁶:

A = 272,6 = 145,2 см²; i_x = 16,2 см; i_y = 3,03 см; I_1у = 667 см⁴.

Рис. 15. К расчету ветвей сквозной колонны.

Проверяется устойчивость стержня колонны относительно материальной оси:

Таким образом, устойчивость стержня колонны относительно материальной оси обеспечена.

Расчет относительно свободной оси.

Из условия равноустойчивости находится требуемая гибкость стержня колонны относительно свободной оси и задается гибкость ветви _1y = 30:

Требуемый радиус инерции сечения относительно свободной оси:

Требуемый момент инерции сечения:

Требуемая ширина сечения b находится по формуле:

Проверяется наличие зазора 100…150 мм между полками двутавров, необходимого для окраски конструкций:

⁷

Длина ветви: _в = ₁i_1y = 303,03 = 90,9 см.

Принимается расстояние между планками (в свету) 90 см и сечение планок 10х260 мм (ширина планки b_p = (0,5…0,7)b = 0,7b = 0,7380  260), тогда I_пл = 1,026³/12 = 1465 см⁴. Расстояние между центрами планок:

l = l_в + b_p = 900 + 260 = 1160 мм.

Геометрические характеристики сечения:

Момент инерции сечения:

Радиус инерции сечения:

Гибкость:

Отношение погонных жесткостей:

,

поэтому приведенная гибкость находится по формуле: (см. табл. 7) ⁸

,

следовательно, проверку относительно свободной оси можно не делать.

Расчет планок. Расчет соединительных планок выполняется на условную поперечную силу Q_fic.

где  = 0,833 – коэффициент продольного изгиба, принимаемый для стержня в плоскости соединяемых элементов.

Условная поперечная сила Q_fic распределяется поровну между планками, лежащими в плоскостях, перпендикулярно оси у - у.

Поперечная сила, приходящаяся на планку одной грани:

Q_s = 0,5Q_fic = 0,536,5 = 18,3 кН.

Изгибающий момент и поперечная сила в месте примыкания планки (рис. 16):

Рис. 16. К расчету планки.

Соединительные планки привариваются к полкам двутавра угловым швом с катетом шва k = 7 мм.

Сварка полуавтоматическая в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С d =1,4 – 2 мм.

По табл. 56 (по ГОСТу 2246-70^*):

R_wf = 215 МПа, R_wz = 0,45370 = 166,5 МПа;

по табл. 34^* _f = 0,9; _z = 1,05; тогда _fR_wf = 0,9215 = 193,5 МПа > _zR_wz = 1,05166,5 = 175 МПа.

Необходима проверка по металлу границы сплавления.

Расчетная площадь шва:

A_w = k_f_w = k_f(b_p - 2k_f) = 0,7(26 - 20,7) = 17,22 см.

Момент сопротивления шва:

Напряжения в шве от момента:

Напряжения в шве от поперечной силы:

Проверяется прочность шва по равнодействующему напряжению: