5. Дайте характеристику расчета элементов подверженных действию осевой силы с изгибом (внецентренное сжатие и растяжение сжато-изгибаемых и растянуто-изгибаемых элементов)

Внецентренное сжатие. Если приложить сжимающую силу с эксцентриситетом, то стержень начинает работать на внецентренное сжатие. Внецентренно-сжатые имеют эксцентриситет e = M/N. При внецентренном сжатии при прикладывании нагрузки возникает не только продольная деформация, но и изгиб стержня. Критические напряжения внецентренно-сжатого стержня находятся в зависимости от трех факторов: формы сечения, эксцентрицитета и гибкости.

Растянуто-изгибаемые элементы работают одновременно на растяжение и изгиб. Так работают, например, растянутый нижний пояс фермы, несущий дополнительно внеузловую поперечную нагрузку. Так же работает стержень, в котором растягивающее усилие действует с эксцентриситетом относительно оси, поэтому такие элементы в нормах называются внецентренно-растянутыми. В сечениях растянуто-изгибаемого элемента от продольной растягивающей силы N возникают равномерные растягивающие напряжения, а от изгибающего момента M — напряжения изгиба, состоящие из сжатий на одной стороне сечения и растяжения на другой. Расчет растянуто-изгибаемых элементов производят по прочности с учетом всех ослаблений. При этом проверяют, чтобы максимальные растягивающие напряжения не превзошли расчетного сопротивления растяжению. Подбор сечений растянуто-изгибаемых элементов производят путем последовательных попыток. Непосредственный подбор сечений затрудняется зависимостью от размеров сечений напряжений растяжения и изгиба. Дополнительную равномерную нагрузку q, которую может выдерживать растянутый элемент, определяют по формуле: M = (R_p-N /F_нт)Wр(R_и/R_p); q = 8M/l².

Сжато-изгибаемые элементы работают одновременно на сжатие и изгиб. Так работают, например, верхние сжатые пояса ферм, нагруженные дополнительно межузловой поперечной нагрузкой. В криволинейных элементах и элементах, нагруженных продольной силой, действующей эксцентрично относительно оси сечений, возникает изгиб совместно со сжатием, поэтому в нормах такие элементы называют также внецентренно-сжатыми.

Искривление сжато-изгибаемого элемента поперечной нагрузкой приводит к появлению дополнительного изгибающего момента в результате возникновения эксцентриситета действия продольных сил f, который суммируется с моментом от нагрузок М. Проверочный расчет сжато-изгибаемых элементов заключается в сравнении максимальных напряжений сжатия с расчетным сопротивлением сжатию. (См также 49 вопрос)

6.Расчет базы колонны

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с основанием. При сравнительно небольших расчетных усилиях в колоннах (до 4000…5000 т) рекомендуется применять базы с траверсами. Траверса воспринимает нагрузку от стержня колонны и передает ее на опорную плиту. После выбора типа базы расчетом устанавливают размеры опорной плиты в плане и ее толщину. В центрально-сжатых колоннах размеры плиты в плане определяют из условия прочности фундамента. Требуемую площадь плиты определяют по формуле: A_тр= ,

где R_b – расчетное сопротивление бетона сжатию;

• – коэффициент, принимаемый равным 1,2...1,3.

Размеры плиты (В и L) принимаются с учетом типа сечения колонны, расположения стержня в плане, а также размещения траверс и укрепляющих плиту ребер. Вылет консольной части плиты принимают вначале 80…120 мм и уточняют в процессе расчета толщины плиты. Плита работает как пластинка на упругом основании, воспринимающая давление стержня, траверс и ребер. Толщина опорной плиты определяется ее работой на изгиб как пластинки, опертой на торец колонны, траверсы и ребра и загруженную снизу равномерно распределенной нагрузкой от отпора фундамента q=N/А_пл. Плита может иметь участки, опертые на четыре, три канта или два канта. Наибольшие изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 см в пластинках, опертых на 3 или 4 канта, определяются по формулам:

при опирании на три канта: М=qс²; при опирании на четыре канта: М=qa²,

где q – расчетное давление на 1 см² плиты, принимаемое равным напряжению в железобетонном фундаменте;_.

,  – коэффициенты, зависящие от отношения сторон расчетного участка плиты;

 – от отношения более длинной стороны к короткой;

 – от отношения закрепленной стороны пластинки к свободной.

При отношении сторон b/a > 2 расчетный момент определяется как для однопролетной балочной плиты по формуле: М=qa²/8. При отношении сторон b₁/с > 2 плита рассчитывается как консоль, изгибающий момент определяется по формуле: М=q b₁²/2 где а, b, а₁, b₁ – размеры расчетного участка плиты.

Толщина плиты определяется по наибольшему изгибающему моменту, вычисленному на различных участках:

t_пл= Рекомендуется принимать толщину плиты в пределах 20…40 мм.