24. Типы колонн одноэтажных промышленных зданий.

§ 1. Типы колонн одноэтажных промышленных зданий

В каркасах одноэтажных производственных зданий применяются стальные колонны трех типов: постоянного по высоте сечения, перемен­ного по высоте сечения — ступенчатые и в виде двух стоек, нежестко связанных между собой, — раздельные.

В колоннах постоянного по высоте сечения (рис. 14.1, а) нагрузка от мостовых кранов передается на стержень колонны через консоли, на которые опираются подкрановые балки. Стержень колонны может быть сплошного или сквозного сечения. Большое достоинство колонн посто­янного сечения (особенно сплошных) — их конструктивная простота, обеспечивающая небольшую трудоемкость изготовления. Эти колонны применяют при сравнительно небольшой грузоподъемности кранов (Q до 15—20 т) и незначительной высоте цеха (до 8—10 м).

При крапах большой грузоподъемности выгоднее переходить на сту­пенчатые колонны (рис. 14.1, б, в, г), которые для одноэтажных произ­водственных зданий являются основным типом колонн. Подкрановая балка в этом случае опирается на уступ нижнего участка колонны и располагается по оси подкрановой ветви. В зданиях с кранами, расположенными в два яруса, колонны могут иметь три участка с разными сечениями по высоте (двухступенчатые колонны), дополнительные консоли и т. д. (рис. 14.1, г). При кранах особого режима работы либо делают проем в верхней части колонны (при ее ширине не менее 1 м), либо устраивают проход между краном и внутренней гранью верхней части колонны (рис. 14.1, в). Генеральные размеры колонн устанавливаются при компоновке по­перечной рамы (см. гл. 11, § 2). В раздельных колоннах (рис. 14.2) подкрановая стойка и шатровая ветвь связаны гибкими в вертикальной плоскости горизонтальными планками. Благодаря этому подкрановая стойка воспринимает только вертикальное усилие от кранов, а шатровая работает в системе попереч­ной рамы и воспринимает все прочие нагрузки, в том числе горизон­тальную поперечную силу от кранов. Колонны раздельного типа рациональны при низком расположении кранов большой грузоподъемности и при реконструкции цехов (напри­мер, при расширении).

25. Конструирование и порядок расчета сплошной внецентренно-сжатой колонны.

Сплошные колонны как правило проектируются двухтаврового сечения. Сечение постоянных по высоте колонн, а также верхних частей одноступенчатых колонн проектируются из симметричных профилей: прокатных или составных. Для уменьшения трудоемкости изготовления применяются прокатные профиля, однако они имеют перерасход мат-ла. Чтобы уменьшить расход мат-ла, применяют составные дветавры. Рис. Типы сечений:

Если моменты разного знака, по величине резко отличаются, то применяются несимметричные сечения (рис.,в). Сечение нижних частей крайних колонн проектируются несимметричными из листов и профилей прокатных или составных (рис., д). Для нижних частей средних колонн примен-ся симметричные сеч-я. Могут быть прокатные или составные (рис., г). Сечение сплошных колонн проверяется на прочность и устойчивость как в плоскости рамы, так и из плоскости рамы. Поскольку колонны непосредственно не подвергаются динамическим воздействиям, прочность проверяется с учетом развития пластических деформаций:

[N/(A_nR_cγ_c)]ⁿ+[M_x/(c_xW_nxR_yγ_c)]+[M_y/(c_yW_nyR_yγ_c)]

n, с_х, с_у – опр-ся по таблице СНиП.

Действительна эта ф-ла когда   0,5R_S и N/(A_nR_y)>0,1. При прочих условиях расчет ведется по упругой стадии: N/A_n± (M_x/I_n)y±(M_y/I_n)x≤R_yγ_c

где N, М_х –продольная сила и момент, действующие в плоскости рамы; М_у – изг.момент из плоскости рамы; А_n, W_nx, W_ny – площадь и миним.-е моменты сопротивления.

Прочность проверяется для низких и мощных колонн, и когда приведенный эксцентриситет m_ef >20. В большинстве случаев несущая способность колонны опр-ся ее устойчивостью как в плоскости действия момента, так и из плоскости действия момента. Устойчивость в плоскости действия момента опр-ся: σ_x =[(γ_nN/(φ_eA)]≤R_yγ_c

_e опр-ся по табл. СНиП в зав-ти от m_ef = ·m_X

 – коэф.формы влияния, опр-ся по СНиП.

m_х = e_x (А/W_c) – относительный.

e_x = M_x/N – эксцентриситет приложения силы.

M_x принимается для колонн постоянного по высоте сечения равным наибольшему значению момента по высоте, для ступенчатых колонн наибольшее значение момента для участка колонны.

Проверка уст-ти из плоскости действия момента:

_y – коэф.продольного изгиба, кот.опр-ся в зав-ти от гибкости _у =l_y/i_y . с – коэф.опр-мый в зав-ти от m_x .

_b – коэф.снижения расч-го сопротивления стали при потере общей уст-ти балок. Если 5 < m_x < 10, то с=с₅(2-0,2m_x)+c₁₀(0,2m_x – 1). c₅ определяется при m_x=5, а с₁₀ – при m_x=10.  и  - коэф.определяемые по СНиП.

При определении относительного эксцентриситета m_x величина изгиб.момента приним-ся равной наибольшему значению в средней трети длины, но не менее половины наиб-го значения по длине участка. Порядок подбора сечения следующий: опр-ся требуемая площадь: A_тр= N/R_yγ_c(1,25+2,2e/h); h=b₂

Исходя из требуемой площади принимается сечение из прокатного двутавра или с учетом обеспечения местной уст-ти – из составного двутавра. Тощина стенки назначается исходя из условия h_W/t_W=60…120, t_W.MIN=8мм.

Ширина полки b_f из условия обеспечения общей уст-ти принимается b_f = (1/20…1/30)l₂. После подбора сечения подбираются геометр. харак-и относительно осей х и у, и проверяется устойчивость в плоскости рамы и из плоскости рамы. Далее проверяется местная устойчивость элементов сечения.

Если местная уст-ть стенки не обеспечена, то или увеличивают толщину стенки, или стенку укрепляют продольными ребрами, сечение кот-х включается в сечение колонны.

Проверка местной уст-ти полки. Местная уст-ть полки проверяется: b_ef / t_f≤λ_uf√(R_y/E) где λ_uf =0.36+0.1 λ_x

Если h_W/t_W>0.2√(R_y/E), то стенка укрепляется поперечными ребрами жесткости, расположенными на расстоянии (2,5…3)h_W друг от друга, но не менее 2-х ребер для отправочного эл-та. Размеры ребер опр-ся как для сварных балок.