5.1.1. Компоновка сплошных сечений стоек.
Сечение стойки, например по рис. 51, работает на сжатие достаточно равномерно, поэтому, уточнив h и bf, можно Атр распределить примерно поровну между его элементами – двумя поясами и стенкой.
В справочной литературе приводятся простые выражения, позволяющие приближенно находить радиусы инерции наиболее распространенных сечений. Так для двутавра по рис. 51 (часто называемого Н – образным сечением)
ix = 0,43h; iy = 0,24bf (47)
и, приняв ix = iy = iтр, можно определить hтр и bfтр ориентировочно. Из (47) видно, что hтр ≈ 0,5bfтр, т.е. равно устойчивое сечение будет иметь вид, по рис. 52, конструктивно не очень удобный. Пунктиром показано сечение конструктивно более приемлемое, но не равноустойчивое.
Его и примем для дальнейшей проработки, учитывая в первую очередь конструктивные требования – «квадратность» габарита, удобство сварки, свободу при решении узлов сопряжений с опирающимися на стойку балками. Практически следует принимать bф ≤ bfтр (чаще меньше на 2-3 см), hф≈ bф, причем с учетом возможности использования готового полосового проката и (или) облегчения передела листового проката, целесообразно листы, составляющие сечения, пояс и стенку, назначать в целых сантиметрах по ширине и в целых миллиметрах по толщине. При hф ≈ bф примерная площадь сечения каждого из трех листов – Ал ≈ Атр/3, а примерная средняя их толщина – tл ≈ Ал/bф. Как и в балочных сечениях обычно tf > tw, поэтому tfф ≥ tл, а twф ≤ tл и назначать их надо в целых миллиметрах (иногда, по условиям комплектации, только четных).
Принятое назначенное сечение необходимо проверить: по гибкости; на общую устойчивость; на местную устойчивость поясов и стенки. Для этого скомпонованное сечение следует прорисовать в масштабе или, хотя бы, в пропорции, указав все фактически принятые размеры по аналогии с рис. 51. Затем вычислить его геометрические характеристики Аф, Ixф, Iyф и, приняв за Iф меньший из них, imin и по нему λmax. При λmax > [λ] =120, сечение по гибкости не проходит, необходимо несколько увеличить hф при Iф = Ixф или bф при Iф = Iyф и повторить проверку гибкости (возможны пробы, повторы, ошибки). При λmax ≤ [λ] = 120, сечение по гибкости проходит, необходимо уточнить φ (это будет φmin сечения) по [λ, табл. 72] с возможной интерполяцией и проверить общую устойчивость по (45) или (46). Если она не обеспечена, следует увеличить площадь сечения (чаще за счет tf) и повторить проверку (не изменяя φ). Если она обеспечена, то запас устойчивости не должен быть больше 5%. Его снижение достигается уменьшением площади сечения (чаще за счет tw). Когда гибкость и общая устойчивость находятся в пределах своих норм можно переходить к проверке местной устойчивости элементов сечения: стенки – по [1, п. 7.14]; поясов – по [1, п. 7.22, 7.23], понимая, что гибкости стенки и свесов поясов (отношение соответствующей ширины и толщины листа) должны находиться в пределах нормируемых величин. Если норма не выполняется, достаточно увеличить только толщину соответствующего элемента без каких-либо повторов ранее выполняемых проверок.