Статірова І.О. «Основи розрахунку будівельних конструкцій»

Лекция № 3-4

Тема: Каркас промислової будівлі і його елементи. Колони

План:

Y

1 Колонны и стержни, работающие на центральное сжатие 2

2 Каркас промышленного здания 5

2.1 Состав каркаса 5

2.2 Разбивка сетки колонн 6

2.3 Системы покрытий 7

2.4 Связи 7

2.5 Продольный, торцевой фахверк 8

2.6 Площадки 9

2.7 Фонари 9

2.8 Особенности расчета поперечных рам 10

2.9 Нагрузки, действующие на раму 10

Після вивчення теми студенти зможуть:

1. дати класифікацію будівельних конструкцій;

2. зрозуміти, чим відрізняються матеріали для будівельних конструкцій, та дати рекомендації з їх використання;

3. усвідомити значення вимог до будівельних конструкцій;

4. вказати загальні принципи проектування будівельних конструкцій;

5. скласти загальне уявлення про розвиток будівельних конструкцій та матеріалів.

Завдання для перевірки засвоєних знань і самостійної роботи:

Література:

1. СНиП II-23-81 Металлические конструкции

2. Цай Т.Н. Строительные конструкции. В 2-х т. Т.1.:Учеб. для техн. - М.: Стройиздат, 1984. - 656с.

3. Беленя Е.И. Металлические конструкции. - М.: Стройиздат, 1976. - 600 с.

1. Колонны и стержни, работающие на центральное сжатие

Центрально-сжатые колонны применяются в качестве опорных конструкций покрытий, перекрытий, рабочих площадок.

Они передают нагрузку от вышележащих конструкций на фундамент и состоят из трех частей:

• оголовок – на него опирается вышележащая конструкция, нагружающая колонну;

• стержень – основной элемент, передающий нагрузку от оголовка к базе;

• база – передает нагрузку от стержня на фундамент.

Колонны бывают сплошные и сквозные.

Сплошные колонны.

Обычно сечение сплошной колонны проектируют в виде широкополочного двутавра, прокатного или сварного, наиболее удобного в изготовлении при помощи автоматической сварки и позволяющего просто осуществлять примыкание поддерживаемых конструкций.

Чтобы колонна была равноустойчивой, гибкость ее в плоскости оси x-x должна быть равна гибкости в плоскости оси y-y, т.е

; .

Однако в двутавровых сечениях это условие не соблюдается, поскольку у них радиусы инерции получаются разными по величине. В двутавровом сечении радиусы инерции относительно осей

следовательно, при для получения равноустойчивого сечения нужно, чтобы , или , что приводит к весьма неудобным в конструктивном отношении сечениям, практически неприменяемым.

Обычный прокатный двутавр вследствие незначительной ширины его полок меньше всего отвечает требованию равноустойчивости и поэтому в сжатых стержнях применяется редко.

У прокатного широкополочного двутавра может быть b=h, что не удовлетворяет условию равноустойчивости, но все же дает сечение, вполне пригодное для колонн.

Сварные колонны, состоящие из трех листов, достаточно экономичны по затрате материала, так как могут иметь развитое сечение, обеспечивающее колонне необходимую жесткость. Сварной двутавр является основным типом сечения сжатых колонн. Автоматическая сварка обеспечивает дешевый, индустриальный способ изготовления таких колонн.

Сквозные колонны.

Стержень сквозной центрально-сжатой колонны обычно состоит из двух ветвей (швеллеров или двутавров), связанных между собой решетками (рис. VIII.4,а—в). Ось, пересекающая ветви, называется материальной; ось, параллельная ветвям, называется свободной.

Расстояние между ветвями устанавливается из условия равноустойчивости стержня.

Швеллеры в сварных колоннах выгоднее ставить полками внутрь (рис. VIII.4,а), так как в этом случае решетки получаются меньшей ширины и лучше используется габарит колонны. Более мощные колонны могут иметь ветви из двутавров (рис. VIII.4,в).

В сквозных колоннах из двух ветвей необходимо обеспечивать зазор между полками ветвей (100—150 мм) для возможности последующей окраски; в клепаных конструкциях этот зазор часто необходим и для того, чтобы можно было приклепать элементы решеток.

Р ешетки обеспечивают совместную работу ветвей стержня колонны и существенно влияют на устойчивость колонны в целом и ее ветвей.

Применяются решетки разнообразных систем: из раскосов (рис. Vni.5,a), из раскосов и распорок (рис. VIII.5,6) и безраскосного типа в виде планок (рис. VIII.5, в).

Расчет колонн

Расчетная схема одноярусных колонн определяется условием ее закрепления и способом прикрепления балок. В фундаменте – жесткое или шарнирное закрепление. Крепление балок сбоку – жесткое, сверху – шарнирное.

Т ип сечения колонны: max нагрузка на сечение до 3500кН, сечение из двух двутавров - до 5500 кН.

Подбор сечения:

Требуемая площадь:

– расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести (табл.51 [1]);

- коэффициент условий работы (табл.6 [1]);

- коэффициент продольного изгиба (табл.72 [1]) в зависимости от большего и , первоначально задаемся 0,7;

- расчетные гибкости элемента в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно x-x и y-y:

- радиусы инерции сечения относительно осей соответственно x-x и y-y (см. сортамент);

- расчетная, условная длина в плоскости:

- коэффициент для определения расчетных длин колонн и стоек постоянного сечения (табл.71, а [1]);

- геометрическая длина, пролет.

По большей гибкости определяем коэффициент продольного изгиба по таблице 72[1] и делаем проверку на устойчивость:

Сквозная колонна: проверка устойчивости каждой из ветвей. Причем проверка относительно нейтральной оси требует учета работы решетки: с учетом раскосной или безраскосной.