Центрально сжатые колонны

Ц ентральносжатые колонны предназначены для передачи нагрузки от вышележащей конструкции на фундаменты и состоят из трех частей, опреде­ляемых их назначением (рис.45):

Оголовок, на который опирается вы­шележащая конструкция, нагружаю­щая колонну; стержень - основной конструктивный элемент, передающий нагрузку от оголовка к базе; база - передающая нагрузку от стержня на фундамент.По конструкции поперечных сечений стержни колонн делятся на сквозные и сплошные.

Подбор сечения сплошной колонны

Для подбора сечения необходимо определить усилие N, длину l, условия закрепления концов и назначить материал R_y.

П одбор сечения производится с учетом продольного изгиба. Основное условие – условие устойчивости сжатого стержня.

- минимальный коэффициент продольного изгиба, А- площадь поперечного сечения.

Порядок подбора сечения:

1.Задаемся гибкостью сечения .

Если колонна имеет длину 5 - 6м, усилие в ней до 2500 кН, то = 100-70 (чем меньше усилие, тем больше гибкость). Если N = 2500-4000кН, то = 70 -50.

2.По принятой гибкости находим

По табл.7 СП определяем форму сечения.

По табл. Д1 определяем коэффициент продольного изгиба.

3.Определяем требуемую площадь и требуемый радиус инерции.

Ar = N/ ( (pRy ) , ir = lef/ .

Для каждого типа сечений радиусы инерции могут быть представлены в функции внешних размеров, то есть i_x = h, i_y = b, где и - числовые коэффициенты.

По этим трем параметрам A_r, h_r b_tr компонуется сечение. При этом не­обходимо обеспечить местную устойчивость стенки и полок.

По принятым размерам вычисляют фактические геометрические харак­теристики сечения и проверяют несущую способность сечения.

Подбор сечения сквозной колонны

Пояса двухветвевых стержней проектируют из двух швеллеров или двутавров. Ось, пересекающую ветви, называют материальной., а ось, парал­лельную ветвям, - свободной.

П одбор сечения производится раздельно от­носительно материальной и свободной оси. Сна­чала относительно материальной оси х-х также как для сплошной колонны.

Подбор сечения от­носительно свободной оси заключается в опре­делении размера b, исходя из требования равной устойчивости колонны в обоих направлениях:

- приведенная гибкость, которой учитывается податливость связей решетки или планок по сравнению со сплошной связью.

- гибкость стержня относительно оси y-y при рассмотрении его, как имеющего сплошную связь.

- гибкость отдельной ветви по отношению собственной оси y -у, обычно ее принимают =(30-40).

=

Значение b должно быть увязано с допустимыми габаритами колонны, а также с необходимым зазором (не менее 100-150 мм) между полками вет­вей.

Для стержня, ветви которого связаны раскосной решеткой:

λ_ef=λ_y²+α*A/A_d

λ_ef- приведённая гибкость

где A - площадь сечения колонны;

A_d - площадь сечения раскосов(двух параллельных), величиной за­даются

α=10*a³/c²l₁ ; λ_y=

Расчет соединительной решетки

Поперечная сила в центральном стержне отсутствует, пока он остается прямым. Она возникает при изгибе стержня вследствие потери устойчивости.

При строго центральном сжатии планка не работает. Работа планок за­ключается в воспрепятствии возникающему сдвигу ветвей, который возника­ет из-за случайных эксцентриситетов, возможных поперечных воздействий, то есть они работают на поперечную силу при продольном изгибе.

Наши нормы предлагают рассчитывать решетку на некоторую услов­ную поперечную силу, обеспечивающую равнопрочность решетки и колон­ны.

где - коэффициент, принимаемый равным меньшему из двух значе­ний или .

Эта поперечная сила считается распределенной поровну между план­ками, лежащими в плоскостях, перпендикулярных к оси, относительно кото­рой производится проверка устойчивости: Q_pl = Q_fic/ 2.

Q _pl распределяется по ветвям. Следовательно, в точках нулевых мо­ментов на одну систему планок будет приходиться четвертая часть условной поперечной силы.

Планки устанавливают на расстоянии с ограничением гибкости ветви в пределах 30-40.

На стадии штамповки высоту принимают в пределах (0,50-0,75)b – ширины стержня колонны. Толщину планки t_pl принимают (6-10мм).

В сварном шве возникает касательные напряжения от изгибающего момента и нормальная перерезающая сила.

1.

Планка прикрепляется на сварке

2.

Планка крепится на болтах

Проверка прочности болта выполняется равнодействующему усилию.

и - несущая способность одного болта в раскосной системе, считается, что поперечная сила воспринимается только раскосами.

В элементах решетки возникают усилия от поперечной силы.

В раскосной системе считается, что попереч. сила воспринимается только раскосами.

При некоторых решетках будут появляться дополнительные усилия от обжатия ветвей продольной силой.

Кроме этих напряжений в раско­се учитываются еще дополнительные напряжения a_d, вызванные укорочением ветвей колонны под нагрузкой.

Распоры в колоннах принимают такого же сечения, как и в раскосе.

Элементы решетки часто проектируют из одиночных уголков. Минимальный размер уголка 40*5.