39 Порядок расчета ценрально сжатых сплошных колонн 242

Сплошные колонны обычно проектируют двутав­рового сечения. Высоту сечения колонны назначают из условия жесткости с соблюдением технологических ог­раничений и требований унификации.

По сортаменту подбирают прокатный двутавр с па­раллельными гранями полок (типа ш) или компонуют составное сечение из трех листов.

1 Выбирается расчетная схема и марка стали для колонны.

Расчетная длина колонны

l_ef = l

Требуемая площадь поперечного сечения

где  N – усилие в стержне колонны с учетом собственного веса колонны;

₀ – коэффициент продольного изгиба, который первоначально принимают исходя из условной гибкости получаемой из предварительной гибкости 50..100 в зависимости от нагрузки (до 4000 кН).

Требуемый радиус инерции i_тр = l_ef / λ

2 Определяем ширину и высоту поперечного сече­ния:

b_тр = i_тр / k₂

где k₂ – коэффициент для вычисления b для двутавторовых балок. Так как коэффициент для h почти в два раза больше, то значение h принимают конст­руктивно.

Установив эти размеры исходя из требуемой пло­щади подбирают толщины листов составного сечения.

Вычисляют геометрчиеские характеристики и де­лают проверку. При необходимости корректируют сече­ние.

Проверяют местную устойчивость стенки сравнивая λ_w с предельным значением из СП

λ_w = h_ef/t_f * sqrt(R_y / E)

40 Порядок расчета ценрально сжатых сковозных колонн 245

Принципы конструирования колонн

- Равноустойчивость (по возможности);

- Тонкостенность.

Требования к конструированию стержней колонн:

- Экономия стали (высокий I);

- Технологичность сечения;

- Конструктивное удобство;

- Удобство эксплуатации.

1 Выбирают расчетную схему и марку стали для колонны.

Расчетную схему одноярусной колонны опреде­ляют с учетом способа закрепления ее в фундаменте, а также способа прикрепления балок, передающих нагруз­ку на колонну.

Соединение колонны с фундаментом может быть жестким или шарнирным. Если фундамент достаточно массивен, а база колонны разыита и имеет надежное ан­керное крепление, колонну можно считать защемлен­нной. При расчете легких колонн соединение с фунда­ментом, несколько в запас несущей способности, чаще принимают шарнирным.

Расчитывают расчетную длину колонны, т.е. длину полуволны кривой, форму которой принимает потеряв­ший устойчивость стержень.

Расчетная длина колонны:

l_ef = l

2 Выбор типа сечения колонны

При выборе типа сечения колонны необходимо ст­ремиться получить наиболее экономичное решение, учи­тывая величину нагрузки, удобство примыкания поддер­живаемых констуркций, условия эксплуатации, возмож­ности изготовления и наличия сортамента.

Максимально возможная нагрузка для сквозных ко­лонн из двух швеллеров составляет 2700..3500 кН, для колонн из двух двутавров – 5500..5600 кН. При больших нагрузках имеет смысл рассмотреть сплошной вариант сечения колонны.

3 Выбор профилей для сечения (материальная ось)

Осуществляют исходя из требуемой площади попе­речного сечения и инерционных характеристик сечения.

Чтобы определить требуемое значение момента инерции предварительно задаются гибкостью λ_x 40..60 для колонн с нагрузкой 2500 кН и более; для менее наг­руженных до 90.

Требуемая площадь поперечного сечения

где  N – усилие в стержне колонны с учетом собст­венного веса колонны; _x – коэффициент продольного изгиба, который от λ принимают по СП 16.13330.2011.

Исходя из полученных A и i по сортаменту выби­рают подходящие профили. Вычисляют действительные значения площади, гибкости, определяют φ_x и проверяют устойчивость по формуле:

N / (φ_x A R_y γ_c) <= 1

3 Расчет относительно свободной оси

Расчет выполняют из условия равноустойчивости, то есть:

λ_x = λ_y,ef = sqrt(λ²_y + λ²₁)

где λ²₁ – гибкость ветви.

Из формулы выражают λ_y,определяют требуемый момент инерции и исходя из него иконструктивных сооражений получают расстояние между профилями.