книги из ГПНТБ / Майзель В.С. Сварные конструкции учебник

Значение критических касательных напряжений, в соответ­ ствии с формулой (6.22), равно

При установке вертикальных ребер жесткости в местах при­ ложения сосредоточенных сил, при а = = 2 м и при высоте вертикальной стенки в районе опоры, определенной в примере 9, равной h = 1м, коэффициент k, в соответствии с данными табл. 6,5, при значении a/h = 2 равен k = 5,95.

Подставляя эти значения в формулу для критических напря­ жений, будем иметь

ткр = 5,95-2,1 ■ІО6 (b ? )2 = 820 кгс/см2 = 82 МПа.

В связи с тем, что это значение меньше средних значений каса' тельных напряжений в опорных сечениях балки, условия устой' чивости в этом случае не обеспечены.

Для повышения устойчивости вертикальной стенки примем дополнительное вертикальное ребро жесткости на расстоянии а — = 1 м. При этом значение коэффициента в формуле для крити­ ческих напряжений повысится и будет равно k — 8,5.

Значение критических напряжений в этом случае

что является уже достаточным для обеспечения устойчивости, так как это условие имеет вид

Пример 11. Определить наиболее выгодное расположение стыка поясов и допускаемые их размеры для балки, расчетная схема которой принята в примере 5, а также руководствуясь дан­ ными примера 8.

В соответствии с рис. 6.10, наиболее целесообразно принять

Площадь сечения пояса в месте стыка в соответствии с фор мулой (6.25)

Значение высоты вертикальной стенки в месте стыка можно определить, задавшись условиями изменения высоты балки в про­ лете. Примем изменение высоты вертикальной стенки от hmax = = 140 см до hmln — 100 см по прямой линии, начиная от второго узла до опоры. При этом высота вертикальной стенки в месте стыка

Принимая ширину пояса главной балки по всему пролету по­ стоянной и равной В — 40 см, толщину пояса в стыке можно принять равной

Округляя, примем sa — 16 мм.

Г л а в а VII

СВАРНЫЕ КОЛОННЫ

§ 30. ТИПЫ КОЛОНН И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Колоннами называются высокие вертикальные опоры. Они применяются в качестве промежуточных опор перекрытий боль­ ших пролетов, вертикальных элементов каркасов зданий, опор эстакад и рабочих площадок, опор трубопроводов и т. п.

В зависимости от условий передачи нагрузки различают цен­ трально сжатые и внецентренно сжатые колонны.

Центрально сжатые колонны воспринимают продольную силу, приложенную по оси колонны и вызывающую в ней сжатие, распределенное равномерно по площади поперечного сечения.

Внецентренно сжатые колонны, кроме осевого сжатия, вос­ принимают еще и изгиб от момента, созданного внецентренным приложением продольного усилия.

Изгибающий момент, действующий на колонну, может быть создан также поперечной силой или передан от других элементов конструкций в жестком узле.

Колонна состоит из трех основных частей, определенных их назначением: оголовка, стержня и базы.

Оголовок служит опорой, на которую опирается конструкция, нагружающая колонну.

Стержень является основным несущим элементом колонны, передающим нагрузку от оголовка к базе.

База или башмак колонны передает нагрузку от стержня на фундамент и служит для закрепления колонны в фундаменте.

По конструктивному оформлению различают сплошные ко­ лонны, имеющие сплошное поперечное сечение, и сквозные'или решетчатые колонны, состоящие из отдельных ветвей, соединенных между собой перерывистыми связями.

§ 31. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЦЕНТРАЛЬНО СЖАТЫХ КОЛОНН

При проектировании центрально сжатых колонн необходимо обеспечить их равноустойчивость, т. е. такое положение, при ко­ тором гибкости относительно главных осей были бы равны между собой: Хх = Ку.

Сплошные колонны. На рис. 7.1 представлены типы сечений центрально сжатых сплошных колонн. Широкополочниш двутавр

(рис. 7.1, а), хотя и не обладает равной жесткостью относительно своих осей, обеспечивает простое конструктивное решение в ко­ лоннах, которые могут быть изготовлены из одного профиля, что является возможным при наличии в сооружении соответству­ ющих дополнительных связей.

Для сварного сечения из трех листов (рис. 7.1, б) может быть обеспечено условие равной устойчивости. Этот тип сечения яв­ ляется достаточно экономичным и часто применяется.

Рис. 7.1. Типы сплошных сечений центрально сжатых колонн

Равноустойчивыми и сравнительно простыми являются кре­ стовые сечения, составленные из уголков (рис. 7.1, в) или из трех полос (рис. 7.1, г). Эти сечения находят применение в легких колоннах.

Сплошные сечения, составленные из комбинации прокатных профилей: швеллеров, двутавров и полос (рис. 7.1, д, е), являются сравнительно простыми, но менее экономичными по расходу ме­ талла.

Наиболее экономичным типом сечений для центрально сжатых колонн являются трубчатые сечения (рис. 7.1, ж, з, и, к). Эти сечения обладают равной устойчивостью и весьма рациональным распределением материала, находящегося на максимальном уда­ лении от центра тяжести. Однако их недостатком является труднодоступность при окраске внутренней полости, поэтому при их применении необходимо принимать меры против проникновения внутрь влаги.

Проверка на устойчивость центрально сжатого стержня ко­ лонны производится по формуле

где ср — коэффициент продольного изгиба (табл. 7.1); N — расчет­ ная нагрузка; F — площадь поперечного сечения, без учета местных ослаблений; R — расчетное сопротивление. Коэффи­ циент ф зависит от гибкости стержня.

Т а б л и ц а 7.1. Значения коэффициента продольного изгиба для различных марок стали

Наибольшая гибкость стержня со сплошным сечением опреде­

(стойки, фахверка, фонарей и т. п.), элементов решетки колонн, элементов вертикальных связей между колоннами (ниже подкра­ новых балок) Атах = 150.

Задача о подборе сечения сжатых элементов является стати­ чески неопределимой. Поэтому ее решают методом последова-

мендуется ограничивать свесы полок в соответствии с данными в табл. 7.4, а соотношение размеров стенки принимать по формуле

напряжений по формуле (7.1) и в случае необходимости проводят соответствующую корректировку намеченных размеров.

С увеличением высоты колонн габаритные размеры их попереч­ ного сечения должны соответственно увеличиваться. При этом более целесообразным является применение сквозных колонн, которые характеризуются меньшим собственным весом.

Сквозные колонны. Стержень сквозной центрально сжатой колонны состоит из двух или четырех ветвей, связанных между собой решетками или планками (рис. 7.2).

Наиболее часто встречаются сварные колонны, составленные из двух ветвей, образованные из швеллеров (рис. 7.2, а, б) или двутавров (рис. 7.2, в). Последний вариант применяется при более значительных нагрузках, при которых сечение швеллера оказы­ вается недостаточным. Сечение, составленное из четырех уголков (рис. 7.2, г), применяется для элементов большой длины, требу­ ющих значительного развития габаритных размеров своего попе­ речного сечения.

Колонны с соединительными планками (рис. 7.3, а) более просты в изготовлении. Но их планки, а также отдельные ветви подвер­

жены действию изгиба и поэтому применяются только при сравни­ тельно небольших нагрузках (до 250 тс) и при небольших расстоя­ ниях между отдельными ветвями (до 0,8 м).

Для колонн с более значительными габаритными размерами и нагрузками применяются соединительные решетки (рис. 7.3, б),

Рис. 7.2. Типы сквозных сечений центрально сжатых колонн

элементы которых свободны от изгиба, и поэтому они обеспечивают более жесткую связь между ветвями колонны.

Применение в качестве связей перфорированных листов (рис. 7.3, е) может иметь преимущество при больших усилиях, а также

в плоскости материальной оси (для обозначений, принятых на рис. 7.2, Кх) является равноценной гибкости сплошного стержня.

Гибкость же сквозного стержня в плоскости соединительных решеток или планок в плоскости свободной оси (для обозначений, принятых на рис. 7.2, %у) зависит от расстояния между ветвями.

Поэтому при расчете сквозных стержней коэффициент про­ дольного изгиба ф в плоскости соединительных решеток или пла­