Глава 8

ОДНОСТУПЕНЧАТАЯ КОЛОННА

ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ

_____________________________________________________________

8.1. Общие требования при проектировании конструкций

При проектировании конструкций промышленного здания следует строго соблюдать требования строительных норм и правил, обеспечивающих необходимую надежность, капитальность, долговечность и заданные условия эксплуатации здания в целом, а также отдельных элементов и соединений конструкций.

Элементы конструкций должны иметь минимальные сечения, удовлетворяющие требованиям норм с учетом сортамента на прокат. В составных сечениях, устанавливаемых расчетом, недонапряжение не должно превышать 5%.

При компоновке сечений следует широко использовать экономичные профильные элементы. В составных сечениях из отдельных листов их размеры должны быть увязаны со стандартами и ГОСТами.

8.2. Исходные данные для расчета колонны

Конструктивная схема ступенчатой колонны, работающей на внецентренное сжатие, изображена на рис. 8.1.

Рис. 8.1.Конструктивная схема колонны

Основные размеры колонны приняты по данным примера 6.1. Геометрические длины колонны: l₂ = H_в = 6,3 м; l₁ = H_н = 14,1 м. Соотношение жесткостей надкрановойEI₂ и подкрановойEI₁частей колонныEI₂/EI₁ = 0,2. Материал колонны – сталь класса С255 с расчетным сопротивлениемR_y = 24 кН/см² при толщине t = 10 – 20 мм иR_y= 23 кН/см² при толщине t > 20 мм.

Значения расчетных усилий приведены:

– для надкрановой части колонны для двух сечений на рис. 8.2;

– для подкрановой части колонны на рис. 8.3.

Рис. 8.2.Расчетные усилия для расчета надкрановой части колонны

Рис. 8.3.Расчетные усилия для расчета подкрановой части колонны:

а– для расчета наружной ветви;б– для расчета подкрановой ветви

Определяющим предельным состоянием внецентренно-сжатой колонны является потеря устойчивости, зависящая в первую очередь от гибкости стержня. Проверку прочности необходимо делать только для колонн, имеющих ослабленные сечения, а также при значениях приведенного эксцентриситета m₁>20. Устойчивость стержня проверяется как в плоскости, так и из плоскости действия момента. Сечение ступенчатой колонны подбирается раздельно для надкрановой (верхней) и подкрановой (нижней) частей.

8.3. Компоновка сечения и расчет надкрановой части колонны

Пример 8.1.Подобрать сечение надкрановой части колонны, принимая его в виде сварного двутавра высотой h_в = 700 мм (см. рис. 8.1).

8.3.1. Определение расчетных длин надкрановой части колонны

Определяем расчетную длину в плоскости действия момента (относительно оси х-х):

l_x2 = ₂ l₂ = 36,3 = 18,9 м,

где ₂ = 3,0 – коэффициент расчетной длины (при соблюдении условий

l₂ /l₁ = 6,3 / 14,1 = 0,45 < 0,6 и N₁ /N₂ = 2473,5 / 479,3 = 5,16 > 3)

определяется по табл. 8.1 с учетом того, что при жестком сопряжении ригеля с колонной верхний конец закреплен от поворота. При других условиях ₂ определяется по [6, п. 6.11];

l_у2 = l₂ –h_б = 6,3 – 1,7 = 4,6 м.

Таблица 8.1

Коэффициенты расчетной длины 1 и 2 для одноступенчатых колонн рам одноэтажных промышленных зданий

при l₂ / l₁  0,6 и  = N₁ / N₂  3

Условие закрепления верхнего конца колонны	Коэффициент 1 для нижнего участка колонны при I2/I1, равном		Коэффициент 2 для верхнего участка колонны
	св. 0,1 до 0,3	св. 0,05 до 0,1
Свободный конец	2,5	3,0	3,0
Конец, закрепленный только от поворота	2,0	2,0	3,0

Обозначения, принятые в таблице:

l₁;I₁N₁ – соответственно длина нижнего участка колонны, момент инерции сечения и действующая на этом участке продольная сила;

l₂; I₂; N₂ – то же верхнего участка колонны.

В плоскости, перпендикулярной действию момента (относительно

оси у-у), расчетная длина l_у2 принимается равной расстоянию между точками закрепления верхней части колонны от смещения перпендикулярно плоскости действия момента (такими точками являются тормозная конструкция подкрановой балки и распорки по колоннам в уровне поясов стропильных ферм):