- •Металеві конструкції робочі площадки виробничих будівель Навчальний посібник
- •1.1. Загальна характеристика балкових конструкцій робочих площадок
- •1.2. Основи компонування балкових кліток
- •Орієнтовні товщини сталевих і залізобетонних настилів
- •1.3. Настили
- •1.4. Розрахункові схеми балок
- •1.5. Основи розрахунку балок
- •До розрахунку балок на загальну стійкість
- •Коефіцієнт
- •Значення для зварних балок
- •Граничні значення для зварних балок
- •Значення коефіцієнта
- •Граничні значення вертикальних прогинів
- •Навантаження на 1 м2 перекриття
- •Максимальні експлуатаційний і розрахунковий моменти в балці:
- •2.2. Зміна поперечного перерізу балки
- •2.3. Поясні з’єднання
- •2.4. Опорні частини балок
- •2.5. Вузли сполучення балок
- •2.6. Стики балок
- •Коефіцієнт
- •3.1 Загальні принципи проектування
- •3.2. Суцільні колони
- •Коефіцієнт розрахункової довжини
- •Граничні відношення /у стиснутих елементах
- •Гранична умовна гнучкість стінки
- •3.3. Підбір складеного перерізу суцільних колон
- •Раціональні значення для двотаврових колон
- •Коефіцієнти для підбору перерізів центрально-стиснутих елементів
- •3.4. Наскрізні колони
- •3.5. Компонування стрижня наскрізної колони
- •873,7 КНсм; 48,5 кН.
- •4.1. Бази колон
- •Коефіцієнтдля розрахунку на згин плит, що обпираються на дві або три сторони
- •Коефіцієнт для розрахунку на згин плит, що обпираються на чотири сторони
- •5472,7 КНсм.
- •4.2. Оголовки колон
- •Запитання для самоконтролю
- •Список літератури
- •Нормативні та розрахункові опори сталі за гост 27772-88, зварних і болтових з’єднань
- •Коефіцієнти умов роботи
- •Нормативні і розрахункові опори металу швів зварних з’єднань з кутовими швами
- •Мінімальні катети зварних кутових швів
- •Коефіцієнти для розрахунку кутових швів
- •Розрахункові опори болтів
- •Тимчасові опори високоміцних болтів
- •Площі перерізів болтів
- •Коефіцієнти умов роботи болтових з’єднань
- •Конструктивні вимоги до розміщення болтів
- •Коефіцієнт j поздовжнього згину центрально-стиснутих елементів
- •Сталь гарячекатана, балки двотаврові
- •30 / Гост 8239-89
- •Двотаври сталеві гарячекатані з паралельними гранями полиць
- •30 Ш1 / гост 26020-83
- •Швелери сталеві гарячекатані з похилом внутрішніх граней полиць
- •33 / Дсту 3436-96 (гост 8240-97)
- •Сталь листова прокатна
- •Металеві конструкції робочі площадки виробничих будівель Навчальний посібник
3.1 Загальні принципи проектування
Колони – це вертикальні елементи, які підтримують розташовані вище конструкції та передають навантаження від них на фундаменти.
У колонах можна виділити три основні частини, які різняться за конструктивним рішенням і функціональним призначенням (рис. 3.1, а): оголовок, на який безпосередньо обпираються розташовані вище конструкції; базу (башмак) – нижню частину, яка забезпечує передачу зусилля на фундаменти і закріплення колони відповідно до розрахункової схеми; стрижень – основний конструктивний елемент, який передає зусилля від оголовка до бази. Центрально-стиснуті стрижні входять також до складу елементів ферм (рис. 3.1, б), вантових систем (розпірки) тощо.
У центрально-стиснутих колонах конструктивне рішення оголовка повинно забезпечити передачу навантаження або по центру ваги перерізу стрижня, або симетрично відносно нього. Цього досягають застосуванням торцевих опорних ребер у розрізних балках (рис. 3.1, а) або центруючої підкладки в нерозрізних (рис. 3.1, в). При внутрішніх опорних ребрах у розрізних і нерозрізних балках або при обпиранні балок збоку на колону (рис.3.1, г) остання вважається центрально-стиснутою в тому разі, коли реакції балок ібудуть рівні. В останньому випадку за різних прольотів балок, що примикають до колони, або різниці тимчасових навантажень на балки колона зазнає позацентрового стиску.
3.2. Суцільні колони
Суцільними називають колони, стрижень яких утворений з одного чи кількох прокатних профілів або листів, безпосередньо з’єднаних за допомогою зварювання чи болтами. При цьому головні осі перерізу обов’язково перетинають його складові і тому звуться матеріальними.
Типи перерізів, які використовують у суцільних колонах, можуть бути розподілені на дві групи – відкриті та закриті. Найбільш поширені типи перерізів і приблизні радіуси інерції наведені на рис. 3.2.
Серед відкритих найбільшого поширення набули двотаврові перерізи, що пояснюється високою технологічністю виготовлення таких колон і простотою утворення вузлів примикання конструкцій, що обпираються на колону (рис. 3.2, а, б). Спеціально для використання в центрально-стиснутих колонах призначені прокатні двотаври типу К (ГОСТ 26020 – 83), в яких висота приблизно дорівнює ширині полиці. Проте основним типом перерізу для колон є зварний двотавр з трьох листів, який дозволяє отримати економічний за витратами сталі переріз необхідної площі.
За великих навантажень для збільшення площі перерізу, а також забезпечення місцевої стійкості елементів використовують складені перерізи із застосуванням гнутих або прокатних профілів (рис. 3.2, в), хрестові перерізи з листів (рис. 3.2, г).
Стрижні замкненого перерізу (рис. 3.2, д - ж), як правило, виявляються економічнішими за витратами сталі порівняно з відкритими. Це пояснюється більш раціональним розташуванням матеріалу відносно центра ваги, більш сприятливими умовами забезпечення стійкості складових перерізу (усі вони мають закріплення з обох боків), а також тим, що радіуси інерції перерізу відносно головних осей більші за значенням від мінімальних радіусів інерції відкритих перерізів. У той же час дещо ускладнюються вузли обпирання конструкцій, що примикають до таких колон, особливо при трубчастих перерізах, необхідність герметизації внутрішніх порожнин таких колон потребує додаткових витрат.
Для центрально-стиснутих колон досягнення граничного стану у переважній більшості випадків відповідає втраті загальної стійкості. Несучу здатність (за стійкістю) центрально-стиснутих стрижнів перевіряють за формулою
. (3.1)
Для практичних розрахунків в додатках наведена табл. Д.1.10 зі значеннями коефіцієнта стійкості залежно від і Ry.
Очевидно, що найбільш раціональною з точки зору витрат сталі є колона, площа перерізу якої є найменшою за можливого максимального значення коефіцієнта стійкості . Враховуючи, що коефіцієнтобернено залежить від гнучкості стрижня () і збільшується з ростом моменту інерції перерізу, доцільно розміщувати матеріал якомога далі від його центра ваги. Це в свою чергу вимагає використовувати тонкостінні складові елементи перерізу, однак з обов’язковим забезпеченням вимог їхньої місцевої стійкості.
Одним з принципів компонування оптимальних перерізів є принцип рівностійкості стрижня. Перевірка стійкості повинна бути виконана відносно кожної з двох головних осей перерізу таі, зрозуміло, доцільно забезпечити рівність коефіцієнтіві, тобтоЦя умова може бути задоволена за рахунок рівності радіусів інерції перерізу (), якщо розрахункові довжини стрижня в обох площинах дорівнюють одна одній (), або регулюванням розрахункових довжин за допомогою спеціальних в’язей (елементів, що розкріплюють стрижень у відповідній площині, скорочуючи вільну довжину) при(рис. 3.3).
Розрахункові довжини визначаються за формулою
, (3.2)
де – геометрична довжина стрижня;– коефіцієнт розрахункової довжини у відповідній площині, значення якого залежить від умов закріплення кінців стрижня і характеру навантаження. Для колон сталого по довжині перерізу з чітко визначеними умовами закріплення кінців коефіцієнтприймають за даними табл. 3.1.
Гнучкість центрально-стиснутих стрижнів відносно кожної з головних осей перерізу не повинна перевищувати граничного значення , встановленого нормами проектування [1] залежно від призначення колон:
(3.2)
Таблиця 3.1