Проектирование центрально сжатых стальных элементов
Стержневые элементы проектируют из одиночного фасонного металлопроката либо объединяют его в группы обычно по два профиля в одном элементе (2), (рис. 6.19). Наибольшее распространение получили составные стержни из спаренных швеллеров или уголков, образующих тавровое или крестовое сечение. Для обеспечения совместной работы уголков (швеллеров) устанавливают прокладки – «сухарики» из листовой стали, расстояние между которыми не должно превышать 40 i для сжатых элементов и 80 i для растянутых (i – радиус инерции относительно собственной оси, параллельной прокладке, одного швеллера или одного уголка при тавровом сечении; при крестовом сечении – минимальный радиус инерции уголка). В пределах длины сжатого стержня должно быть установлено не менее двух прокладок. Одна прокладка, поставленная в середине стержня, оказывается бесполезной, поскольку в этом месте сдвигающая сила при изгибе стержня отсутствует.
Определив требуемую площадь поперечного сечения, вы можете подобрать по сортаменту нужный профиль.
Гибкость стержня не должна превышать предельного значения.
В металлических конструкциях широко применяются работающие на центральное сжатие колонны и стержни. Колонны применяются для поддержания междуэтажных перекрытий и покрытий здания. Стержни работают в составе конструктивных элементов и комплексов тяжелых решетчатых ферм и рам. Их расчет и конструирование производиться одинаково.
Целью проектирования центрально сжатого элемента является определение его геометрических размеров сечения.
При выборе типа колонны необходимо стремиться получить наиболее экономичное решение, учитываю величину нагрузки, удобство примыкания поддерживаемых конструкций, условия эксплуатации, возможность изготовления и наличие сортамента.
Прежде всего, надо решить принимать ли колонну сплошной или сквозной.
Выбор условий раскрепления колонны в двух ортогональных плоскостях.
Проверку по прочности следует делать только для тех элементов, у которых ослаблено сечение, а в большинстве случаев несущая способность колонны определяется ее устойчивостью.
нагрузка
на элемент
площадь
сечения элемента
расчетное
сопротивление стали сжатию по пределу
текучести
коэффициент
условия работы
коэффициент
продольного изгиба, в зависимости от
гибкости
Задавшись типом сечения колонны, определяем требуемую площадь сечения:
Задавшись гибкостью элемента и найдя соответствующий коэффициент продольного изгиба, определяем в первом приближении требуемую площадь и требуемый радиус инерции соответствующей заданной гибкости.
расчетная
длинна колонны, зависит от способа
раскрепления колонны
Зависимость
радиуса инерции от типа сечения колонны
приближенно выражается формулами:
,
отсюда определяют требуемые генеральные
размеры сечения колонны:
и
.
Требуемые размеры корректируются также
по конструктивным и производственным
соображениям.
коэффициент
для определения соответствующих радиусов
инерции для наиболее распространенных
сечений. Установив генеральные размеры
b и h, подбирают толщину поясных листов
и стенки исходя из требуемой площади
колонны
.
Откорректировав значения А, b, h производим проверку сечения:
и
напряжения:
