30. Конструирование базы решетчатых колонн.

База является опорной частью колонны и предназначена для пере­дачи усилий с колонны на фундамент. В состав базы входят плита, тра­версы, ребра, анкерные болты и устройства для их крепления (столики, анкерные плиты и т. д.). Конструктивное решение базы зависит от типа колонны и способа сопряжения ее с фундаментом (жесткое или шар­нирное), а также принятого метода монтажа.

Существует два типа баз – общая и раздельная. При ширине колонн - применяется общая база при - раздельные базы. Для лучшей передачи момента на фундамент база внецентренно сжатой колонны раз­вивается в плоскости действия мо­мента; центр плиты обычно совме­щается с центром тяжести колонны. С помощью базы осуществляется жесткое или шарнирное сопряжение колонн с фундаментом.

При жестком сопряжении предусматривается заделка в бетоне фундамента анкерных болтов, установленных в плоскостях параллельных плоскости рамы. Используется в случаях, когда требуется четкая передача усилий, а также, если очень большой пролет рамы.

Е сли момент одного знака по абсолютному значению значительно больше момента другого знака, воз­можна конструкция базы с плитой, смещенной в сторону действия боль­шего момента. Под плитой в бетоне фундамента возникают нормальные напряжения , для внецентренно сжатой колонны.

При большом значении изгибающего момента под плитой возникают растягивающие напряжения, для их восприятия устанавливаются анкерные болты, которые являются расчетными.

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилия в ветви передаем на траверсы через 4 угловых шва.

Для обеспечения жесткости плиты и уменьшения ее толщины в базе устанавливают траверсы и ребра. В легких колоннах сплошного сечения применяют базы с одностенчатой траверсой (для колонн с кранами легкого режима работы с Q до 30 т). Существуют двухстенчатые траверсы, применяемые для кранов более тяжелым режимом работы.

32. Расчет и конструирование стержня сплошных колонн при внецентренном сжатии.

_{При возведении каркасов одноэтажных зданий используются колонны трех типов: 1) постоянного по высоте сечения; 2) переменного по высоте сечения; 3) ступенчатые и ввиде 2-х стоек, нежестко связанные между собой. В колоннах постоянного сечения, нагрузка передается передается через консоли, на которые опираются подкрановые балки. Такие колонны используются при небольшой грузоподъемности кранов (до 20-ти тонн) и незначительной высоте цехов (до 10-ти метров).}

_{Расчет и конструирование стержня колонны. Колонны производственных зданий работают на внецентренное сжатие и значение расчетных усилий M, N, Q, на которые рассчитываются и конструируются колонны, определяется по результатам статического расчета рамы. При расчете колонны проверяется ее прочность, общая и местная устойчивость ее элементов. Для обеспечения нормальной эксплуатации колонны также должны обладать необходимой жесткостью.}

Находят требуемую площадь сечения: А_тр = N/(φ_вн).

Для симметричного двутавра i_x≈0,42h и ρ_х = 2i_x²/h≈0,35h где h —высота сечения колонны, назначенная при компоновке рамы.

Находят значения m_x и λ_{x и} по полученным значениям определяют коэффи­циент η. В первом приближении можно принять соотношение площадей полки А_п и стенки А_ст А_п/А_ст = 0,5. Зная величину приведенного эксцен­триситета m_x1=η·m_x и условную гибкость λ_x, после чего получим зна­чение коэффициента φ_вн и требуемую площадь се­чения А_тр.

По требуемой площади А_тр подбирают по сортаменту прокатный двутавр с параллельными гранями полок (типа Ш) или компонуют се­чение из трех листов. Наиболее выгодным по расходу стали является тонкостенное сечение. Однако минимальная толщина листов ограничи­вается условиями местной устойчивости.

Толщина стенки из условия местной устойчивости получается доста­точно большой, что делает сечение неэкономичным, особенно при вы­соте сечения колонны 700 мм и более. В ряде случаев целесообразно уменьшить толщину стенки, приняв h_ст/t_cт = 80...120 (t_cт =6, 8, 10, 12 мм), и обеспечить ее устойчивость постановкой продольных ребер жесткости, расположенных с одной или двух сторон стенки. Продольные ребра включаются в расчетное сечение колонны.

В расчетное сечение колонны включают два крайних участка стенки шириной по 0,85t_cт·√Е/R. Исключение части стенки из расчетного сечения учитывается только при определении площади сечения А; все прочие геометриче­ские характеристики определяются для целого сечения.

Назначив толщину стенки, определяют требуемую площадь полки Ап:

Для обеспечения устойчивости колонны из плоскости действия момента ширина полки принимается не менее (1/20-1/30)l_y Толщину полки назначают с уче­том условия местной устойчивости.

Скомпоновав сечение колонны, проводят проверку ее устойчивости в плоскости и из плоскости действия момента.

Если условие устойчивости соблюдается, то проверку устойчивости колон­ны из плоскости действия момента проводят с уче­том всей площади сечения; если стенка неустойчива, то в расчет включают два участка стенки по 0,85t_cт·√Е/R.

После проверки подобранного сечения в случае необходимости (при недонапряжении свыше 5 % или перенапряжении) проводят корректи­ровку и повторную проверку.

Стенки сплошных колонн при h_ст/t_cт≥2,2√Е/R нужно укреплять поперечными ребрами жесткости, расположенными на расстоянии (2,5—3)/ h_ст одно от другого, которые увеличивают жесткость колонны при кручении. На каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер.

Ширину выступающей части ребра b_p принимают не менее: h_ст/30+40мм — для парного симметричного ребра; h_ст/24+50мм — для од­ностороннего ребра; толщину ребра t_p — не менее2·b_p·√Е/R

Сварные швы, соединяющие стенку и полки в составных сечениях, следует выполнять сплошными. Высоту швов назначают в зависимости от толщины полок.

В колоннах зданий, эксплуатируе­мых в неагрессивных и слабоагрессив­ных средах при температуре выше -40 °С, допускается применять одно­сторонние швы, кроме мест примыка­ния вертикальных связей, кронштей­нов, балок и других элементов, где обязательна двусторонняя сварка.