4Расчет и конструирование колонны

4.1Расчетная схема. Расчетное усилие

В курсовой работе, как правило, принимается шарнирное закрепление концов колонны. При большой длине и малых нагрузках возможно жесткое защемление нижнего конца. Верх колонны закреплен от смещения системой вертикальных связей по колоннам. Расчетная длина колонны определяется с учетом заглубления подошвы колонны ниже нулевой отметки от 0,6 до 1,0 м. Значение коэффициента принимается в соответствии с [1]. Тип сечения колонны указывается в задании, либо принимается в соответствии с рекомендациями [1]. Усилие N в колонне можно принять равным сумме двух опорных реакций главных балок с коэффициентом 1,01, учитывающим собственный вес колонны (1 % oт нагрузки на нее).

4.2Подбор сечения колонны

Расчет колонны на устойчивость в соответствии с п. 5.3 [2] выполняется по формуле

. (4.1)

Значения коэффициента продольного изгиба следует определять по таблице Б.5.

Сечение сплошной колонны принимается в виде сварного двутавра (рисунок 15.а). При этом обеспечивается возможность автоматической сварки по указаниям [2].

В сплошных колоннах необходимо проверить местную устойчивость элементов по п. 8.3.2 [1].

Полки.

При , (4.2)

где - условная гибкость колонны.

При значениях или следует принимать соответственно или .

Стенки.

при ; (4.3)

при , но не более ,

где – условная гибкость колонны.

При стенку следует укреплять поперечными ребрами жесткости, расположенными на расстоянии одно от другого, но не менее, чем два ребра на каждый отправочный элемент. Размеры ребер жесткости принимаются в соответствии с рекомендациями раздела 3.6 настоящих указаний.

Рисунок 15 – Типы сечений колонн

Сквозные колонны в курсовом проекте рекомендуется выполнять в виде двух ветвей из швеллеров или двутавров, соединенных планками (рисунок 15.б). Их расчет относительно материальной оси х-х ведется аналогично сплошностенчатым колоннам по формуле (4.1). Расчет относительно свободной оси у-у по п. 8.2.2 [1] выполняется также по формуле (4.1) с заменой гибкости на приведенную гибкость при нахождении коэффициента .

Приведенная гибкость определяется по формулe

(4.4)

В курсовой работе с целью упрощения расчета допускается определять по формуле

, (4.5)

где: – гибкость всего стержня относительно оси у-у;

– гибкость отдельной ветви в свету между планками при изгибе её в плоскости, перпендикулярной оси 1-1 (рисунок 16.б), принимается не более 40;

- отношение погонных жесткостей ветви и планки;

где – момент инерции сечения одной планки относительно собственной оси х-х (рисунок 16.б);

– момент инерции сечения ветви относительно ее оси 1-1;

4.3Расчет планок сквозной колонны

Расчет планок по п. 8.2.7 [1] должен выполняться на условную поперечную силу , принимаемую постоянной по всей длине стержня и определяемую по формуле

(4.6)

где – коэффициент продольного изгиба в плоскости планок (относительно оси у-у)

N – продольное усилие в колонне.

Условная поперечная сила распределяется поровну между планками, лежащими в плоскостях, перпендикулярных свободной оси (у-у). Расчет планок и их прикрепления (рисунок 16.б) должен выполняться как расчет элементов безраскосных ферм на следующие усилия:

- силу среза планки , определяемую по формуле

; (4.7)

- момент , изгибающий планку в ее плоскости, определяемый по формуле

, (4.8)

где – условная поперечная сила, приходящаяся на планки одной грани.