Расчет и конструирование сквозных центрально-сжатых колонн

Как и в сплошных колоннах, подбор сечения стержня сквозной колонны начинают с определения необходимой площади сечения, исходя из расчетной нагрузки и расчетного сопротивления материала. Для этого предварительно задаются величиной коэффициента φ = 0,7 / 0,9. После этого определяют требуемую площадь сечения одной ветви по формуле

По найденной площади подбирают по сортаменту ближайший номер швеллера или двутавра и определяют его гибкость относительно материальной оси х — х. Затем проверяют расчетное напряжение в колонне при выбранном сечении, исходя из гибкости относительно материальной оси х — х. Далее переходят к компоновке сечения и проверке его относительно свободной оси. Необходимо так расставить ветви сечения и законструировать решетку, чтобы удовлетворялось условие

Обычно гибкость одной ветви принимают в пределах λв = 30 / 40. Определив величину находят необходимый радиус инерции rу = ly/λтру, по которому может быть найден требуемый момент инерции Jy и соответственно размер а.

. Расстановку планок в колоннах назначают таким образом, чтобы обеспечить принятую ранее гибкость ветви, т. е. lв λвrв. При этом расчетную длину ветви принимают равной:

а) в сварных колоннах — расстоянию в свету между планками

б) в клепаных колоннах — расстоянию между крайними заклепками соседних планок

Длина планки bпл зависит от расстояния между ветвями. В сварных колоннах напуск планок на ветви составляет около 40 — 50 мм. Ширина планок dпл устанавливается из условия размещения сварных швов или заклепок, прикрепляющих планку к ветви колонны. Толщина планок принимается от 6 до 12 мм и в мощных колоннах должна быть проверена расчетом; кроме того, должно быть удовлетворено соотношение bпл/δпл ≤ 50.

Расчет планок и их креплений к ветви колонны производится на перерезывающую силу Тпл и момент Мпл, действующие в плоскости планки и возникающие в планке в результате действия условной поперечной силы Q, изгибающей стержень.

Расчет ведется по формулам:

Где l — расстояние между центрами планок;

С — расстояние между осями ветвей;

Qп = Q/2 поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных в одной плоскости;

Q — поперечная сила,.

Прочность планки проверяется по формуле

Расчет швов, прикрепляющих каждый конец планки к ветви, производится на действие момента и перерезывающей силы по формуле

где

В случае прикрепления планок на заклепках расчет производится на те же воздействия, что и при сварных планках. Расчетными являются крайние, наиболее нагруженные заклепки.

Горизонтальная составляющая усилия (от момента), срезающего крайнюю заклепку, равна

Где ∑l2 = l21 + l22 ... — в зависимости от количества пар заклепок, симметрично расположенных относительно оси планки Вертикальная составляющая усилия (от перерезывающей силы) в крайней заклепке равна

где n — количество заклепок на одной стороне планки.

Расчетное (равнодействующее) усилие R3 не должно превышать усилия, которое может воспринять одна заклепка:

Расчет элементов решетки производят на осевые усилия, которые возникают в ее элементах от действия условной поперечной силы Q. Сжимающее усилие в раскосе (при расположении решеток в двух параллельных плоскостях) определяется так же, как и в элементах решетки ферм:

где α — угол наклона раскоса к горизонту.

На это же усилие рассчитывается и прикрепление раскоса к ветви колонны. При подборе сечений элементов решетки из одиночных уголков, прикрепляемых односторонне, следует, согласно НиТУ, вводить коэффициент условий работы m = 0,75.

Наименьший профиль элементов решетки, применяемый в сварных колоннах, — уголок 45 X 5; наименьший профиль элементов решетки клепаной колонны диктуется принятым диаметром заклепок. Предельная гибкость элементов решетки принимается λ = 150.

Центрирование раскосов решетки обычно производится на наружную кромку ветви, в); при этом раскосы в сварных колоннах центрируются по обушкам (, а), а в клепанных — по рискам

Для предотвращения закручивания стержня сквозных колонн по высоте стержня независимо от мощности решетки примерно через 4 м устраивают поперечные диафрагмы. Они могут быть сплошными или состоять из уголков.