Подбор сечения и проверка устойчивости колонн сквозного сечения

Пояса двухветвенных стержней проектируют из швеллеров или двутавров. Ось, пересекающую ветви называют материальной, ось, параллельную ветвям-свободной. Расчетом относительно материальной оси определяют номер профиля или размеры составного сечения, а расчетом относительно свободной оси назначают такое расстояние между ветвями, при котором обеспечивается равноустойчивость стержня в двух перпендикулярных плоскостях.

Определение сечения ветвей. Задаются гибкостью стержня λ=70…90. Вычисляют требуемую площадь сечения, где N1-усилие в ветви, т.к. колонна центрально сжата, на каждую ветвь приходится половина нагрузки на колонну. По требуемой площади подбирают сечение, устанавливают его радиус инерции относительно материальной оси, уточняют гибкость стержня, по ней коэф-т устойчивости φ и проверяют выполнение условия устойчивости:

  если устойчивость не обеспечена или получен большой запас, изменяют сечение и вновь делают проверку.

Определение расстояния между ветвями Расстояние назначают таким, чтобы гибкость относительно материальной оси была равна приведенной гибкости относительно свободной оси. Т.е. принимаем , далее устанавливают радиус инерции относительно свободной оси(y), и определяют расстояние между ветвями. Это можно сделать по формуле: ,  - радиус инерции ветви относительно ее оси. Расстояние должно быть таким, чтобы обеспечить свободный доступ для крепления раскосов решетки и последующей очистки и окраски внутренних поверхностей. При окончательной проверке приведенную гибкость относительно свободной оси следует определять по табл.7 СНиП. 

Стержень сквозной колонны колонны обычно составляют из 2 ветвей, соединенных решеткой. Основной тип решетки-раскосная, треугольная. Колонны крайних рядов проектируют несимметричного сечения с наружной ветвью швеллерной формы для удобства примыкания стены. Ассиметричные колонны применяют также в тех случаях, когда расчетные усилия в ветвях значительно различаются. Колонны крайнего ряда прректируют симметричными. Решетку размещают в 2 плоскостях, из одиночных уголков и центрируют на оси ветвей, угол наклона раскосов 40..450.

Расчет проводят в 2 этапа: на 1-м выполняют приближенный расчет, с помощью которого назначают площади поперечных сечений ветвей, рассматривая их как самостоятельные центрально сжатые стержни, шарнирно подкрепленные в узлах решетки. На 2-м этапе проверяют устойчивость сквозного стержня в целом.

Расстояние между ветвями назначают из условия жесткости с учетом технологических требований и унифицированных привязок.

Продольные усилия в ветвях колонн определяют по формулам:

N,M-расчетные значения при i и j комбинациях нагрузок, опасных для каждой ветви, y1  y2 –расстояния от центра тяжести сеч. до ц.т. ветви. Поскольку положение центра тяжести колонны неизвестно, в первом приближении можно принять у1=0,45h0, у2=0.55h0.

После определения расчетных усилий в ветвях назначают площади их поперечных сечений из расчета на устойчивость каждой из них как центрально сжатого стержня в обеих плоскостях.

Расчет раскосов-см вопрос78а.

Для проверки устойчивости сквозного стержня в целом находят приведенную гибкость по табл 7 СНиП.

Стержень сквозных колонн состоит из двух ветвей(обычно швеллеров или двутавров), соединенных в плоскостях полок решетками. Решетки, связывая ветви, обеспечивают их совместную работу и общую устойчивость стержня. Применяются решетки разнообразных систем: из раскосов, из раскосов и распорок, безраскосного типа в виде планок. В колоннах, нагруженных центральной силой, возможен изгиб от случайных эксцентриситетов. От изгиба возникают поперечные силы, воспринимаемые решетками. Решетки, состоящие из одних раскосов или с дополнительными распорками, являются более жесткими, чем безраскосные, так как образуют в плоскости грани колонны ферму, все элементы которой работают на осевые усилия. Вследствие деформативности решетки гибкость стержня сквозной колонны относительно свободной оси больше гибкости сплошной колонны. Приведенную гибкость определяют по табл.7 СНиП. Решетку рассчитывают на условную поперечную силу, определяемую согласно п.5.8 СНиП: , или по максимальной поперечной силе по расчету - для внецентренно-сжатых колонн. Обычно решетки проектируют двухплоскостные, т. е с двух сторон колонны, тогда поперечная сила, приходящаяся на одну плоскость решетки . Продольная сила, действующая на раскос:

-угол наклона раскоса к ветви колонны.

Задаемся предельной гибкостью раскоса 120 и по формуле  определяем требуемую площадь сечения.

    где: для сжатого уголка прикрепляемого к колонне 1 полкой.

Обычно раскосы проектируют из прокатных уголков, центрируют на оси ветвей.