Колонны,работающие на центральное сжатие

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Колонны служат для передачи нагрузки от вышележащих конструкции через фундаменты на грунт. Верхняя часть колонны, на который опираются вышележащие конструкции, называется оголовком. Основная часть колонны, передающая нагрузку сверху вниз, называется стержнем. Нижняя часть колонны, передающая, нагрузку от стержня па фундамент называется базой или башмаком. Если продольная сила, приложена по центру тяжести сечения стержня, то она называется центрально сжатой.

Если продольная сила не совпадает с центром тяжести сечения или к стержню приложены какие-либо поперечные нагрузки, то кроме сжатия возникает изгиб, и колонна называется внецентренно сжатой.

Центрально-сжатые колонны бывают сплошные и сквозные.

Сплошные колонны применяют при больших нагрузках и небольших высотах; сквозные, наоборот, при меньших нагрузках и больших высотах.

Сплошные колонны

Сплошные колонны - главные оси х, у которых пересекают материал стержня колонны

Типы сечений стержня

Наиболее простая колонна получается из прокатного двутавра (а), однако вследствие относительно небольшой боковой жесткости такая колонна рациональна в тех случаях, когда в плоскости меньшей жесткости есть дополнительные раскрепления (связи). Наиболее распространены составные двутавровые сечения (б, в), они жестки в обоих направлениях и достаточно просты в изготовлении. По затрате металла наиболее экономичны колонны трубчатого сечения (г). В последние время нашли применение колонны из широкополочных двутавров. Это сечение обладает достаточно большой жесткостью как в плоскости, так и из плоскости стенки и является весьма экономичным. Другие сечения (с, д, е, ж, з)применяются редко.

Расчет колонны проводится в такой последовательности:

1.Расчет стержня

2.Расчет базы

3.Расчет оголовка

Расчет стержня колонны

1. Задаются типом сечения.

2. Выбирают расчетную схему.

3. Подсчитывается нагрузка на колонну.

Сила N=2Qmax·1.01 ,

где коэффициент 1,01 учитывает собственный вес колонны.

4. Определяется расчетная длина в обоих направлениях.

где – коэффициент расчетной длины,

- геометрическая длина колонны.

5. Определяем требуемую площадь сечения.

R_y принимаем по СниП II-23-81* «Стальные конструкции. Актуализированная редакция» в зависимости от принятого класса стали.

Чтобы определить коэффициент , задаемся гибкостью

при N=1500-2500 кН, l=5-6 м,

при N=2500-4000 кН,

Вычисляем условную гибкость

В зависимости от типа сечения (таблица 7 СниП) и условной гибкости, определяем по таблице Д1 СНиП. При φ=1

Определяем в первом приближении и , соответствующий заданной гибкости.

6. Определяем габариты сечения.

Зависимость радиуса инерции от типа сечения приближенно выражается по формулам:

h и b - высота и ширина сечения.

Отсюда определяются требуемые генеральные размеры сечения:

Для сплошных двутавровых колонн поэтому обычно определяют «b», а «h» принимают по конструктивным и производственным соображениям.

7. Затем подбирают исходя из требуемой площади колонны и условий местной устойчивости.

Общая площадь сечения распределяется между поясами и стенкой так, чтобы около 80% приходилось на долю поясов.

Толщина стенки

Требуемая толщина одного пояса

С учетом толщины проката округляют значения t_w и t_f

Скомпоновав сечение, т.е. назначив размеры t_w t_f h h_w b, производят проверку подобранного сечения.

8. Определяются фактические геометрические характеристики.

A I_x I_y i_x i_y λ_x λ_y

Для наибольшей гибкости λ_max = λ_y (которая не должна превышать предельного значения =120) определяем , затем по таблицам определяют значение .

9. Проверяют общую устойчивость стержня колонны.

При недонапряжении более чем на 5 % производят корректировку принятого сечения. Кроме того, проверяется местная устойчивость стенки и поясов

10. Местная устойчивость пояса обеспечена если:

11. Местная устойчивость стенки обеспечена если:

при условной гибкости стержня колонны

, где

условная гибкость стержня колонны

При стенки укрепляют поперечными ребрами жесткости на расстоянии , но не менее 2 ребра на отправочный элемент.

Сквозные колонны

Типы сечений и соединений ветвей сквозных колонн.

а) б) в) г)

Ось X – материальная ось (пересекает материал стержня),

Ось У – свободная ось (не пересекает материал стержня).

Наиболее распространены колонны с одной свободной осью (а, б, в).

Сечение по типу (г) применяется при большой высоте и малых нагрузках.

У сквозных колонн должен быть обеспечен зазор между полками ветвей 100-150 мм для очистки и окраски внутренних поверхностей.

Отдельные ветви соединяются между собой решетками разных типов, которые обеспечивают совместную работу ветвей.

Типы решеток:

а) из раскосов

б) из раскосов и распорок

в) безраскосного типа в виде планок (применяется при N=2000-2500кН).

При расстоянии между ветвями больше 0,8-1 м элементы безраскосной решетки получаются тяжелыми и тогда применяют раскосную решетку.

Чтобы сохранить неизменяемость контура поперечного сечения сквозной колонны, ветви соединяют поперечными диафрагмами через 3-4м по высоте колонны.

Решетки, связывая ветви колонны, обеспечивают их совместную работу и общую устойчивость стержня. Вследствие деформативности решеток, гибкость стержня сквозной колонны относительно свободной оси больше гибкости относительно материальной оси и зависит от типа решетки.

Расчет относительно материальной оси х-х ведется аналогично сплошностенчатым колоннам.

Расчет относительно свободной оси у-у ведется по условной приведенной гибкости

Приведенная гибкость стержня с планками определяется по таблице 8 СниП II-23-81* «Стальные конструкции. Актуализированная редакция» в зависимости от величины

Тип се- че- ния	Схема сечения	Приведенная гибкость стержня сквозного сечения
		с планками		с решетками
1		, где .	(12)	где .	(15)
2		, где ; .	(13)	, где ; ( и относятся к сторонам соответственно и ).	(16)
3		, где .	(14)	, где .	(17)
Обозначения, принятые в таблице 7:
- гибкость сквозного стержня в плоскости, перпендикулярной оси ;
- наибольшая из гибкостей сквозного стержня в плоскостях, перпендикулярных осям или , равная соответственно или (где , - радиусы инерции сечения сквозного стержня в целом);
, , - гибкости отдельных ветвей при изгибе в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно 1-1, 2-2 и 3-3, на участках между сварными швами или крайними болтами, прикрепляющими планки;
-расстояние между ц.т. ветвей, - длина раскоса, - расстояние между планками в осях;
- площадь сечения всего стержня;
, , - площади поперечных сечений раскосов решеток, расположенных соответственно в плоскостях, перпендикулярных осям 1-1, 2-2 и параллельных оси 3-3 (при крестовой решетке - двух раскосов);
, - моменты инерции сечения ветвей относительно осей соответственно 1-1 и 3-3 (для сечений типов 1 и 3);
, - то же, двух уголков относительно осей соответственно 1-1 и 2-2 (для сечения типа 2);
- момент инерции сечения одной планки относительно собственной оси (рисунок 4; для сечений типов 1 и 3);
, - момент инерции сечения одной из планок, расположенных в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно 1-1 и 2-2 (для сечения типа 2).
Примечание - К типу 1 относят также сечения, у которых вместо швеллеров применены двутавры, трубчатые и другие профили для одной или обеих ветвей; при этом оси и 1-1 должны проходить через центры тяжести соответственно сечения в целом и отдельной ветви, а значения и в формуле (12) должны обеспечить наибольшее значение .