 |
Алгоритм расчета и конструирования колонны сплошного переменного по высоте сечения. (Ж/Б)
|
|
|
|
Сплошные колонны обычно проектируют двутаврового сечения. Для колонн с постоянным по высоте сечением и надкрановых частей ступенчатых колонн применяются, симметричные двутавры. Если момент одного знака значительно отличается по абсолютному значению от момента другого знака, целесообразно применение несимметричного сечения.
Для снижения трудоемкости изготовления колонн рационально применение прокатных двутавров с параллельными гранями типа Ш. Однако расход стали в этом случае иногда несколько увеличивается.
Составные сечения компонуют из трех листов или листов и сварных а также прокатных двутавров. В колоннах крайних рядов для удобства крепления стенового ограждения используются сечения.
При компоновке составных сечений необходимо обеспечить условия применения автоматической сварки, а также местную устойчивость полок и стенки.
Стержень внецентренно сжатой колонны (или ее участок) должен быть проверен на прочность и устойчивость как в плоскости, так и из плоскости рамы. Поскольку колонна не подвергается непосредственному воздействию динамических нагрузок, ее прочность проверяют с учетом развития пластических деформаций по формуле:
(14.3)
Проверку прочности необходимо делать только для колонн, имеющих ослабленные сечения, а также при значениях приведенного эксцентриситета m1 > 20. В большинстве случаев несущая способность колонны определяется ее устойчивостью.
Проверку устойчивости сплошной внецентренно сжатой колонны в плоскости действия момента МХ (в плоскости рамы) выполняют по формуле:
(14.4)
Потеря устойчивости внецентренно сжатого стержня происходит в упругопластической стадии работы материала, поэтому при проверке устойчивости вводится коэффициент т), учитывающий степень ослабления. сечения пластическими деформациями и зависящий от формы сечения.
|
|
|
Устойчивость внецентренно сжатого стержня зависит от характера эпюры моментов по длине стержня. Для колонн рамных систем значения МХ принимают равными максимальному моменту на длине участка постоянного сечения. Для других случаев значения момента определяют по СНиП И-23-81.
В плоскости действия момента МХ колонны имеют обычно более развитое сечение, поэтому, если IX>IX, возможна потеря устойчивости из плоскости действия момента (изгибно-крутильная форма потери устойчивости).
Проверку устойчивости из плоскости действия момента выполняют по формуле:
(14.5)
Потеря устойчивости внецентренно сжатой колонны в плоскости действия момента происходит в упругопластической стадии работы материала и в наиболее сжатой полке, и в примыкающей части стенки развиваются пластические деформации.
В целях предотвращения местной потери устойчивости стенки предельное отношение высоты стенки к ее толщиине не должно превышать значений, указанных в табл. 21.
Таблица 21. Наибольшие отношения 
при разных значениях условной гибкости стержня.
| Значение относительного эксцентриситета | 
| 
|
| 
|  ,
но не более 
|
| 
|  ,
но не более 
|
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 
(
), и обеспечить ее устойчивость постановкой продольных ребер жесткости, расположенных с одной или двух сторон,, стенки. Продольные ребра включаются в расчетное сечение колонны. При этом часть стенки между поясом и ребром рассматривается как самостоятельная пластинка. Момент инерции продольного ребра относительно оси стенки должен быть не менее. При постановке ребра с одной стороны стенки его момент инерции вычисляется относительно оси, совмещенной с гранью стенки. Постановка продольных ребер значительно увеличивает трудоемкость изготовления колонны и целесообразна только при большой (свыше 1000 мм) ее ширине.
|
|
|
Поскольку переход стенки в критическое состояние еще не означает потерю несущей способности стержня, нормы допускают использование закритической работы стенки. В этом случае неустойчивую часть стенки а считают выключившейся из работы и в расчетное сечение колонны включают два крайних участка стенки шириной. 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:
(14.6)
если местная устойчивость стенки не обеспечена. Для обеспечения устойчивости колонны из плоскости действия момента ширина полки принимается не менее (1/20…1/30)ly.
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.
Для подбора несимметричного сечения следует рассмотреть два загружения с положительным и отрицательным моментами. Приближенно можно принять, что высота стенки и расстояние между центрами тяжести полок равны высоте сечения колонны: погрешность при таком допущении не превышает 5 %.
|
|
|
