Центрально сжатые колонны:общая хар-ка, типы колонн и сечений, обоснование расчётной схемы

Колонны предназначены для передачи нагрузки от балочных клеток, ферм покрытий, рабочих площадок и других конструкций на нижележащие или на фундаменты. В центрально-сжатых колоннах равнодействующая сила приложена по оси колонны и вызывает центральное сжатие расчетного поперечного сечения. Центрально-сжатые колонны, так же как и внецентренно сжатые, состоят из трех основных частей, выполняющих определенную функцию: оголовка, стержня и базы (башмака). В каркасах одноэтажных производственных зданий применяются стальные колонны трех типов: постоянного по высоте сечения, перемен­ного по высоте сечения — ступенчатые и в виде двух стоек, нежестко связанных между собой, — раздельные. По типу сечений различают сплошные колонны, состоящие из прокатных двутавров или труб или различных комбинаций открытых профилей и сквозные, состоящие из двух или четырех ветвей, соединенных между собой планками или решетками из уголков или швеллеров наиболее рациональными типами сечений для сравнительно коротких колонн являются широкополочный двутавр, труба и сварное двутавровое сечение, составленное из трех листов. При большой длине и небольших нагрузках сквозные колонны более эффективны по расходу материала, чем сплошные, но имеют трудности крепления примыкающих балок, особенно в случаях примыкания балок по длине стержня. Колонны производственных зданий работают на внецентренное сжа­тие. Значения расчетных усилий; продольной силы N, изгибающего мо­мента в плоскости рамы М_х и поперечной силы Q_х определяют по результатам статического расчета рамы.При расчете колонны необходимо проверить ее прочность, общую и местную устойчивость элементов.Для обеспечения нормальных условий эксплуатации колонны долж­ны обладать также необходимой жесткостью.

58. Подбор сечения сплошной колонны. Задавшись типом сечения колонны,определяем требуемую площадь сечения по формуле A tp = N/ φ ⋅ R ⋅γ(*) Чтобы предварительно определить коэффициент ϕ, задаемся гибкостью колонны λ = l 0/ i Определяем в первом приближении требуемую площадь по (*) и требуемый радиус инерции, соответствующий заданной гибкости: i tp = l 0 /λ Зависимость радиуcа инерции от типа сечения приближенно выражается формулам: r x = a 1 h; r y = a 2 b. Отсюда определяются требуемые генеральные размеры сечения колонны: h tp = t tp/ α1, b tp= i tp/ α2. В сплошных колоннах двутаврового сечения коэффициент а1 примерно в два раза больше коэффициента а2, поэтому определяют требуемый размер b, а h принимают по конструктивным и производственным соображениям. Установив генеральные размеры сечения b и h, подбирают толщину поясных листов (полок) и стенки исходя из требуемой площади колонны ATP и условий местной устойчивости.Отношения ширины элементов сечения (полок, стенки) к их толщине подбирают так, чтобы они были меньше предельных отношений,устанавливаемых с точки зрения равнопрочности стержня в целом и его элементов.В первом приближении обычно не удается подобрать рациональное сечение, которое удовлетворяло бы трем условиям (АTP, bTP, hTP), так как при их определении исходная величина гибкости была задана произвольно. Выяснив несоответствие, указанные величины корректируют. Откорректировав значения А, b и h, производят проверку сечения i x = a 1 h; i y = a 2 b и напряжения σ= N/φ min A ≤ R γ(**). Если нужно, вносят еще одну поправку в размеры сечения, обычно последнюю. После окончательного подбора сечения производят его проверку определением фактического напряжения по (**).