Колони з розкісною решіткою

Розкісні решітки, які складаються тільки з розкосів або з розкосів і додаткових стояків, утворюють у площині грані колони ферму, всі елементи якої при поздовжньому згині працюють на осьові зусилля (див. рис.3.7, б). Тому такі решітки є жорсткішими, ніж безрозкісні, в яких планки працюють на згин. У конструктивному відношенні елементи розкісної решітки виконуються з рівнобічних кутиків і за допомогою зварювання прикріплюються до гілок.

Для визначення кута зсуву  у колонах з трикутною решіткою розглянемо рис.3.9, б. Від поперечної сили  (при двох площинах решітки) в розкосі виникає поздовжнє зусилля , внаслідок чого він видовжується на величину , де  – площа перерізу одного розкосу.

Це дозволяє записати кут перекосу решітки так: 

,

а коефіцієнт зведення довжини (3.27)

Підставивши , можна записати:

.

З урахуванням  за (3.21) отримаємо вираз для визначення зведеної гнучкості в наскрізних стрижнях з розкісною решіткою в двох площинах:

                                                                                                  ,                                 (3.31)

де  – площа перерізу стрижня колони; – площа перерізу розкосів, які розташовані в площинах перпендикулярно до осей 1–1 (  – при двох площинах решітки, рис.3.9, в);
 – коефіцієнт, що залежить від геометрії решітки (рис.3.9, а) і визначається за формулою:

                                                                                                .                             (3.32)

У наскрізних стрижнях, які мають обидві вільні осі, решітки розташовуються в чотирьох площинах (рис.3.9, г, д), а зведена гнучкість визначається за умовною формулою:

                                                                                              ,                            (3.33)

де  – найбільша гнучкість усього стрижня;  – площі перерізів розкосів, що лежать в площинах, перпендикулярних до осей  та  відповідно. Коефіцієнти  і  визначаються за формулою (3.32) відповідно до геометрії решітки грані.

У колонах з розкісною решіткою гнучкість гілок на ділянці між вузлами довжиною  повинна бути не більше, ніж 80 і не повинна перевищувати гнучкість стрижня загалом (  і ). Таке обмеження накладається нормами проектування [10] для зменшення негативного впливу початкових недосконалостей гілок. Допускається приймати більші значення гнучкості гілок, однак не більше, ніж 120, за умови, що розрахунок стрижня загалом виконаний за деформованою схемою за методикою [1].

Розрахунок елементів розкісної решітки виконується, як розрахунок елементів ферм, усі елементи якої  шарнірно з’єднуються у вузлах. Тому зусилля в розкосах від скорочення колони, викликаного поздовжньою стискальною силою , не виникають (крім випадку перехресної решітки).

Розкоси розраховують на стискувальне зусилля, що виникає в них від умовної перерізувальної сили

                                           (3.34)

де – кут нахилу розкосу до гілки.

Розкоси виконують з рівнобічних кутиків і розраховують на стійкість, як центрально-стиснутий стрижень за формулою (3.1), при цьому коефіцієнт поздовжнього згину  обчислюють за найбільшою гнучкістю , де  – найменший радіус інерції кутика. Навіть при незначних зусиллях у розкосах не рекомендується застосовувати кутики менші, ніж 40х5.

У розкосних решітках з додатковими стояками з метою зменшення кількості типорозмірів переріз стояків приймають найчастіше таким самим, як і розкосів. Осі елементів розкісної решітки доцільно центрувати на осі гілок (рис.3.9, є), а з’єднання розкосів і стояків з гілками виконувати без додаткових фасонок. У разі виконання гілок з швелерів з вузькою полицею можливе центрування осей решітки на обушок (рис.3.9, ж). При цьому необхідно перевірити міцність гілки з урахуванням згинального моменту , де  – перерізувальна сила у вузлі, а ексцентриситет :

.

де  – момент інерції гілки відносно осі ;  – ширина полиці гілки;  – розрахункове зусилля в колоні,  – див. рис. 3.9, ж.

Зварні кутові шви, що прикріплюють розкоси до гілок, розраховують за розподілом зусилля  на обушок і на перо кутика. В разі необхідності зварні шви виводять на торець.

У разі неможливості прикріпити решітку безпосередньо до гілок застосовують вузлові фасонки, які приварюють до гілок встик або внапусток розрахунковими швами. У разі невеликої розрахункової довжини кутових швів допускається їхнє розташування з двох боків фасонки у вигляді окремих ділянок у шаховому порядку, при цьому відстань між краями швів не повинна перевищувати 15 товщин фасонки (рис.3.9, і). У конструкціях, які споруджуються в кліматичних районах І₁, І₂, ІІ₁ і ІІ₂, а також при використанні ручного зварювання шви повинні бути неперервними по всій довжині фасонки.

Для надання просторової жорсткості відправні елементи наскрізних колон з решітками у двох площинах укріплюють на кінцях суцільними діафрагмами з листів.