Подбор и проверки сечения сплошной колонны

Подбор сечений сплошной колонны (рис. 3.1 а) начинают с определения требуемой площади сечения

   ,                                         (3.10)

где  – коэффициент продольного изгиба определяется по приложению 11 (часть 1) или другими более подробными таблицами по предварительно принятой гибкости .

Далее по принятой гибкости определяют требуемые радиусы инерции

,                                          (3.11)

и требуемые габаритные размеры сечения (рис.3.1а)

; ,                                  (3.12)

где ;  – коэффициенты для приближенного определения размеров сечения по радиусам инерции, которые можно принимать при  2 равными  о,43;  0,24; при  4,  0,4,  0,2 при промежуточных отношениях по интерполяции.

Для уменьшения сварочных напряжений и деформаций рекомендуется

выполнять условие b £ h (рис. 3.1 а). Часто при определении размеров b и h учитывают требования автоматической сварки [1, т.1, рис.4.21] и удобного примыкания конструкций. Размеры b и h должны соответствовать сортаменту универсальной стали (приложение 6, часть 1). Для этого по приложению 6 принимается ширина полки  и определяется толщина полки. В центрально-сжатых элементах с условной гибкостью от 0,8 до 4 толщину полки можно определить из условия местной устойчивости

t_f = b/[2(0,36 + 0,10 ) ].                           (3.13)

При значениях < 0,8 или  > 4 в формуле (3.20) следует принимать, соответственно, = 0,8 или = 4. Приняв по сортаменту t_f, определяем требуемую высоту стенки  и принимаем  в соответствии с универсальным прокатом. Толщину стенки принимают в зависимости от величины условной гибкости :

при < 2,0

;                          (3.14)

при ³ 2,0

= /[(1,20 + 0,35 ) ],

но не менее = /(2,3 ).

Приняв листы по сортаменту, можно определить площадь А, скомпонованного при принятой гибкости сечения. А= h_w · t_w +2 b · t_f. Отличие площади скомпонованного сечения А от требуемой площади сечения , определяемой при той же принятой гибкости по формуле (3.10), более чем на 10%, говорит, обычно, о неправильно принятой гибкости. В этом случае размеры сечения необходимо откорректировать. Для этого можно изменить величину предварительно принимаемой гибкости l и вновь определить размеры сечения по формулам (3.10 3.14). Следует иметь в виду, если > , гибкость надо увеличивать.

Если площадь скомпонованного сечения А отличается от требуемой площади  менее чем на 10 %, то скомпонованное сечение про­веряют на устойчивость. Для этого определяют герметические характеристики сечения:

;

; ,

и гибкости стержня колонны

;

по большей гибкости по приложению 11 (часть 1) или по другим таблицам определяют  и выполняют проверку

.                                                (3.15)

В случаях недонапряжения или перенапряжения, превышающих, соответственно, 10% или 3%, размеры сечения следует вновь откорректировать и проверить.

Устойчивость полки и стенки проверяют по максимальной условной гибкости  по формулам:

для полки при = (0,8 ¸ 4)

b_ef/t_f £ (0,36 + 0,10 ) ,                            (3.16)

где b_ef = (b – t_W)/2; при значениях < 0,8 или > 4 в формуле (3.16) следует принимать, соответственно, = 0,8 или = 4; для стенки:

     при  < 2,0

и   при  ³ 2,0, но не более                 (3.17)

    = 2,3 .

Если местная устойчивость не обеспечена, размеры сечения необходимо изменить, при этом следует стремиться к минимальному увеличению площади сечения. После изменения размеров сечения необходимо проверять местную, а в случае уменьшения размеров b и h – общую устойчивость.

Для уменьшения случайных погнутостей колонн их максимальная гибкость не должна быть больше предельной [l]=180 - 60a, где  – коэффициент, учитывающий недогруженность колонны, принимаемый не менее 0,5.

В том случае, если колонна имеет гибкость > 180 - 60a, необходимо перекомпоновать сечение по условию предельной гибкости, используя формулы (3.10  3.17) так, чтобы гибкость была не более [l] = 180 - 60a.

При назначении сечения элемента по предельной гибкости, а также в случае недонапряжения колонны, отношение b_ef / t_f  и можно умножить на коэффициент , но не более, чем на 1,25, где ; j – меньшее из значений, использованное при проверке устойчивости элемента.

Стенки сплошных колонн при ³ 2,3  следует укреплять поперечными ребрами жесткости, расположенными на расстоянии (2,5  3)  одно от другого, на каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер. Минимальные размеры поперечных ребер жесткости определяются по формулам (2.27) – (2.28.1, см. часть 2).

Угловые сварные швы 3 (рис.3.1),а для соединения поясов со стенкой колонны принимаются в зависимости от максимальной толщины соединяемых листов (обычно полки) по прилож. 8 (см. часть 1). В центрально-сжатых колоннах из сварных двутавров допускается применять односторонние поясные швы. В узлах крепления к колонне с односторонними поясными швами связей, балок, распорок и т. п. в зоне передачи усилия и в том числе с деталей баз и оголовков следует принимать двусторонние поясные швы. При этом двусторонние швы должны выходить за контуры прикрепляемого элемента (узла) на длину 30 k_f с каждой стороны.