Типы сечений сквозных колонн. Подбор сечения центрально сжатой сквозной колонны. Проверка устойчивости. Расчет планок и решеток

Работа добавлена:



Если Вы нашли нужный Вам реферат или просто понравилась коллекция рефератов напишите о Нас в любой соц сети с помощью кнопок ниже





Типы сечений сквозных колонн. Подбор сечения центрально сжатой сквозной колонны. Проверка устойчивости. Расчет планок и решеток на http://mirrorref.ru

27. Типы сечений сквозных колонн. Подбор сечения центрально сжатой сквозной колонны. Проверка устойчивости. Расчет планок и решеток.

А. Подбор сечения сквозной колонны. При подборе сечения сквозной колонны учтойчивость ее относительно свободной оси проверяют не по гибкости λy =l0/ry а по приведенной гибкости λпр, которая вследствие деформативности решеток больше.

Приведенная гибкость зависит от расстояния между ветвями, устанавливаемого в процессе подбора сечения. Расстояние b между ветвями (рис. VIII.4, а—в) определяется требованием равноустойчивости сквозной колонны относительно осей x—x и у—у, для чего приведенная гибкость должна быть равна гибкости относительно материальной оси, т. е, λпр= λx

Подбор сечения сквозной колонны начинается с расчета на устойчивость относительно материальной оси х—х, т. е. с определения требуемой площади сечения по формуле (VIII.20):

- Так же как и при подборе сечения сплошных колонн, надо задаться гибкостью, чтобы получить из таблицы коэффициент продольного изгиба φ.

Благодаря более рациональному распределению материала в сечении сквозных колонн расчетная гибкость у них бывает несколько меньше, чем у сплошных (при равных условиях). Для сквозных колонн с расчетной нагрузкой до 1500 кН, длиной 5—7 м можно задаться гибкостью λ= 90 ... 60, для более мощных колонн с нагрузкой 2500—3000 кН гибкость можно принять равной λ =60 ... 40.

Задавшись гибкостью λ и определив по ней коэффициент φ, по формуле (VIII.20) получаем требуемые площадь и радиус инерции относительно материальной оси rx =l0/ λ (так как гибкость относительно материальной оси равна расчетной гибкости).

Определив требуемые площадь и радиус инерции, подбираем по сортаменту соответствующий им профиль швеллера или двутавра. Если эти значения по сортаменту не будут совпадать в одном профиле, что бывает при неудачно заданной гибкости, то нужно взять профиль, в котором Fтр и rx имели бы значения, наиболее близкие к найденным.

Приняв сечение, проверяем его пригодность по формуле

σ= N/(φ xF)≤R, где коэффициент φ x определяем по действительной гибкости

λx =l0/rx

Если сечение подобрано удовлетворительно, то следующим этапом является определение расстояния b между ветвями из условия равно-устойчивости

λпр= λx

Приведенная гибкость определяется по формулам (VIII. 10) или (VIII. 15) в зависимости от типа решетки.

В колоннах с планками рекомендуется принимать гибкость ветви λ1 =30... 40.

Задавшись λ1 и исходя из формулы (VIII. 10), находим требуемое значение гибкости относительно свободной оси  (VIII.27)

Необходимо иметь λ1< λy , так как в противном случае возможна потеря несущей способности ветви ранее потери устойчивости колонны в целом.

Определив гибкость λy , находим соответствующий ей радиус инерции

ry =ly/ λy

и расстояние между ветвями которое связано с радиусом инерции отношением

b=ry /α2

Коэффициент α2 зависит от типа сечения ветвей и берется по табл. VIII.1.

Значение b должно быть увязано с допустимым габаритом колонны,а также с необходимым зазором между полками ветвей.

Чтобы определить приведенную гибкость в колоннах с раскосной решеткой по формуле (VIII. 15), задаются сечением раскосов Fp. Имея отношение F/ Fp, определяем

(VIII.28) , а затем ry и b (как в колоннах с планками).

После окончательного подбора сечения колонну проверяют на устойчивость относительно оси у—у.

В колоннах с решетками должна быть также проверена устойчивость отдельной ветви на участке между смежными узлами решетки.

В колоннах с решетками в четырех плоскостях с поясами и решеткой из одиночных уголков расчетные длины поясов и раскосов зависят от типа решетки, конструкции прикрепления раскоса к поясу и отношения погонных жесткостей пояса и решетки. Значения расчетных длин принимают по таблицам СНиП.

Б. Расчет безраскосной решетки (планок). Расстояние между планками определяется принятой гибкостью ветви и радиусом инерции ветви lов= λ1 r1 (VIII. 29)

В сварных колоннах за расчетную длину ветви принимают расстояние между планками в свету (рис. VIII.15, а).

Расчет планок заключается в определении их сечения и расчете прикрепления к ветвям. Планки работают на изгиб от действия перерезывающей силы Тпл, значение которой определяется из условия равновесия вырезанного узла колонны (рис.VIII.15,б):  (VIII.30)

Где -поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных в одной плоскости, равная при двух системах планок половине поперечной силы стержня колонны, вычесленной по табл. VIII.2, т.е. ; l-расстояние между осями планок; с-расстояние между осями ветвей.

Отсюда  (VIII.31)

Ширину планки обычно определяют из условия ее прикрепления. Учитывая, что вывод формулы приведенной гибкости основан на наличии жестких планок (см. с. 206), ширину планок не следует принимать слишком малой; обычно эта ширина назначается а пределах (0,5... 0,75) b, где b — ширина колонны.

Толщина планок берется конструктивно от 6 до 10 мм в пределах (1/10-1/25)

В месте прикрепления планок действуют, поперечная сила  и изгибающий момент

(VIII.32)

В сварных колоннах планки прикрепляют к ветвям внахлестку и приваривают угловыми швами, причем планки обычно заводят на ветви до 20—30мм (рис. VIII.15,а).

Прочность углового шва определяют по равнодействующему напряжению от момента и поперечной силы (рис. VIII.15, в):

(VIII.33)

Где -напряжение в шве от изгибающего момента;

-напряжение в шве от поперечной силы; -расчетное сопротивление срезу угловых швов.

Момент сопротивления шва

площадь шва

Здесь lш— расчетная длина шва вдоль планкн

В. Расчет раскосной решетки. Элементы раскосных решеток колонн работают на осевые силы от продольной деформации стержня колонны и от поперечной силы при изгибе колонны (рис. VIII.17).

Если—напряжение в колонне от продольной силы N, то сокращение длины колонны на протяжении панели длиной а (рис. VIII.17,а)

(VIII.35)

Где - напряжение в раскосе от сжатия колонны.

Поскольку ,

 (VIII.35)

К этому напряжению должно быть прибавлено напряжение от действия поперечной силы продольного изгиба Q (рис. VIII.17.б)

Усилие в раскосе

Где Q-поперечная сила; n-число раскосов в одном сечении колонны,расположенных в двух параллельных плоскостях.

Напряжение  (VIII.36)

Суммарное напряжение  (VIII.37)

Коэффициент берут по гибкости раскоса, определяемой по наименьшему радиусу инерции сечения уголка; коэффициент условий работы m , учитывающий одностороннее прикрепление раскоса из одиночного уголка, равен 0,75

Усилия в раскосах решетки обычно невелики и требуют уголков небольших сечении. В сварных колоннах следует применять уголки не менее 40x5 мм.

Распорки служат для уменьшения расчетной длины ветви колонны и обычно принимаются таким же сечением, как и раскосы.

Поперечная сила Q создает в одной из ветвей колонны дополнительное сжимающее усилие, в .другой— такое же по величине растягивающее. Эти дополнительные усилия по сравнению с осевой сжимающей слой в колонне незначительны и поэтому в расчете не учитываются.

1. Типы сквозных колонн

Стержень сквозной центрально-сжатой колонны обычно состоит из двух ветвей (швеллеров или двутавров), связанных между собой решетками (рис. VШ.4,а-в). Ось, пересекающая ветви, называется материальной; ось, параллельная ветвям, называется свободной. Расстояние между ветвями устанавливается нз условия равноустойчивости стержня.

Швеллеры в сварных колоннах выгоднее ставить полками внутрь(рис. VIII.4.а), так как в этом случае решетки получаются меньшей ширины и лучше используется габарит колонны.

Более мощные колонны могут иметь ветви из двутавров (рис-VIII.4.в)

В сквозных колоннах из двух ветвей необходимо обеспечивать зазор между полками ветвей (100—150 мм) для возможности последующей окраски; в клепаных конструкциях этот зазор часто необходим и для того, чтобы можно было приклепать элементы решеток.

Сжатые стержни с небольшими усилиями, но большой длины должны иметь для обеспечения необходимой жесткости развитое сечение; поэтому.их рационально проектировать из четырех уголков, соединенных решетками в четырех плоскостях (рис. VIП.4,г). Такие стержни при небольшой площади сечения обладают значительной жесткостью, однако трудоемкость их изготовления выше трудоемкости изготовления двухветвевых стержней; кроме того, решетки их более подвержены погнутиям.

При трубчатом сечении ветвей возможны трехгранные стержни (рис. VIII.4, д), достаточно жесткие и экономичные по затрате металла.

Решетки обеспечивают совместную работу ветвей стержня колонны и существенно влияют на устойчивость колонны в целом и ее ветвей. Применяется решетки разнообразных систем; из раскосов

(рис. VIII.5.а), из раскосов и распорок (рис. VIII.5.б) и безраскосного типа в виде планок (рис. VIII.5, в).

В случае расположения решеток в четырех плоскостях (рис. VIII.4, г) возможны обычная схема (рис. VШ.6.а) и более экономичная — треугольная схема «в елку» (рис. VIII.6,б).

В колоннах, нагруженных центральной силой, возможен изгиб от случайных эксцентрицитетов. От изгиба возникают поперечные силы, воспринимаемые решетками, которые препятствуют сдвигам ветвей колонны относительно ее продольной оси.

Треугольные решетки, состоящие из одних раскосов (рис. VIII.5,a), или треугольные с дополнительными распорками (рис. VIII.5,б) являются более жесткими, чем безраскосные, так как образуют в плоскости грани колонны ферму, все элементы которой работают на осевые усилия; однако они более трудоемки в изготовлении.

Планки (рис. VIII.5,в) создают в плоскости грани колонны безраскосную систему с жесткими узлами и элементами, работающими на изгиб, вследствие .чего безраскосная решетка оказывается менее жесткой. Если расстояние между ветвями значительно (0,8—1 м и более), то элементы безраскосной решетки получаются тяжелыми; в том случае следует отдавать предпочтение раскосной решетке.

Безраскосная решетка хорошо выглядит и является более простой; ее часто применяют в колоннах и стойках сравнительно небольшой мощности (нагрузкой до 2000—2500 кН).

Чтобы сохранить неизменяемость контура поперечного сечения сквозной колонны, ветви колонн соединяют поперечными диафрагмами (рис. VIII.7), которые ставят через 3—4 м по высоте колонны.

Типы сечений сквозных колонн. Подбор сечения центрально сжатой сквозной колонны. Проверка устойчивости. Расчет планок и решеток на http://mirrorref.ru


Похожие рефераты, которые будут Вам интерестны.

1. Типы сечений сплошных колонн.Подбор сечения сплошных центрально сжатых колонн и их конструирование. Проверка общей и местной устойчивости

2. Подбор сечения сквозной центрально-сжатой стальной колонны

3. Подбор сечения и конструктивное оформление стержня сплошной центрально-сжатой стальной колонны

4. Конструкция и расчет баз центрально сжатой колонны

5. Колонны промышленных зданий. Типы сечений. Расчётные длинны колонн

6. Общая характеристика сквозных центрально-сжатых стальных колонн

7. Расчет и конструирование сквозных внецентренно сжатых колонн

8. Типы и конструктивные особенности баз центрально-сжатых стальных колонн

9. Системы стальных стропильных ферм: область применения, очертания поясов, типы решёток и сечений

10. Расчёт и конструирование стержня стальной внецентренно-сжатой сплошной колонны производственного здания