Проектирование сквозных колонн
Стержень сквозной колонны составляют из двух ветвей, связанных между собой соединительной решеткой (рисунок 1.2).
Рисунок 1.2 – Типы сечений сквозных колонн
Основным типом соединительной решетки является раскосная треугольная решетка. Колонны крайних рядов зданий проектируют несимметричного сечения с наружной ветвью швеллерной формы для удобства примыкания стены. Сквозная колонна работает как ферма с параллельными поясами (ветвями). Пояса воспринимают продольную силу N и изгибающий момент М, а решетка – поперечную силу Q.
Расчетные усилия N и M для подбора ветвей колонны определяют из таблицы комбинации усилий. При их определении исходят из того, что положительный момент (+М) догружает наружную ветвь, а отрицательный – подкрановую ветвь.
Расчет колонн производится в два этапа. На первом этапе выполняют приближенный расчет по недеформированной схеме, с помощью которого назначают площади поперечных сечений ветвей, рассматривая их как самостоятельные центрально сжатые стержни, шарнирно подкрепленные в узлах соединительной решетки. На втором этапе проверяют устойчивость сквозного стержня в целом.
Расстояние между ветвями назначают из условия жесткости с учетом технологических и унифицированных привязок. В нижней части ступенчатой колонны производственного здания это расстояние должно быть увязано с разностью стандартных пролетов здания и мостового крана, а также с унифицированной привязкой наружных граней колонн к продольным осям здания. По условию жесткости высота сечения колонны должна быть не менее 1/20 ее длины.
|
|
|
Продольные усилия в ветвях колонны определяют по формулам [1]:
; 
, (1.14)
где N, M – расчетные значения продольной силы и изгибающего момента при i-й и j-й комбинациях нагрузок;
y1, y2 – расстояния от центра тяжести сечения колонны до центра тяжести противоположной ветви.
Для расчета каждой ветви выбирается своя опасная для этой ветви комбинация совместно действующих нагрузок. Т.к. положение центра тяжести колонны неизвестно, в первом приближении можно принять 
; 
. Более точно эти расстояния можно определить по формуле [1]:
. (1.15)
После определения расчетных усилий в ветвях назначают площади их поперечных сечений из расчета на устойчивость каждой из них в обеих плоскостях. При этом ветвь рассматривают как центрально-сжатый стержень, расчетная длина которого в плоскости у – у равна расстоянию между узлами соединительной решетки, а в перпендикулярной плоскости – расчетной длине колонны или участка между точками закрепления колонны от смещений из плоскости действия момента.
|
|
|
Требуемые площади ветвей
для подкрановой ветви 
, (1.16)
для наружной ветви 
. (1.17)
По найденной площади компонуют сечения ветвей, принимая их ширину 
. Ветви колонны работают на центральное сжатие, поэтому все требования местной устойчивости для стенки и полок, условие свариваемости элементов принимаются так же, как и для центрально сжатых колонн. Рекомендуется подкрановую ветвь проектировать из прокатных обыкновенных или широкополочных двутавров, реже из сварных составных, а наружную ветвь – из прокатных или гнутых швеллеров или составного сечения – из листа и уголков.
Скомпоновав сечения ветвей, определяют их фактическую площадь АВ1 и АВ2, положение центра тяжести наружной ветви (расстояние у) и центр тяжести всего сечения, уточняют расстояния у1 и у2 и определяют 
. После этого корректируют продольные усилия в ветвях по формулам (1.14) и определяют геометрические характеристики сечения обеих ветвей и всего сечения в целом. Предварительно назначив тип решетки, а также приняв угол ее подхода к ветвям α близким к 45о, определяют расстояния между узлами решетки 
и 
(рисунок 1.3). Затем выполняют проверку устойчивости соответственно подкрановой и наружной ветвей колонны в обеих плоскостях как работающих на центральное сжатие по формулам:
|
|
|
в плоскости колонны (рамы)
Ry × gc; 
Ry × gc ; (1.18)
из плоскости колонны (рамы)
Ry × gc ; 
Ry × gc. (1.19)
где φ1 и φ2 – коэффициенты продольного изгиба ветвей относительно осей 1 –1 и 2 – 2, определяемые по условной гибкости ветвей.
По выполненным проверкам устойчивости ветвей колонны оценивают принятое сечение, при необходимости корректируя его площадь, стремясь, чтобы недонапряжение для ветвей было минимальным. Перенапряжение ветвей не допускается.
Следующим этапом расчета сквозной колонны является подбор сечения раскосов решетки. Решетку колонн обычно размещают в двух плоскостях из одиночных уголков и центрируют на оси ветвей, угол наклона раскосов принимают равным 40о-45о. С целью уменьшения размеров узловых фасонок решетку заводят за полки ветвей, поэтому ширину полок следует назначать возможно большей. Угловые швы, прикрепляющие фасонки соединительной решетки к ветвям колонны внахлестку, следует назначить по расчету и расположить с двух сторон фасонки. В конструкциях, возводимых в суровых климатических районах, а также при применении ручной дуговой сварки, швы должны быть непрерывными по всей длине фасонки. В иных случаях швы следует выполнять прерывистыми, чередуя шпонки с двух сторон в шахматном порядке. Расстояние между шпонками не должно превышать 15 толщин фасонки.
|
|
|
Рисунок 1.3 – К расчету сквозной колонны
Расчет решетки ведут в соответствии с п. 5.10 [1] на большую из фактической и условной поперечную силу. Фактическое значение поперечной силы принимается из статического расчета рамы, а условное – как и для центрально сжатых сквозных колонн.
Усилия в раскосах решетки вычисляют по выражению
Nr = Qmax / (2 × sina), (1.20)
где α – угол между ветвями колонны и раскосами.
Усилия в стойках решетки равны 
.
Подбор сечения раскосов и стоек производят как для центрально сжатых элементов по формуле 
[1],
где значение коэффициента γс = 0,75.
Значение гибкости lр max = 
/ iр min, lст max = 
/ iст min ( 
и 
- расчетные длины раскосов и стоек, равные расстоянию между узлами решетки, iр min, iст min – радиусы инерции сечения элементов решетки относительно оси с минимальной жесткостью. Предельная гибкость для решетки колонн равна 150.
Заключительной проверкой для запроектированного сечения сквозной колонны является проверка его устойчивости как единого стержня в плоскости действия момента по формуле [1]
,
где А = АВ1 + АВ2 – площадь колонны;
φе – коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии, принимаемый по [1] (см. п. 4.12 [2]).
Проверка устойчивости сечения сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента не проводится, т.к. она обеспечена устойчивостью отдельных ветвей относительно оси у.
Для увеличения сопротивляемости сквозной колонны скручиванию по длине стержня не реже, чем через 4 м дополнительно устанавливают диафрагмы, прикрепляемые к ветвям колонны и элементам решетки сваркой.
Дата добавления: 2020-12-12; просмотров: 127; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!