РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОННЫ

Некоторые варианты сечений сплошной колонны показаны на рис.17.

Прокатные профили подбираются по сортаментам. При назначении размеров сварной колонны необходимо учитывать ряд требований. Так, чтобы обеспечить возможность автоматической сварки, ширина b_f сварного двутавра должна быть не менее 220мм и не более высоты стенки h_W.

 По принятой гибкости, используя зависимости, приведенные на рис.17, определяют приближенно требуемую ширину полки  bfтр=lef/0.24λ.Высоту стенки колонныh_W принимают примерно равной  bfтр, с учетом стандартных размеров листов.                      

Рис. 17. Типы сечений сплошных и сквозных колонн

Толщина стенки при компоновке сечения принимается минимальной в пределах 6…14мм из условия ее устойчивости:

при l<2 t_W³(h_W/(1,30+0,15l²)) ;

при l³2 (h_W/2,3) £t_W³(h_W/(1,20+0,35l)) .

Требуемые площадь сечения полки двутавра A_f,ТР=(A_ТР-h_Wt_W)/2 и ее толщина t_f,ТР=А_f,ТР/b_f.

Толщина полки t_f двутавра должна удовлетворять устойчивости полки:

t_f³b_ef /(0,36+0,1l), где b_ef=0,5(b_f-t_W) –свес полки.

Назначив приближенно размеры сечения, делаем точную проверку общей и местной устойчивости колонны:

1. Определяются характеристики сечения A, I_X, I_Y, i_X, i_Y.

2. Вычисляются гибкости стержня: l_X=l_X/i_X, l_Y=l_Y/i_Y.

3. По большему из двух значений гибкости определяется j из табл.П.4 и делается проверка общей устойчивости колонны:

N/(jA)£R_Yg_C.

4 Должно соблюдаться условие: l_МАХ£l_ПРЕД; l_ПРЕД=180-60a, где a=N/(jAR_Yl_C) [1].

5. Для двутаврового сечения вычисляется точное значение отношения h_W/t_W. При значении h_W/t_W³2,3  стенка двутавровой колонны укрепляется поперечными ребрами жесткости, расположенными на расстоянии (2,5…3)h_W одно от другого. Размеры ребер жесткости назначаются так же, как и в главной балке.

Если при проверке общей устойчивости обнаружены большие запасы несущей способности (более 5…10%), сечение колонны корректируют и проверку повторяют.

Колонны сквозного сечения

Некоторые варианты сечений колонны показаны на рис.17. При расчете сквозной колонны следует стремиться к тому, чтобы она была равноустойчива относительно обеих осей (l_Х@l_ef,Y). С этой целью при компоновке сечения из двух швеллеров принимается b³1,1h, а из двух двутавров -b³0,9h.

1) Сначала производится расчет относительно материальной оси x-x. Для этого по требуемой площади принимается по сортаменту соответствующий профиль швеллера или двутавра (2А₁@А_ТР), по фактическому значению радиуса инерции i_X определяется l_X=l_X/i_X, и по ней - j_Х. Делается проверка устойчивости: N/j_XA)£R_Yg_C. На данном этапе расчета, если получается большой запас (более 20…30%), можно попробовать уменьшить номер профиля и проверку повторить, убедившись также, что выполняется условие l_Х£l_ПРЕД.

Так как устойчивость колонны относительно свободной оси проверяется по приведенной гибкости l_ef, на величину которой влияют тип и размеры соединительных элементов ветвей, нужно сначала сделать расчет планок.

2) Расчет планок.

Ширину планок b_S рекомендуется назначать равной (0,5…0,75)b (рис.18).

Рис. 18. К расчету планок сквозной колонны

Затем нужно распределить планки по всему стержню колонны таким образом, чтобы длина ветви l_В не превышала 40i₁, где i₁ – радиус инерции одного профиля относительно оси, параллельной свободной оси сечения (рис.16), тогда расстояние между центрами планок l=l_В+b_S. Толщину планки t_S можно принять в пределах (0,01…0,05)b_S, но не менее 6мм.

Расчет планок и их прикрепления выполняется на условную поперечную силу Q_fic=7,15x10^-6(2330-E/R_Y))N/j, где j - коэффициент продольного изгиба в плоскости соединительных планок (j_Y). Можно принять j=j_Х (так как l_Х@l_ef).

Сила среза планки F_ПЛ=Q_ficl/(2b). Изгибающий момент, действующий на планку в месте ее крепления, М_ПЛ=Q_ficl/4.

Планки обычно приваривают к ветвям колонны угловыми швами полуавтоматической сваркой. Назначив b_f, b_Z, R_Wf, R_WZ и приняв k_f£t_S, расчетную длину шва l_W=b_S-10мм, проверку прочности швов производим для точки «Б» (рис.17) на совместное действие F_ПЛиМ_ПЛ по металлу шва:

£R_Wf, где t_M=M_ПЛ6/(b_fk_fl_W²); t_F=F_ПЛ/(b_fk_fl_W).

Аналогично делается расчет по границе сплавления для b_Z  и R_WZ.  При невыполнении условия прочности следует увеличить k_f и, при необходимости, t_S.

3) Проверку сечения стержня сквозной колонны относительно свободной оси производим по формуле N/(j_YA) £ R_Yg_C, где j_Y находится по табл.П.4 с заменой l на l_ef. Значение приведенной гибкости l_ef можно определить по формуле l_ef= .        Здесь l_Y=l_ef/i_Y, l_B=l_B/i₁£40.

Мы поможем в написании ваших работ!