книги / Сварные конструкции

Площадь сечения пояса в месте стыка в соответствии с фор­ мулой (6.25)

р _ iWa haS

а

Значение высоты вертикальной стенки в месте стыка можно определить, задавшись условиями изменения высоты балки в про­ лете. Примем изменение высоты вертикальной стенки от Amax = = 140 см до hmn = 100 см по прямой линии, начиная от второго узла до опоры. При этом высота вертикальной стенки в месте стыка

Принимая ширину пояса главной балки по всему пролету по­ стоянной и равной В = 40 см, толщину пояса в стыке можно принять равной

1,55 см.

Округляя, примем sa ■* 16 мм.

Г л а в а VII

СВАРНЫЕ КОЛОННЫ

§ 30. ТИ П Ы КОЛОНН И ОБЛАСТЬ ИХ П РИ М Е Н Е Н И Я

Колоннами называются высокие вертикальные опоры. Они применяются в качестве' промежуточных опор перекрытий боль­ ших пролетов, вертикальных элементов каркасов зданий, опор эстакад и рабочих площадок, опор трубопроводов и т. п.

В зависимости от условий передачи Нагрузки различают цен­ трально сжатые и внецентренно сжатые колонны.

Центрально сжатые колонны воспринимают продольную силу, приложенную по оси колонны и вызывающую в ней сжатие, распределенное равномерно по площади поперечного сечения.

Внецентренно сжатые колонны, кроме осевого сжатия, вос­ принимают еще и изгиб от момента, созданного внецентренным приложением продольного усилия.

Изгибающий момент, действующий на колонну, может быть создан также поперечной силой или передан от других элементов конструкций в жестком узле.

Колонна состоит из трех основных частей, определенных их назначением: оголовка, стержня и базы.

Оголовок служит опорой, на которую опирается конструкция, нагружающая колонну.

Стержень является основным несущим элементом колонны; передающим нагрузку от оголовка к базе.

База или башмак колонны передает нагрузку от стержня на фундамент и служит для закрепления колонны в фундаменте.

По конструктивному оформлению различают сплошные ко­ лонны, имеющие сплошное поперечное сечение, и сквозные или решетчатые колонны, состоящие из отдельных ветвей, соединенных между собой перерывистыми связями.

§ 31. К О Н С ТРУ И РО ВА Н И Е И РА СЧЕТ Ц Е Н Т РА Л ЬН О СЖ А ТЫ Х КОЛОНН

При проектировании центрально сжатых колонн необходимо обеспечить их равноустойчивость, т. е. такое положение, при ко­ тором гибкости относительно главных осей были бы равны между собой: %х = Ку.

Сплош ные колонны . На рис. 7.1 представлены типы сечений центрально сжатых сплошных колонн. Широкополочнвш двутавр

(рис. 7.1, а), хотя и не обладает равной жесткостью относительно своих осей, обеспечивает простое конструктивное решение в ко­ лоннах, которые могут быть изготовлены из одного профиля, что является возможным при наличии в сооружении соответству­ ющих дополнительных связей.

Для сварного сечения из трех листов (рис. 7.1, б) может быть обеспечено условие равной устойчивости. Этот тип сечения яв­ ляется достаточно экономичным и часто применяется.

Рис. 7.1. Типы сплошных сечений центрально сжатых колонн

Равноустойчивыми и сравнительно простыми являются кре­ стовые сечения, составленные из уголков (рис. 7.1, в) или из трех полос (рис. 7.1, г). Эти сечения находят применение в легких колоннах.

Сплошные сечёния, составленные из комбинации прокатных профилей: швеллеров, двутавров и полос (рис. 7.1, 3, а), являются сравнительно простыми, но менее экономичными по расходу ме­ талла.

Наиболее экономичным типом сечений для центрально сжатых колонн являются трубчатые сечения (рис. 7.1, ж, з, и, к). Эти сечения обладают равной устойчивостью и весьма рациональным распределением материала, находящегося на максимальном уда­ лении от центра тяжести. Однако их недостатком является труднодоступность при окраске внутренней полости, поэтому при их применении необходимо принимать меры против проникновения внутрь влаги.

Проверка на устойчивость центрально сжатого стержня ко­ лонны производится по формуле

P-D

где ср — коэффициент продольного изгиба (табл. 7.1); N — расчет­ ная нагрузка; F — площадь поперечного сечения, без учета местных ослаблений; R — расчетное сопротивление. Коэффи­ циент ф зависит от гибкости стержня.

Т а б л и ц а 7.1. Значения коэффициента продольного изгиба для различных марок стали

Наибольшая гибкость стержня со сплошным сечением опреде­ ляется по формуле

где / ■— расчетная длина, которая зависит от условий опирания

(стойки, фахверка, фонарей и т. п.), элементов решетки колонн, элементов вертикальных связей между колоннами (ниже подкра­ новых балок) Атах 5= 150.

Задача о подборе сечения сжатых элементов является стати­ чески неопределимой. Поэтому ее решают методом последова-

мендуется ограничивать свесы полок в соответствии с данными в табл. 7.4, а соотношение размеров стенки принимать по формуле

После ориентировочного определения размеров сечения опре­ деляют действительное значение гибкости и соответствующее ему значение коэффициента ф, после чего производят проверку напряжений по формуле (7.1) и в случае необходимости проводят соответствующую корректировку намеченных размеров.

С увеличением высоты колонн габаритные размеры их попереч­ ного сечения должны соответственно увеличиваться. При этом более целесообразным является применение сквозных колонн, которые характеризуются меньшим собственным весом.

Сквозные колонны. Стержень сквозной центрально сжатой колонны состоит из двух или четырех ветвей,, связанных между собой решетками или планками (рис. 7.2).

Наиболее часто встречаются сварные колонны, составленные из двух ветвей, образованные из швеллеров (рис. 7.2, д, б) или Двутавров (рис. 7.2, в). Последний вариант применяется при более значительных нагрузках, при которых сечение швеллера оказы­ вается недостаточным. Сечение, составленное из четырех уголков (рис. 7.2, г), применяется для элементов большой длины, требу­ ющих значительного развития габаритных размеров своего попе­ речного сечения.

Колонны с соединительными планками (рис. 7.3, д) более просты в изготовлении. Но их планки, а также отдельные ветви подвер­

Для стержней с планками в четырех плоскостях

Для стержней с решетками в четырех плоскостях

Здесь %у — гибкость всего стержня относительно оси уу\ X— наибольшая гибкость всего стержня; ^ и — гибкости отдель­ ных ветвей относительно осей 1—1 и 2—2 на участках между планками; F — площадь сечения всего стержня; Fpl, Fp2t —г пло­ щади сечения раскосов решеток, лежащих в плоскостях, перпен­ дикулярных осям 1—1 и 2—2; и k2— коэффициенты, которые зависят от величины угла между раскосом и ветвью (а* или а 2) в плоскостях 1—1 или 2—2 и принимаются равными:

при а = 30; 40; 45—60° k = 45; 31; 27,

Гибкость отдельных ветвей Xt и Х2 на участке между узлами соединительной решетки не должна превышать приведенную гибкость ^пр стержня в целом, а на участке между планками — не должна быть более 40.

Коэффициент продольного изгиба <р для составных стержней должен определяться по наибольшему значению гибкости (из двух значений л* или Япр), но так как-по условиям подбора приведен­ ная гибкость Хпр никогда не превышает гибкости сплошного стержня %х, т. е.

\тр

то при подборе размеров сечения составной колонны, как пра­ вило, исходят из необходимой гибкости К'х.

Составные элементы из уголков и швеллеров, соединенных вплотную или через прокладки, рассчитываются как сплошные при условии, что наибольшие расстояния между их соединениями не превышает 40г (здесь г — радиус инерции уголка или швеллера относительно оси, параллельной плоскости расположения про­ кладок). При этом в пределах сжатого элемента следует ставить не менее двух прокладок.

Расчет соединительных элементов. Соединительные элементы центрально сжатых составных стержней рассчитываются на услов­ ную поперечную силу QycjI, которая может возникнуть при из­ гибе от потери устойчивости. Таким образом, условная попереч­ ная сила должна зависеть от критической силы, которая опреде­ ляется свойствами материала и размерами поперечного сечения стержня, и, как известно, равна

N = <рRF.