Основные положения расчета и конструирования внецентренно сжатых стальных колонн сплошного и сквозного сечений.

Расчетная длина колонны в плоскости рамы 1_Х зависит от формы потери устойчивости и определяется как произведение геометрической длины на коэффици­ент µ.

Для колонн с постоянным по высоте сечением коэффициенты расчет­ной длины µ принимают в зависимости от способа закрепления колонн в фундаменте.

Сплошные колонны.

Составные сечения компо­нуют из трех листов или листов и сварных а также прокатных двутавров. При компоновке составных сечений необходимо обеспе­чить условия применения авто­матической сварки, а также местную устойчивость полок и стенки.

Стержень внецентренно сжатой колонны должен быть проверен на прочность и устойчивость как в плоскости, так и из плоскости рамы.

Проверку прочности необходимо делать только для колонн, имеющих ослабленные сечения, а также при значениях приведенного эксцент­риситета m>20. В большинстве случаев несущая способность колонны определяется ее устойчивостью.

Проверку устойчивости сплошной внецентренно сжатой колонны в плоскости действия момента М_х выполняют по формуле: ,

где φ - коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжа­тии зависит от условной гибкости стержня λ_Х = λ√(R/Е) и приведенного эксцентриси­тета m_x=mη; m=e_x/p_x=M_xA/NW - относительный эксцентриситет; W - момент сопротивления наиболее сжатого волокна; η - коэффициент влиянияформы сечения.

При проверке устойчивости следует рассмотреть возможные комби­нации М_х и N и выбрать из них наихудшие.

По полученным значениям m_х и λ_Х определяют коэффи­циент η. В первом приближении можно принять соотношение площадей полки и стенки А_П/А_СТ =0,5. Зная величину приведенного эксцен­триситета и условную гибкость получим зна­чение коэффициента ф и по формуле А_тр=N/φRγ требуемую площадь се­чения А_тр. По требуемой площади А_тр подбирают по сортаменту прокатный двутавр или компонуют се­чение из трех листов. Наиболее выгодным по расходу стали является тонкостенное сечение. Однако минимальная толщина листов ограничи­вается условиями местной устойчивости.

Назначив толщину стенки, определяют требуемую площадь полки А_п:

А_п=(А_тр-t_стh_ст)/2

После проверки подобранного сечения в случае необходимости (при недонапряжении свыше 5 % или перенапряжении) проводят корректи­ровку и повторную проверку.

Стенки сплошных колонн при h_ст/t_ст≥2,2√E/R нужно укреплять поперечными ребрами жесткости, расположенными на расстоянии (2,5 - 3)h_СТ одно от другого, которые увеличивают жесткость колонны при кручении. На каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер. Сварные швы, соединяющие стенку и полки в составных сечениях, следует выполнять сплошными. Высоту швов назначают в завис-ти от толщины полок.

Решетчатые колонны.

Стержень решетчатой колонны состоит из двух ветвей, связанных между собой соединительной решеткой. Для колонн крайних рядов чаще применяют несимметричные сечения.

Колонны средних рядов проектируют обычно симметричного сечения с ветвями из прокатных профилей ли­бо составного сечения. Сквозная колонна работает как ферма с парал­лельными поясами; от действующих в колонне расчетных усилий N и М в ее ветвях возникают только продольные усилия. Поперечную силу Q воспринимает решетка. Несущая способность колонны может быть ис­черпана в результате потери устойчивости какой-либо ветви или в результате потери устойчивости ко­лонны в целом (в предположении, что она работает как единый сквоз­ной стержень).

После определения расчетных усилий в ветвях каждую из них про­веряют на устойчивость в обеих плоскостях как работающую на центральное сжатие.

Относительный эксцентриситет для сквозных сечений определяют по фор­муле m=e∙A/W=M_xAy/NI

где М_х - расчетное значение изгибающего мо­мента при проверке устойчивости; А - площадь сечения стержня (обеих ветвей); I - момент инерции сечения колонны; y - расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести наиболее нагруженной ветви колонны.