Подбор сечения центрально сжатой колонны сплошного сечения.

Колонну проектируем сплошного сечения из двутавра. Расчетная схема и сечение колонны изображены на рис. 14.

Геометрические длины колонны:

из плоскости главных балок

       (3,1)

в плоскости главных балок

       (3,1)

Определяем расчетную длину колонны:

(3.2)

 

Стержень сплошной колонны проектируем из составного сварного двутавра. Для стали колонны С245 определяем расчетное сопротивление стали по пределу текучести R_у= 24 кН/см², принимая в первом приближении толщину полки колонны tf = 10…20 мм.

Для подбора сечения колонны задаемся гибкостью λ_з = 70. Определяем условную гибкость стержня колонны:

       (3,3)

По условной гибкости λ_з= 2,39 находим коэффициент устойчивости при центральном сжатии φ_з = 0,761.

Из условия общей устойчивости определяем требуемую площадь сечения колонны

       (3,4)

Определяем требуемую ширину полки колонны по формуле:

       (3,5)

где α_у = 0,24 – коэффициент, принимаемый для сечения колонны из симметричного широкополочного двутавра.

Рисунок 14 - Расчетная схема и схема сечения колонны.

 

Конструктивно ширину полки сечения колонны принимаем не менее ширины полки главной балки в измененном сечении 340 мм. Окончательно ширину полки сечения колонны назначаем с учетом сортамента листового проката bf = 360 мм. Из условия равноустойчивости высоту стенки принимаем h_ef=b_f=360 мм.

При известной требуемой площади сечения А^тр =193,61 см2 и принятых габаритах h_ef=b_f=360 мм назначаем толщину полки t_f и толщину стенки t_w сечения колонны исходя из следующих рекомендаций: t_w=6…16 мм; t_f=8…40 мм; t_f ≤ 3t_w. При этом толщину полки назначаем с учетом выполнения проверки местной устойчивости. Окончательно толщины полок и стенки назначаем в соответствии с сортаментом на листовую сталь: t_f= 22мм и t_w=12мм

Геометрические характеристики подобранного сечения:

       (3,6)

     (3,7)

        (3,8)

Определяем гибкости:

λ_у=l_efу/i_у=606/84.882 = 65,04        (3,9)

λ_x=l_efx/i_x=330/17.61= 18.74        (3,10)

По наибольшей из двух гибкостей определяем условную гибкость:

        (3,11)

По условной гибкости для типа сечения b определяем интерполяцией коэффициент устойчивости при центральном сжатии φ_min = 0,79.

Проверка общей устойчивости колонны:

      (3,12)

Общая устойчивость колонны обеспечена.

Гибкость колонны не превышает предельного значения

λ_max=65,04< λ_u = 180 – 60α = 180 – 60·0,92=124,8

где α = N/φ_minАRу γс = 1768·2/(0,79·201.6·24·1) = 0,92 > 0,5.

 

Проверка местной устойчивости полки:

      (3,13)

где  - условная гибкость свеса пояса, здесь b_ef = (b_f – t_w)/2=(36 – 1,2)/2 =17,4см – свес полки;

 – предельная условная гибкость свеса пояса, при этом условная гибкость удовлетворяет требованиям, т.е. .

Местная устойчивость полки обеспечена.

Проверка местной устойчивости стенки:

      (3,14)

где  – условная гибкость стенки;

– предельная условная гибкость стенки.

Местная устойчивость стенки обеспечена, укреплять стенку поперечными ребрами жесткости не требуется.

Швы крепления поясов со стенкой выполняются двусторонними, авто- матической сваркой в лодочку. Марку сварочной проволоки выбираем в зависимости от нормативного сопротивления по пределу теку- чести для стали колоны. Принимаем сварочную проволоку Св-08Г2С по ГОСТ 2246–70 (диаметр проволоки d 3…5 мм).

Катет поясных сварных швов назначаем равным минимальному значению. Для таврового соединения с двусторонними угловыми швами при толщине более толстого из свариваемых элементов t_f = 20мм принимаем катет швов k_f=6 мм.