Схемы сопряжения балок с колоннами. Выбор расчетной схемы.

Схемы сопряжения балок с колоннами:

а — при опирании балок сверху; б — то же, сбоку к стенке; в — то же, к поясам;

г — к колонне крестового сечения; д — на колонну из трубобетона

Расчетную схему одноярусной колонны определяют с учетом способа закрепления ее в фундаменте, а также способа прикрепления балок, передающих нагрузку на колонну.

Соединение колонны с фундаментом может быть жестким или шарнирным. Если фундамент достаточно массивен, а база колонны развита и имеет надежное анкерное крепление, колонну можно считать защемленной в фундаменте. При расчете легких колонн соединение с фундаментом, несколько в запас несущей способности, чаще всего принимают шарнирным.

При одноярусных колоннах балки или другие поддерживаемые конструкции могут опираться на колонну сверху (рис. а). Помимо четкости центральной передачи нагрузки такое соединение при защемленных внизу колоннах удобно для монтажа, при этом колонна рассматривается как шарнирно закрепленная в верхнем конце.

Тогда при жестком закреплении колонны в фундаменте расчетная длина колонны принимается равной 0,7l, а при шарнирном — 1, где l — геометрическая длина колонны от фундамента до низа балок. Более жестким является присоединение балочной конструкции к колонне сбоку (рис. б).

При достаточно мощной балочной конструкции и жестком прикреплении балок к колоннам последние можно считать защемленными вверху. Тогда расчетная длина в плоскости главных балок может приниматься равной 0,7l при шарнирном закреплении колонн в фундаменте и 0,5l при жестком. Однако и в последнем случае чаще принимают 0,7l, поскольку вследствие изгиба балок нет полного защемления.

 

 

27. Подбор сечения и конструктивное оформление стержня колонны. Сплошностенчатые колонны.

Задавшись типом сечения колонны, определяем требуемую площадь сечения по формуле где N — расчетное усилие в колонне; j — коэффициент продольного изгиба. Чтобы предварительно определить коэффициент j, задаемся гибкостью колонны

Для сплошных колонн с расчетной нагрузкой до 1500 — 2500 кН и длиной 5 —6 м можно задаться гибкостью l = 100...70, для более мощных колонн с нагрузкой 2500 — 4000 кН можно принять l = 70...50. Задавшись гибкостью l и найдя соответствующий коэффициент j, определяем в первом приближении требуемую площадь по формуле и требуемый радиус инерции, соответствующий заданной гибкости

Для унификации таблиц зависимости коэффициентов устойчивости от гибкости введено понятие условной гибкости , где Ry — расчетное сопротивление стали, определенное по пределу

текучести; Е — модуль упругости.

Где — условная гибкость;

; — коэффициенты, определяемые в зависимости от типов сечений для различных типов кривой устойчивости.

При значениях для всех типов кривой устойчивости допускается принимать j=1.

Зависимость радиуса инерции от типа сечения приближенно выражается формулами:

Отсюда определяют требуемые генеральные размеры сечения колонны:

Ранее отмечалось, что в сплошных колоннах двутаврового сечения коэффициент k₁ примерно в 2 раза больше коэффициента к₂, поэтому определяют требуемый размер b, a размер h принимают по конструктивным соображениям, руководствуясь, например, возможностью размещения между полками колонны полки балки при примыкании ее к стенке или возможностью приварки автоматом (трактором) полок к стенке.

Установив генеральные размеры сечения b и h, подбирают толщину поясных листов (полок) и стенки исходя из требуемой площади колонны А_тр и условии местной устойчивости. Отношения ширины элементов сечения (полок, стенки) к их толщине подбирают так, чтобы они были меньше предельных соотношений, устанавливаемых с точки зрения равноустойчивости стержня в целом и его элементов.

В первом приближении обычно не удается подобрать рациональное сечение, так как исходное значение гибкости было задано произвольно. Выяснив несоответствие, указанные значения корректируют. Если заданная гибкость l принята очень большой, то получается слишком значительная площадь сечения при сравнительно небольших размерах b или h; следовательно, надо изменить сечение, одновременно уменьшив площадь A_w, т.е. уменьшить принятую гибкость.

Если принятая гибкость чрезмерно мала, то получается слишком малая площадь при сильно развитом сечении; тогда следует увеличить, уменьшив габаритные размеры сечения. После окончательного подбора сечения его проверяют по формуле . При этом коэффициент берут по действительной наибольшей гибкости, для вычисления которой находят фактический момент инерции и радиус инерции принятого сечения колонны:

При незначительных усилиях в колонне ее сечение подбирают по предельной гибкости установленной нормами, для чего определяют минимально возможный радиус инерции , установив по нему наименьшие размеры сечения

Устойчивость стенок центрально сжатых колонн сплошного сечения, как правило, считают обеспеченной, если условная гибкость стенки не превышает значений предельной условной гибкости . Если по конструктивным соображениям отношение принимается больше предельных, то стенку следует укреплять продольным ребром, которое препятствует потере устойчивости стенки, пересекая появляющиеся волны выпучивания. В этом случае за расчетную высоту стенки принимают расстояние от ребра до полки стержня. Ребро может быть парным или расположенным с одной стороны. При укреплении стенки парным ребром предельные значения следует умножать на коэффициент b

 

определяемый при

при I_r – момент инерции сечения продольного ребра.

Для укрепления контура сечения и стенки колонны при ставят поперечные ребра жесткости на расстоянии (2,5...3,0), но не реже, чем через 4 м одно от другого; на каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер.

Устойчивость поясных листов и полок центрально сжатых колонн двутаврового и таврового сечения обеспечена, если условная гибкость свеса пояса (полки) не превышает предельной условной гибкости свеса пояса (полки) .