Определить требования к конструированию колонн




Задание на 15.05 2171-11 2181-12

Конструирование колонн ведут на основании выполненных расчетов. Конструирование заключается в уточнении некоторых размеров, полученных из расчета и проектирования элементов колонны и их соединений, и составлении рабочих чертежей. В стальных колоннах ярко выражены все три элемента: оголовок, стержень и база.

Стержни колонн. Стержни колонн передают нагрузку от ого­ловка на базу. Расчет стержня ведут по формулам, приведенным в параграфах 5.2.2 и 5.2.3. Для простых стержней, рассматриваемых в настоящем учебнике, нет каких-либо специальных требований, кроме тех, которые продиктованы расчетом. При проектировании мощных колонн большого сечения необходимо устанавливать поперечные ребра жесткости. Расчет поперечных ребер выходит за рамки нашего курса.

Стержни центрально-сжатых колонн должны проектировать­ся исходя из принципа равноустойчивости, т.е. их гибкости от­носительно главных осей сечения должны быть равны. В этом случае получаем наиболее экономичное по расходу материалов сечение. Условию равноустойчивости в полной мере отвечает се­чение в виде трубы, но в таких стержнях трудно предохранять внутреннюю поверхность от коррозии. Поэтому стержни из труб следует применять, если предусмотрены меры против попадания в них влаги.

Достаточно часто сечение стержня сплошной колонны проек­тируют в виде двутавра (прокатного или сварного). Применение обычных прокатных двутавров меньше всего отвечает принципу равноустойчивости, так как они имеют сильно различающиеся ра­диусы инерции относительно осей х—х, у—у. Рациональней исполь­зование широкополочных прокатных двутавров (рис. 5.7, б), или следует выполнять сечение в виде сварных двутавров (рис. 5.7, в).

Сварные двутавры проще всего выполняются с помощью ав­томатической сварки. Автоматическая сварка обеспечивает деше­вый и индустриальный способ изготовления таких колонн. Свар­ной двутавр с полкой шириной Ь, равной высоте И, является ос­новным типом сечения сварных колонн.

Выполнение стержня колонны из прокатных широкополочных двутавров или из сварных двутавров не отвечает в полной мере принципу равноустойчивости, но дает вполне пригодное для ко­лонн сечение. Добиться одинаковых гибкостей в сварных двутав­рах в принципе возможно за счет увеличения ширины полки, но это резко усложняет технологию сварочных работ при приварке полок к стенкам двутавра.

Оголовки центрально-сжатых колонн. Оголовок является верх­ней частью колонны, он служит для восприятия нагрузок от вы­шележащих конструкций и передачи их на стержень. В связи с этим оголовки проектируются с учетом конструкции опирающих­ся на них балок или ферм (при этом также учитываются особен­ности их крепления), передачи нагрузок и с учетом сечения стер­жня колонны.

 

В оголовках тяжело нагруженных колонн обычно подлежат расчету: толщина опорного листа, длина ребер жесткости и при­крепляющие их угловые сварные швы. В простых колоннах с не­большими нагрузками, которые рассмотрены в учебнике, эти раз­меры назначаются, как показано на рис. 5.10.

В сплошных колоннах опорный лист оголовка усиливают реб­рами жесткости, которые препятствуют изгибу опорного листа и одновременно способствуют включению в работу всего расчетно­го сечения колонны. Длина ребер жесткости принимается из уче­та восприятия прикрепляющими их угловыми сварными швами всего приходящегося на колонну усилия. Для центрирования на­грузки к опорному листу могут привариваться опорные (центри­рующие) пластинки шириной до 100 мм.

 

Базы центрально-сжатых стальных колонн. База колонны предназначена для распределения нагрузки и передачи ее на фун­дамент. Если нагрузку не распределить, то такая колонна разда­вит бетон фундамента, так как прочности стали и бетона различ­ны и относительно небольшая площадь сечения стального стерж­ня будет передавать значительные напряжения на бетон. База также обеспечивает крепление колонны к фундаменту.

В центрально-сжатых колоннах применяют два типа баз: с фре­зерованным торцом и с распределительной конструкцией — травер­сой. В простейшем случае база центрально-сжатой колонны состоит из опорной плиты, к которой приварен стержень колонны. Колон­на передает давление на фундамент через опорную плиту. В базе колонны расчету подлежат размеры опорной плиты (площадь и тол­щина листа), высота и толщина траверсы и др. Для тяжело нагру­женных внецентренно сжатых колонн расчет базы значительно усложняется. В простейших случаях расчетом следует определить раз­меры опорной плиты (длину и ширину). Толщина опорной плиты в этом случае может приниматься без расчета в пределах 20—60 мм.

Размеры опорной плиты определяют из условия прочности материала фундамента (бетона). Бетон фундамента под опорной плитой испытывает местное сжатие, расчетное сопротивление бетона при местном сжатии RhM определяется по формуле

(5.6)

где а= 1,0 (для бетонов < В25; произведение афй > 1,0)

 

 

(5.7)

 

где y4/od — площадь опорной плиты;

Аол — площадь подколонника.

Для предварительных расчетов можно принять произведение ац>ь = 1,0, тогда RhM. = Rb и размеры опорной плиты можно опре­делить по формуле

(5.8)

где N — расчетное усилие в колонне;

Rb — призменная прочность бетона;

уи — коэффициент условия работы бетона (для фундаментов принимается равным единице).

База с распределительной конструкцией (траверсой) позволя­ет уменьшить толщину опорной плиты, так как траверса способ­ствует распределению усилия от стержня колонны по опорной плите. Колонны с такими базами фиксируют в проектном поло­жении при помощи установочных болтов, далее все бетонируется до верхнего обреза плиты и она закрепляется анкерными бол­тами. Диаметр анкерных болтов принимают конструктивно 20—30 мм. Толщина траверсы принимается 10—20 мм (рис. 5.11).

 

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2021-06-09 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: