Принципы проектирования центрально сжатых сплошных металлических колонн.

Определяем требуемую площадь сечения:

Где , - задаемся.

После определяем требуемую площадь и требуемый радиус инерции:

Зависимость радиуса инерции от типа сечения приближенно выражается формулами: , где - табличные коэффициенты.

Отсюда определяют требуемые генеральные размеры сечения колонны:

В сплошных колоннах двутаврового сечения коэффициент примерно в два раза больше коэффициента поэтому определяют требуемый размер b, a h принимают по конструктивным и производственным соображениям.

Установив генеральные размеры сечения b и h, подбирают толщину поясных листов (полок) и стенки исходя из требуемой площади колонны и условий местной устойчивости.

В первом приближении обычно не удается подобрать рациональное

сечение, которое удовлетворяло бы трем условиям (Атр, bтр, hтр), так как при их определении исходная величина гибкости была задана произвольно. Выяснив несоответствие, указанные величины корректируют.

Откорректировав значения А, b и h, производят проверку сечения:

Далее производим проверки:

1) Из условия местной устойчивости стенки:

(1), но не более , где - для двутавра.

2) Из условия местной устойчивости полки: отношение свеса полки b₀ к ее толщине t_п в колоннах с условной гибкостью от 0,8 до 4 должно удовлетворять условию:

Если по конструктивным соображениям h₀/t принимается больше указанных выше величин, то стенку укрепляют продольным ребром. Тогда за расчетную высоту стенки h₀ принимают расстояние от ребра до полки. Ребро может быть парным или расположенным с одной стороны. При укреплении стенки парным ребром значение h₀/t в формуле (1) надо умножать на коэффициент , определяемый при I_пр/(h₀t³) 6 по формуле:

, где I_пр- момент инерции сечения продольного ребра.

При расположении ребра с одной стороны стенки его момент инерции должен вычисляется относительно оси, совмещенной с ближайшей гранью стенки. Продольное ребро жесткости следует включать в расчетное сечение площади стержня колонны.

Для укрепления контура сечения и стенки колонны при ставятся поперечные ребра жесткости на расстоянии 2,5-3м. На каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер.

Рекомендация:

1. В колоннах, работающих на центральное сжатие, сдвигающие усилия между стенкой и поясами незначительны. Поэтому поясные швы в сварных колоннах принимаются конструктивно в зависимости от марки стали и толщины свариваемых элементов.

2. Толщина стенки принимается, возможно меньшей, т.к. сечение стенки, не увеличивая момента инерции относительно оси у (вдоль двутавра) увеличивает площадь и уменьшает радиус инерции и жесткость колонны. Но в случае прикрепления мощных балок стенка не должна быть чрезмерно тонкой, так как в противном случае она оказывается перенапряженной в месте прикрепления балок.