ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫЕ КОЛОННЫ

В центральносжатых колоннах равнодействующая сила приложена по оси колонны и вызывает в ней центральное сжатие расчетного поперечного сечения. Центральносжатые колонны так же как и внецентренно сжатые состоят из трех основных частей выполняющих определенную функцию: оголовка стержня и базы башмака рис. По типу сечений различают сплошные колонны состоящие из прокатных двутавров или труб или различных комбинаций открытых профилей рис.

2014-06-17

1.72 MB

131 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


Лекция 10м КОЛОННЫ

ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫЕ КОЛОННЫ

Колонны предназначены для передачи нагрузки от балочных клеток, ферм покрытий, рабочих площадок и других конструкций  на фундаменты. В центрально-сжатых колоннах равнодействующая сила приложена по оси колонны и вызывает в ней центральное сжатие расчетного поперечного сечения. Центрально-сжатые колонны, так же как и внецентренно сжатые, состоят из трех основных частей, выполняющих определенную функцию: оголовка, стержня и базы (башмака) (рис. 1-10).

Случай центрально-сжатых колонн имеет место в одноэтажных (рис. 1-10, а, б) и многоэтажных (рис. 1-10, в) гражданских и промышленных зданиях, когда горизонтальные усилия воспринимаются системой   вертикальных связей.

По типу сечений различают сплошные колонны, состоящие из прокатных двутавров или труб или различных комбинаций открытых профилей (рис. 2-10),

и сквозные, состоящие из двух или четырех ветвей, соединенных между собой планками или решетками из уголков или швеллеров (рис. 3-10).

Соединение ветвей на планках применяют тогда, когда расстояние между осями ветвей не превышает 500 — 600 мм. При больших расстояниях планки получаются тяжелыми, поэтому целесообразно применять решетку из одиночных уголков.

В дальнейшем мы ограничимся рассмотрением только сплошных колонню

При проектировании центрально-сжатых колонн, закрепленных только по концам, стремятся к обеспечению ее равноустойчивости относительно главных осей инерции сечения х х и у у. Чтобы колонна была     равноустойчивой, гибкость ее в плоскости оси х должна быть равна гибкости в плоскости у, т.е.

х = у или l0,x /ix = l0,y /iy

Исходя из этого наиболее рациональными типами сечений для сравнительно коротких колонн являются широкополочный двутавр, труба и сварное двутавровое сечение, составленное из трех листов. При большой длине и небольших нагрузках сквозные колонны более эффективны по расходу материала, чем сплошные, но имеют трудности крепления примыкающих балок, особенно в случаях примыкания балок по длине стержня.

Расчет центрально-сжатой колонны начинают с определения расчетной продольной силы с грузовой площади колонны (рис. 6-9) :

 N = AS Ftot                     (Ф1-10)

где Ftot — суммарная интенсивность всех постоянных и временных нагрузок, приведенная к 1 м2 грузовой площади; AS — грузовая площадь колонны.

Требуемая площадь сечения колонны может быть определена из условия обеспечения устойчивости центрально-сжатого стержня по формуле

                                             (Ф2-10) 

Для предварительного расчета коэффициент продольного изгиба принимают для стальных колонн 0,75 — 0,85; для алюминиевых 0,6 — 0,75. По найденному значению Аса1 стержень сплошной колонны из прокатных профилей находят путем подбора профиля по сортаменту, у которого значения площади А Аса1

Для сплошных двутавровых стержней, составленных из трех стальных листов, при назначении размеров сечения руководствуются следующими соображениями: для поясов применяют листы толщиной tf =8 — 40 мм, для стенки — толщиной tw =6 — 16мм; высоту и ширину сечения колонны в зависимости от допустимой гибкости принимают в пределах (1/14 — 1/29) H (табл. 1-10). При значительных продольных силах гибкость колонн рекомендуется принимать в пределах  =60 — 90, но не более 120. (После назначения сечения определяют его фактические геометрические характеристики: А, ix, iy, ,х, у, x, у. Затем, сопоставляя x и у, определяют значения  min. Сечение считается подобранным, если в результате проверки напряжений по формуле (Ф2-10) нет перенапряжения, а процент недонапряжение не превышает 5 % для сварных и комбинированных профилей или его невозможно уменьшить в пределах сортамента прокатных профилей.

При расчете центрально-сжатых стержней приближенные значения радиусов инерции сечения могут быть определены по табл. 2-10. Моменты инерции сварного двутаврового сечения относительно главных осей могут быть определены по формулам:

Jx=(twhw3/12)+2Af(hw/2+tf/2)2                                 (Ф3-10)

Jy = 2tfbf3/12.                                     (Ф4-10)

БАЗЫ ОДНОВЕТВЕВЫХ КОЛОНН

Базой называют опорную часть колонны, передающую усилия с колонны на фундамент. Конструктивное решение базы зависит от типа колонны и условий ее закрепления в фундаменте (шарнирное или жесткое). Различают базы центрально-сжатых (рис. 4-10, а, б) и внецентренно сжатых одноветвевых колонн (рис. 4-10, в, г, д).

 Простейшая база состоит из опорной плиты, приваренной к фрезерованному торцу стержня (рис. 4-10,а). Такое решение целесообразно при небольшой продольной силе в колонне и шарнирном закреплении колонны в фундаменте.

При увеличении продольной силы площадь опорной плиты значительно возрастает, а следовательно, возникает необходимость (для сохранения минимальной толщины плиты) вводить ребра жесткости (рис. 4-10,б, в). В этом случае траверса служит для более равномерного распределения усилия от колонны на плиту и увеличивает несущую способность плиты в ее работе на изгиб от реактивного давления фундамента. Площадь опорной плиты Арl обеспечивает передачу усилия от колонны на фундамент и определяют ее по формуле

Apl=N/Rb                                    (Ф5-10)

где N — расчетная продольная сила в колонне на уровне базы; Rb — расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, — коэффициент увеличения величины Rb в зависимости от соотношения площади верхнего обреза фундамента Af к рабочей площади опорной плиты.

=, но не более 1,5. (Ф6-10)

Толщину опорной плиты tpl  базы можно определить по формуле

tpl       , (Ф7-10)

где М — расчетный изгибающий момент на участках опорной плиты между ребрами жесткости, отнесенный к полосе шириной 1 см.

При небольших усилиях допускается проектировать траверсы с передачей усилия от колонны на траверсу через сварные швы (рис. 4-10 ,б, в). В колоннах, работающих на внецентренное сжатие, устраивают жесткие базы, развитые в плоскости действия изгибающего момента.

В одноветвевых сплошностенчатых колоннах при небольших изгибающих моментах применяют одностенчатые открытые башмаки из листов 10—12 мм (рис.,4-10,д), удобные в производстве работ. В зоне крепления базы к фундаменту кроме вертикальных возникают также горизонтальные поперечные силы, сдвигающие башмак по поверхности фундамента, и изгибающие моменты, отрывающие от фундамента одну часть башмака и прижимающие другую. Сдвиг воспринимается силами трения, возникающими между опорной плитой и фундаментом, а также работой анкерных болтов на срез.

Изгибающий момент воспринимается работой анкерных болтов на растяжение (выдергивание). Глубина заделки анкерных болтов в тело фундамента зависит от величины изгибающего момента и конструкции анкерного устройства (рис. 5-10). Для центрально-сжатых колонн диаметр анкерных болтов принимают конструктивно равным d=22— 26 мм.

Один из ответственных этапов возведения колонн — их установка на фундаменты, которая должна обеспечить строгое соблюдение проектных отметок оголовка, опорной площадки подкрановой ветви, а также должна препятствовать просадке колонны в процессе эксплуатации. Наибольшее применение находит способ, основанный на предварительном опирании базы колонны на заранее установленные и выверенные по высоте металлические подкладки толщиной 50—60 мм с последующей подливкой под плиту цементного раствора при постоянном трамбовании (рис. 6-10).

КОНСТРУКЦИЯ ОГОЛОВКОВ, СТЫКИ И ДЕТАЛИ КОЛОНН

Оголовки предназначены для передачи усилия от ферм или балок на стержень колонны. Различают оголовки сплошных и сквозных колонн (рис. 9-10).

Так же, как и при рассмотрении баз мы в нашем кратком курсе ограничимся рассмотрением оголовков только сплошных колонн.  

В сплошных колоннах горизонтальный опорный лист оголовка подкрепляют ребрами жесткости, которые одновременно способствуют включению в работу всего расчетного сечения колонны. Для центрирования нагрузки к опорному листу приваривают центрирующую пластинку, ширина которой не превышает 100 мм.

Стыки в колоннах могут быть заводскими и монтажными. Заводские стыки выполняют в стержнях колонны на сварке. Они служат для увеличения длины прокатных профилей или листов, если они не удовлетворяют

Стыки должны обеспечить равнопрочность шва и основного металла. При швах встык их располагают вразбежку в полках и стенке (рис. 10-10,а), а в случае применения накладок допускается устройство стыка в одном сечении (рис. 10-10,б, в}. В заводских стыках усилия передаются сварными швами. В трубчатых колоннах при равенстве диаметров и толщин стыкуемых труб в центрально-сжатых колоннах применяется сварка встык (рис. 11-10,а), а во внецентренно сжатых — сварка встык с помощью установки внутри основной трубы короткого трубчатого вкладыша (рис. 11-10,в).

Второй вариант более трудоемок и металлоемок, но более прочен и надежен в эксплуатации. При изменении диаметра трубчатого стержня в стыке устанавливается круглая пластина, толщина которой определяется расчетом, как и в пластине, шарнирно опертой по контуру (рис. 11-10, б).

Монтажные стыки предназначены для соединения отдельных монтажных марок (частей) колонны, ограниченных транспортными возможностями, в одно целое. Такие стыки выполняют на строительной площадке, что объясняет повышенные требования к точности их сборки и прочности. Точность сборки обеспечивается применением монтажных болтов, устанавливаемых в заранее подготовленные отверстия, фрезеровкой торцов сопряжения стержней и ветвей колонны, а при необходимости выполнением дополнительного сварного стыка (рис. 12-10).

При устройстве фланцевых соединений в трубчатых стержнях (рис. 12-10, в, г) диаметр стыковых пластин должен обеспечивать свободную установку стяжных высокопрочных болтов.

Наиболее напряженными и трудоемкими в изготовлении зонами  являются участки прикрепления подкрановых консолей к стержням колонны постоянного по длине сечения (рис. 13-10),

а также зоны сопряжения надкрановой и подкрановой частей ступенчатых колонн (рис. 70). В этих узлах действуют нормальные и поперечные силы, а также значительные изгибающие моменты. Передача этих усилий с элемента на элемент осуществляется расчетными сварными швами. При проектировании следует избегать устройства монтажных стыков в данных зонах колонн.

5



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
14. Расчет и конструирование колонны среднего ряда 279.26 KB
  Принимаю размещение стропильных конструкций, в частности балки с параллельными поясами l=12м, в направлении поперечных рам, при использовании в качестве покрытия здания плит длиной 12м.
5381. Разработка интегрированной системы проектирования и управления колонны К-4 установки АВТ-4 485.6 KB
  В качестве объекта был выбран блок стабилизации бензина установки АВТ-4. Стабилизатор К-4 предназначен для стабилизации прямогонного бензина путем отгонки из него углеводородных газов и сероводорода.
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.