Металеві конструкції

НАСКРІЗНІ КОЛОНИ

Стержень наскрізної колони складається з окре­мих гілок, з'єднаних між собою за допомогою планок чи решіток (рис. 5.37). Використовують такі колони при відносно невеликих навантажен­нях (до 5000...60G0 кН) і значній висоті, коли ви­моги до жорсткості високі. Порівняно з суціль­ними вони вимагають більших витрат праці на виготовлення.

Прозір між вітками приймають, виходячи з умови стійкості, але не меншим за 100... 151) мм, щоб забезпечити вільний доступ до внутрішніх поверхонь для їхнього очищення і нанесення ан­тикорозійних захисних покрить.

Спільна робота окремих гілок перерізу забез­печується решітками чи планками. Схему граток найчастіше приймають трикутною чи трикутною з проміжними стояками. Широко використовують і безрозкісне рішення у вигляді планок. З'єднання з допомогою решіток має більшу жорсткість, але трудомісткіше у виконанні. Безрозкісне з'єднання планками простіше у виготовленні і естетичніше. Воно найчастіше використовується у відносно не­великих колонах із зусиллями до 2000...3000 кН і незначною висотою. Розкісні решітки стають вигіднішими при великих відстанях між вітками колони Ь > 800...1000 мм (див. рис. 5.37), коли план­ки дуже громіздкі.

Для підвищення жорсткості колон на скручу­вання від випадкових дій і впливів при виготов­ленні та під час монтажу і збереження незмін­ності контуру у наскрізних колонах передбачають діафрагми через 3...4 м по висоті.

Відносно матеріальної осі х—х переріз розгля­дають як суцільний - На гнучкість стержня пер­пендикулярно до вільної осі у—у значно впливає деформативність з'єднувальних елементів — пла­нок чи решіток. Добір перерізу наскрізної колони починають з умови забезпечення стійкості віднос­но матеріальної осі. Виконують його аналогічно суцільним перерізам з використанням формул (5.106)—(5.114).

Відстань між гілками визначають, виходячи з умови рівної стійкості стержня колони відносно обох осей (рис. 5.38). Прийнявши в першому на­ближенні Ху = Хг і знаючи Хг, можемо обчислити потрібне значення радіуса інерції перерізу віднос­но осі у:

К

Іу = J^. (5.115)

Користуючись, як і у випадку суцільної ко­лони, коефіцієнтом зв'язку між шириною та ра­діусом інерції перерізу а2, записуємо

B = —У-, (5 116)

А2

Де а2 = 0,44 для перерізу, зображеного на рис. 5.38. Для інших типів перерізу значення а2

Приймають згідно з довідковою літературою (на - Перевірку стійкості наскрізних колон відносно

Приклад, для перерізу зі швелерів, але поличка - вільної осі виконують за умовною зведеною гнуч-

Ми назовні (див. рис. 5.37) це значення становить кістю: а2 = 0,6).

Де Леf — зведена гнучкість наскрізного перерізу.

У стержнів з перерізом, що розглядається (рис. 5.38), значення зведеної гнучкості обчислю­ють:

Для колон з решітками

КІ = V Лу + a-^-S Adi

Для колон з планками

Леї = V Л2 + 0,82Лі (1 + п) при п > 0,2, (5.119)

Леї = V К + Af, при п < 0,2, (5.120)

Де Лу —гнучкість усього стержня відносно осі у—у, обчислена, як для суцільного перерізу;

Коефіцієнт, що враховує кут роз­

Міщення розкосів (див. рис. 5.37, б); А — площа перерізу всього стержня; АгП — площа перерізу, її

Одного розкосу; Л[ = - т— — гнучкість окремої вітки г!/і

На довжині її відносно осі Ці—уі (див. рис. 5.38); іу — радіус інерції перерізу вітки відносно осі

— коефіцієнт, який враховує

Співвідношення між погонною жорсткістю окре-

.. . К І,

Мої вітки - у - та планки --; /Ьі — момент інерції

Перерізу гілки відносно осі уі—у і, Is — момент інерції перерізу однієї планки відносно централь­ної горизонтальної осі. Гнучкість інших типів перерізів обчислюють за рекомендаціями норма­тивних документів.

Для забезпечення стійкості окремої вітки тре­ба, щоб її гнучкість А) не перевищувала гнучкості всього стержня. Найчастіше приймають

Aj < 40. (5.121)

За величиною At приймають крок вузлів решіток чи планок.

Оскільки поперечна сила у центрово-стисненій колоні відсутня, то гратки і планки розраховують на дію умовної поперечної сили:

-6

Qfic = 7,15 ■ 10

EN

2330

Ry ф

/

Де ф — коефіцієнт поздовжнього згину стержня колони складеного перерізу в площині планок чи граток.

Умовна поперечна сила враховує випадкові си­лові впливи, які виникають під час виготовлення, транспортування, монтажу та експлуатації коло­ни, а також випадкові ексцентриситети прикла­дення осьової сили та криволінійності осі колони. Значення Qf]c розподіляють порівну між планками чи решітками кожної грані (у прикладі на рис. 5.38 таких граней дві).

Звідси зусилля, що діє в одній системі планок або граток:

Qik

(5.123)

Далі можна обчислити зусилля у розкосі решіток (рис. 5.39):

Qfic

(5.124)

2 sin a

Nd

(5.125)

Ф • Ry ■ Yc'

У°

\ У о x2

Рис. 5.39. Розрахункові схеми наскрізних колон: схема до обчислення зусиль у ґратках; б — вузол кріплення кутника граток (2) до вітки колони (/).

Де ф обчислюють при граничному значенні гнуч­кості розкосу Ad = 150.

Коефіцієнт умов роботи відповідно до рекомен­дацій норм приймають ус = 0,75, як для кутників, що закріплені однією поличкою. Найменший по­трібний радіус інерції перерізу відносно осі у0—у{) (рис. 5.39, б) при тій же гнучкості:

(5.126)

Орієнтуючись на отримані величини Ad та г(!, згідно з сортаментом вибирають потрібний номер кутника. Шви кріплення кутників граток розра­ховують на зусилля Nd. При рівносторонніх кут­никах можна прийняти, що через шов вздовж

Обушка кутника передається ^Nd, а вздовж пе-

О

Ра — Nd. Катети та довжини швів повинні за­довольняти вимоги зварюваності.

У наскрізних колонах на планках ширину пла­нок встановлюють, виходячи з умови забезпечен­ня жорсткості з'єднання. Рекомендується прий­мати

D, = (0,5-0,7) • Ь. (5.127)

Розрахункова схема такої колони — це бага­топоверхова рама зі стержнями, защемленими у вузлах. Стояками є вітки колони, а ригелями — планки (рис. 5.40).

З умови рівноваги вузла такої рами

Q, • h F, • b

= (5.128)

Де умовні позначки див. рис. 5.40.

Звідси перерізувальна сила і згинальний мо­мент у планці:

Fs = Qs1^-, (5-129)

Товщину планок приймають у межах ts = (1/10—1 /15) ds і переважно не меншою ніж 6 мм, чим забезпечується їх стійкість. Міцність пере­різу планки перевіряють на дію зусиль Fs та Му На ці ж зусилля розраховують і шви кріплення планок.

Стійкість стержня наскрізної колони відносно вільної осі перевіряють, використовуючи ту ж формулу (5.113), що й для суцільного перерізу. Але коефіцієнт поздовжнього згину приймають за зведеною гнучкістю яка враховує подат­

Ливість з'єднання ґратками чи планками і фак­тичні геометричні характеристики прийнятих перерізів.