Расчет колонны - Проектирование рабочей площадки производственного здания

Сечение сплошной колонны обычно принимают в виде широкополочного двутавра. Сквозную колонну конструируют из двух швеллеров прокатного профиля, связанных между собой решеткой в виде соединительных планок.

В качестве расчетных схем принимают или схему с шарнирным закреплением верхнего и нижнего концов колонны, или схему с жестким закреплением нижнего конца колонны и шарнирным закреплением ее верхнего конца.

При определение расчетной высоты колонны следует учитывать условия закрепления ее концов. Геометрическую высоту колонны при опирании балок сверху принимают равной разности между заданной высотой до верха настила рабочей площадки Н и фактически принятой строительной высотой балочной клетки. При примыкании главной балки к колонне сбоку геометрическую высоту колонны принимают равной Н.

Конструкция закрепления базы колонны к фундаменту должна соответствовать принятой расчетной схеме колонны.

Равноустойчивость колонны характеризуется равенством гибкости по обеим осям.

В сквозных колоннах расстояние между осями прокатных элементов определяют, исходя из равноустойчивости колонны в отношении материальной и свободной осей. Материальная ось пересекает стенки швеллеров, а свободная проходит параллельно стенкам и размещается между ними.

Специфика проверки устойчивости относительно свободной оси состоит в том, что здесь необходимо определить приведенную гибкость, учитывающую деформативность ветвей на участке между узлами соединительных элементов (расстояние между планками в свету), а также деформативность самих соединительных элементов.

Гибкость колонн по обеим осям не должна превышать предельную гибкость сжатых элементов.

Исходные данные:

Длина колонны 7,5 м, материал -- сталь С235, рассчитанное сопротивление RY = 240 МПа = 24 кН/см:. Присоединение планок осуществляется сваркой электродами Э-42. Расчетная нагрузка N = 2*QТах=2*968,3=1937 кН.

Расчет относительно материальной оси.

Требуемая площадь сечения, если принять гибкость л = 70,

См2,

Где ц=0,76 при гибкости л = 70.

Требуемый радиус инерции при расчетной длине колонны:

L0=0,7*l=0,7*7,5=5,25 м

IТр= l0/ л=5,25/70=7,5 см

По сортаменту ГОСТ принимаем два швеллера № 36, для которых А = 2х53,4 = 106,8 см2; дХ = 14,2 см.

Тогда гибкость лХ= l0/ iХ=525/14,2=37, ц=0,905.

Проверяем устойчивость колонны относительно материальной оси:

Принимаем сечение из швеллера № 36.

Расчет относительно свободной оси.

Определяем расстояние между ветвями колонны b из условия равноустойчивости в двух плоскостях:

Тогда требуемая гибкость относительно свободной оси:

Где - гибкость ветви.

Задавшись гибкостью ветви = (25...30), но не более предельной гибкости ветви ( = 40), получим:

Требуемое расстояние между ветвями колонны:

См

Здесь коэффициент а принят по [2, табл. 8].

Так как колонна стальная, то полученное расстояние должно быть не менее двойной ширины полок швеллера плюс зазор 100 мм, необходимый для последующей качественной окраски. В рассматриваемом случае 2х110 + 100 = 320 < 468 мм, принимаем b = 48 см.

Производим проверку устойчивости сечения относительно свободной оси.

Из сортамента (прил. табл. 2) для швеллера № 36: JY0=513 см4, iY0=3,10 см, z0=2,68 см, А=53,4 см2.

Момент инерции сечения относительно свободной оси: