временной нагрузки с одной стороны колонны последняя работает на внецентренное сжатие. При этом момент условно принимается равным

М = Ne,

где N - опорное давление от односторонней временной нагрузки, е - эксцентриситет приложения силы N.

При примыкании сбоку к крестовым колоннам балки обычно располагаются в плоскости биссектрисы угла крестового сечения и опираются на столики между листами колонны, что также приводит к эксцентриситету приложения давления при односторонней нагрузке (рис. 8.11,г), хотя и меньшему, чем при двутавровых колоннах.

На трубобетоиные колонны балки удобнее опирать сверху (рис. 8.11, а).

2. Выбор типа сечения колонны

При выборе типа сечения колонны необходимо стремиться получить наиболее экономичное решение, учитывая величину нагрузки, удобство примыкания поддерживаемых конструкций, условия эксплуатации, возможности изготовления и наличие сортамента.

Прежде всего надо решить, принимать ли колонну сплошной или сквозной. Максимально возможная расчетная нагрузка для сквозных колонн из двух швеллеров составляет 2700-3500 кН, для колонн из двух двутавров - 5500-5600 кН. Прн значительных нагрузках сквозные колонны получаются сложными в изготовлении, более рациональными оказываются сплошные колонны.

Сплошные колонны из гнутых профилей (см. рис. 8.3, д) при расчетной длине в пределах до 6 м благодаря простоте изготовления могут соперничать по стоимости со сквозными и при малых расчетных нагрузках (400-800 кН).

Трубобетоиные колонны рациональны при больших нагрузках. Они рациональны с точки зрения архитектурных требований, удобны в эксплуатации на открытом воздухе и в агрессивной среде, так как легко окрашиваются и меньше подвержены коррозии.

Сжатые стержни из алюминиевых сплавов проектируют, как правило, сквозными, чтобы получить большую жесткость.

§ 5. подбор сечения и конструктивное оформление стержня колонны

1. Сплошные колонны

Подбор сечения сплошной колонны. Задавшись типом сечения колонны, определяем требуемую площадь сечения по формуле

Лтр = yv/9-i?-Y, (8.21)

где /v -расчетное усилие в колонне; y - коэффициент условий работы (прил. 13).

Чтобы предварительно определить коэффициент ф (см. прил. 7), задаемся гибкостью колонны

% = 1,Ц.

При расчете на ЭВМ коэффициент ф можно принимать по формулам, приведенным в СНиП 11-23-81, п. 5.3.

Для сплошных колонн с расчетной нагрузкой до 1500-2500 кН и длиной 5-6 м можно задаться гибкостью 1=100-70, для более мощных колонн с нагрузкой 2500-4000 кН гибкость можно принять == = 70-50. Задавшись гибкостью X и найдя соответствующий коэффициент ф, определяем в первом приближении требуемую площадь по формуле (8.21) и требуемый радиус инерции, соответствующий заданной гибкости:

Цр = г„Д. (8.22)

Зависимость радиуса инерции от типа сечения приближенно выражается формулам:

где h и Ъ - высота и ширина сечения; а; и Оа-коэффициенты для определения соответствующих радиусов инерции для наиболее распространенных сечений, приведены в табл. 8.1.

Отсюда определяются требуемые генеральные размеры сечения колонны:

тр .

«2

(8.23)

Ранее было отмечено, что в сплошных колоннах двутаврового сечения коэффициент «1 примерно в два раза больше коэффициента аг, поэтому определяют требуемый размер Ь, а h принимают по конструктивным и производственным соображениям, руководствуясь, например, возможностью заводки между полками колонны балки при примыкании ее к стенке или возможностью приварки автоматом (трактором) полок к стенке (рис. 5.16) и т. п.

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

Отношения ширины элементов сечения (полок, стеики) к их толщине подбирают так, чтобы они были меньше предельных отношений, устанавливаемых с точки зрения равнопрочности стержня в целом и его элементов (см. гл. 3, § 8).

В первом приближении обычно не удается подобрать рациональное сечение, которое удовлетворяло бы трем условиям (Лур, Ьтр, /гтр), так как при их определении исходная величина гибкости была задана произвольно. Выяснив несоответствие, указанные величины корректируют. Если заданная гибкость Х принята очень большой, то получается слишком большая площадь при сравнительно малых размерах Ь и h. Следовательно, надо увеличить сечение, одновременно уменьшив площадь Лтр, т. е. уменьшить принятую гибкость.

Если принятая гибкость чрезмерно мала, то получается слишком малая площадь при сильно развитом сечении, тогда Лтр следует увеличить, уменьшив размеры сечения.

Откорректировав значения А, b а h, производлт проверку сечения

и напряжения

0=-- •</?-Т. (8.24)

Если нужно, вносят еще одну поправку в размеры сечения, обычно последнюю.

После окончательного подбора сечения производят его проверку определением фактического напряжения по формуле (8.24). При этом коэффициент фтагл берут по действитбльной наибольшей гибкости, для вычисления которой определяют фактические моменты инерции и радиусы инерции принятого сечения колонны ix = y"lJA; iy~VtyiA.

Три незначительных усилиях в колонне ее сечение подбирают по предельной гибкости Хтах=\20, установленной СНиИ, для чего определяют минимально возможный радиус инерции

min alXfnax - 190 -

Таблица 8.3. Значение коэффициентов повышения прочности бетона в трубе

И, установив по нему наименьшие размеры сечения,

окончательно подбирают сечение по конструктивным соображениям исходя из наименьшей возможной толщины элементов (по условиям устойчивости).

Проверка несущей способности трубобетонной колонны, производится по формуле

N <{AGR6k5 + ArpR)(f, (8.25)

где Ае и Лтр - площадь бетона и стальной трубы; R и R - расчетные сопротивления бетона и стали; ks - коэффицнеит, учитывающий повышение прочности бетона в трубе (табл. 8.3); ф - коэффициент продольного изгиба трубобетона (табл. 8.4).

Приведенная гибкость определяется по формуле

ир -

где k = -

k6R(,

( + х)

la f (0,25-1-0,5,11) ; ЦЛтр/Лг; .j - расчетная длина колонны; in-

(8.26)

• радиус oeTOHiioro ядра,

Конструктивное оформление и фактическая работа стержня колонн. В колоннах, работающих на центральное сжатие, сдвигающие усилия между стенкой и поясами незначительны, так как величина поперечной силы, возникающей от случайных воздействий, невелика. Поэтому поясные швы в сварных колоннах принимаются конструктивно в зависимости от марки стали и толщины свариваемых эле.ментов (см. табл.5.5).

В колоннах, не эксплуатируемых в средне- и сильноагрессивных средах и не возводимых в климатических районах I,, Ь, По и Пз (при температуре <-50°С, см. СНиП), поясные швы можно выполнять односторонними.

Толщину стенки колонны следует принимать возможно меньшей, так как сечение стенки, не увеличивая момента инерцпи относительно оси -у, увеличивает площадь и, следовательно, уменьшает радиус инерции iy=~ Ь \\ жесткость колонны. В случае прикрепления мощных

Таблица 8.4. Коэффициенты продольного изгиба трубобетонных стержней (для

труб из стали класса С38/23)