2. Центрально-сжатые сплошные колонны. Расчет и

конструирование, основные требования, предъявляемые к колонне при их проектировании.

Балочные клетки опираются на колонны с центральной

передачей нагрузки. Центрально-сжатая колонна состоит

из трех элементов: стержня, оголовка и базы.

Выбор расчетной схемы и определение расчетных длин

колонны. L_ef=μ∙l, где l- геометрическая длина колонны

между связями, μ - коэффициент расчетной длины, его

значение зависит от условий закрепления концов

колонны.

Расчетная нагрузка на колонну N_k = N + N_c. N_c - собственный вес колонны (0.5 - 1%).

Конструктивный расчет:

Требуемая площадь сечения стержня колонны

Areq = N/(φ∙R_y∙γ_с). Где φ=0,75-0,85 - коэффициент

продольного изгиба.

По сортаменту принимаем сечение для стержня.

Выписываем геометрические характеристики.

Для обеспечения общей устойчивости стержня нормальное напряжение от расчетной нагрузки должно быть меньше критического α=N/(φ∙А∙R_y∙γ_с) < 1. Если условие не выполняется, то устойчивость стержня не обеспечена, следует внести коррективы в размеры поперечного сечения и повторить проверку условия устойчивости для нового сечения. При этом коэффициент продольного изгиба подсчитывается по наибольшей гибкости интерполяцией λ_x.y=l_ef.xy/i_x.y. Предельная гибкость [λ]=180-60α.

Проверка местной устойчивости элементов стержня из прокатного профиля типа К не требуется. Проверяем необходимость укрепления стенки колонны поперечными ребрами жесткости, они необходимы, если h_ef/t_w > 2,3∙√E/R_y, где h_ef = h-2∙(2t_f) - расчетная высота стенки. Т.к. колонна рассматривается как отправочный элемент необходимо укрепить стенку не менее чем двумя поперечными ребрами жесткости. Их размеры br > h_w/30+40, t_r > 2b_r ∙√Ry/E

Билет №2

1 Достоинства и недостатки мк. Сопоставление конструкций из стали и жб

+1) Надежность - она обусловлена близким соотношением действительной работы стали с расчетной схемой, вследствие однородности механических свойств сталей.

2) Прочность – высокие прочностные характеристики: модуль упругости Е= 2,06∙10⁵МПа. коэффициент текучести Ryn=230...750 МПа.

3) Относительная легкость

4) Водо-, газонепроницаемость

5) Высокая сборность и индустриальность

6)Ремонтопригодность

7) Оборачиваемость - возможность демонтажа

конструкций с последующим монтажом.

- 1) Подверженность коррозии. Меры предотвращения:

использование стали, содержащей легирующие элементы, - создание конструктивной формы без щелей и пазух, покрытие специальным составом.

2) Малая огнестойкость. При 200 снижается модуль продольной упругости, при 600 сталь переходит в пластическое состояние

Конструкция из железобетона при прочих равных условиях тяжелее СК более, чем в 16 раз.

2. Расчет и конструкция стержней сквозных колонн. Общая характеристика: стержень сквозной колонны состоит из 2х или нескольких прокатных профилей соединенных между собой решеткой. Преимущества перед сплошными - возможность обеспечения равноустойчивости стержня (гибкость в одном направлении = гибкости в другом направлении) путем раздвижки ветвей на определенную величину. Решетка обеспечивает совместную работу ветвей стержня колонны, может быть безраскосного типа в виде планок и раскосного типа только из раскосов или раскосов и стоек. Решетка раскосного типа более жесткая, т.к. образует в плоскости грани колонны форму, все элементы которой работают на осевые усилия. Однако, этот тип решетки более трудоемкий. Если расстояние между ветвями >0,8м, то элементы безраскосной решетки получаются тяжелыми и следует переходить на решетку раскосного типа. Раскосы и распорки проектируют из одиночных уголков с предельной гибкостью 150. При этом разрешается проектировать уголки на наружной кромке ветвей. Для обеспечения неизменяемости стержня колонны по его высоте устраивают диафрагмы жесткости через 3-4 м. Работа стержня сквозной колонны под нагрузкой: решетка, связывая ветви колонны, обеспечивает их совместную работу и общую устойчивость стержня. Ось, пересекающая ветви колонны – материальная. Параллельно ветвям колонны – свободная.

Расчет стержня сквозной колонны.

1.Формируем блок исходных данных, выбор типа сечения стержня колонны; материал колонны и его расчетные характеристики; нагрузка на колонну (расчетная), геометрическая длина стержня колонны, расчетные схемы стержня колонны и его расчетные длины.

2. Конструктивный расчет стержня колонны, т.к колонна работает на центральное сжатие, то мы определяем требуемую площадь сечения ветви колонны из условия обеспечения ее устойчивости А_req^B = N/φ∙Ry∙y_c. φ- коэффициент продольного изгиба (0,7-0,9), после чего обращаемся к сортаменту. По требуемой площади подбираем номер швеллера и выписываем его геометрические характеристики: № [ - Ав, ix^в, iy^в, λх^в = lef,x/ ix^в, λх^в = lef,y/ iy^в - не можем подсчитать. Ширину сечения стержня колонны b определяем из условия равноустойчивости. Которое говорит о том, что гибкость колонны относительно оси х-х = гибкости колонны относительно оси у-у. λх = λef, λх = √ λу²+ λв1², λв1 - гибкость ветви относительно оси 1-1, параллельно оси у-у.

λу = √ λх²+ λв1,^{2 λ}у - гибкость стержня колонны относительно оси у-у без учета упругойподдатливости планок. В учебной литературе есть таблицы, которые устанавливают соотношения между радиусом инерции и габаритом сечения.

После определения ширины сечения b расставляем планки по высоте стержня колонны и уточняем 1_b (длину ветви между планками)

λ _b1=l_b /i_b. После чего подсчитываем геометрические

характеристики стержня колонны, а затем производим

проверки устойчивости стержня колонны и ветви.

Проверка устойчивости стержня колонны относительно

материальной оси,

σ = N/φx∙A < Ry*y_c.

А - площадь сечения всего стержня, φх-коэффициент продольного изгиба относительно оси х, λх= l_ef^x/ i_вх (табл 72, СНиП)

Проверка устойчивости стержня колонны относительно свободной оси у-у

σ = N/φу∙A < Ry*y_c.

А - площадь сечения всего стержня. φу - коэффициент

продольного изгиба относительно оси х.

λеf = √ λу²+ λв1²

Проверка устойчивости ветви колонны относительно собственной оси 1-1

σ = (N/2)/φв∙A < Ry*y_c.

λ _b=l_в /i_в1.

Билет №3.

1. Выбор стали для конструкций зданий и сооружений. Факторы, влияющие на выбор. Производиться по результатам вариантного сопоставление с учетом требований и норм. СНиП, табл 50*. В основу этой таблицы положены факторы, влияющие на работу материала:

- температура монтажа и эксплуатации, здесь учитывается опасность хрупкого разрушения при пониженной температуре.

- характер нагружения (динамические, вибрационные и переменные нагрузки).

- вид напряженного состояния.

- способ соединения элементов (отсутствия сварки, наличие сварки).

- толщина проката.

В соответствии с указанными факторами, конструкции из стали разделяют на 4 группы:

К первой группе отнесены сварные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок.

Ко второй группе относятся сварные конструкции, работающие на статическую нагрузку при воздействии одноосного и однозначного двух­осного поля растягивающих напряжений.

К третьей группе отнесены сварные конструкции, работающие при преимущественном воздействии сжимающих напряжений,а также конструкции второй группы при отсутствии сварных соединений.

В четвертую группу включены вспомогательные конструкции и эле­менты (связи, элементы фахверка, лестницы, ограждения и т.п.), а так­же конструкции третьей группы при отсутствии сварных соединений.

На выбор стали влияет- 2 параметра: 1) группа конструкций. 2) расчетная температура (температура наиболее холодных пятидневки с обеспеченностью 0,92, определенная согласно СНиП «климатология»).