4. Принципы проектирования центрально сжатых сквозных металлических колонн.

Расчет стержня колонны:

1)Определяем требуемую площадь сечения:

Где , - задаемся.

После определяем требуемую площадь и требуемый радиус инерции:

2) По найденной площади и радиусу инерции по сортаменту подбираем профили. Далее определяем фактическую площадь и радиус инерции сечения относительно оси x (материальной оси).

3) Проверка устойчивости фактического сечения относительно оси х:

4) Определяем расстояние между ветвями колонны из условия равноустойчивости (устойчивость сквозной колонны относительно свободной оси y определяют не по гибкости, а по приведенной гибкости, которая всегда больше из-за деформативности решетки):

, где - гибкость ветви, которой задаемся.

5) Определив находим соответствующий ей радиус инерции и расстояние между ветвями: , где коэффициент зависит от типа сечения ветвей и берется по таблице. Значение b должно быть увязано с допустимым габаритом колонны, а также с необходимым зазором между полками ветвей.

6) Проверка гибкости относительно оси y фактического сечения колонны:

Определяют фактические и . После определяют приведенную гибкость:

, где - остается таким же, что и в пункте 4. (т.е. не корректируется)

7) По приведенной гибкости определяют фактический и производят проверку устойчивости: .

Расчет безраскосной решетки (планок):

Расстояние между планками определяется принятой гибкостью ветви и радиусом инерции ветви: .

Расчет планок состоит в проверке их сечения и расчете прикрепления их к ветвям. Планки работают на изгиб от действия перерезывающей силы Q_пл , величина которой определяется из условия равновесия вырезанного узла колонны: .

Здесь Q_пл – поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных в одной плоскости, равная при двух системах планок половине поперечной силы стержня колонны:

l_в- расстояние между осями планок; b₀-расстояние между ветвями в осях.

Отсюда:

Высоту планки h_пл определяют из условия ее прикрепления. Ширина планки – (0,5-0,75)b. Толщина планок берется конструктивно от 6 до 10 мм в пределах (1/10-1/15) h_пл.

В месте прикрепления планок действуют поперечная сила F_пл и изгибающий момент М_пл, равный .

В сварных колоннах планки прикрепляют к ветвям внахлестку и приваривают угловыми швами, причем планки заводят на ветви на 20-30 мм.

Прочность углового шва определяют по равнодействующему напряжению от момента инерции и поперечной силы: , где

- напряжение в шве от изгибающего момента

- напряжение в шве от поперечной силы.

- расчетное сопротивление срезу угловых швов.

- момент сопротивления шва.

- площадь сварного шва.

8. Основные положения метода расчета строительных конструкций по предельным состояниям и его применение в железобетонных конструкциях.

Предельное состояние – состояние конструкции или отдельных ее частей, при котором она перестает удовлетворять, предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям.

Предельных состояний существует бесконечно много. Но выделено 7 наиболее вероятных и значимых для несущих конструктивных элементов предельных состояний. Эти предельные состояния называются расчетными. Суть расчета заключается в том, чтобы в расчетный период эксплуатации конструкции ни одно из этих предельных состояний не наступило.

В зависимости от опасности наступления предельных состояний они разделены на группы:

1-я группа предельных состояний – состояния, наступление которых делает эксплуатацию конструкций невозможной:

1. Исчерпание прочности

2. Потеря устойчивости формы или положения

3. Исчерпание выносливости (для динамического воздействия)

4. Исчерпание прочности в условиях совместного действия нагрузки и внешней среды.

2-я группа предельных состояний – состояния, наступление которых

ограничивает эксплуатационные возможности конструкции или ее долговечность, но не исключает возможность эксплуатации конструкции по прямому назначению:

1. Образование трещин для конструкций, у которых они недопустимы по условиям эксплуатации.

2. Недопустимое раскрытие трещин для конструкций, для которых ширина раскрытия трещин должна быть ограничена

3. По деформациям

Метод предполагает введение системы классификационных нагрузок и классов бетона и стали, а также учета общей ответственности зданий. Эта классификация заключается в ведении 2-хуровневой системы нагрузок и сопротивляемости, которая принципиально обосновывается наличием 2-х групп предельных состояний.