10. Расчет и конструктивные решения внецентренно сжатых стальных колонн, базы и подкрановой ступени

От действующих во внецентренно сжатой сквозной колонне рас­четных усилий N и М в ее ветвях возникают только продольные уси­лия (как в ферме с параллельными поясами). Поперечную силу вос­принимает решетка. Несущая способность такой колонны может быть исчерпана или в результате потери устойчивости колонны в целом, или в результате потери устойчивости какой-либо ветви.

Усилия в отдельных ветвях колонны определяют по формуле (рисунок ниже):

N₁ = N_y/h₀ ± M/h₀

где h₀ — расстояние между центрами тяжести ветвей; у — расстоя­ние от центра тяжести колонны до оси ветви, противоположной рас­сматриваемой.

К расчету сквозной внецентренно сжатой колонны

После определения усилий в ветвях наиболее напряженную из них проверяют на устойчивость в обеих плоскостях как центрально сжатый элемент. За расчетную длину принимают: в плоскости дей­ствия момента — расстояние между узлами крепления решетки, из плоскости действия момента — длину ветви.

Устойчивость колонны в целом в плоскости действия момента проверяют по формуле выше, при этом коэффициент φ_е определяют в зависимости от условной приведенной гибкости λ_ef = λ_ef √R_y/Е и относительного эксцентриситета m. Приведенную гибкость λ_ef вы­числяют, как для центрально-сжатых колонн, по формуле выше.

Относительный эксцентриситет для сквозных колонн

m = M_x/N  A_y/I_x

где А — площадь сечения ветвей колонны; у — расстояние от цент­ра тяжести сечения колонны до оси наиболее сжатой ветви; I_x — момент инерции сечения.

Устойчивость сквозной колонны как единого целого из плоско­сти действия момента проверять не нужно, так как она обеспечивает­ся проверкой устойчивости в этом направлении каждой из ветвей.

Расчет и конструирование соединительных решеток в сквоз­ных колоннах. В сжатых колоннах всегда бывают некоторые неучи­тываемые расчетом случайные или конструктивные эксцентриситеты, под влиянием которых в центрально-сжатых колоннах возникают из­гибающие моменты и перерезывающие силы. Интенсивность этих из­гибающих моментов и поперечных сил неизвестна, так как неизвестна величина эксцентриситетов, возникающих в реальных колоннах. 

Поэтому для определения расчетной поперечной силы в цент­рально-сжатых составных сквозных колоннах пользуются резуль­татами исследований, которые показали, что поперечная сила зави­сит от геометрических размеров колонны и материала. Эле­менты соединительной решетки составных сжатых стержней (колонн) рассчитывают на условную поперечную силу Q_fic, прини­маемую постоянной по всей длине стержня:

где N— продольное усилие в составном стержне; φ — коэффици­ент продольного изгиба, принимаемый для составного стержня в плоскости соединительных элементов.

Условную поперечную силу Q_fic прикладывают в каждом узле составного стержня. Она равномерно распределяется между плос­костями решеток. Таких плоскостей обычно две, в результате чего на каждую плоскость действует сила (рисунок ниже):

Q_x = Q_s/sinβ

где β — угол между раскосом и ветвью.

Во внецентренно сжатых сквозных колоннах элементы решет­ки рассчитывают на поперечную силу, равную большему из значе­ний, определенному при статическом расчете Q или условному Q_fic

Сжимающие усилия в раскосе находят при раскосной решетке так же, как и в элементах фермы (рисунок ниже):

N_ad = Q_x/sin

где Р — угол между раскосом и ветвью.