Наскрізні колони

Типи перетинів і решіток

Стрижень наскрізний колони складається з двох або декількох прокатних профілів, з`єднаних між собою в площинах полиць планками або гратами.

Наскрізна колона з планками

Основною перевагою наскрізних колон є можливість дотримання в них умови рівностійкого.

Наскрізні колони досить економічні по витраті металу. У той же час вони більш трудомісткі у виготовленні, так як велика кількість коротких швів ускладнює застосування автоматичного зварювання.

Перетин стрижня наскрізних колон утворюється зазвичай з двох швелерів, розташованих полками всередину перетину. Розташування швелерів полками назовні при одних і тих же габаритних розмірах перетину менш вигідно з точки зору витрат матеріалу і застосовується тільки в клепаних колонах з міркувань зручності клепки.

Перетину наскрізних колон

Перетин, складене з двотаврів, застосовується тільки при значних навантаженнях, що виключають застосування швелерів.

Перетин, складене з чотирьох, куточків, застосовується в стиснутих елементах великої довжини (щоглах, стрілах кранів і т. П.), Що вимагають певної жорсткості в обох напрямках. Це перетин вельми економічно, і конструкція виходить досить легкою, але наявність решіток в чотирьох площинах робить її трудомісткою.

Типи решіток наскрізних колон

Решітка наскрізних колон зазвичай конструюється з одиночних куточків з граничною гнучкістю елемента lambda- = 150. Решітка застосовується трикутна, проста і з розпірками, або співпрацівники.

Кріплення решітки до гілок колони можна здійснювати на зварюванні або на заклепках- при цьому дозволяється центрувати куточки на зовнішні кромки гілок. Колони з планками простіше у виготовленні, не мають виступаючих куточків решітки і більш красиві. Колони з гратами значно жорсткіше, особливо проти крутіння.

Робота стержня наскрізної колони під навантаженням

Дві гілки стержня наскрізної колони з`єднуються планками або гратами в єдине ціле. При відсутності такого з`єднання кожна гілка під навантаженням відчувала б поздовжній вигин щодо власної осі (вісь 1 - 1). При наявності планок або решіток

До розрахунку наскрізних центрально стиснутих колон

Значно збільшується жорсткість стрижня в цілому, так як обидві гілки працюють разом, подібно до єдиного перетину, відчуваючи поздовжній вигин щодо осі у - у. Ця вісь на відміну від матеріальної осі х - х, яка перетинає тіло колони, називається вільною віссю.

Гнучкість наскрізного стрижня щодо матеріальної осі lambda-_х дорівнює гнучкості однієї гілки, щодо тієї ж осі х - х, так як r_x = radic-2J_x/ 2F = radic-J_x/ F. Гнучкість же щодо вільної осі у - у залежить від відстані між гілками (розмір 2а) .emsp-

Момент інерції J_y перетину з двох гілок виражається формулою

де J₀ - момент інерції однієї гілки відносно власної осі 1 - 1

F_B - площа перерізу однієї ветві-

а - відстань від осі гілки 1 - 1 до вільної осі стрижня у - у.

Здавалося б, що стійкість колони щодо вільної осі повинна визначатися за формулою

де l_у - розрахункова довжина стержня колони щодо осі y - y.

Однак в дійсності гнучкість колони щодо вільної осі виявляється більшою внаслідок пружної піддатливості планок або решіток. Ця так звана наведена гнучкість дорівнює

де mu-_пр gt; 1 - коефіцієнт приведення складеного стержня, що залежить від деформативності (піддатливості) планок або решеток- для колон з планками

а для колон з гратами

* Висновок цих коефіцієнтів см. Курс «Сталеві конструкції» під редакцією проф. Н. С. Стрілецького, Державне видавництво літератури з будівництва та архітектури, 1952.

Таким чином, наведена гнучкість буде дорівнювати:

для колон з планками

для колон з гратами

тут lambda-_у = l_y/ r_y - гнучкість всього стрижня щодо вільної осі, яка визначається за формулою (4.VIII) -

lambda-_в = l_в/ r_в - гнучкість ділянки гілки між планками щодо власної осі 1 - 1

F - площа перетину всього стержня-

F_p - площа перетину двох розкосів решіток (в двох площинах).

Другий член в подкоренного вираженні формул (5.VIII) і (6.VIII) враховує гнучкість гілок і податливість планок або решіток і, таким чином, визначає необхідну розстановку останніх, оскільки зі зміною цих величин змінюється і наведена гнучкість.

Розрахункової гнучкістю, за якою визначається коефіцієнт phi-, є найбільша з двох гнучкість lambda-_х або lambda-_пр. Так як шляхом розсунення гілок (т. Е. Збільшенням відстані а на фігурі, а) легко можна домогтися зменшення lambda-_пр без суттєвої витрати металу і тим самим задовольнити вимогу lambda-_пр le- lambda-_х то при підборі перетину стрижня складовою колони, як правило, виходять з необхідної гнучкості щодо матеріальної осі.

Для стиснутих стрижнів, що складаються з чотирьох гілок, наведена гнучкість дорівнює

де lambda- - найбільша гнучкість всього стрижня щодо вільної осі-

F_B1 іF_B2 - площі перетину пари гілок із загальною віссю 1 - 1 і 2 - 2

F_р1 і F_р2 - площі перерізу розкосів решіток, що лежать в площинах, перпендикулярних відповідно осях 1 - 1 і 2 - 2.

з`єднувальні елементи - планки, або решітки - в центрально стиснутих колонах розраховують на поперечну силу, спроможну виникнути при вигині від критичної сили, яка, як відомо, для даного матеріалу залежить тільки від геометричних розмірів стрижня.

За нормами і технічними умовами, величина цієї умовної поперечної сили визначається в залежності від перетину стрижня за формулами:

де F_бр - перетин стрижня брутто в см².

Поперечна сила Q приймається постійною по висоті стрижня і розподіляється порівну між площинами планок (граток).

До розрахунку колон з планками і гратами

Під дією поперечної сили колона згинається, причому планки працюють на вигин і зріз в своїй площині як елементи безраскосной ферми, а елементи решіток - на осьові зусилля як розкоси і стійки ферми. Колони з гратами менше деформативність, ніж колони з планками, а тому вони отримали переважне застосування при важких навантаженнях.

«Проектування сталевих конструкцій»,
К.К.Муханов