Расчет сечения колонны

Сечения колонн

На несущие конструкции здания приходится вся нагрузка, они несут собственный вес, вышележащие конструкции, оборудование, людей, снег и испытывают другие воздействия, к примеру, несиловые.

В целом расчет колонны сводится к подбору такого сечения, которое сможет сопротивляться действию нагрузок в течение длительного времени. Подобрав сечение, которое обеспечивает требуемую несущую способность, его проверяют на устойчивость.

Площадь сечения, которую находят в расчете, может относиться к одной из следующих форм:

• двутавр, одна из самых распространенных форм. Применение двутавров позволяет использовать различные ряды профилей на разных этажах для экономии материала. Все элементы двутавра могут использоваться для крепления с помощью болтов. Выделяют два типа профиля 1РЕ для небольшие нагрузок и 1РВ для колонн. Балочные, широкополочные и колонные двутавры представлены в сортаменте;
• прямоугольные коробчатые профили используются при высоких продольных нагрузках, применяются для необлицованных колонн;
• крестообразное сечение образуется четырьмя уголками. Такие колонны легко скрываются пересечениями перегородок;
• полые профили, к примеру трубы круглого сечения;
• сквозные сечения, которые состоят из отдельных ветвей, соединенных планками.

Круглые сечения подходят для центрально-сжатых элементов. Квадратные применяют при небольших изгибающих моментах в обоих направлениях. Прямоугольные сечения выбирают в тех случаях, когда изгибающий момент в одной полкости превышает изгибающий момент в другой плоскости.

Рисунок 1. Общий принцип расчета сечения колонны. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Расчет сечения колонны

Для расчета потребуется определить характер работы и марку стали. Обычно колоны рабочих площадок, междуэтажных перекрытий, стойки работают на осевое сжатие. Опирание на балку может быть как верхним, так и в один уровень.

Сопряжение с балкой по схеме принимается шарнирным, а с фундаментом жестким. Положение колонны обеспечивается вертикальными связями.

Рассмотрим основные этапы расчета колонны сплошного сечения:

• построим расчетную схему, на которой должны быть показаны длина колонны, ее тип закрепления, приходящаяся сверху нагрузка и тип опирания балки. Выберем марку стали, для третьей группы подходит строительная сталь 235 и 245;
• выполним расчет на устойчивость, исходя из условия, что отношение усилия к произведению площади на коэффициент продольного изгиба меньше или равно чем отношение расчетного сопротивления стали, умноженного на коэффициент условий работы, к гибкости. На первом этапе гибкость задается по оси х и по оси y;
• также гибкость должна быть меньше предельной. Находим геометрическую длину колонны, расчетную длину и расчетное усилие с учетом ее собственного веса;
• в результате принимаем сечение в виде сварного двутавра, у которого высота сечения больше ширины полок;
• далее следует этап конструирования. Высота сечения обычно составляет не менее одной пятнадцатой - одной двадцатой от высоты колонны. Чаще всего применяют листовую сталь, которая имеет, толщину от 8 до 40 м. Исходя из условия свариваемости толщина полок не должна быть более чем в три раза превышать толщину стенок. Также толщина стенок определяется из условий свариваемости колонны;
• затем выполняются проверки на устойчивость, оценивается гибкость, напряжение к колонне. Если устойчивость колонный обеспечена, то проверяют недонапряжение и местную устойчивость полок и стенки.

Рисунок 2. Подбор сечения сквозной колонны. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Для колонны сквозного сечения также определяется требуемая площадь сечения. Расчет ведут относительно материальной оси х и свободной оси у,. Расчет на устойчивость выполняется для обеих осей. Ширину колонны определяют сходя из положения равноустойчивости. Также выполняется проверка швов, которые крепят планки к ветвям колонны.

Расчет металлических колонн ведется поэтапно. В первую очередь необходимо правильно определить нужный тип колонн, который позволить элементу работать наиболее эффективно при загружении и обеспечить минимальный расход материала.

Проектирование включает в себя определение марки по нормативам, назначение работающего сечения, определение сочетания нагрузок, построение рабочей схемы и проверку устойчивости, конструирование базы и болтов и проверку элементов.