Приближенные значения радиусов инерции IX и iy сечений

Сечение	b х x h y y	y x b h y x	b y h x x y
ix = k1h	0,43h	0,38h	0,39h
iy= k2 b	0,24b	0,44b	0,52b

По технологическим соображениям (из условия сварки поясных швов автоматом) высота стенки h_w не должна быть меньше ширины пояса b_f. Назначаем размеры сечения, увязывая их со стандартной шириной листов:

Дальнейший расчет проводим только относительно оси у-у, так как гибкость стержня относительно этой оси будет почти в два раза больше, чем относительно оси х-х.

Толщину стенки назначают минимальной из условия ее местной устойчивости и принимают в пределах 6 – 16 мм.

Гибкость стенки (отношение расчетной высоты стенки к толщине h_w/t_w) в центрально-сжатых двутавровых колоннах по условию местной устойчивости стенки не должна превышать где значения определяются по табл. 4.2.

_{Определяем толщину стенки при}

Принимаем стенку из листа сечением 4008 мм с площадью сечения

Если по конструктивным соображениям толщина стенки t_w принята меньше t_w,min из условия местной устойчивости, то стенку следует укрепить парным или односторонним продольным ребром жесткости, разделяющим расчетный отсек стенки пополам (рис. 4.4). Продольные ребра следует включать в расчетное сечение стержня:

A_расч = A + A_p.

Таблица 4.2

Предельные условные гибкости

Относительный эксцентриситет	Сечение элемента	Значения  и1	Формулы для определения
m = 0	Двутавровое	 < 2,0   2,0	но не более 2,3
	Коробчатое, швеллерное прокатное	 < 1,0   1,0	но не более 1,6
	Швеллерное, кроме прокатного	 < 0,8   0,8	но не более 1,6
m  1,0	Двутавровое, коробчатое	 < 2,0   2,0	но не более 3,1

Обозначения:

 – условная гибкость элемента, принимаемая в расчете на устойчивость при центральном сжатии;

₁ – условная гибкость элемента, принимаемая в расчете на устойчивость в плоскости действия момента.

П р и м е ч а н и я: 1. К коробчатым относятся замкнутые прямоугольные профили (составные, гнутые прямоугольные и квадратные).

2. В коробчатом сечении при m > 0 значение _uw следует определять для стенки, параллельной плоскости изгибающего момента.

3. При значениях 0 < m < 1,0 значение _uw следует определять линейной интерполяцией между значениями, вычисленными при m = 0 и m = 1,0.

Отношение ширины свеса полки b_ef = (b_f – t_w)/2 = (40 – 8) / 2 = 19,6 см

к толщине полки t_f в центрально-сжатых элементах с условной гибкостью

 = 0,8 – 4 по условию местной устойчивости полки не должно превышать

откуда определяем минимальную толщину полки:

Требуемая площадь одной полки

Рис. 4.4. Укрепление стенки продольными и

поперечными ребрами жесткости

Требуемая толщина полки

Принимаем

Высота сечения

h = h_w + 2t_f = 400 + 2 ∙ 1,2 = 42,4 см.

Площадь полки

Вычисляем геометрические характеристики сечения:

– площадь

– момент инерции относительно оси у-у (моментом инерции стенки пренебрегаем)

– радиус инерции

– фактическую гибкость

– условную гибкость

– коэффициент устойчивости при центральном сжатии

Проверяем общую устойчивость колонны относительно оси y-y:

где _с = 1 – коэффициент условий работы по табл. 1.3.

Недонапряжение в колонне

что допустимо в составном сечении согласно СНиП [6].

Сечение принято.

В случае невыполнения условия устойчивости колонны, производится корректировка размеров сечения и повторная проверка. Корректировка, как правило, производится за счет изменения размеров полок при обязательном соблюдении условия их местной устойчивости.

Для укрепления контура сечения и стенки колонны при устанавливают поперечные ребра жесткости, расположенные на расстоянии a = (2,5...3)h_w одно от другого; на каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер (см. рис. 4.4). Минимальные размеры выступающей части b_r и толщины t_r поперечных ребер жесткости принимаются так же, как в главной балке.

Проверяем:

,

постановка поперечных ребер жесткости не требуется.

В местах примыкания к колонне связей, балок, распорок и других элементов ребра жесткости устанавливают в зоне передачи сосредоточенных усилий независимо от толщины стенки.

Соединение пояса со стенкой рассчитывают на сдвиг по формуле

где T = Q_fic S_f /I – сдвигающее пояс усилие на единицу длины, вызываемое

условной поперечной силой

Q_fic = 7,15 ∙ 10^–6(2330 – E/R_y)N/φ,

здесь φ – коэффициент устойчивости при центральном сжатии, принимаемый при расчете по условной гибкости колонны относительно оси x-x;

S_f – статический момент пояса колонны относительно оси x-x;

I_x – момент инерции сечения колонны.

В центрально-сжатых колоннах сдвигающее усилие незначительно, так как поперечная сила, возникающая от случайных воздействий, невелика. Соединение стенки с полками производится автоматической сваркой. Минимальный катет сварного шва принимается конструктивно в зависимости от максимальной толщины свариваемых элементов (t_max = t_f = 12 мм) k_f = 5 мм.