Определение расчетных длин колонн одноэтажных производственных зданий

Колонны одноэтажных производственных зданий работают на внецентренное сжатие. Значения расчетных усилий: продольной силы N? Изгибающего момента в плоскости рамы М_х Ұв некоторых случаях изгибающего момента, действующего в другой плоскости, - М_у ) и поперечной силы Q_x определяют по результатам статического расчета рамы. При расчете колонны необходимо проверить ее прочность, общую и местную устойчивость элементов.

Для обеспечения нормальных условий эксплуатации колонны должны обладать также необходимой жесткостью.

Сечение ступенчатых колонн подбирают раздельно для каждого участка постоянного сечения. Расчетные длины участков колонн в плоскости и из плоскости рамы определяются в зависимости от конструктивной схемы каркаса.

Расчетная длина колонны в плоскости рамы.

Колонны здания входят в состав поперечной рамы и для точного определения их расчетной длины необходимо провести расчет на устойчивость рамы в целом, что весьма трудоемко. Обычно при определении расчетной длины колонны вводят ряд упрощающих предпосылок: рассматривают колонну как отдельно стоящий стержень с идеализированными условиями закрепления; загружают систему силами, приложенными только в узлах, не в полной мере учитывают пространственную работу каркаса и т. д. Как показывает опыт проектирования, такой подход идет в запас устойчивости.

Расчетная длина колонны (или ее участка с постоянным моментом инерции) в плоскости рамы l_x зависит от формы потери устойчивости и определяется как произведение геометрической длины l на коэффициент µ: l_{x =} µ*l. Расчетная длина может рассматриваться как эквивалентная из условия устойчивости длина шарнирно опертого стержня той же жесткости.

Для колонн с постоянным по высоте сечением коэффициенты расчетной длины µ принимают в зависимости от способа закрепления колонн в фундаменте и соотношения погонных жесткостей ригеля и колонны (учитывая упругое защемление верхнего конца)

При жестком креплении ригеля к колонне и при нагружении верхних узлов значения µ определяют по формулам:

При шарнирном закреплении колонн в фундаментах: µ=2√(1+0,38/n)

при жестком закреплении колонн в фундаментах: µ=√(n+0,56)/(n+0.14)

К определению расчетных длин колонн постоянного сечения

К определению расчетных длин ступенчатых колонн:

n=l_к/I_к(I_p1/l_p1 + I_p2/ l_p2),

где I_к и l_к – соответственно момент инерции и длина проверяемой колонны;I_p1, I_p2, l_p1, l_{p2 –} соответственно моменты инерции и длины ригелей, примыкающих к этой колонне.

При шарнирном креплении ригеля к колонне принимается n=0.

Приведенный расчет идет в запас устойчивости, поскольку предполагается, что все колонны продольного ряда одновременно теряют устойчивость.

Для ступенчатых колонн расчетные длины определяются раздельно для нижней l_{x,1 =} µ₁*l₁ и верхней l_{x,2 =} µ₂*l₂ частей колонны (µ₁ и µ₂ коэффициенты расчетной длины нижнего и верхнего участков колонны).

Расчетная длина колонны из плоскости рамы

Расчетную длину верхнего и нижнего участков колонны из плоскости рамы принимают равной наибольшему расстоянию между точками закрепления колонны от смещения вдоль здания.(Защемление колонны в фундаменте из плоскости рамы обычно не учитывают). Нижний участок колонны закреплен от смещения на уровне верха фундамента и нижнего пояса подкрановой балки. Иногда для сокращения расчетной длины вдоль здания устанавливают промежуточные распорки. Верхний участок колонн закреплен от смещения тормозными балками (или фермами), распорками по колоннам в уровне поясов стропильных ферм или поясами подстропильных ферм.