Подбор сечений

Порядок подбора сечений центрально сжатых элементов включает: уточнение расчетной схемы, определение требуемых геометрических характеристик сечения, уточнение размеров сечения (его компоновку) и его проверку.

Уточнение расчетной схемы не зависит от вида сечения (сплошное или сквозное) и предполагает сбор нагрузок, определение длины стержня и способов его концевых закреплений. Сбор нагрузок, применительно к стойке балочной клетки, выполняется в соответствии с ее монтажной схемой, например по рис. 48.

Если примыкающие к стойке балки на данный момент рассчитаны, то их опорные реакции R_i известны, и нагрузка на стойку определится их суммой

Если балки не рассчитаны, то нагрузка на среднюю стойку может быть найдена через соответствующую грузовую площадь (на рис.48 заштрихована).

Практически, оба значения получаются либо одинаковыми, либо весьма близкими.

Для уточнения длины стержня необходимо использовать разрез А-А, например, по рис. 49,а.

Здесь принято этажное сопряжение; t_н – толщина настила; h_б.н. – высота балки настила (равна нулю при сопряжении в уровне или комбинированном); h – высота главной балки; а – выступ опорного ребра – известны из предыдущего расчета. Их сумма позволяет с отметки пола площадки Н спуститься на отметку верха опорного столика С. Добавив к нему величину заложения фундамента З = |Ф| = 0 – 0,5 м найдем искомую свободную длину стойки (нашего сжатого стержня)

l = C + З

Величины «а» и «З» можно несколько варьировать, чтобы получить «С» и «l» в целых сантиметрах.

Характер концевых закреплений стержня зависит от конструкции соответствующих узлов. В балочных клетках главные балки крепятся к стойкам обычно с помощью болтов – в случае примыкания, рис.58, болтами крепятся опорные ребра; при опирании сверху болтами крепятся нижние пояса. В обоих случаях число болтов ограничено, назначаются они конструктивно, без расчета и поэтому сопряжения такого вида можно рассматривать только как шарнирное. Решения баз могут быть двух видов. На рис.50 вариант «а» предусматривает крепление анкерных болтов за опорную плиту ограниченной толщины, т.е. податливую из своей плоскости на изгиб, поэтому такое решение следует расценивать как шарнирное. В варианте «б» рис.50 анкерные болты крепятся за столики, опирающиеся на вертикальные траверсы, и поворот сечения стойки относительно фундамента невозможен, поэтому это решение является жестким.

Сами анкерные болты в обоих случаях не рабочие и назначаются конструктивно d ≥ 30 мм. Жесткую базу можно рекомендовать при высоких стойках l ≥ 10 м, шарнирную – при относительно коротких l < 10 м, учитывая, конечно, и какие-то частные, но конкретные рекомендации.

После проработки всех перечисленных вопросов расчетная схема стойки становится уточненной, см. рис.49,б; коэффициент приведения μ =1.

Определение требуемых геометрических характеристик сечения будем выполнять в предположении l_ox = l_oy = l_o = μl. Предельная гибкость для стоек по [1, табл. 19] [λ] = 120. Поэтому, приняв ориентировочно λ′ ≈ 100 – 110 и, найдя соответствующий коэффициент продольного изгиба φ′ = (λ′, R_y) по [1, табл. 72], найдем требуемую площадь сечения стержня из (45)

и его требуемый радиус инерции

_.

Подчеркнем, что А_тр и i_тр найдены здесь приближенно. Поэтому фактические характеристики подобранного сечения могут от них отличаться (в любую сторону), а проверками правильности подбора служат два условия: λ_max ≤ 120 и σ < R_yγ_c по (45). Компоновка сквозных и сплошных составных сечений выполняется по разным методикам, поэтому рассмотрим их в самостоятельных разделах.