Уточнение коэффициента приведенной длины колонн с упругим защемлением в конструкции базы

Full Text

Обоснование. При решении инженерных задач необходимо корректное задание расчетной схемы, что зависит от выбранных конструктивных решений. В случае металлических колонн на расчетную схему влияют узлы закрепления: конструкции базы и оголовка. К жестким базам принято относить базы с высокой траверсой на анкерных болтах, все же остальные типы принимаются к рассмотрению как шарнирные [2]. Однако такое идеализированное рассмотрение не отвечает в полной мере реальной работе конструкции, так как траверсы, подкрепляющие ребра и анкерные болты значительно сопротивляются изгибу опорной плиты. В таком случае условие закрепления будет зависеть от коэффициента жесткости K_m — параметра, связывающего усилия в узле и его перемещения под действием этих усилий.

При расчете колонн на устойчивость условия закрепления влияют на параметр приведенной длины μL, крайне важный при оценке работы конструкции по предельным состояниям. Таким образом, коэффициент жесткости позволяет уточнить значение коэффициента приведенной длины колонны при неидеализированных условиях закрепления.

Цель — определение коэффициента жесткости конструкции низкой базы колонны сплошного сечения с последующем уточнением коэффициента приведенной длины μ.

Методы. Для определения коэффициента жесткости была принята к изучению типовая конструкция базы с подкрепляющими ребрами и траверсами, размерами опорной плиты в плане 800×800 мм (сечение стержня — двутавр 35К2) и 530×530 мм (сечение стержня — двутавр 20К2). Толщины опорной плиты как наиболее подверженного изгибу элемента базы варьировались согласно сортаменту от 20 до 40 мм.

Угловые перемещения центра опорной плиты определяли методом конечных элементов. Расчет выполнялся в ПК ЛИРА-САПР. Под сжатой зоной опорной плиты введен коэффициент упругого основания, моделирующий отпор бетона. В конструкции также заданы анкерные болты, соединенные с опорной плитой в зоне отрыва.

В отсеченной части стержня и в оси колонны введены абсолютно жесткие тела, чтобы не допустить восприятия стенкой и полками колонны всех изгибных деформаций.

Расчет коэффициентов приведенной длины колонны производился согласно методике [1] (приложение И) при значениях длины колонны от 3 до 12 м.

Результаты. Полученные значения коэффициентов жесткости рассматриваемой конструкции базы позволили произвести уточнение коэффициента приведенной длины колонн. Обработка результатов показала, что все значения коэффициента приведенной длины при различных комбинациях толщин опорной плиты и величины свеса сходятся к значению μ = 0,7071. Было проиллюстрировано влияние длины колонны: при ее увеличении коэффициент приведенной длины μ убывает, но его значение также не опускается ниже μ = 0,7071.

Согласно теории расчета на устойчивость, вычисленный коэффициент приведенной длины μ = 0,7071 по своему значению приближен к условию жесткой заделки, при которой μ = 0,7.

Выводы. Проведенные расчеты позволили определить, что значения коэффициента μ рассмотренного типа базы сходятся к значению 0,7071.

Изменение значений толщин и величины свеса незначительно сказывается на изменении коэффициента расчетной длины, поэтому при выполнении практических расчетов в случае опирания колонны на конструкцию рассмотренного типа рациональнее рассмотрение такого соединения как жесткой заделки.

About the authors

Самарский государственный технический университет

Email: rakovdaniil1@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1923-5064

студент, группа У81, факультет промышленного и гражданского строительства

Russian Federation, Самара

Самарский государственный технический университет

Author for correspondence.
Email: petrov-sm@yandex.ru

научный руководитель, кандидат технических наук, доцент; доцент кафедры металлических и деревянных конструкций

Russian Federation, Самара

References

Supplementary files