P3040955

4.5. Projektowanie trzonów słupów pełnośclennych obciążonych osiowo

4.5. Projektowanie trzonów słupów pełnościennych obciążonych osiowo

4.5.1. Przekroje poprzeczne i długości wyboczeniowe słupów

Nośność słupa, podobnie jak pręta ściskanego kratownicy, zależy od kształtu przekroju poprzecznego, długości wyboczeniowe) oraz wytrzymałości obliczeniowej.

Przy danym obciążeniu osiowym słupa i braku pośrednich usztywnień bocznych na wysokości tendencja do wyboczenia się jest największa w kierunku prostopadłym do osi bezwładności przekroju o najmniejszym momencie bezwładności. Nąjraęjonalniejszym przekrojem jest więc pierścień, a elementem konstrukcyjnym rura. Trzony słupów z rur mąją jednak ograniczone zastosowanie ze względów konstrukcyjnych i technologicznych przy wykonywaniu połączeń, zwłaszcza przy wymaganej współpracy z ryglami i innymi elementami obiektu budowlanego. Wyszczególnia się podstawowe grupy przekrojów poprzecznych słupów:

O pełnościenne bisymetryczne z prostych wyrobów walcowanych i blach,

D złożone z dwu lub więcej gałęzi, z przewiązkami lub skratowane,

□ cienkościenne monosymetryczne o przekrojach otwartych.

Ogólne zasady obliczania gałęzi trzonów słupów są takie same jak dla prętów ściskanych kratownic. Również zasady sprawdzania stateczności miejscowej ścianek, a także uwzględnianie nośności krytycznych i nad-krytycznych ścianek, są takie same jak przy obliczaniu prętów ściskanych kratownic.

Istnieje jednak różnica w sposobach mocowania końców trzonów słupów, a zatem w zasadach przyjmowania długości wyboczeniowych. Słup na długości (wysokości) w punktach pośrednich może być usztywniony w jednym lub obu kierunkach możliwego wyboczenia. W stalowych szkieletach wielokondygnacyjnych budynków usztywnienia boczne tworzą tarcze lub ruszty stropów. Stąd jako długości słupów l₀ przyjmuje się odległości między stropami.

	£ j
r r i p W j	F t
	|

Na rys.4.16 pokazano krzywe wyboczenia się słupów ram wielokondygnacyjnych nieprzesuwnych i przesuwnych Klasyfikację ram na przesuwne i nieprzesuwne podano w podrozdziale 6.7. Kształt krzywych wyboczenia słupów zależy od stopnia podatności węzłów łączących belki i słupy danej kondygnacji i przesuwności ramy.

Ryv4.1fi. Krzywe wyboczenia się slupów ram wielokondygnacyjnych

W wielu obiektach budowlanych, np. halach, projektuje się pośrednie usztywnienia słupa na wysokości, które zmniej-sząją długości wyboczeniowe, a nawet dzielą pierwotną długość wyboczeniową na kilka mniejszych długości. Stosując zasady usztywnienia bocznego (stężenia) można projektować słupy, których smukłości w kierunkach możliwego wyboczenia są w przybliżeniu równe, mimo że sztywności przekrojów w tych kierunkach będą bardzo zróżnicowane. Do obliczenia nośności słupa pokazanego np. na rys.4.17a należy przyjąć smuklość większą z obliczonych (p,'i/i,, Py h/ip. Jest więc oczywistym, że o ile jest możliwe, slupy należy usztywniać na pośrednich poziomach ich wysokości,

zwłaszcza w kierunku prostopadłym do osi względem której promień bezwładności jest mniejszy. Wpływ zamocowania końców słupa na długości wyboczeniowe pokazano także na rys.4 17b. W kierunku x-x słupy ramy parterowej są stężone i wtedy rakłada się, że nie mąją możliwości przemieszczania się w tym kierunku, są nieprzesuwne.

Współczynnik długości wyboczeniowcj m dla tego słupa przyjąć można według nomogramu na rys.4.I8a w zależności od stopnia podatności węzłów; górnego (połączonego z belką okapową) i dolnego (stopy), a więc M* = |t (Xl . Za)- W kierunku y-y słupy połączone są z ryglem < dźwigarami) w sposób sztywny, dopuszczający jednak przesuwanie się poziome górnych końców słupów w kierunku y. Układ słupów z ryglami tworzy więc ramę o węzłach górnych przesuwnych. W takim przypadku współczynnik długości wyboczeniowej Py należy przyjmować wg nomogramu na rys.4.18b również w zależności od stopnia podatności węzłów (połączenia sztywnego z dźwigarem) stopy przegubowej, a więc My “ MXi. Z2)-

Zgodnie z normą PN-90/B-O3200 stopień podatności węzła jest określony zależnością:

(4.43)

w której:

Kg — sztywność słupa

(4.44)

l_c , h — moment bezwładności i wysokość (długość I) słupa.

K„ — sztywność zamocowania

(4.46)

lb ■    — moment bezwładności i rozpiętość belki - rygla ramy,

y — sumowanie dotyczy sztywności względnych betek sztywno połączonych w węźle zo słupem w płaszczyźnie wyboczenia,

0 — współczynnik uwzględniający warunki podparcia nu drugim końcu rygla - belki, którego wartości należy przyjmować następująco;

□ dla układu (ramy) o węzłach nieprzesuwnych (rys.4.17b kierunek z)

ą * 1,5 przy podparciu przegubowym, ą = 2,0 przy sztywnym utwierdzeniu.

O w przypadku układu (ramy) o węzłach przesuwnych (rys 4.17b kierunek y)

H = 0,6 przy podparciu przegubowym, >1*1,0 przy sztywnym utwierdzeniu.

□ dla stopy sztywnej należy przyjmować

K, =Kc.

O dla stopy przegubowej /ę, = 0,l Kc .

221