Россия
В статье представлен теоретический расчет несущей способности и величины выгиба в крайних волокнах, находящихся в средней трети длины стоек, для внецентренно сжатых элементов коробчатого сечения в зависимости от эксцентриситета и нагрузки
внецентренно сжатые стойки, несущая способность, выгиб стойки
При строительстве в сейсмических районах необходимым требованием к возводимым объектам является снижение собственного веса конструкций и стоимости строительного производства. В работе рассматривается технология, совмещающая известную методику каркасно-щитового строительства с использованием дерева или лёгких металлоконструкций и отработанную технологию получения на стройплощадке теплоизоляционного, звукоизоляционного монолитного неавтоклавного пенобетона, используемого в элементах и узлах дома. Принцип возведения монолитно-каркасных сооружений с применением пенобетона заключается в формировании металлической конструкции, состоящей из колонн, опирающихся на фундамент, и замоноличенных пенобетоном горизонтальных балочных клеток перекрытий, связывающих все элементы каркаса в единый прочный остов здания [1].
Ранее были проведены эксперименты по сравнительной оценке несущей способности и продольных выгибов стоек свободных и стесненных, находящихся в среде пенобетона [2, 3]. Было определено, что благодаря стесненности, у стоек, находящихся в пенобетонной обойме, несущая способность намного выше, чем у свободных.
В данной работе поставлена задача теоретически оценить работу стоек замкнутого сечения (рис. 1) и вычислить значение продольного выгиба стоек в зависимости от заданного эксцентриситета. Здесь новизна заключается в том, что для оценки выгиба сжатых стоек предлагается их работу представить как изгибаемых элементов и вывести изгиб по известной формуле Верещагина, как частного случая формулы Ясинского. При этом несущую способность вычислить согласно нормативному требованию СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции».
С4 С5
Рисунок 1 – Сечения испытуемых стоек с указанным эксцентриситетом.
Нагруженная стойка закреплена шарнирно в обеих опорах и загружается сначала центрально и далее с эксцентриситетом (рис. 2). Коэффициент расчетной длины принимается за единицу.
Рисунок 2 – Расчетная схема испытания внецентренно нагруженной стойки.
Расчет несущей способности производится согласно СП16.13330-2017.
Стойка С4
Гн 50х2
Расчетное сопротивление Ry=24,5
Площадь сечения А=3,74 см2;
Осевой момент инерции Jx=Jy=14,15 см4;
Момент сопротивления Wx=Wy=5,66 см3;
Радиус инерции ix=iy=1,95 см.
Центральное сжатие при е=0 см,
п.7.1.3 формула 7 
;
Тип сечения «а», по таблице Д.1 
=0,864
Внецентренное сжатие при е=2 см,
п.9.2.2 формула 109 
;
Тип сечения 4, таблица Д.2 
1
По таблице Д.3 
При е=3 см,
п.9.2.2 формула 109 ;
Тип сечения 4, таблица Д.2 
По таблице Д.3 
При е=4 см,
п.9.2.2 формула 109 ;
Тип сечения 4, таблица Д.2 
По таблице Д.3 
Рисунок 3 – Расчетная несущая способность свободной стойки С4 от эксцентриситета.
Рисунок 4 – Расчетный выгиб стойки С4 от эксцентриситета.
Стойка С5
Тр○50х2
Ry=24,5
А=3,46 см2;
Jx=Jy=13,08 см4;
Wx=Wy=4,59 см3;
ix=iy=1,95 см.
Центральное сжатие при е=0 см,
п.7.1.3 формула 7 ;
Тип сечения «а», по таблице Д.1 =0,864
Внецентренное сжатие при е=2 см,
п.9.2.2 формула 109 ;
Тип сечения 4, таблица Д.2 
По таблице Д.3 
При е=3 см,
п.9.2.2 формула 109 ;
Тип сечения 4, таблица Д.2 
По таблице Д.3 
При е=4 см,
п.9.2.2 формула 109 ;
Тип сечения 4, таблица Д.2 
По таблице Д.3 
Рисунок 5 – Расчетная несущая способность свободной стойки С5 от эксцентриситета.
Рисунок 6 – Расчетный выгиб стойки С5 от эксцентриситета.
Вывод: применение металлических конструкций замкнутого профиля в сжатых и сжато-изгибаемых элементах каркасов зданий позволяет снижать собственный вес и стоимость этих элементов.
1. СТО 501-52-01-2007. Проектирование и возведение ограждающих конструкций жилых и общественных зданий с применением ячеистых бетонов в Российской Фе-дерации. Часть 1. - М., 2007.
2. Савенков, А.И., Заенец, Е.О., Кетнер, А.В. Устойчивость элементов ме-таллического каркаса при работе в стесненных условиях // Современные технологии и научно - технический прогресс. Сборник материалов Международной научно-технической конференции имени профессора В.Я. Баденикова. - Ангарск: Издательство АнГТУ, 2021. - с. 199.
3. Савенков, А.И., Пешков, В.В., Горбач, П.С., Щербин, С.А. Strength of cellular concrete as a function of density under axial uniaxial compression // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Сер. "International Baikal Investment and Construction Forum "Spatial Restructuring of Territories"" 2021. С. 012067.
