Подбор сечения нижней части колонны
Сечение нижней части колонны проектируем сквозным, состоящим из двух ветвей, соединённых раскосной решёткой с дополнительными стойками. Высота сечения hн = 1500 мм. Принимаем сечение подкрановой ветви сварным из трех листов, сечение наружной ветви – из двух уголков, соединённых листом (рисунок 3.2). Раскосы и стойки решётки колонны проектируем из одиночных уголков.
Подкрановую ветвь колонны рассчитываем по усилиям:
M1 = -2450,196 кН·м, N1 = -766,021 кН.
Наружную ветвь колонны рассчитываем по усилиям:
M2 = 1858,225 кН·м, N2 = -486,64 кН.
Определим ориентировочное положение центра тяжести колонны. Принимаем: z0 = 5 см.
h0 = hн - z0 =150-5=145 см.
Усилие в подкрановой ветви:
Усилие в наружной ветви:
Определяем требуемую площадь ветвей и компонуем их сечение. Для листового и фасонного проката толщиной 2-20 мм из стали класса С235 Ry = 230 МПа. Предварительно задаемся φ = 0,8.
Для подкрановой ветви:
Для наружной ветви:
Из условия обеспечения общей устойчивости колонны из плоскости действия момента (из плоскости рамы) высоту сечения нижней части колонны назначают в пределах (1/20 – 1/30) НН, что соответствует гибкости λ = 60…100. При НН = 1237 см высота сечения будет от 1237/20 = 61,85 см до 1237/30 = 41,23 см. Назначаем высоту сечения нижней части колонны 50 см.
Принимаем для подкрановой ветви сварной двутавр по ГОСТ 82-70 [9], с полкой из листа bf x tf = 300 x 12 мм, стенка из листа bw x tw = 480 x 10 мм. Высота сечения нижней части колонны оставит 504 мм.
Моменты инерции:
Подставив значения в (3.13) получим:
Сечение наружной ветви принимаем из двух уголков, соединённых вертикальным листом (рисунок 3.2). Учитывая условия размещения сварных швов и удобства сварки, назначаем лист сечением h x t = 380 x 12.
Требуемая площадь уголка:
Принимаем два уголка по ГОСТ 8509-93 [10] размерами 100х12 с площадью сечения 22,8 см2.
Площадь сечения наружной ветви:
Расстояние от наружной грани до центра тяжести ветви:
Моменты инерции сечения наружной ветви:
Радиусы инерции сечения наружной ветви:
Общая площадь сечения колонны:
Расстояние между осями ветвей:
Расстояние от центра тяжести сечения до центральных осей ветвей:
Уточняем усилия в стержнях колонны с учётом фактических y1 и у2:
Проверяем устойчивость ветвей колонны из плоскости рамы (относительно оси у-у) при расчётной длине ly = 1237 см.
Подкрановая ветвь: гибкость ветви , коэффициент продольного изгиба по таблице 72 (стр.110) [8] коэффициент .
Наружная ветвь: гибкость ветви , коэффициент продольного изгиба по таблице 72 (стр.110) [8] коэффициент .
Гибкость колонны из плоскости рамы:
Из устойчивости равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решётки:
Угол наклона раскосов к горизонтали принимается в пределах 40...50o .
Назначаем расстояние между узлами решётки (рисунок 3.2), разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей, и приняв высоту траверсы в узле сопряжения верхней и нижней частей колонны , что в пределах рекомендуемых значений:
Проверяем устойчивость ветвей колонны в плоскости рамы (относительно осей 1–1 и 2–2) при их расчётной длине, равной расстоянию между узлами решётки.
Подкрановая ветвь: гибкость ветви , коэффициент продольного изгиба по таблице 72 (стр.110) [8] коэффициент .
Наружная ветвь: гибкость ветви , коэффициент продольного изгиба по таблице 72 (стр.110) [8] коэффициент .
Устойчивость нижней части колонны обеспечена.
Рассчёт элементов решётки подкрановой части колонны.
Раскосы решётки рассчитываем на большую из поперечных сил:
Фактическую: Qmax = 267,676 кН.
Условную:
(3.15)
Которая может быть определена после проверки устойчивости колонны в целом как единого стержня.
Приближенно для Ry = 230 МПа:
Qfic =0,25∙А=0,25∙211,2=52,8 кН
Усилие сжатия в раскосе:
(3.16)
где
(3.17)
Подставив значения в (3.17) получим:
Подставив значения в (3.16) получим:
Для сжатых элементов решётки из одиночных уголков, прикреплённых к ветви одной полкой коэффициент условий работы
Задаёмся гибкостью раскоса , .
Требуемая площадь раскоса:
Принимаем уголок по [10] 125x10, Ap= 24,33 см2, imin= 2,47 см.
Расчётная длина раскоса lef= lp= 195,26 см.
Гибкость раскоса:
Напряжение в раскосе:
Стойки решётки колонны рассчитываем на условную поперечную силу в
наиболее нагруженной ветви колонны по формуле (3.15):
Конструктивно стойки принимаем из уголков по [10] 125x10, Ac= 24,33 см2, imin= 2,47 см.
Гибкость раскоса:
Проверяем устойчивость нижней части колонны в плоскости действия момента, как единого стержня. Геометрические характеристики всего сечения:
(3.18)
Подставив значения в (3.18) получим:
Гибкость колонны в плоскости рамы:
Приведённая гибкость:
(3.19)
где
Подставив значения в (3.19) получим:
Условно приведённая гибкость:
Для расчётной комбинации усилий догружающих подкрановую ветвь:
M1 = -2450,196 кН·м, N1 = -766,021 кН.
По таблице 75 (стр.113) [8] при и коэффициент
Для расчётной комбинации усилий догружающих наружную ветвь:
M2 = 1858,225 кН·м, N2 = -486,64 кН.
По таблице 75 (стр.113) [8] при и коэффициент
Условная поперечная сила в нижней части колонны по (3.15):
Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.
Рисунок 3.2 - Конструктивная схема и сечение нижней части колонны