- •1. КОМПОНОВКА КАРКАСА ЗДАНИЯ
- •1.1. Состав каркаса
- •1.2. Компоновка однопролетной поперечной рамы
- •1.3. Связи
- •2.3. Подбор поперечного сечения подкрановой балки
- •2.5. Определение геометрических характеристик
- •2.6. Проверки прочности сечения
- •2.7. Проверки устойчивости подкрановой балки
- •2.8. Расчет опорного ребра подкрановой балки
- •3. РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ ЦЕХА
- •3.2. Статический расчет поперечной рамы на ЭВМ
- •3.3. Определение расчетных усилий в сечениях рамы
- •4. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОЛОННЫ
- •4.1. Определение расчетных длин
- •4.2. Подбор сечения нижней части колонны
- •4.3. Расчет базы колонны
- •5.1. Сбор нагрузок на ферму
- •5.2. Определение усилий в стержнях ферм
- •5.3. Конструирование фермы и подбор сечений стержней
- •5.4. Конструирование и расчет узлов фермы
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
4. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОЛОННЫ
Рассчитывается нижняя (подкрановая) часть колонны. Генеральные размеры колонн устанавливаются при компоновке
поперечного сечения. Требуется запроектировать одноступенчатую |
|||||
сплошную сварную колонну симметричного сечения. |
|||||
С |
|
|
|
|
|
4.1. Определение расчетных длин |
|||||
и |
|
|
|
|
|
б |
|
|
|||
А |
|||||
|
Д |
||||
Рис. 17. Конструктивная схема колонны |
|||||
В плоскости рамы относительно оси Х расчетная длина колонны |
|||||
нижнего участка: |
|
|
|
|
|
l01 |
Нн 1 |
, |
|
||
верхнего участка: |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
l02 |
Нв 2 , |
|
|||
где μ1 и μ2 - коэффициенты расчетных длин, принимаемые по [1, |
|||||
прил. 6, табл. 68]. |
|
|
|
И |
|
При соблюдении условий: |
|
N1 |
|||
l02 0.6 |
и |
3, |
|||
N2 |
|||||
l01 |
|
|
где N1 – нормальная сила в нижней части колонны; N2 – нормальная сила в верхней части колонны.
Допускается принимать μ1 = 2; μ2 = 3.
36
Расчетную длину верхнего и нижнего участков колонны из плоскости рамы относительно оси у принимают равной наибольшему расстоянию между точками закрепления колонны от смещения вдоль
здания. Нижний участок |
колонны закреплен от смещения на уровне |
||||||||||||||
верха фундамента и нижнего пояса подкрановой балки. Верхний уча- |
|||||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
сток колонны закреплен от смещения тормозными балками и распор- |
|||||||||||||||
ками по колоннам в уровне поясов стропильных ферм. |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
4.2. Подбор сечения нижней части колонны |
|
|
|
|||||||||
сопротивлу |
ение |
|
|
|
|
x |
|
|
|||||||
|
За расчетную комбинацию усилий M и N (табл.7) принимается, |
||||||||||||||
та при которой получ тся бóльшая площадь поперечного сечения |
|||||||||||||||
нижней части колонны: |
|
N |
(1,25 2,2 ex ), |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Aтр |
|
|
|
||||||||
|
|
|
б |
|
m |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Rу |
|
|
|
|
|
|
|
|||
где R - расчетное |
|
|
|
|
|
стали колонны [1, табл.51*]; e |
|
|
М |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
- эксцентр с тет продольной силы; т - высота сечения нижней части |
|||||||||||||||
колонны. |
|
А |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
По полученной площади компонуется сечение с учетом требо- |
||||||||||||||
ваний: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1. tст 10...16мм; |
|
4. |
bп |
0,5 |
E |
[1, п. 7.23*, табл.29*]; |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
t |
|
Д |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
y |
|
|
|
|
2. |
hст |
80...140 ; |
|
5. m = hст + 2tп. |
|
|
|
|
|||||||
|
tст |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||
3. tст tп 3tст ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 18. Поперечное сечение нижней части колонны
37
Размеры стенки и поясов колонны принимаются |
в соответствии |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
с ГОСТом на листовую прокатную сталь. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
Геометрические характеристики принятого поперечного сече- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ния: |
|
|
А 2tпbn hстtст ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
J |
|
|
t |
|
|
h3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
h |
|
|
t |
n |
) |
2 |
; |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
x |
|
|
ст ст 2b t |
n |
|
|
|
ст |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
п |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
J y |
2 |
t |
b3 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
n n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
бкости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
С2J |
|
|
|
|
|
12 |
|
2J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
x ; |
|
|
Wу |
|
у |
|
|
; ix |
|
|
J x |
|
|
|
|
|
|
|
J y |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
Wx |
|
m |
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
A |
|
|
; |
|
|
iy |
|
|
. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Г |
стержня колонны в плоскости λх, из плоскости λу и ус- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
бкость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
ловная г |
в плоскости рамы |
|
x |
равны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
l p1 |
|
y |
|
l1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ry |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
; |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
x |
ix |
|
|
iy |
|
|
|
|
x |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
При этом λх |
|
А |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
и λу |
< [λ] = 150 [1, табл. 19*, поз. 4]. |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Проверка устойчивости нижней части колонны в плоскости |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
действия момента относительно оси Х: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ϭ = |
|
|
N |
|
|
|
Ry c , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вн |
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где вн |
– коэффициент |
|
продольного |
изгиба, |
|
определяемый по [1, |
табл. 74] в зависимости от mix и x .
Относительный эксцентриситет mix следует определять: |
|||||||
|
|
|
A |
|
|
|
И |
mix mx ex |
ДM A |
||||||
x |
|
x |
|
[1, ф. 63], |
|||
|
|
||||||
|
|
|
Wx |
N Wx |
|
||
где η – коэффициент влияния формы сечения, определяемый по [1, |
|||||||
табл. 73, поз. 5]; mx M x |
A |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Wx |
N |
|
|
|
|
|
Для определения mx находится максимальный по абсолютной величине момент в средней третьей расчетной длины нижней части колонны:
М1х3 23( МIV M III ) M III .
Моменты MIV и МIII берутся с учетом знака.
38
При mx≤5 |
c |
|
; |
|
|||
1 mx |
где коэффициенты α и β находятся по [1, табл. 10].
При 5< mх < 10 |
|
с с (2 0,2т ) с |
(0,2т 1), |
|||||||||||
С |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
х 10 |
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где коэффициенты с5 и с10 |
определяются соответственно по [1, ф.57 и |
|||||||||||||
ф. 58]. |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
При mх ≥10 |
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
m |
|
|
, |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
относительно N |
|
|
1 |
|
|
x |
y |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где коэфф ц ент φb определяется по [1, прил.7*, п.1*]. |
||||||||||||||
б |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Проверка устойч вости нижней части колонны из плоскости |
||||||||||||||
действ я момента |
|
оси у (рис. 18): |
|
|
||||||||||
|
Ϭ = |
c y |
A |
Rу |
с , |
|
|
|
|
|
||||
А |
|
|||||||||||||
где φу - коэффициент |
продольного |
|
изгиба, |
|
вычисляемый по |
[1, табл. 72]; с - коэффициент, определяемый в зависимости от mx (см. выше), вычисляемый согласно требованиям [1, п.5.31]:
1. Если условие устойчивости нижней части колонны из плоскости действия момента не выполняетсяД, необходима постановка
распорок вдоль здания по середине высоты колонны.
2. По одной из проверок устойчивости (относительно осей х -х или у-у) запас надежности должен быть менее 5%, если условие не соблюдается, необходимо провести корректировку при-
нятого сечения колонны, изменив размеры поясов.
Проверка местной устойчивости полок и стенки колонны принятого сечения.
Местная устойчивость полок колонны будет обеспечена, если |
||||
соблюдается условие [1, табл. 29*]: |
И |
|||
bп ( 0,36 0,10 |
|
х ) |
E |
. |
|
||||
tn |
Rу |
Для проверки местной устойчивости стенки по [1, п. 7.16*] определяется:
Отношение расчетной высоты стенки hст к толщине tст определяется в зависимости от значения α:
39
|
|
1 |
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
Q |
|
, |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hcm tcm |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где τ – среднее касательное напряжение в стенке; Q – перерезываю- |
|||||||||||||||||||||||||
щая сила в расчетном сечении (см. распечатку усилий). |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
С |
|
|
|
N |
Mhcm ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
2J x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
1 |
|
N |
|
Mhcm : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
По [1, п. 7.14*] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2J x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
hcm |
|
|
|
|
E |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
α ≤ 0,5 |
0,8 |
|
tcm |
|
|
|
|
Ry |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
бt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
0,8 |
|
hcm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
Е |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
( 0,36 0,8 ) |
|
|
|
, |
2,9 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
tcm |
|
Ry |
R у |
|||||||||||||||||
при α ≥1 |
hcm 4,35 |
|
( 2 1)E |
|
|
|
≤ 3,8 |
|
|
E |
, по [1, п 7.16*]; |
||||||||||||||
( 2 |
2 |
|
4 |
2 |
) |
|
|
Rу |
|||||||||||||||||
|
cm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
1,4(2 1) ; |
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|||||||||||||||||
|
|
|
hcm |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
при 0,5<α<1 значениеАопределяется по линейной интерполя- |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tcm |
max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ции между значениями, вычислительными при α = 0,5 и |
α = 1. |
||||||||||||||||||||||||
Если местная устойчивость стенки обеспечена, то проверка ус- |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||||||||
тойчивости колонны проводится с учетом всей площади, если нет: |
|||||||||||||||||||||||||
а) в расчет включается два участка стенки по 0,65tcm |
E |
, приле- |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rу |
||
гающие к полкам. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h ст. |
|||
б) ставят продольные ребра жесткости, уменьшающие |
Исключение части стенки из расчетного сечения учитывается только при определении площади сечения А, все прочие геометрические характеристики определяются для целого сечения.
После проверки подобранного сечения в случае необходимости (при недонапряжении свыше 5 % или перенапряжении) проводится корректировка сечения и делается повторная проверка.
40