новая папка / Poperechnaya_rama1
.pdf4.2.2. Нагрузка
Расчетная комбинация изгибающего момента М и продольной силы N выбирается из таблицы 2 (прил. 7) для характерных сечений "в заделке" либо "ниже уступа".
4.2.3. Компоновка поперечного сечения подкрановой части колонны
Требуемая площадь поперечного сечения также определяется по формуле Ф. С. Ясинского [4]
Атр= |
|
N |
|
( 1,25 2,2 |
ex |
|
) , |
(4.14) |
R |
y c |
b |
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
н |
|
|
|
||
где N – расчетная |
продольная |
сила "в заделке" либо |
"ниже |
|||||
уступа"; |
|
|
|
|
|
еx = MN – эксцентриситет приложения продольной силы;
М– расчетный изгибающий момент в соответствующем сечении;
bн – ширина подкрановой части колонны;
2
M x M 2 3
(M1 |
M 2 ) |
Рис. 4.2.1. Эпюра изгибающих моментов в подкрановой части колонны
При компоновке поперечного сечения следует учесть требования, перечисленные в п. 4.1.
65
Проверка устойчивости подобранного сечения производится в плоскости и из плоскости поперечной рамы. Последовательность выполнения таких проверок изложена в п. 4. Отличие выражается лишь в численных значениях геометрических характеристик сечений расчетных длин и усилий.
4.3. Расчет подкрановой части внецентренно сжатой колонны сквозного сечения
4.3.1. Подбор сечения ветвей колонны
Сечения сквозного типа для колонн крайних рядов производственных зданий приведены на рис. 4.2.
Определение расчетных длин |
|
1. В плоскости поперечной рамы |
|
lefx, н = bн , |
(4.15) |
где bн – ширина подкрановой части колонны |
|
2. Из плоскости поперечной рамы (рис. 4.1, б) |
|
lefy, н = Hн , |
(4.16) |
где Нн – высота подкрановой части колонны.
Допущение при расчете: каждая из внецентренно сжатых подкрановых ветвей рассчитывается на центральное сжатие.
Нагрузка
Расчетная комбинация изгибающего момента М и продольной силы N выбирается из таблицы расчетных усилий для характерных сечений "в заделке" либо "ниже уступа". При этом в первой комбинации усилий М1 и N1 от составляющей момента М1 подкрановая ветвь "в1" должна испытывать сжатие; во второй комбинации усилий М2 и N2 от составляющего момента М2 шатровая ветвь "в2" должна испытывать сжатие. Схемы приложения усилий приведены на рис. 4.3.
Предварительно определяются усилия в ветвях:
– в подкрановой ветви
Nв1= |
N1 у2,тр |
М1 |
; |
(4.17) |
|
|
|||
bо,тр |
|
|||
|
|
|
|
66
67
Рис. 4.3. Схемы распределения усилий для расчета:
а – подкрановой ветви, б – шатровой ветви колонны промышленного здания
– в шатровой ветви |
|
|
|
|
|
||||
Nв2= |
N2 y1,тр |
М 2 |
, |
(4.18) |
|||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
bо,тр |
|
|
|
|
|
|
где y1, тр = y2,тр = 0,5 bо, тр (исходя из равенства плеч); |
|
||||||||
bо, тр = bн – 3 см (рис. 4.3). |
|
||||||||
Требуемая площадь подкрановой ветви |
|
||||||||
Ав1, тр = |
|
Nв1 |
|
|
. |
(4.19) |
|||
|
Rу |
|
|
||||||
|
|
|
т р |
c |
|
||||
Требуемая площадь шатровой ветви |
|
||||||||
Ав2, тр= |
|
Nв 2 |
|
, |
(4.20) |
||||
|
|
Rу |
|
||||||
|
|
|
тр |
c |
|
где тр = 0,7 0,9 – коэффициент продольного изгиба.
По сортаменту производится подбор прокатных профилей для подкрановой и шатровой ветвей. Необходимо выписать геометрические характеристики сечений прокатных двутавров, а для составного сечения шатровой ветви вычислить моменты инерции, радиусы инерции, положение центра тяжести сечения по общим правилам сопротивления материалов.
Уточнение положения центра тяжести сквозного сечения
y1 = |
Ав 2 |
bo |
, |
(4.21) |
|
|
|||
|
Ав1 |
Aв 2 |
|
где Ав1 – площадь подкрановой ветви; Ав2 – площадь шатровой ветви;
bo = bн – zв2;
zв2= |
Si |
. |
|
||
|
Ai |
68
Усилия в ветвях:
– в подкрановой
|
Nв1 = |
|
N1 |
y2 |
|
|
M 1 |
|
; |
|
(4.22) |
|||||
|
|
|
|
|
вo |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
– в шатровой ветви |
|
|
|
|||||||||||||
|
Nв2 = |
N2 |
y1 |
|
|
M 2 |
. |
|
(4.23) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
вo |
|
|
|
|||||
Проверка устойчивости ветвей подкрановой части колонны |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подкрановая ветвь |
|
||||
|
1. В плоскости поперечной рамы |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Nв1 |
|
|
Rу |
|
c , |
(4.24) |
||||
|
x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
x1 |
Aв1 |
|
|
|
||||||
где |
x1 = f ( |
x1) – |
коэффициент продольного изгиба (табл. |
72 [1] |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
или табл. 6 прил. 3); |
|
||||||
|
|
|
lefx,н |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.25) |
|||
|
x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
ix ,в1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
2. Из плоскости поперечной рамы |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Nв1 |
|
|
Ry |
|
c , |
(4.26) |
|||
|
y1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
y1 |
Aв1 |
|
|
|
||||||
где |
y1 = f ( |
|
y1); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
y1= |
lefy,н |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.27) |
||||
|
iy ,в1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
69
Шатровая ветвь
1. В плоскости поперечной рамы
|
|
|
|
|
|
|
Nв2 |
|
Ry |
c , |
(4.28) |
|||
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
Aв2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
||||
где |
x2 = f ( |
|
x2); |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
x2 = |
lefx,н |
. |
|
|
|
|
|
|
(4.29) |
||||
|
ix ,в 2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2. Из плоскости поперечной рамы |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Nв 2 |
|
Rу |
c , |
(4.30) |
|||
|
y 2 |
|
|
|
|
|
|
|
Aв 2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
у 2 |
|
|
|
||||
где |
y2 = f ( |
|
y2); |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
y2 = |
lefу ,н |
|
. |
|
|
|
|
|
|
(4.31) |
|||
|
iy ,в 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
4.3.2. Расчет элементов соединительной решетки |
|
||||||||||||
|
Геометрическая схема решетки представлена на рис. 4.4. |
|||||||||||||
|
Угол наклона раскоса относительно ветвей колонны |
|
||||||||||||
|
= arctg ( |
bo |
). |
|
(4.32) |
|||||||||
|
lefx ,н |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Длина сжатого раскоса |
|
|
|||||||||||
|
d = |
|
bo |
|
|
. |
|
|
|
|
|
(4.33) |
||
|
sin |
|
|
|
|
|
Нагрузка
Элементы решетки рассчитываются на поперечную силу Q. Выбор поперечной силы производится по наибольшей из условной Qfic [1, п. 5.8] и фактической Qфак, определенной по результатам статического расчета поперечной рамы (п. 3).
Как правило, Qфак > Qfic.
70
Рис.4.4. Схема для расчета решетки колонны сквозного сечения
Усилие в раскосе
Nd |
|
Q |
|
. |
|
|
(4.34) |
|
|
|
|
|
|||
2 sin |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
Требуемая площадь поперечного сечения |
|
||||||
Ad ,тр |
|
|
Nd |
|
, |
(4.35) |
|
|
|
Ry |
|
||||
|
|
тр |
c |
|
где φтр = 0,7 0,9.
Производится подбор сечения прокатного (гнутого) уголка по сортаменту равнополочных профилей [4].
Проверка устойчивости
|
Nd |
Ry c |
, |
(4.36) |
d |
Ad |
|||
|
|
|
|
где = f (λ);
71
d
i
;
i – радиус инерции уголка.
Устойчивость подкрановой части колонны сквозного сечения как единого стержня в плоскости действия момента проверяют по формуле:
|
|
|
N |
|
Ry |
|
|
|
c , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
e A |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
e – коэффициент, определяемый по таблице 75 в зави- |
|||||||||||||
симости от условной приведенной гибкости |
ef |
и относительного |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
эксцентриситета m. |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ry |
, |
|
|
|
|
|
||
|
ef |
ef |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
E |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
A |
|
– приведенная гибкость, |
|
|
|
ef |
|
|
x |
|
|
|
Ad |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l
xefxн – гибкость относительно оси x – x,
ix
l
i
efxн 1 H н – расчетная длина,
|
|
I x |
|
– радиус инерции, |
x |
A |
|
||
|
|
|||
|
|
|
|
I |
x |
I |
x1 |
A |
y2 |
I |
x 2 |
A |
y2 |
– момент инерции, |
|
|
b1 |
b1 |
|
b 2 |
b 2 |
|
10d 3
b0 lb
– коэффициент,
me Aa , I x
e = M/N – эксцентриситет приложения силы,
а – расстояние от главной оси сечения, перпендикулярной плоскости изгиба, до оси наиболее сжатой ветви,
A – площадь сечения брутто подкрановой части колонны сквозного сечения.
72
4.3.3. Расчет уступа колонны
Конструктивное решение уступа колонны промышленного здания приведено на рис. 4.5. Поперечное сечение уступа приве-
дено на рис. 4.6. Высота траверсы lтр назначается в пределах
(0,5 0,8) bн.
Нагрузка
Сопряжение надкрановой и подкрановой частей колонны принято рассчитывать на продольную силу N и изгибающий момент М, взятые в прил. 7, табл. П7.2 из колонки "выше уступа". При этом составляющая момента должна догружать внутреннюю полку с прорезью, заводимую на стенку траверсы (рис. 4.5).
Усилие во внутренней полке
N f |
N |
|
M |
, |
(4.37) |
|
|
||||
|
2 |
|
bв |
|
где bв – ширина надкрановой части колонны (п. 3).
Необходимо задаться катетом углового шва kf и определить протяженность сварного шва, крепящего внутреннюю полку к стенке траверсы
lw |
lwf |
|
N f |
, |
(4.38) |
|
4 |
f k f Rwf wf c |
|||||
|
|
|
|
где параметры знаменателя определяются в соответствии с указаниями [1].
73
Рис. 4.5. Уступ колонны промышленного здания
Расчет и конструирование траверсы уступа колонны
Траверса представляет собой балку несимметричного двутаврового сечения, имеющую пролет, равный расстоянию между
ветвями подкрановой части колонны bн и нагруженную усилиями N, M, действующими в сечении «выше уступа» и
Положение центра тяжести сечения траверсы
yн |
S i |
. |
(4.39) |
|
A i |
||||
|
|
|
74