- •3. Розрахунок та конструювання лівої колони рами
- •3.1. Вихідні дані для розрахунку колони
- •3.2. Визначення розрахункових довжин нижньої і верхньої частин колони
- •3.3. Підбір перерізу верхньої частини колони
- •3.4. Підбір перерізу нижньої частини колони
- •3.5. Перевірка стійкості нижньої частини колони як єдиного наскрізного стержня в площині дії моменту
- •3.6. Розрахунок з’єднання верхньої частини колони з нижньою
- •3.7. Розрахунок бази колони
- •3.8. Розрахунок фундаментних болтів
- •Перелік використаної літератури
3.4. Підбір перерізу нижньої частини колони
Приймаємо переріз нижньої частини колони наскрізним, складеним із двох віток, з’єднаних розкісною решіткою. Підкранову вітку колони приймаємо з прокатного (або зварного) двотавра, а зовнішню – з двох кутиків, з’єднаних листом (рис.3.3). Висота перерізу колони h1=1250мм встановлена під час компонування поперечної рами.
Визначаємо орієнтовно зусилля у вітках колони:
а) у підкрановій вітці
;
б) у зовнішній вітці
,
де попередньо приймаємо y1=у2=h1/2=1250/2=625мм=0,625м.
Знаходимо орієнтовно необхідні площі перерізів віток:
а) підкранової вітки ;
б) зовнішньої вітки ,
де φ=0,8 – приймаємо орієнтовно на даному етапі розрахунку.
Виходячи з необхідності забезпечення стійкості колони з площини рами, її ширина h повинна бути в межах
.
Для підкранової вітки приймаємо переріз зі зварного складеного двотавра висотою h=600 мм. Приймаємо стінку tw×hw=6×580 мм, пояси з листів tf×bf=10×200 мм . Переріз зовнішньої вітки приймаємо з двох кутиків 110×7, з’єднаних листом t×b=8×520мм. Характеристики кутика: А└=15,2см2; І└=176см4; z0=2,96см.
Геометричні характеристики перерізів віток колони:
а) підкранової вітки
A1=twhw+2 tfbf=0,6·58+2·1,0·20,0=74,8см2;
;
; ;
б) зовнішньої вітки
;
Визначаємо відстань від центра ваги перерізу зовнішньої вітки до краю зовнішнього листа:
; .
Визначаємо положення центру ваги всього перерізу нижньої частини колони:
;
;
.
Визначаємо дійсні розрахункові зусилля стиску у вітках колони:
;
.
Перевіряємо стійкість віток колони. Відстань між вузлами решітки приймаємо .
Підкранова вітка:
а) в площині рами ; .
б) з площини рами ; .
Зовнішня вітка:
а) в площині рами ; .
;
б) з площини рами ; .
.
Умова стійкості не виконується, а тому для зменшення гнучкості необхідно зменшити вдвічі розрахункову довжину нижньої частини колони в поздовжньому напрямку за рахунок встановлення розпірок між колонами по всій довжині будівлі (розпірки Р3 на рис.1.5[4]). Тоді, приймаючи ,
; ;
Умова виконується.
3.5. Перевірка стійкості нижньої частини колони як єдиного наскрізного стержня в площині дії моменту
Визначаємо геометричні характеристики всього перерізу нижньої частини колони:
;
;
; ;
; ;
; .
При розрахунку стійкості колони відносно вільної осі х-х необхідно обчислити приведену гнучкість колони ef, яка залежить від перерізу розкосів з’єднувальної решітки, тому спочатку підбираємо переріз елементів решітки. Розкоси решітки розраховують на більшу з поперечних сил: максимальну фактичну Q1,max або умовну .
Q1,max обчислюється в перерізі 1-1 колони (див. табл.3.1):
;
.
Оскільки , остаточно приймаємо значення максимальної фактичної поперечної сили .
Умовну поперечну силу обчислюємо за емпіричною формулою , де А – площа перерізу стержня, см2; k – коефіцієнт, який залежить від Ry і визначається за табл.3.2.
Таблиця 3.2
До визначення коефіцієнта k
Ry, МПа |
210 |
260 |
290 |
380 |
k |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
При Ry=345 МПа за табл.3.2 k=0,461.
Тоді .
Враховуючи, що , то решітку розраховуємо на .
Зусилля в розкосі решітки ,
де – кут нахилу розкосів до вітки.
; =39,8о; sin=0,64.
Необхідна площа розкосу
,
де с=0,75 – коефіцієнт умов роботи для розкосів з одинарних кутиків, які прикріплені однією полицею; =0,6 – орієнтовно на етапі визначення необхідної площі перерізу.
Приймаємо розкоси з кутиків 90×6 з площею перерізу та мінімальним радіусом інерції .
Розрахункова довжина розкосу
.
Гнучкість розкосу .
Коефіцієнт поздовжнього згину за табл.72[1] .
Перевіряємо напруження в розкосі за умовою стійкості центрально-стиснутих елементів
.
Приведена гнучкість стержня колони
,
де .
Перевіряємо стійкість колони в площині дії моменту за формулою
.
Згідно п.5.27* [1] коефіцієнт для наскрізних стержнів з решітками визначається за табл. 75 [1] залежно від умовної приведеної гнучкості і відносного ексцентриситету .
,
де ексцентриситет визначається для тієї з двох комбінацій зусиль (для зовнішньої чи підкранової вітки), яка викликає найбільше зусилля стиску у вітках. Більше зусилля стиску виникає у зовнішній вітці , а тому N=N1=1130,6 кН і М=М1=1218,9 кНм.
;
а – відстань від центральної осі перерізу х-х до осі найбільш стиснутої вітки, але не менше відстані до осі стінки вітки. Якщо більш стиснутою є підкранова вітка, то а=y1. Якщо більш стиснутою є зовнішня вітка, то . Звідси
.
.
За таблицею 75 [1] .
Перевіряємо умову стійкості
Колона як цільний стержень є стійкою.