Расчет внецентренно сжатой колонны

 

3.1 Исходные данные

Колонна одноступенчатая со сплошной верхней и сквозной нижней частью. Сопряжение колонны с фундаментом – жесткое, с ригелем шарнирное.

Материал – ВСтЗкП2,  - для листа.  – для фасонного проката.

Геометрические размеры: , , , ,  – определены при компоновке рамы.

Расчетные усилия:

для верхней части  (сеч. 3);   

для нижней части  (сеч. 1);  

                       (сеч. 1);     

и соотношение жесткостей  – из расчета рамы.

 

Конструктивная схема показана на рис. 20.

 

 

Рисунок 20 – Конструктивная схема колонны

 

3.2 Расчетные длины участков колонны

 

При  и  

  , .

В плоскости рамы:

                      ;

                      ;

из плоскости рамы:

                      , .

 

3.3Расчет надкрановой части колонны

 

Расчетные усилия: , высота сечения .

Требуемая площадь.

 

Принимаем для верхней части колонны Двутавр №70Б1.

Его характеристики: , , , , , , .

По требованию жесткости необходимо, чтобы , фактически:

Местная устойчивость полок и стенки в прокатном двутавре обеспечена.

Проверка устойчивости в плоскости рамы. Определяем:

; ;

 

 При  и

Находим:

               ; затем определяем

Проверяем устойчивость:

Недонапряжение:

Поверка устойчивости из плоскости рамы. Определяем:

  соответствующее

;

;

При и  то определяем ,

.

Определяем по формуле:

Проверяем устойчивость:

Недонапряжение:

 

3.4 Расчет подкрановой части колонны

 

3.4.1 Расчет ветвей подкрановой части

Принимаем  и определяем

, .

Усилия в ветвях:

,

.

Требуемая площадь ветвей

, .

Подкрановую ветвь принимаем из двутавра № 50Б2 [1, 549]; его характеристики: , , , , ; наружную ветвь компонуем из трех листов как составной швеллер, толщину его стенки и полок назначаем по требованию жесткости.

Рисунок 21 - К расчету решетчатой колонны

 

Местная устойчивость стенки обеспечена, если

,

где . Отсюда ,

принимаем стенку из листа 530x14, , полки 120x10, , .

Местная устойчивость полок обеспечена т.к.

 

Геометрические характеристики наружной ветви::

,

;

;

;

,

;

.

Уточняем усилия в ветвях

,

.

Гибкости и коэффициенты продольного изгиба:

  (по табл. 25 [3]);   .

Проверяем устойчивость ветвей из плоскости рамы (относительно оси у).

Подкрановая ветвь

.

Наружная ветвь

.

Требуемая по условию равноустойчивости длина ветви:

- подкрановой: ,

- наружной: .

Принимаем , .

Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей x₁ и x₂)

Для подкрановой ветви:

, .

Для наружной ветви:

, .

 

3.4.2 Расчет решетки

 

Определим поперечную силу

,

 (из расчета рамы, загружения 1, 2, 3, 4, 5).

Принимаем . 

Определяем , ,

 α – угол наклона раскоса к ветви.

.

.

Принимаем └ 50х4, А_уг = 3, 89 см², i_min = 1, 54см².

, ,

.

 

3.4.3 Проверка устойчивости колонны в плоскости рамы как единого сквозного стержня

 

Геометрические характеристики:

А = А_пв + А_нв =103 + 98, 2 = 201, 2 см²,

, ,

.

Проверка устойчивости

При  

, ,

.

При   , ,     

.

 

3.5 Расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Рисунок 22 - К расчету узла сопряжения верхней и нижней частей колонны:

а) конструктивные решения узла; б) расчетная схема траверсы; в) сечение траверсы

Расчетные усилия в сечении над уступом (сечение над уступом):

1) ,

2) ,

D_max = 2038, 944 кН.

 

3.5.1 Проверка прочности шва 1 (Ш 1)

 

, .

Комбинация усилий 1.

Слева ,

Справа .

Комбинация усилий 2.

Слева ,

Справа .

 

Назначаем высоту траверсы предварительно h_тр = 600 мм и толщину подкрановой площадки t_пл = 20 мм.

, здесь  

Принимаем t_ст = 20 мм.

3.5.2 Расчет швов 2 крепления ребра к траверсе

 

Усилия в швах

 (1 комбинация);

 (2 комбинация).

, где

Принята сварка полуавтоматическая проволокой СВ-08А, d = 1, 4…2 мм. Расчет выполнен по металлу шва.

 

3.5.3 Расчет швов 3 крепления траверсы к подкрановой ветви

 

Наибольшую нагрузку на швы 3 (их 4) дает комбинация усилий от нагрузок 1, 2, 3, 4, 5 (сечение 3-3, над уступом).

Нагрузка на швы ,

где 0, 9 – коэффициент сочетаний.

Требуемая длина шва, если .

Из условия прочности стенки подкрановой ветви на срез в зоне швов (линия 1-1) определяем h_тр.

, где  для двутавра 50Б2,

Окончательно принимаем .

 

3.5.4 Проверка прочности траверсы как балки, загруженной N, M, D_max

Геометрические характеристики траверсы:

Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает при N_n.max.   

При загружении +М_max = +751, 9 кНм и N = +587, 84 кН во внутренней полке

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом D_max  возникает при загружениях 1, 2, 3, 4, 5 (расчет шва 3).

,

здесь коэффициент 1, 2 учитывает неравномерную передачу усилия D_max на два сечения.

.

 

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: