Расчет и конструирование нижней части колонны

Сечение нижней части сквозной колонны принимается состоящим из двух ветвей: подкрановой и наружной (шатровой), соединенных в двух плоскостях решеткой.

Расчет нижней части колонны начинают с выбора расчетных значений внутренних усилий для наружной (N₂, M₂, растягивающий внутренние волокна стержня колонны) и подкрановой (N₁, M₁, растягивающий наружные волокна стержня колонны) ветвей колонны. Эти нагрузки выбираются из таблицы расчетных сочетаний.

Предварительно продольные усилия в ветвях колонны находят следующим образом:

в подкрановой ветви:

в наружной ветви.

где y₁, y₂ — расстояния от центра тяжести сечения нижней части колонны до центра тяжести соответствующей ветви (на этой стадии):

Ориентировочная требуемая площадь находится по формулам:

Далее назначаются сечения ветвей колонны. В качестве подкрановой ветви примем сварной двутавр со следующими геометрическими характеристиками:

h_w1 =560мм; t_w1=20мм; b_f1=200мм; t_f1=10мм;

В качестве наружной ветви принимаем сварное сечение в виде швеллера со следующими геометрическими характеристиками:

h_w2 =630мм; t_w2=18мм; b_f2=200мм; t_f2=12мм;

Рисунок 9.

Далее определяются точные геометрические характеристики сечений ветвей и всего сечения колонны.

h₀ = b_d-z₀ = 95.86см.

y₁ = h₀A₂/A= 52 см.

y₂ = h₀-y₁= 48 см.

Вновь вычисляются продольные усилия в обеих ветвях с подстановкой в них точных значений y₁ и y₂.

в подкрановой ветви:

в наружной ветви.

После этого производится проверка устойчивости каждой из ветвей из плоскости рамы по формулам:

Здесь ц_yН и ц_yП — коэффициенты продольного изгиба при центральном сжатии соответственно для подкрановой и наружной ветвей, определяемые в зависимости от гибкостей этих ветвей из плоскости рамы:

Устойчивость ветвей обеспечена.

Далее определяется максимально возможное расстояние между узлами соединительной решетки. Чтобы исключить возможную местную потерю устойчивости, назначим размеры стержней колонны между ветвями решеток такими, чтобы они работали как сжатый элемент. Разобьем колонну на 14 участков длиной по 102 мм. Тогда гибкости подкрановых и наружных участков колонны в плоскости рамы будут соответствено равны:

Проверку устойчивости колонны как единого стержня составного сечения начинают с подбора сечения элементов решетки.

Раскосы решетки рассчитывают на большую из поперечных сил или условную, если таковая больше:

Поперечная сила распределяется поровну между решетками, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси, относительно которой производится проверка устойчивости.

Продольное усилие в раскосе находят по формуле:

где б — угол наклона раскоса.

Требуемая площадь сечения раскоса, выполняемого из одиночного уголка:

По сортаменту подбирается подходящее сечение раскоса с площадью A_d и выписывается I_min. Уголок 45×5 по ГОСТ 8509–93.

Расчетная длина и максимальная гибкость определяется формулами.

Далее выполняется проверка устойчивости раскоса, как центрально сжатого с подобранным сечением:

Гибкость стержня нижней части колонны относительно свободной центральной оси Х-Х:

Приведенная гибкость сквозной нижней части колонны при соединении ветвей раскосной решеткой:

где ₁ — коэффициент, определяемый по табл. 7 [I].

Условная приведенная гибкость:

Заранее неизвестно, какая из групп внутренних усилий (N₂, M₂) и (N₁, M₁) определяет общую устойчивость. Поэтому по каждой группе внутренних усилий определяются относительные эксцентриситеты.

Для группы внутренних усилий, вызывающих наибольшее сжатие в подкрановой ветви:

Для группы внутренних, усилий, вызывающих наибольшее сжатие в наружной ветви:

По и каждому из относительных эксцентриситетов m_x по табл. 75 СНиП II-23−81* «Стальные конструкции» определяются коэффициенты ц_e1 и ц_e2.

Наконец, проверка устойчивости нижней части колонны как единого стержня в плоскости действия момента производится по формуле.