4. Розрахунок та конструювання східчастої позацентрово-стисненої колони.
4.1. Вихідні дані.
Із таблиці 3.5. визначаємо розрахункові зусилля для колони.
– для верхньої частини колони:
.
– для нижньої частини колони:
(підкранова
вітка);
(зовнішня
вітка);
– для бази колони:
(підкранова
вітка);
(зовнішня
вітка);
– для анкерних болтів:
Матеріал колони – сталь класу С235 (ВСт3кп).Переріз верхньої частини колони приймаємо у вигляді зварного двотавра, нижньої: підкранову вітку– із зварного (з трьох листів) двотавра,та зовнішню вітку – із кутників і пластини.
4.2. Розрахункові довжини колон.
Для нижньої і верхньої частин у площині рами вони такі:
і
,
де
,
– довжини відповідно нижньої і верхньої
частин колони,
,
- коефіцієнт розрахункової довжини
відповідної частини колони.
Коефіцієнт знаходжу за таблицями 4 (дод. 4 [3]) залежно від параметрів:
Приймаємо
верхній кінець колони закріплений лише
від повороту
.
Коефіцієнт зведеної розрахункової
довжини для верхньої частини колони:
Таким чином розрахункові довжини для верхньої та нижньої частин колон:
з площини рами ( ):
в площині рами :
Рис. 4.1. Схема односхідчастої колони.
4.3. Підбір перерізу надкранової частини колони.
Знаходимо
орієнтовно потрібну площу перерізу,
приймаючи для попередніх розрахунків
розрахунковий опір сталі
(С245):
де h – висота перерізу;
– ексцентриситет
поздовжньої сили.
Компонуємо
перерізи колони, враховуючи співвідношення
і
конструктивні вимоги, приймаємо
і
(сталь С235;
).
Тоді:
Остаточно
приймаю переріз стінки
пояси –
(з конструктивних вимог), тоді площа
перерізу надкранової частини колони:
Знаходимо геометричні характеристики прийнятого перерізу:
Визначаємо
гнучкість і умовну гнучкість стержня
колони в площині і з площини рами:
Для перевірки стійкості верхньої частини колони в площині дії моменту попередньо знаходимо зведений ексцентриситет:
де
Залежно
від
і
за таблицею 2 дод.8 [3] знаходимо коефіцієнт
позацентрового стиску
.
Перевіряємо стійкість колони
Перевіряю
стійкість верхньої частини колони з
площини дії моменту. Попередньо знаходимо
коефіцієнти
та с:
де
момент
у перерізі СВ при тому ж поєднанні, що
й момент у перерізі В який дорівнює
511,26kH·м.
При
,
коефіцієнт
знаходимо по формулі (58) [1]:
При
Перевіряємо стійкість стержня колони перпендикулярно до площини дії моменту:
Перевіряю місцеву стійкість поличок і стінки колони прийнятого перерізу. Стійкість поличок колони забезпечення згідно з формулою:
Для перевірки місцевої стійкості стінки знаходимо:
В
еличина
,
тому місцеву стійкість стінки перевіряємо
за формулою:
де
Рис. 4.2. Поперечний переріз надкранової частини колони.
Оскільки
згідно з п. 5.24 [1] перевірка міцності не
потрібна, тому що вона наперед забезпечена.
Таким чином, міцність, загальна стійкість верхньої частини колони і місцева стійкість її елементів забезпечена.
Приймаємо
мінімальне значення з’єднуваних
елементів
.