3. Розрахунок та конструювання лівої колони рами
3.1. Вихідні дані для розрахунку колони
Розрахункові комбінації зусиль в колоні обчислені в табл. 3.1.
Для розрахунку верхньої (надкранової) частини колони приймаємо наступну комбінацію зусиль:
N2= 846,72 кН; М2=-548,52 кНм; Q2=22,75 кН.
Для розрахунку нижньої (підкранової) частини колони приймаємо наступні комбінації зусиль:
N1=2024,28кН; М1=1001,97кНм (для розрахунку зовнішньої вітки, тобто коли згинаючий момент довантажує зовнішню вітку);
N'1=1910,50кН; М'1 =-590,50кНм (для розрахунку підкранової вітки, тобто коли згинаючий момент довантажує підкранову вітку).
Матеріал колони - сталь марки 10Г2СІ, що відповідає класу сталі С375 (за табл. 51, б [1]).
Геометрична довжина верхньої частини колони l2=Н2=5,4м; геометрична довжина нижньої частини колони l1=Н1=15,7м.
Висота перерізу верхньої частини колони h2=500 мм, нижньої частини –h1=1250 мм.
Співвідношення моментів інерції нижньої та верхньої частин колони: І1:І2=9,52;
Висота підкранової балки: hв=1,2м.
3.2. Визначення розрахункових довжин нижньої і верхньої частин колони
Розрахункові довжини нижньої і верхньої частин колони в площині рами визначаються за формулами: l1x=μ1·l1 та l2x=μ2·l2, де μ1і μ2–коефіцієнти приведення розрахункової довжини відповідно нижньої і верхньої частин колони. Нормами проектування прийнято визначати спочатку коефіцієнт μ1залежно від трьох параметрів:
1) значення α1;
2) співвідношення погонних жорсткостей верхньої та нижньої частин колони;
3) розрахункової схеми закріплення верхнього кінця колони (нижній практично завжди защемлений).
Величина
,
де β – відношення між критичними силами для окремих частин колони, яке приймається рівним відношенню діючих в них зусиль. Для різних комбінацій навантажень це відношення має різні значення. А тому обчислюється найбільше значення поздовжньої сили в нижній частині колони N1* (за розрахунковою
комбінацією Nmax, Mвідп. в перерізі 1-1) і визначається відповідна цій же комбінації навантажень поздовжня сила N2 в верхнійчастині колони (в перерізі 4-4
розрахункової схеми). Отримані в подальшому значення μ1і μ2 використовуються для розрахунку і при інших комбінаціях навантажень.
За табл.3.1 в перерізі 1-1 рами:
N1*=N1,тах=2024,28 кН;
для верхньої частини колони N2*в перерізі 4-4 рами обчислюється при тій же комбінації навантажень, що й N1*, а саме 1+ψ(2+4+7+10), де 1, 2, 4, 7 і 10 - номери навантажень згідно табл. 3.1
N2*=660+0,9·(216,0+0,8+0,30+3,7) = 858,72кН.
Тоді
.
Співвідношення погонних жорсткостей верхньої та нижньої частин колони:
.
Для рам з жорстким опиранням ригеля за табл. 68[1] залежно від n=0,3 та α1=0,69 визначаємо μ1=1,916
Знаючи μ1, визначаємо зі співвідношення коефіцієнт μ2:
.
Якщо μ2 > 3, то остаточно приймаємо μ2 = 2,79.
Таким чином,
l1х= μ1·l1=1,916·15,7=30,08м;
l2х= μ2·l2=2,79·5,4=15,07м;
Розрахункові довжини верхньої і нижньої частин колони з площини рами відповідно:
l2y=l2 –hв =5,4–1,2=4,2м; l1y=l1=15,7м.