1. Определение расчетных длин колонны:
.
.
,
Расчетные длины для нижней и верхней части колонны соответственно:
в
плоскости рамы
,
,
из
плоскости рамы
,
.
2. Подбор сечения надкрановой части колонны:
,
,
При сочетании нагрузок .
.
Принимаем
в первом приближении
,
.
При
и
.
Требуемая площадь сечения колонны:
.
При сочетании нагрузок .
.
Принимаем в первом приближении ,
.
.
При
и
.
Требуемая
площадь сечения колонны:
.
Расчет проводим по
Компоновка
сечения:
Рисунок . Сечения колонны:
а – надкрановой части колонны; б – подкрановой части.
Принимаем
толщину полки
,
высота
стенки
.
Из
условия местной устойчивости по
и
находим предельную гибкость стенки:
.
Требуемая
толщина стенки
.
Принимаем
толщину стенки
,
тогда
.
В расчетную площадь включаем только устойчивую часть стенки:
.
Требуемая
площадь полки:
.
Ширина
полки:
.
Принимаем
.
Проверка
местной устойчивости полки:
.
Геометрические характеристики сечения верхней части колонны:
,
.
,
,
,
,
.
Гибкость стержня:
,
,
,
.
Проверка устойчивости в плоскости действия момента:
,
.
При
При
Интерполяцией находим
,
тогда
,
,
<
.
Проверка устойчивости из плоскости действия момента:
,
,
.
где
,
.
Проверка устойчивости в плоскости действия момента
(сочетание ):
,
.
Интерполяцией
находим
,
тогда
,
,
Проверка устойчивости из плоскости действия момента:
,
,
,
,
где
,
,
<
Подбор сечения подкрановой части колонны:
Усилия в подкрановой ветви:
,
,
Для нижней части колонны принимаем два прокатных двутавра 45Б2 с геометрическими характеристиками:
,
,
.
Проверка
устойчивости ветвей из плоскости рамы:
.
,
,
,
Из условия равноустойчивости ветвей в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки:
,
,
принимаем 190 см.
Устойчивость ветвей в плоскости рамы:
,
,
,
Устойчивость ветвей в плоскости и из плоскости рамы обеспечена.
4. Расчет решетки подкрановой части колонны:
Поперечная
сила в сечении нижней части колонны
.
Условная
поперечная сила:
.
Расчет ведем по .
Угол
наклона раскоса:
.
Усилие
сжатия в раскосе:
.
Задаем
,
тогда
,
.
Принимаем
уголок равнополочный ∟70х5,
,
.
,
<
Проверка устойчивости колонны в плоскости рамы как единого стержня:
Геометрические характеристики всего сечения:
,
.
,
.
Приведенная гибкость:
,
где
,
.
.
Сочетание усилий, догружающих наружную ветвь
( )
,
,
. Расчет стропильной фермы
Определение нагрузок на ферму.
При
расчете стропильной фермы учитываются
постоянная нагрузка от кровли, несущих
конструкций покрытия и нагрузка от
снега. Постоянная нагрузка составляет:
g=2,476
(кН/
).
Узловые силы вычисляем по формуле:
.
Опорные реакции:
.
Снеговая нагрузка:
.
Узловые силы:
.
Опорные реакции:
.
Находим
коэффициент соотношения:
.
Определение усилий в стрежнях фермы.
Рис. Расчетная схема стропильной фермы.
Рис.
Диаграмма усилий от постоянной
нагрузки.
Рис.
Усилия от постоянной и снеговой
нагрузки
Таблица Расчетные усилия в стержнях фермы
элемент
|
№ стержня |
усилия от пост. нагрузки |
усилия от снеговой нагрузки |
расчетные усилия |
|||||
|
|
№ нагрузок |
растяже-ние |
№ нагрузок |
сжатие |
||||
1 |
2а |
2б |
|||||||
верхний пояс |
1-2 |
0 |
0 |
0 |
— |
— |
— |
— |
|
2-3 |
-339,1 |
-437,4 |
-393,7 |
— |
— |
1+2а |
-1208,9 |
||
3-5 |
-339,1 |
-437,4 |
-393,7 |
— |
— |
1+2а |
-1208,9 |
||
5-6 |
-508,3 |
-655,7 |
-590,1 |
— |
— |
1+2а |
-1819,7 |
||
6-8 |
-508,3 |
-655,7 |
-590,1 |
— |
— |
1+2а |
-1819,7 |
||
нижний пояс |
А-4 |
188,4 |
243 |
218,7 |
1+2а |
674,4 |
— |
— |
|
4-7 |
443,7 |
572,4 |
515,2 |
1+2а |
1588,5 |
— |
— |
||
7-10 |
529,2 |
682,7 |
614,4 |
1+2а |
1894,6 |
— |
— |
||
раскосы |
А-2 |
-277 |
-357,3 |
-321,6 |
— |
— |
1+2а |
-991,6 |
|
2-4 |
215,4 |
277,9 |
250,1 |
1+2а |
771,2 |
— |
— |
||
4-5 |
-154 |
-198,6 |
-178,7 |
— |
— |
1+2а |
-551,2 |
||
5-7 |
92,3 |
119,1 |
107,2 |
1+2а |
330,5 |
— |
— |
||
7-8 |
-30,8 |
-39,7 |
-35,7 |
— |
— |
1+2а |
-110,2 |
||
стойки |
1-А |
0 |
0 |
0 |
— |
— |
— |
— |
|
3-4 |
-44,6 |
-57,5 |
-51,8 |
— |
— |
1+2а |
-159,6 |
||
6-7 |
-44,6 |
-57,5 |
-51,8 |
— |
— |
1+2а |
-159,6 |
||
. Подбор сечений стержней фермы
1) Стержень 6-8:
-
стержень сжат. Задаемся гибкостью
,
тогда
.
.
Принимаем
широкополочный тавр 25ШТ3,
.
,
,
,
,
.
Проверка устойчивости:
.
Проверка по гибкости:
.
2) Стержень 3-5:
-
стержень сжат. Задаемся гибкостью
,
тогда
.
.
Принимаем
широкополочный тавр 20ШТ3,
.
,
,
,
,
,
.
Проверка устойчивости:
.
Проверка по гибкости:
.
3) Стержень 7-10:
-
стержень растянут.
.
Принимаем
широкополочный тавр 25ШТ2,
.
Проверка прочности:
.
Проверка по гибкости:
,
,
,
,
.
4) Стержень 4-7:
-
стержень растянут.
.
Принимаем
широкополочный тавр 20ШТ2,
.
Проверка прочности:
.
Проверка по гибкости:
,
,
,
,
.
5) Стержень А-4:
-
стержень растянут.
.
Принимаем
широкополочный тавр 13ШТ2,
.
Проверка прочности:
.
Проверка по гибкости:
,
,
,
,
.
6) Раскос А-2:
-
стержень сжат. Принимаем гибкость
,
.
.
Принимаем
2 равнополочных уголка 160х11,
.
,
,
,
,
,
.
Проверка по гибкости:
,
.
7) раскос 2-4:
-
стержень растянут.
.
Принимаем
2 равнополочных уголка 110х8,
.
Проверка прочности:
.
8) Раскос 4-5:
-
стержень сжат. Принимаем гибкость
,
.
.
Принимаем
2 равнополочных уголка 140х9,
.
,
,
,
,
,
,
.
Проверка по гибкости:
,
.
9) раскос 5-7:
-
стержень растянут
.
.
Принимаем
2 равнополочных уголка 75х6,
.
Проверка прочности:
.
10) Раскос 7-8:
-
стержень сжат. Принимаем гибкость
,
.
.
Принимаем
2 равнополочных уголка 80х6,
.
,
,
,
,
,
,
.
.
11) Стойки 3-4 и 6-7:
-
стержни сжаты.
Принимаем
гибкость
,
,
Принимаем 2 равнополочных уголка 80х6, .
,
,
,
,
.
.
Таблица . Проверка сечений стержней фермы.
элемент |
№ стержня |
расчетное усилие, кН |
сечение |
А см2 |
lx/ly см |
ix/iy см |
|
|
|
|
|
проверка сечения |
||
растя-жение |
сжа-тие |
проч-ность |
уст-ть |
|||||||||||
верхний пояс |
6-8 |
— |
-1819.7 |
25ШТ3 |
99,6 |
300 300 |
6,95 6.81 |
43.2 44,1 |
1,51 |
122 |
0,825 |
0.95 |
— |
22,2< 22.8 |
3-5 |
— |
-1208.9 |
20ШТ3 |
86,8 |
300 300 |
5,15 7,14 |
58,3 41,8 |
2 |
126 |
0.744 |
0.95 |
— |
20.7< 22.8 |
|
ниж. пояс |
7-10 |
1894.6 |
— |
25ШТ2 |
88,3 |
550 900 |
7 6,69 |
128,6 80.7 |
— |
220 |
— |
0.95 |
21,5< 22.8 |
— |
4-7 |
1588.5 |
— |
20ШТ2 |
70,8 |
550 900 |
5,15 7,14 |
106.8 126.1 |
— |
220 |
— |
0.95 |
22.4< 22.8 |
— |
|
А-4 |
674.4 |
— |
13ШТ2 |
31,4 |
540 900 |
3,23 4,31 |
167,2 208.8 |
— |
220 |
— |
0.95 |
21,5< 22.8 |
— |
|
раскосы |
А-2 |
— |
-991,6 |
2 |
68.8 |
219 438 |
4.95 6.24 |
44.2 70.2 |
2.4 |
153.6 |
0.672 |
0.95 |
— |
21.4< 22.8 |
2-4 |
771.2 |
— |
2 110х8 |
34.4 |
346 432 |
3.39 4.28 |
102,1 100.9 |
— |
400 |
— |
0.95 |
22.4< 22.8 |
— |
|
4-5 |
— |
-551.2 |
2 140х9 |
49.4 |
350 438 |
4.34 5.47 |
80,6 80,6 |
2.75 |
152 |
0.608 |
0.8 |
— |
18.4< 19.2 |
|
5-7 |
330.5 |
— |
2 |
17,56 |
346 432 |
2,3 2,9 |
150,4 149 |
— |
400 |
— |
0.95 |
18.8< 22.8 |
— |
|
7-8 |
— |
-110.2 |
2 80х6 |
21.2 |
350 438 |
2.78 3.5 |
125.9 125.1 |
4.3 |
165 |
0.363 |
0.8 |
— |
16,8< 24 |
|
стойки |
3-4 |
— |
-159.6 |
2 80х6 |
21,2 |
252 315 |
2.78 3.5 |
90.6 90 |
3.1 |
167 |
0.544 |
0.8 |
— |
13,8< 19.2 |
6-7 |
||||||||||||||
160х11
х6
Расчет сварных швов прикрепления раскосов и стоек к фасонкам:
Для сварки узлов фермы применяем полуавтоматическую сварку проволокой
Св-08Г2С
;
<
.
Несущая
способность швов определяется по металлу
шва
Требуемую
длину швов определяем по формуле
.
Результаты расчета швов приведен в таблице 8.
Таблица 8. Расчет сварных швов.
-
№
стержня
сечение
N, кН
шов по обушку
шов по перу
,
кН
,
см
(
),
см
,
кН, см
( ), ) см
А-2
160x11
991,6
694,1
1,3
18
297,5
0,9
12
2-4
100x8
771.2
539,8
1,0
18
231.4
0,6
13
4-3
80x6
159.6
111,7
0,7
6
47,9
0,5
4
4-5
140x9
551.2
385,8
1,0
13
165,4
0,7
9
5-7
75x6
330.5
231,4
0,7
12
99,1
0,5
7
7-6
80x6
159.6
111,7
0,7
6
47,9
0,5
4
7-8
80x6
110.2
77,1
0,7
5
33,1
0,5
3
. Расчет и конструирование узлов сопряжения конструкций