5.Расчет колонны ряда а

Колонны являются основными несущими конструкциями каркаса машинного зала. Колонны работают на внецентренное сжатие и поэтому имеют развитое сечение в плоскости действия момента.

Колонны опираются на железобетонный фундамент и передают на них нагрузки через базы. Базы колонн развиты в плоскости поперечной рамы. Колонны прикреплены к фундаменту анкерными болтами.

Колонны рада А – одноступенчатые. Верхнюю часть колонн проектируют в виде сварного или прокатного двутавра, развитого в плоскости действия момента. Нижнюю часть колонны проектируют составного или сквозного сечения. Подкрановые балки опираются на уступ нижней части колонны и располагаются по оси подкрановой ветви. Верхнюю и нижнюю части колонны рассчитывают отдельно как самостоятельные конструкции, каждая из которых имеет свои размеры, расчетные длины и комбинации нагрузок.

Материал колонны подбирают в соответствии с указаниями прил.1 СНиП [1] и прил. В.5 СП [2]. Согласно [1,2] по степени ответственности и условиям эксплуатации колонны относятся к третьей группе конструкций, для которых допускается применение любых марок сталей включая стали С235, С440 и С590. Однако применение сталей повышенной и высокой прочности не всегда оправдано и требует технико-экономического обоснования. Следует иметь в виду, что чем сталь прочнее, тем дороже. Различные части колонны и их элементы могут выполняться из различных марок сталей.

Расчет колонн можно выполнять вручную по методикам, изложенным ниже или в учебниках [4, 5, 6]. Можно использовать программы расчета «Lira», «Skad» или другие программные средства, в том числе специально разработанные на кафедре СКЭ «MN-1» и «MN-2».

Значение расчетных усилий для верхней и нижней частей колонн определяют из таблицы сочетания нагрузок (усилий) (см. табл. 4.5).

5.1. Расчет верхней части колонны

Верхняя часть колонны работает как сплошностенчатый стержень на внецентренное сжатие.

а

б

Так как верхнюю часть колонны проектируют в виде симметричного сварного или прокатного двутавра, знак изгибающего момента значения не имеет. Следовательно, верхнюю часть колонны рассчитывают на комбинацию нагрузок, создающих максимальные по абсолютной величине значения момента и поперечной силы в сечениях верхней части колонны.

Ширина верхней части колонны принята при компоновке поперечного разреза машзала. Неизвестными размерами являются ширина и толщина полок двутавра и , а также толщина стенки (рис. 5.1). Их следует определить в результате расчета.

П

Рис. 5.1. Сечение верхней части

колонны

а) поперечное сечение

б) эпюра нормальных напряжений

одобранное сечение проверяют на устойчивость. Кроме того должна быть проверена местная устойчивость полок и стенки, а также гибкость верхней части колонны в целом.

Подбор сечения верхней части колонны рекомендуется выполнять в ниже описанной последовательности.

5.1.1. Определение расчетных длин.

Расчетные длины для верхней части колонны следует определять в плоскости изгиба (рамы) и из плоскости изгиба. Расчетные длины и определяют в плоскостях перпендикулярных соответствующим осям и (рис.5.1.). Расчетные длины зависят от вида закрепления концов колонны, соотношения моментов инерции разных ее участков, а также соотношения величин продольных сил, действующих в разных частях колонны. В общем виде расчетная длина колонны определяется по формуле

, (5.1)

где – коэффициент расчетной длины, определяемый по прил. 6 СНиП [1].

h – высота верхней или нижней части колонны.

Расчетную длину колонны в плоскости действия момента определяют по формуле (5.1). Однако, согласно п.6.11 СНиП [1] (см. табл. 18), коэффициент можно приближенно принять равным =2.5, т.к. рама машзала опирается на жесткую деаэраторную этажерку и имеет неподвижный шарнирно-опертый верхний конец. Тогда расчетная длина верхней части колонны в плоскости рамы машзала равна .

Из плоскости рамы (вдоль машзала) колонна шарнирно раскреплена связями, распорками, тормозной конструкцией подкрановой балки (рис.5.2). Защемление колонны в фундаменте также принимают шарнирным. Коэффициент расчетной длины в этом случае равен =1.

Следовательно, расчетная длина верхней части колонны из плоскости рамы равна наибольшему расстоянию между точками верхней части колонны, закрепленными от смещения в продольном направлении (рис. 5.2). Такими точками являются:

– верх колонны в уровне нижнего пояса фермы, раскрепленный связями;

Рис. 5.2. К определению расчетных длин колонны

из плоскости изгиба

– место крепления тормозной конструкции подкрановой балки к колонне.

– низ верхней части колонны;

Обычно, расчетная длина верхней части колонны из плоскости

рамы равна . В том случае, когда высота нижней части колонны большая, соответственно и расчетная длина получается большой. Для уменьшения расчетной длины нижней части колонны из плоскости рамы ставят одну или несколько распорок по высоте нижней части колонны (рис. 5.2).