5 Розрахунок колони

Колону проектуємо крізного перерізу з двох швелерів, з’єднання гілок – планками.

Рисунок 18. Збір навантажень на колону

Виконуємо збір навантажень на колону:

, (58)

де розрахункове навантаження на головну балку (включаючи і її власну вагу), ;

довжина головної балки, .

.

5.1 Розрахунок відносно матеріальної осі

, (59)

де коефіцієнт поздовжнього згину (табл. 72 [1])

Необхідна площа поперечного перерізу колони:

(60)

Приймаємо гнучкість колони в межах (оскільки ), , тоді .

, (61)

звідси необхідний радіус інерції , :

, (62)

де розрахункова довжина колони, :

, (63)

де коефіцієнт приведення довжини, залежить від способу закріплення. Колона закріплюється шарнірно зверху і знизу, центрально завантажена, тому для даної колони .

Визначаємо довжину колони:

,

Розрахункова довжина колони: .

.

Колону проектуємо з двох двотаврів №40:

, .

Перевіряємо прийнятий переріз:

Знаходимо гнучкість колони:

.

Рисунок 19. Визначення довжини колони

Знаходимо напруження:

.

Рисунок 20. Схема перерізу колони

5.2 Розрахунок відносно вільної осі

Розмір визначаємо з умови рівностійкості колони в двох площинах.

Приведена гнучкість колони відносно вільної вісі:

, (64)

де гнучкість колони;

гнучкість одної вітки колони.

Приймаємо , .

Знаходимо необхідний радіус інерції :

.

За таблицею довідника знаходимо , тоді

(65)

З конструктивних міркувань

, (66)

де ширина полиці прийнятого двотавра,

;

необхідний зазор між двома

вітками колони. .

Приймаємо .

Знаходимо розрахункову довжину вітки колони.

Радіус інерції одної вітки: .

Гнучкість одної вітки: .

Тоді .

Приймаємо .

Рисунок 21. Конструкція колони

Виписуємо із сортаменту момент інерції двотавра: .

Знаходимо момент інерції перерізу колони відносно вісі :

, (67)

.

Радіус інерції: .

Перевіряємо умову: .

.

Знаходимо напруження:

.

5.3 Розрахунок вузлів колони

5.3.1 Розрахунок оголовка колони

Приймаємо наступну конструкцію колони (рис. 21).

Товщину плити оголовка приймаємо конструктивно в межах , .

Рисунок 22. Конструкція оголовка колони

З плити оголовка навантаження передається через зварні шви на торці ребер.

Необхідна довжина шва:

, (68)

де коефіцієнт, який враховує недовар;

.

Визначаємо висоту шва:

.

.

Приймаємо спирання плити оголовка на фрезеровані торці ребер.

Необхідна площа ребер з умови роботи на змяття торцевої поверхні (43):

.

Необхідна товщина ребра:

, (69)

де ширина ребра, .

.

Приймаємо .

З опорного ребра навантаження передається на стінку колони через вертикальні шви.

Визначаємо необхідну довжину вертикальних швів.

Приймаємо висоту шва . Тоді

, (70)

де кількість швів, .

.

Перевіряємо стінку на зріз:

, (71)

де товщина стінки, .

.