8.1.4 Подбор сечения нижней части колонны

Нижнюю часть колонны проектируем сквозного сечения, состоящую из двух ветвей, соединённых решёткой. Высота сечения h₁=1000 мм.

Подкрановую (внутреннюю) ветвь колонны принимаем из широкополочного двутавра, шатровую (наружную) - составного сварного сечения из трёх листов.

Действующие на ветви колонны усилия составляют (комбинация усилий для ветвей):

-для расчёта подкрановой ветви:

М= -601,057кНм N= -1957,63 кН

-для расчёта шатровой ветви:

М= 1457,263кНм N= -1462,3 кН

Расчётная длина нижней части колонны в плоскости действия моментов l_efx1=29,43м, из плоскости действия моментов l_efy1= 12,91м.

Ветви между собой соединяются решёткой из одиночных уголков, располагаемых под углом 40-45° к горизонтали (раскосами) в сочетании со стойками.

Поскольку проектируемое сечение является несимметричным, то задаёмся:

y₂=0,4∙h₁=0,4∙1=0,4 м

y₁=h₁-y₂=1-0,4=0,6 м

Здесь: у₂- расстояние от центра тяжести всего сечения до наиболее нагруженной (шатровой) ветви.

Максимальные усилия:

-в шатровой ветви:

-в подкрановой ветви:

Расчёт подкрановой ветви

Из условия обеспечения общей устойчивости колонны из плоскости действия момента (из плоскости рамы), высоту двутавра подкрановой ветви назначаем в пределах ( )Н, что соответствует гибкости λ=60..100.

При Н₁=12,91м , высота двутавра должна быть в пределах от см до .

Назначаем двутавр № 50Ш1 по ГОСТ 26020-83 со следующими геометрическими характеристиками:

h=484 мм A_в1=145,7 см² J_x=60930 см⁴

W_x=2518 см³ i_x=20,45 см S_x=1403 см³ J_y=6762 см⁴

i_y=6,81 см t_f=15 мм t_ω=11 мм b_f=300 ммm=114,4 т.

Гибкость, , чему соответствует φ = 0,802 по табл.Д1 [2].

Проверка устойчивости ветви (сталь С245 по ГОСТ 27772-88, при t = 2…20мм):

, т.е. условие выполняется.

Проверка гибкости:

практическая:

, т.е. условие выполняется.

Расчёт шатровой ветви

Ориентировочная площадь сечения ветви при средних значениях при φ₀=0,7:

Для удобства прикрепления элементов решётки, просвет между внутренними гранями полок принимаем равным расстоянию между внутренними гранями полок двутавра подкрановой ветви, т.е. 454 мм. Толщину стенки швеллера для её соединения с полкой надкрановой части колонны принимаем равной t_w2=12 мм. Высота стенки швеллера из удобства размещения сварных швов будет b_f2=540 мм (с учётом размеров проката).

Тогда требуемая площадь полок будет:

Поэтому принимаем конструктивно: b_f =200 мм; t_f =20мм; A_f =14 см².

Геометрические характеристики ветви:

Уточняем положение центра тяжести всего сечения колонны:

h₀₌h₁-z₀=1000- 58,2=941,8мм;

y₁=A_b2∙h₀/( A_b1+A_b2)=177,2∙94,18/(145,7+177,2)=51,68 см

y₂=94,18-51,68=42,5см

В связи с незначительным отличием у₁и у₂ от первоначально принятых размеров, усилия в ветвях не пересчитываем.

Проверяем устойчивость шатровой ветви в плоскости действия момента:

φ_y=0,786 (табл. Д1[2])

Проверка устойчивость шатровой ветви из плоскости действия момента:

l_b2=100 см

λ_b2 =

φ_y=0,971 (табл. Д1 [2])

Расчёт решётки подкрановой части колонны

В соответствии с таблицей 7.2 максимальное значение поперечной силы в колонне Q_max=204,84 кН, что больше значения фиктивной и условной поперечной силы:

Усилие сжатия в раскосе:

Задаёмся гибкостью раскоса . Тогда .

Требуемая площадь сечения раскоса:

где:

– принято в соответствии с табл. 1 [2]

В соответствии с ГОСТ 8509-93 «Равнополочные уголки» принимаем сечение раскоса из одиночного уголка 90х7 со следующими геометрическими характеристиками:

A_d=12,3см²; i_x=2,77см; i_min=1,78см

Длина раскоса , .

Тогда .

Проверка гибкости:

Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого целого стержня

Геометрические характеристики всего сечения:

Приведённая гибкость:

где:

;

h₀₌h₁-z₀=100-5,82=94,18 мм;

.

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь:

М₂=601,057 кНм, N₂=1957,63 кН.

Проверка гибкости:

Для комбинации усилий, догружающих шатровую ветвь:

М₂=1457,263 кНм, N₂=1462,3 кН.

Проверка гибкости:

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не надо, т.к. она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.