4. Одноступенчатая колонна производственного здания
4.1. Общие требования при проектировании конструкций
При проектировании конструкций промышленного здания следует строго соблюдать требования строительных норм и правил, обеспечивающих необходимую надежность, капитальность, долговечность и заданные условия эксплуатации здания в целом, а также отдельных элементов и соединений конструкций.
Элементы конструкций должны иметь минимальные сечения, удовлетворяющие требованиям норм с учетом сортамента на прокат. В составных сечениях, устанавливаемых расчетом, недонапряжение не должно превышать 5 %.
При компоновке сечений следует широко использовать экономичные профильные элементы. В составных сечениях из отдельных листов их размеры должны быть увязаны со стандартами и ГОСТами.
4.2. Исходные данные для расчета колонны
Конструктивная схема колонны изображена на рис. 6.
Основные размеры колонны приняты по данным примера 1. Геометрические длины колонны: l1 = Hв = 6,3 м; l2 = Hн = 14,1 м.
Соотношение жестокостей надкрановой EI1 и подкрановой EI2 частей колонны EI1 / EI2 = 0,2.
Материал колонны – сталь класса С255 с расчетным сопротивлением Ry = 240 МПа = 24 кН/см2 при толщине t = 10…20 мм и Ry = 230 МПа =
= 23 кН/см2 при толщине t > 20 мм.
Колонна работает на внецентренное сжатие. Определяющим предельным состоянием ее является потеря устойчивости, зависящая в первую очередь от гибкости стержня. Проверка прочности необходимо делать только для колонн, имеющих ослабленные сечения, а также при значениях приведенного эксцентриситета m1 > 20. Стержень проверяется как в плоскости, так и из плоскости действия момента. Сечение ступенчатой колонны подбирается раздельно для надкрановой (верхней) и подкрановой (нижней) частей.
Рис. 6. Конструктивная схема колонны
Значение расчетных усилий:
для надкрановой части колонны для двух сечений (рис. 7);
Рис. 7. Расчетные усилия для расчета надкрановой части колонны
– для подкрановой части колонны (рис. 8).
Рис. 8. Расчетные усилия для расчета подкрановой части колонны
4.3. Компоновка сечения и расчет надкрановой части колонны
Пример 2. Подобрать сечение надкрановой части колонны, принимая его в виде сварного двутавра из трех листов высотой hв = 700 мм (рис. 6).
4.3.1. Определение расчетных длин надкрановой части колонны
Расчетные длины:
– в плоскости действия момента (относительно оси х-х)
lx2 = 2 l2 = 3 6,3 = 18,9 м,
где 2 = 3,0 – коэффициент расчетной длины, при соблюдении условий
l2 / l1 = 6,3 / 14,1 = 0,45 < 0,6 и N1 / N2 = 2473,5 / 479,3 = 5,16 > 3,
определяется из табл. 13, принимая во внимание, что при жестком сопряжении ригеля с колонной верхний конец закреплен от поворота. При других условиях 2 определяется по [1, п. 6. 11];
– в плоскости, перпендикулярной действию момента (относительно
оси у-у), расчетная длина lу2 принимается равной расстоянию между точками закрепления верхней части колонны от смещения перпендикулярно плоскости момента (такими точками являются тормозная конструкция подкрановой балки и распорки по колоннам в уровне поясов стропильных ферм)
lу2 = l2 – hб = 6,3 – 1,7 = 4,6 м.