8.4. Компоновка сечения и расчет подкрановой части колонны

Пример 3.Подобрать сечение сквозной внецентренно-сжатой колонны, состоящей из двух ветвей в виде двутавров, соединенных между собой решеткой в двух плоскостях по граням ветвей (см. рис. 8.1).

8.4.1. Определение расчетных длин подкрановой части колонны

Расчетные длинынаходим с помощью следующих зависимостей:

– в плоскости действия момента (относительно оси х-х)

l_x1 = ₁ l₁ = 214,1 = 28,2 м,

где ₁ = 2 – коэффициент расчетной длины, принимаемый по табл. 8.1;

– в плоскости, перпендикулярной действию момента (относительно оси у-у), расчетная длина принимается равной расстоянию между точками закрепления колонны от смещения (такими точками являются низ базы колонны, нижний пояс и тормозная конструкция подкрановой балки, промежуточные распорки между колоннами)

l_у1 = 0,8l₁ = 0,814,1 = 11,28 м,

где 0,8 – коэффициент, учитывающий защемление ветвей колонны в фундаменте в уровне его верха.

Несущая способность подкрановой части колонны определяется допускаемой продольной силой в ветвях, для которых расчетные длины принимаются равными:

– в плоскости действия момента (относительно осей х₁-х₁ их₂-х₂) –расстоянию между узлами решетки

l_хв1 = l_в1 иl_хв2= l_в2;

– в плоскости, перпендикулярной действию момента (относительно оси у-у), – геометрической длине ветви, умноженной на коэффициент 0,8:

l_ув1 = 0,8l₁ = 0,814,1 = 11,28 м, l_ув2 = 0,8 (l₁+h_б),

при этом геометрическая длина подкрановой ветви принимается равной расстоянию от низа базы до низа подкрановой балки l₁, геометрическая длина наружной ветви – от низа базы до тормозной конструкции в уровне верха подкрановой балки (l₁+h_б).

При постановке распорок между наружными ветвями колонны в уровне низа подкрановых балок (при грузоподъемности кранов 80 т и более) геометрическая длина наружной ветви принимается равной расстоянию от низа базы до распорки (низа подкрановой балки) l₁:

l_ув2 = 0,8l₁ = 0,814,1 = 11,28 м.

При наличии промежуточных распорок между колоннами расчетные длины их ветвей из плоскостей рамы соответственно уменьшаются.

8.4.2. Подбор сечения ветвей колонны

Подбор сечения сквозной подкрановой части колонны начинается с определения усилий в ветвях колонны. Для каждой ветви принимается комбинация из продольной силы Nи изгибающего моментаМ, догружающего соответствующую ветвь (см. рис. 8.3):

– для расчета подкрановой ветви

N₁ = – 2468,1 кН иM₁= – 1112,7 кНм;

– для расчета наружной ветви

N₂= – 2473,5 кН иM₂= + 1589,4 кНм.

Вычисляем наибольшие сжимающие усилия в ветвях колонны, величина которых ориентировочно определяется по формулам:

– в подкрановой ветви

N_в1 = N₁ /2 +M₁ /h_о= 2468,1 / 2 + 1112,7 / 1,1 = 2245,6 кН;

– в наружной ветви

N_в2 = N₂/2 +M₂/h_о= 2473,5 / 2 + 1589,4 / 1,1 = 2681,7 кН,

где h_о = h_н – z₀ = 1250 – 150 = 1100 мм;z_о= b₂/2 (предварительно принимается 100 – 200 мм).

При определении сжимающего усилия в ветвях принимаются абсолютные значения N иM.

Задаваясь значениями коэффициента устойчивости при центральном сжатии в пределах 0,7 – 0,9, из условия устойчивости центрально-сжатого стержня определяем ориентировочно требуемые площади ветвей:

A_в1 = N_в1 /(R_y_c) = 2245,6 / (0,8241) = 117 см²;

A_в2 = N_в2/(R_y_c) = 2681,7 / (0,8241) = 139,7 см².

По требуемым площадям из сортамента выбираем соответствующие двутавры и выписываем их геометрические характеристики. Необходимо стремиться к назначению одинаковых размеров сечения ветвей колонны по высоте.

Подкрановую ветвь принимаем из нормального двутавра

I50Б2/ГОСТ26020-83: A_в1 = 102,8 см²; I_y1 = 42390 см⁴;I_x1 = 1873 см⁴;

i_x1 = 4,27 см;i_y1 = 20,3 см; t_f = 14 мм;t_w= 9,2 мм;b₁ = 200 мм.

Наружную ветвь принимаем из широкополочного двутавра

I50Ш1/ГОСТ 26020-83:. A_в2 = 145,7 см²; I_y2= 60930 см⁴;I_x2 = 6762 см⁴;

i_x2= 6,81 см;i_y2 = 20,45 см; t_f = 15 мм;t _w= 11 мм;b₂ = 300 мм;

z_о = b₂/2 = 300 / 2 = 150 мм.