Бесплатно

Министерство высшего и среднего специального образования: РСФСР

КРАСНОДАРСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра строительных конструкции

Подлежит возврату

РАСЧЕТ СТАЛЬНОЙ ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ КОЛОННЫ КАРКАСА ПРОМЗДАНИЯ

Методические указания

к курсовому проекту по металлическим конструкциям

для студентов всех форм обучения специальности

1202 - Промышленное и гражданское строительстве

Краснодар 1988

УДК 624,014.2 {07)

Печатается по решению Редакционно-издательского совета института

Расчет стальной одноступенчатой колонны каркаса промздания. Методические указания к курсовому проекту по металлическим конструкциям для студентов всех форм обучения специальности 1202 - Промышленное и гражданское строительство Краснодар: иад. КПИ, 1988, 57 с.

Даны общие указания по определению расчетных длин над-крановсго и подкранового участков, подбору и компоновке их сечений и проверке чесущей способности, расчету, узлов колон­ны. Пояснительная часть снабжена необходимыми формулами и таблицами. Приведен пример расчета ступенчатой колонны со сплошной надкрановой и сквозной подкрановой частью. Пред­назначены доя студентов всех форм обучения специальности 1202 и иностранных учащихся.

Ил. 13. Табл. 13. Библиогр. 4 назв.

Составители: ст.преп. А.К.Тарасенко, доц., какд. техн. наук В.И.Островерхов

Рецензенты: зав. сектором исследований несущей способности сооружений и строительных конструкций краснодарского филиала ВНИИМоктажспецстрой А.И.Афоник, канд. техн. наук, доц. В.А.Гуминский

Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт, 1988

1.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

В стальных каркасах одноэтажных промзданий применяют ко­лонны трех типов:

постоянного по высоте сечения;

ступенчатые,

раздельные.

Тип колонны выбирают в зависимости от грузоподъемности мостовых кранов и высоты цехе. Чаще других в каркасах приме­няет одноступенчатые колонны, которые состоит из верхней надкрановой и нижней подкрановой части, имеющих разную высоту сечения - см. рис. 1.1.

Верхняя часть колонны как правило, сплошная; нижняя -сплошная при м или решетчатая при м. Колонны каркаса работают на сжатие с изгибом (внецентренное сжатие).

Расчет колонны выполняют после расчета поперечной рамы, когда определены расчетные усилия М, N и Q для надкрановой и подкрановой части. Участки колонны, верхней и нижней, рас­считывают отдельно, как самостоятельные стойки. Расчет каж­дого участка состоит из подбора сечения и проверки его несу­щей способности. Помимо этого необходимо и рассчитать оголо­вок, базу, узел сопряжения верхней и нижней части ступенчатой колонна.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ДЛИН.

Расчетные длины участков колонны в плоскости и из плоскocти рамы определяются в зависимости от числа пролётов в поперечной раме, от типа сопряжения ригеля со стойками и сто­ек с фундаментами, от раскрепления стоек продольными связями каркаса.

2.1. Расчетная длина в плоскости рамы.

При определении расчетной длины для упрощения каждую ко­лонну рассматривают как отдельно стоящий стержень с идеализи­рованными условиями закрепления и нагрузки, приложенными толь­ко в узлах.

В общем виде расчетная длина стойки в плоскости рамы оп­ределяется по формуле:

(2.1)

Где:

- коэффициент расчетной длины;

- геометрическая длина стойки.

Для ступенчатой колонны расчетные длины определяют раз­дельно для нижнего и верхнего участков по формулам:

и (2.2)

Где:

- коэффициенты расчетной длины нижнего и верхнего участков колонны;

- геометрические длина участков.

Значения зависят от условий закрепления концов колон­ны. Нижний конец обычно защемлен. Для верхнего конца нормами предусмотрены четыре расчетные схемы закрепления ( см.1, С.341; с. 22-23, с. 73-74).

В курсовом проекте рассматривается стальной каркас однопролетного цеха с шарнирным или жестким сопряжением ригеля с колоннами.

В однопролетных рамах с шарнирным опиранием ригеля счи­тается, что верхний конец колонны свободен; в таких же рамах с жестким сопряжением ригеля с колоннами считается, что у колонны верхний конец закреплен только от поворота.

Расчетные схемы рам и стоек показаны на рис. 2.1.

Коэффициент следует принимать по табл.2.1 в зависи­мости от отношения жесткостей верхнего и нижнего участков стойки:

(2.3)

и от величины

(2.4)

Где

В этих формулах - моменты инерции, геометрические длины и расчетные усилия нижнего и верхнего участков колонны. Коэффициент расчетной длины верхнего участка определяется по формуле:

(2.5)

Таблица 2.1

Коэффициенты расчетной длины для одноступенчатых колонн с верхним свободным концом

Расчётная схема		Коэффициенты при n
		0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
	0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
	0,2	2,0	2,01	2,02	2,03	2,04	2,05	2,06	2,06	2,07	2,08
	0,4	2,0	2,04	2,08	2,11	2,13	2,18	2,21	2,25	2,28	2,32
	0,6	2,0	2,11	2,20	2,28	2,36	2,44	2,52	2,59	2,66	2,73
	0,8	2,0	2,25	2,42	2,56	2,70	2,83	2,96	3,07	3,17	3,27
	1,0	2,0	2,50	2,73	2,94	3,13	3,29	3,44	3,59	3,74	3,87
	1,5	3,0	3,43	3,77	4,07	4,35	4,61	4,86	5,05	-	-
	2,0	4,0	4,44	4,90	5,29	5,67	6,03	-	-	-	-
	2,5	5,0	5,55	6,08	6,56	7,00	-	-	-	-	-
	3,0	6,0	6,65	7,25	7,82	-	-	-	-	-	-

Окончание табл. 2.1

Коэффициенты расчетной длины для одноступенчатых колонн с верхним свободным концом

Расчётная схема		Коэффициенты при n
		1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,25	5,0	10,0	20,0
	0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
	0,2	2,09	2,10	2,12	2,14	2,15	2,17	2,21	2,40	2,76	3,38
	0,4	2,35	2,42	2,48	2,54	2,60	2,66	2,80	-	-	-
	0,6	2,80	2,93	3,05	3,17	3,28	3,39	-	-	-	-
	0,8	3,36	3,55	3,74	-	-	-	-	-	-	-
	1,0	4,00	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	1,5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	2,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	2,5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	3,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

Если соотношение , принимают . При и коэффициенты и можно принимать по табл. 2.2

Таблица 2.2

Условия закрепления верхнего конца колонны
Свободный	2,5	3	3
Закреплённый только от поворота	2	2	3

При определении расчетных длин принимают наибольшие значения продольных сил ,, полученные при этом значения, и используют для расчета и при других комбинациях нагрузок.

2.2. РАСЧЕТНАЯ ДЛИНА КОЛОННЫ ИЗ ПЛОСКОСТИ РАМЫ

Расчетную длину верхнего и нижнего участков колонны из плоскости рамы принимают равной расстоянию между точками закрепления колонны от смещения вдоль здания. Для верхней части колонны, как правило , для нижней или - см. рис. 2.2. Защемлением колонны в фундаменте из плоскости рамы пренебрегают.

3.1. Подбор сечения.

Для надкрановой части ступенчатой колонны применяются обычно симметричные двутавры сварные или прокатные широкополочные типа Ш,Б. Прокатные менее трудоемки, однако свар­ные экономичнее по расходу стали.

Исходными данными для подбора сечения являются расчет­ные усилия , и расчетные длины , .

Предварительный подбор сплошного сечения производят по приближенным формулам. Одна из них получена из двухчлен­ной формулы напряжений (формулы Ясинского):

Преобразуя ее подстановкой и средних значе­ний и , получаем формулу приближенного значения требуемой площади сплошной колонны:

где - расчетная продольная сила;

- расчетное сопротивление стали;

h - высота сечения, определяемая при компоновка рамы; для верхней части (здесь - привязка разбивочной оси к наружной грани колонны; в зависимости от гру­зоподъемности кранов =250 мм или = 500 мм.

Высоту сечения верхней части принимают 450 мм, 700 мм, но не менее 1/12 для обеспечения жесткости в плоскости рамы. При тяжелом режиме работы кранов, когда в стенках верхних частей колонн устраиваются проходы, высоту сечения назначают не менее 1000 мм.

Приближенно требуемую площадь сечения можно также опре­делить, исходя из основной формулы проверки устойчивости внецентренно сжатой колонны

Таблица 3.1

Коэффициент влияния формы сечения ŋ

	Схема сечения		Значение ŋ при
1		0,25 0,5		1,2 1,25 1,4-0,02
2		-

Примечания. 1. Для сечения 2 при подсчете значения площадь вертикальных элемен­тов полок не следует учитывать. 2. Для сечения 2 - следует принимать равным значения ŋ для типа 1 при тех же значениях .

Таблица 3.2

Таблица 3.2

Коэффициенты для проверки устойчивости внецентренно сжатых (сжато-изгибаемых) сплошностенчатых стержней в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии

Условная гибкость	Коэффициенты при приведённом относительном эксцентриситете
	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00	2,50	3,00	3,50	4,00
0,5	922	850	782	722	669	620	577	538	469	417	370	337
1,0	854	778	711	653	600	563	520	484	427	332	341	307
1,5	804	715	647	593	548	507	470	439	388	347	312	283
2,0	742	653	587	536	496	457	425	397	352	315	286	260
2,5	672	587	526	480	442	410	383	357	317	287	262	238
3,0	597	520	465	425	395	365	342	320	287	260	238	217
3,5	522	455	408	375	350	325	303	287	258	233	216	198
4,0	447	394	356	330	309	289	270	256	232	212	197	181
4,5	382	342	310	288	272	257	242	229	208	192	178	165
5,0	326	295	273	253	239	225	215	205	188	175	162	150

Окончание табл. 3.2

Коэффициенты для проверки устойчивости внецентренно сжатых (сжато-изгибаемых) сплошностенчатых стержней в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии

Условная гибкость	Коэффициенты при приведённом относительном эксцентриситете
	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	7,0	8,0	9,0	10	12
0,5	307	280	260	237	222	210	183	164	150	125
1,0	283	259	240	225	209	196	175	157	142	121
1,5	262	240	223	207	195	182	163	148	134	114
2,0	240	222	206	193	182	170	153	138	125	107
2,5	220	204	190	178	168	158	144	130	118	101
3,0	202	187	175	166	156	147	135	123	112	097
3,5	183	172	162	153	145	137	125	115	106	092
4,0	168	158	149	140	135	127	118	108	098	088
4,5	155	146	137	130	125	118	110	101	093	083
5,0	143	135	126	120	117	111	103	095	088	079

(3.3)

Откуда

(3.4)

Для симметричного двутавра радиус инерции , ядровое расстояние Тогда для верхней части колонны условная гибкость

(3.5)

и относительный эксцентриситет

(3.6)

Из табл.3.1, приняв отношение площадей полки и стен­ки двутавра , по полученным и найдем коэффициент влияния формы сечения n , а затем приведен­ный эксцентриситет по формуле:

(3.7)

Далее по полученным значениям и из таблицы 3.2 найдем коэффициент и по формуле 3.4 требуемую площадь верхнего сечения. Для верхнего участка колонны рационально применять широкополочные двутавры 50Ш1, 70Ш1, 100Ш1, если площадь двутавра превосходит не значительно, на 5-15 %; в остальных случаях применяют соста­вные сварные двутавры с и (см. рис. 3.1).

Чтобы местная устойчивость стенки составного двутавра была обеспечена, необходимо чтобы не превышало значений, указанных в табл. 3.3

Таблица 3.3

Значение	Условная гибкость
		, но не более
		, но не более

Примечание. При промежуточных значениях наибольшее отношение определяется линейной интерполяцией.

Толщина стенки из условия обеспечения местной устойчивости получается достаточно большой, особенно в сечениях высотой 700 мм и 1000 мм. Это делает сечение неэкономичным. В таких случаях рекомендуется принимать отношение , а толщину стенки 6,8,10 мм.

Переход стенки, в критическое состояние еще не означает потерю несущей способности колонны, поэтому СНиП II-23-81 до­пускает использование закритической работы стенки (см3, с32 п7.20). В этом случае неустойчивую среднюю часть стенки (рис. 3.1) считают выключившейся из работы и в расчетное сечение колонны включают два участка стенки, примыкающих к полкам, шириной по , причем это ослаб­ление учитывается только при определении площади сечения для проверки устойчивости; все прочие геометрические характеристики определяются для целого сечения.

Назначив толщину стенки определяют требуемую пло­щадь полки:

по табл.3.3;

по табл.3.3;

Для обеспечения устойчивости колонны ив плоскости рамы, ширину полки принимают не менее (1/20…1/30) , размер назначают по ГОСТ 82-70 на универсальную сталь. Толщину полни назначают также по ГОСТ 82-70 из условия обеспечения ее местной устойчивости, чтобы

(3.8)

Выполнив компоновку сечения, определяют его геометричес­кие характеристики :

3.2. Проверка несущей способности верхней части колонны

Проверку прочности выполняют только для колонн имеющих ослабленные сечения (например, проем для прохода), а также при значениях приведенного эксцентриситета по указаниям СМ 11-23-81 п. 5.24, п. 5.25

В большинстве случаев несущая способность колонны зависит от ее устойчивости.

3.2.1. Проверка устойчивости в плоскости действия момента (в плоскости рамы)

Она выполняется по формуле:

,

если не превышает значение иэ табл. 3.3 ; или по формуле

(3.9) ,

Если больше табличного.

Коэффициент зависит от условной гибкости

и от приведенного эксцентриситета

Потеря устойчивости внецентренно сжатого стержня в плос­кости действия момента происходит в упpyrопластической стадии работы материала, поэтому при проверке устойчивости вводится ŋ коэффициент, который зависит от формы сечения и учитывает степень ослабления сечения пластическими деформациями; опре­деляются ŋ - по табл.3.1, - по табл.3.2.

Если при проверке устойчивости , сечение колонны следует увеличить; если недонапряжение . 100%>5%, сечение нужно уменьшить и повторить проверку устойчивости.

3.2.2. Проверка устойчивости из плоскости действия момента (из плоскости рамы)

В плоскости рамы ( то есть в плоскости действия момента ) колонна имеет более развитое сечение, . Для таких сечений возможна потеря устойчивости из плоскости действия момента, называемая изгибно - крутильной формой потери устойчивости.

Проверку производят по формуле:

(3.10)

где - коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости от и от Ry по формулам: при ≤ 2,5

=1-(0,073-5,55) (3.11)

При 2,5 < ≤ 4,5

=1,47-13,0 -(0,371-27,3 ) +(0,0275-5,53) , (3.12)

С - коэффициент, учитывающий влияние момента при изгибно - крутильной форме потери устой­чивости.

Коэффициент С определят по формулам:

лри ≤ 5

C = , (3.13)

где и - коэффициенты, принимаемые по таблице 3.4

Таблица 3.4

Значение коэффициентов и

Типы сечений	α при		βпри
	< 1	1 < < 5	<	>
	0,7	0,65+0,05	1

при > 10

С = , (3.14)

при 5 < < 10

С = (2-0,2) + (0,2 - 1), (3.15)

где определяют по формуле 3.13 при = 5, - по формуле 3.14 при =10.

При определении относительного эксцентриситета за расчетный момент следует принимать:

максимальный момент в пределах средней трети длины участка ступенчатой колонны, но не менее 0,5 в пределах этого участка - для колонн с шарнирно опертыми, закрепленными от смещения из плоскости рамы концами рассматри­ваемого участка ;

момент в заделке - для консольных участков.

При гибкости > = 3,14 коэффициент С не должен превышать значения , определяемого по формуле 60 СНиП П-23-81.

Потеря устойчивости колонны с двутавровым сечением из плоскости действия момента определяется фибровой текучестью, возникающей в этом случае в полках. Стенка двутаврового се­чения находится в зоне нейтральной оси и работает упруго.

Устойчивость стенки при упругой работе зависит от величины

и τ , где

+ * - наибольшее сжимающее напряжение в стенке;

- * - соответствующее напряжение у противоположного края стенки. Здесь и - расстояния от центра тяжести сечения до соответственно сжимаемого и растягиваемого моментом края стенки.

τ= - среднее касательное напряжение в стенке

При α ≤ 0,5 наибольшее отношение принимается как для центрально-сжатых элементов по табл. 3.5

Наибольшие отношения при λ Таблица 3.5.

Сечение элементов	≤ 0,8	> 0,8
Двутавровые	=	= (0,36 + 0,8) ,но не более 2,9

При α ≥ 1 наибольшее определяется по формуле

= 4,35 ≤ 3,8 , (3.16)

где = 1,4 ( 2 α – 1 ) .

Если условие 3.16 соблюдается, то проверку устойчивости колонны из плоскости рамы по формуле (3.10) проводят с учетом всей площади сечения; если нет - то вместо А в расчет включают условно ослабленную площадь = 2 ( + 0,85 ). После проверки, в случае необходимости (при перенапряжении и недонапряжении > 5%) производят корректировку сечения и повторяют проверку.

Стенки сплошных колонн при ≥2,2 следует укреплять поперечными ребрам жесткости, расположенными на расстоянии (2,5 ... 3,0) одно от другого. На каждом

отправочном элементе должно быть не менее двух ребер. Ширину выступающей части ребра принимают = + 40 мм для парных симметричных ребер и = + 50 мм для одно­стороннего ребра; толщину ребра = . Сварные швы, соединяющие стенку и полки следует выполнять сплошными, катет шва назначает в зависимости от толщины полок по таблице 3.6

Таблица 3.6

Минимальные катеты швов Kf (Кш)

Вид соединения	Вид сварки	Предел текучести Ry МПа	Kf при толщине полки мм
			6-10	11-16	17-22	23-32
Тавровое с двусторонними угловыми швами	Ручная Автоматическая и полу -автоматическая	До 430 До 430	5 4	6 5	7 6	8 7
Тавровое с односторонними угловыми швами	Ручная Автоматическая и полу -автоматическая	До 380 До 380	6 5	7 6	8 7	9 8

4. расчет подкрановой части колонны

Выесть сечения определена при компоновке рамы. Сечение нижней части проектируют сплошностенчатым при ≤ 1,0м или сквозным (решетчатым) при =1,0 м. При грузоподъемности крана Q = 500 кН и ширине =1,0 м сквозное сечение может оказаться более экономичным.

Правила расчета сплошного сечения для нижней части колон­на такие же, как и для верхней.

Наиболее распространен тип сечения, показанный на рис. 4.1., с приближенно одинаковое площадью поясов.

Рис. 4.1. Сплошностенчатое сечение подкрановой части колонны

Наружный пояс принимают из листа универсальной стали, внутренний - из прокатного двутавра любого типа. Если в рас­четных комбинациях усилий для нижней части колонны при оди­наковом значении продольной силы N значения/+M/ и /-M/ существенно различны, сечение проектируют с несимметричной площадью поясов. Правила компоновки несимметричных сечений изложены в учебнике [ 1, с . 347].

При = 1,25 м или 1,5 м подкрановая часть ступенчатой

колонны проектируется сквозной. В этом случае она представля­ет собой пространственную ферму, пояса которой - ветви колон­ны; они соединены решеткой в двух плоскостях по граням ветвей и высота ветвей поэтому должна быть одинаковой. В колон­нах крайних рядов верхний конец первого сверху раскоса лучше крепить к подкрановой ветви. Для колонн крайних рядов приме­няют несимметричные сечения с наружной ветвью в виде швеллера и подкрановой ветвью из прокатного двутавра любого типа (рис. A.Z.).

Сквозная колонна работает как ферма с параллельными поясами. В ее поясах - ветвях колонии от действия N и М возникают только продольные усилия. Поперечную силу Q вос­принимает соединяющая ветви решетка (рис 4.3.).

4.1. Подбор сечения

Сечения ветвей подбирают по наибольшим усилиям сжатия, возникающим от воздействия расчетных комбинаций М и N. Расчетные усилия в ветвях колонны определяют по формулам:

= + (4.1)

= + (4.2)

где и - расчетные усилия сжатия в подкрановой и наружной ветвях,

и - расчетная комбинация с отрицательным моментом; - момент, догружающий подкрановую ветвь;

и - расчетная комбинация с положительным моментом; - момент догружающий наружную ветвь;

- расстояние от центра тяжести до оси подкрановой ветви;

- расстояние от центра тяжести до оси наружной ветви

- расстояние между центрами тяжести ветвей, = + .

Предварительно можно принимать ≈ (0,45...0,55) , ≈ (O,55...0.45),. Для симметричных сечений = =0,5. Если в расчетных комбинациях (разница не более 10 %)> положение центра тяжести белее точно можно найти по формуле

= , (4.2)

Приняв = - (3….5) см.

Определив усилия в ветвях и , находят требуемую площадь ветвей и компонуют сечения.

=

= (4.4)

Ветви целесообразно компоновать из прокатных профилей, это сникает трудоемкость изготовления колонны. Ширина сечения для обеспечения устойчивости колонны из плоскости рамы должна быть не менее (1/20 - 1/ЗО) или (1/20 - 1/30) (рис. 2,2) Местная устойчивость полок и стенки каждой ветви должны обес­печиваться также, как в центрально сжатых колоннах; отношение высоты стенки к ее толщине / и свеса полки к толщине полки / не должны превышать наибольших, определяемых по табл. 4.1.

Таблица 4.1

Сечение элемента	/ при λ стержня		/ при λ стержня
	λ ≤ 0,8	λ > 0,8	λ от 0,8 до 4,0
Составной двутавр	=	= (0,36 + 0,8 λ) но не более 2,9	= (0,36 + 0,1 )
Составной швеллер	=	= (0,85 + 0,19 λ)	= (0,36 + 0,1 )

Если ветви запроектированы из прокатных двутавров и швеллеров, местную устойчивость их полок и стенок проверять не нужно, так как она обеспечена.

Выполнив компоновку сечения, нужно определить геометрические характеристики ветвей и всего сечения в целом, найти положение центра тяжести, уточнитъ значения расчетных продоль­ных сил в ветвях и проверить их устойчивость в обеих плоскос­тях.

4.2. Проверка устойчивости ветвей сквозного стержня

Устойчивость подкрановой ветви проверяют по формулам: в плоскости колонны (рамы)

= ≤ (4.5)

из плоскости рамы

= ≤ (4.6)

где - расчетное усилие сжатия в подкрановой ветви (уточненное);

- площадь сечения подкрановой ветви;

- коэффициенты продольного изгиба, определяемые по формулам 3.11 и 3.12 или таблицам, в зависимости от гибкости = и = ,где

- расчетная длина ветви в плоскости колонны, равная расстоянию между узлами крепления решетки (рис.4.3.);

, - радиусы инерции сечения ветви относительно оси 1 -1 и оси у - у (рис. 4.3);

- расчетная длина ветви из плоскости колонны, равная обычно Нн (рис. 2.2)

Устойчивость наружной ветви проверяется аналогично.

4.3. Расчет решетки

Расчет соединительных раскосов в соответствии с 3 п 5.36 следует выполнять на большую по значению поперечную силу - фактическую Q, принимаемую из расчета рамы

или условную

= 7,15* (2330 - ) * . (4.7)

Принятая для расчета поперечная сила распределяется поровну между двумя плоскостями соединительных решеток. Усилие сжатия в раскосе определяют по формуле

= , (4.8)

где α- угол наклона раскоса к ветви

sin α = - (рис. 4.3). Раскосы принимают и£ одиночных уголков. Требуемая площадь раскоса

= (4.9)

где =(0,5...0,6) принимают предварительно,

= 0, 75 по (3 табл. 6).

Выбрав по сортаменту необходимое сечение и его параметры производят проверку устойчивости раскоса по формуле

≤ = 0,75 (4.10)

здесь определяют в зависимости от гибкости

= = , которая должна быть не более 150 (3 табл. 19).

4.4. Проверка устойчивости сквозной колонны в плоскости рамы как единого стержня

Сквозной стержень подкрановой части работает на внецентренное сжатие и проверка его устойчивости выполняется по фор­муле 3.3

= ≤

где N - расчетная продольная сила;

A - площадь всего сечения, A = +

- коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии, принимаемый по табл.4.2 в зависимости от условной приведенной гибкости при относительного эксцентриситета .

Предварительно определяют геометрические характеристики сечения:

; =

Гибкость =

приведенную гибкость = (4.11)

где = 2; = 10 (4.12)

здесь a= b = l= или l (рис. 4.3)

условную приведенную гибкость =

Относительный эксцентриситет определяют дважды, для расчетных комбинаций с отрицательным и положительным моментом.

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь

= *

Для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь

= *

По табл. 4.2 в зависимости от и находим и и проверяем устойчивость при воздействии комбинаций усилий наиболее неблагоприятных и для подкрановой, и для наружной ветви:

Таблица 4.2

Коэффициенты для проверки устойчивости внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) сквозных стержней в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии

Условная приведённая гибкость	Коэффициенты при относительном эксцентриситете m
	0,1	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00	2,50	3,00	3,5
0,5	908	300	666	571	500	444	400	364	333	286	250	222
1,0	872	762	640	553	483	431	387	351	328	280	243	218
1,5	830	727	600	517	454	407	367	336	311	271	240	211
2,0	774	673	556	479	423	381	346	318	293	255	228	202
2,5	708	608	507	439	391	354	322	29?	274	238	215	192
3,0	637	545	455	399	356	324	296	275	255	222	201	182
3,5	562	480	402	355	320	294	270	251	235	206	187	170
4,0	484	422	357	317	288	264	246	228	215	191	173	160
4,5	415	365	315	281	258	237	223	207	196	176	160	149
5,0	350	315	277	250	230	212	201	186	178	161	149	138
5,5	300	273	245	223	203	192	182	172	163	147	137	128
6,0	255	237	216	193	183	174	165	156	149	135	126	119
6,5	221	208	190	178	165	157	149	142	137	124	117	109
7,0	192	184	168	160	150	141	135	130	125	114	108	101
8,0	148	142	136	130	123	118	113	108	105	097	091	085
9,0	117	114	110	107	102	098	094	090	087	082	079	075
10,0	097	094	091	090	087	084	080	076	073	070	067	064
11,0	082	078	077	076	073	071	068	066	064	060	058	056

Таблица 4.2

Коэффициенты для проверки устойчивости внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) сквозных стержней в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии

Условная приведённая гибкость	Коэффициенты при относительном эксцентриситете m
	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	7,0	8,0	9,0	10	12	14	17	20
0,5	200	182	167	154	143	133	125	111	100	091	077	067	056	048
1.0	197	180O	165	151	142	131	121	109	098	090	077	066	055	046
1.5	190	178	163	149	137	128	119	108	096	088	077	065	053	045
2,0	183	170	156	143	132	125	117	106	095	086	076	064	052	045
2,5	175	162	148	136	127	120	113	103	093	083	074	062	051	044
3,0	165	153	138	130	121	116	110	100	091	081	071	061	051	043
3,5	155	143	130	123	115	110	106	096	088	078	069	059	050	042
4,0	145	133	124	118	110	105	100	093	084	076	067	057	049	041
4,5	136	124	116	110	105	100	096	089	079	073	065	055	048	040
5,0	127	117	108	104	100	095	092	086	076	071	062	054	047	039
5,5	118	110	102	098	095	091	087	081	074	068	059	052	046	039
6,0	109	103	097	093	090	085	083	077	070	065	056	051	045	038
6,5	102	097	092	088	085	080	077	072	066	061	054	050	044	037
7,0	095	091	087	083	079	076	074	068	063	058	051	047	043	036
8,0	082	079	077	073	070	067	065	060	055	052	048	044	041	035
9,0	072	069	067	064	062	059	056	053	050	048	045	042	039	035
10,0	062	060	058	056	054	052	050	047	045	043	041	038	036	033
11,0	054	053	052	050	048	046	044	043	042	041	038	035	032	030

5. УЗЛЫ КОЛОНН

5.1. Оголовок колонны

Шарнирной схеме сопряжения ригеля со стойками, принятой в курсовом проекте, соответствует опирание стропильной фермы на колонны сверху. Опорное давление стропильной фермы передается фрезерованным торцом опорного ребра фермы на пли­ту оголовка колонны, затем, через сварные швы 1 на ребро оголовка и через швы 2 на стенку колонны (см. рис. 5.1).

Толщина опорной плиты оголовка принимается конструктивно 20-25 мм. Швы 1, прикрепляющие ребро оголовка к плите должны выдерживать полное давление на оголовок N. Для колонны однопролетного цеха . Эти швы проверяют по формуле:

= ≤ (5.1)

Высоту ребра оголовка определяют, исходя из требуемой длины швов, передающих давление на колонну:

(5.2)

но не более . Если следует увеличить.

В этих формулах принимают:

- катет шва. и по табл.3.6

- меньшее из значений или

Для сварных швов узлов балок, колонн, = 0,7; 1,0

– расчетное сопротивление металла углового шва.

Таблица 5.1

Тип электрода	Марка проволоки
Э42, Э42А	СВ-08, СВ-08А	180
Э46, Э46А	СВ-08ГА	200

- расчетное сопротивление стали по границе сплавления углового шва с металлом;

= 0,45 , где - нормативное сопротивление стали по временному сопротивлению (разрыву). принимают по 3 табл.5.1.

для стали ВСтЗкп2-1 при толщине листе 11-20 мм 345 МПа, при t=4-10, = 355 МПа, для стали ВСтЗпс-6 со­ответственно 355 и 365 МПа.

Коэффициенты условий работы шва и конструкции в курсовом проекте принимаются равными 1.

Толщину ребра оголовка определяют из условия сопротивле­ния его смятию:

Где:

- расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности здеcь - длина сминаемой поверхности ребра оголовка, , где

- ширина опорного ребра фермы,

- толщина опорной плиты оголовка.

Необходимо, чтобы ширина ребра оголовка была больше, чем см. Ребро оголовка также проверяют на срез по сечению вдоль швов прикрепления его к стенке колонны по формуле:

Если ферма примыкает к колонне сбоку (см. рис. 5.2), то высота опорного столика определяется аналогично высоте ребра, ширина и толщина опорного столика принимается конструктивно несколько больше этих размеров у опорного ребра фермы.