6.4. Розрахунок нижньої частини колони

Підбір перерізу нижньої частини колони. Переріз нижньої частини колони наскрізний, який складається з двох гілок, з’єднаних решіткою. Висота перерізу = 1000 мм. Гілки колони приймаємо із двотаврів.

Визначаємо зусилля у гілці ,

де  поздовжня сила в перерізі 4-4;

 момент у перерізі 4-4.

Визначаємо необхідну площу перерізу однієї гілки

.

За сортаментом [3, 4] приймаємо двотавр 40Б3 із такими геометричними характеристиками ; ; ; ; ;

; ; ; ; .

Знаходимо відстань між осями двох гілок:

.

Уточнюємо зусилля у гілці нижньої частини колони

Знаходимо відповідну гнучкість гілки (в площині та з площини рами)

; .

У розрахунок приймаємо найбільшу із гнучкостей, за якою знаходимо коефіцієнт поздовжнього згину (табл. И.1, або [1, табл. 72]) . Перевіряємо стійкість гілки колони (а також нижньої частини колони з площини)

;

.

Перевірка стійкості нижньої частини колони в цілому. Перевіряємо стійкість колони як єдиного стриженя складеного перерізу. Для цього необхідно знайти приведену гнучкість стрижня, яка залежить від перерізу розкосів решітки. Розкоси решітки приймаємо з рівнополичкових кутиків перерізом ∟ . Розкоси решітки розраховуємо на більшу з поперечних сил: фактичну і умовну, яка визначається за формулою:

.

З двох поперечних сил за розрахункову приймаємо найбільшу .

Довжина розкоса решітки визначається за формулою , де  кут нахилу розкосу решітки.

Потрібні геометричні характеристики перерізу розкоса ; .

Гнучкість розкоса за табл. И.1, або [1, табл. 72]).

Перевіряємо стійкість розкоса

 [1, табл. 6*].

Приведена гнучкість стриженя наскрізної колони визначаємо за формулою:

,

де  гнучкість стриженя колони відносно вільної осі, яка визначається

,

де  радіус інерції відносно вільної осі.

 момент інерції відносно вільної осі.

Коефіцієнт визначається за формулою . Площа двох розкосів дорівнює . Площа перерізу колони, яка складається з двох двотаврів .

За приведеною гнучкістю знаходимо умовну приведену гнучкість

.

Відносний ексцентриситет перерізу колони

.

За ([1, табл. 75] приймаємо .

Перевіряємо стійкість колони як єдиного стрижня у площині дії моменту

.

Стійкість наскрізної колони з площини дії моменту перевіряти не потрібно, так як вона забезпечена перевіркою стійкості окремої гілки.

6.5. Розрахунок вузлів сталевої колони овб

6.5.1. Розрахунок оголівка колони

Оголівок колони складається із опорної плити i горизонтальних та вертикальних ребер, які підтримують плиту знизу у місці обпирання опорного фланця (чи опорного ребра) кроквяної ферми i передають навантаження на стрижень колони. Висоту оголівка приймають з міркувань забезпечення жорсткості вузла , де  більший з генеральних розмірів перерізу колони. Так, як , то . Товщина опорної плити приймається конструктивно . Приймаємо товщину опорної плити (див. табл. Ж.2). Тоді висота оголівка колони буде складатися з товщини опорної плити, висоти вертикального ребра та товщини горизонтального ребра (рис. 16).

Значення отримаємо із умов кріплення вертикального ребра до колони за допомогою 4 зварних швів. Зварювання для всіх елементів колони приймаємо напівавтоматичне під флюсом зварним дротом діаметром . Розрахунок виконуємо за металом шва, так як задовольняється умова

,

де  коефіцієнт переходу від катета шва до ширини відповідної площини руйнування за металом шва за [1, табл.34*];

 розрахунковий опір металу шва за наплавленим металом. Згідно [1 табл.56] для дроту марки ;

 коефіцієнт переходу від катета шва до ширини відповідної площини руйнування за межею сплавлення [1, табл. 34*];

 розрахунковий опір металу шва за межею сплавлення. Приймаємо згідно [1, табл. 3], де  нормативний тимчасовий опір сталі. За табл. Ж.1 ([1, табл. 51*]).

,

де  поздовжня сила в перерізі 1-1;

 кількість кутових швів;

 катет шва, який приймаємо залежно від товщини ребра .

Т овщину ребра знаходимо з умов роботи на зминання

 розрахунковий опір зминанню торцевої поверхні [1, табл.  1*],

де  розрахунковий тимчасовий опір листового прокату сталі табл. Ж.1 ([1, табл. 51*]);

[1, табл. 6*];

b_р=150 мм – ширина ребра задаємось з конструктивних міркувань.

Із конструктивних вимог приймаємо (за даними табл. Ж.2) товщину ребра , та назначаємо катет шва (див. рекомендації [1, п. 12.8]).

Якщо підсумувати довжини всіх величин, з яких складається оголівок колони, то отримаємо . Але з міркувань забезпечення жорсткості висота оголівка повинна становити . Тому висоту вертикального ребра приймаємо конструктивно: .

Для забезпечення жорсткості оголівка колони вертикальні ребра підсилюють знизу конструктивними горизонтальними ребрами.

Таким чином, вузол оголівка колони відповідає усім вимогам норм проектування [1].