3.4. Підбір перерізу нижньої частини колони

Приймаємо переріз нижньої частини колони наскрізним, складеним із двох віток, з’єднаних розкісною решіткою. Підкранову вітку колони приймаємо з прокатного (або зварного) двотавра, а зовнішню – з двох кутиків, з’єднаних листом (рис.3.3). Висота перерізу колони h₁=1250мм встановлена під час компонування поперечної рами.

Визначаємо орієнтовно зусилля у вітках колони:

а) у підкрановій вітці

;

б) у зовнішній вітці

,

де попередньо приймаємо y₁=у₂=h₁/2=1250/2=625мм=0,625м.

Знаходимо орієнтовно необхідні площі перерізів віток:

а) підкранової вітки ;

б) зовнішньої вітки ,

де φ=0,8 – приймаємо орієнтовно на даному етапі розрахунку.

Виходячи з необхідності забезпечення стійкості колони з площини рами, її ширина h повинна бути в межах

.

Для підкранової вітки приймаємо переріз зі зварного складеного двотавра висотою h=600 мм. Приймаємо стінку t_w×h_w=6×580 мм, пояси з листів t_f×b_f=10×200 мм . Переріз зовнішньої вітки приймаємо з двох кутиків 110×7, з’єднаних листом t×b=8×520мм. Характеристики кутика: А^└=15,2см²; І^└=176см⁴; z₀=2,96см.

Геометричні характеристики перерізів віток колони:

а) підкранової вітки

A₁=t_wh_w+2 t_fb_f=0,6·58+2·1,0·20,0=74,8см²;

;

; ;

б) зовнішньої вітки

;

Визначаємо відстань від центра ваги перерізу зовнішньої вітки до краю зовнішнього листа:

; .

Визначаємо положення центру ваги всього перерізу нижньої частини колони:

;

;

.

Визначаємо дійсні розрахункові зусилля стиску у вітках колони:

;

.

Перевіряємо стійкість віток колони. Відстань між вузлами решітки приймаємо .

Підкранова вітка:

а) в площині рами ; .

б) з площини рами ; .

Зовнішня вітка:

а) в площині рами ; .

;

б) з площини рами ; .

.

Умова стійкості не виконується, а тому для зменшення гнучкості необхідно зменшити вдвічі розрахункову довжину нижньої частини колони в поздовжньому напрямку за рахунок встановлення розпірок між колонами по всій довжині будівлі (розпірки Р3 на рис.1.5[4]). Тоді, приймаючи ,

; ;

Умова виконується.

3.5. Перевірка стійкості нижньої частини колони як єдиного наскрізного стержня в площині дії моменту

Визначаємо геометричні характеристики всього перерізу нижньої частини колони:

;

;

; ;

; ;

; .

При розрахунку стійкості колони відносно вільної осі х-х необхідно обчислити приведену гнучкість колони _ef, яка залежить від перерізу розкосів з’єднувальної решітки, тому спочатку підбираємо переріз елементів решітки. Розкоси решітки розраховують на більшу з поперечних сил: максимальну фактичну Q_1,max або умовну .

Q_1,max обчислюється в перерізі 1-1 колони (див. табл.3.1):

;

.

Оскільки , остаточно приймаємо значення максимальної фактичної поперечної сили .

Умовну поперечну силу обчислюємо за емпіричною формулою , де А – площа перерізу стержня, см²; k – коефіцієнт, який залежить від R_y і визначається за табл.3.2.

Таблиця 3.2

До визначення коефіцієнта k

Ry, МПа	210	260	290	380
k	0,2	0,3	0,4	0,5

При R_y=345 МПа за табл.3.2 k=0,461.

Тоді .

Враховуючи, що , то решітку розраховуємо на .

Зусилля в розкосі решітки ,

де  – кут нахилу розкосів до вітки.

; =39,8^о; sin=0,64.

Необхідна площа розкосу

,

де _с=0,75 – коефіцієнт умов роботи для розкосів з одинарних кутиків, які прикріплені однією полицею; =0,6 – орієнтовно на етапі визначення необхідної площі перерізу.

Приймаємо розкоси з кутиків 90×6 з площею перерізу та мінімальним радіусом інерції .

Розрахункова довжина розкосу

.

Гнучкість розкосу .

Коефіцієнт поздовжнього згину за табл.72[1] .

Перевіряємо напруження в розкосі за умовою стійкості центрально-стиснутих елементів

.

Приведена гнучкість стержня колони

,

де .

Перевіряємо стійкість колони в площині дії моменту за формулою

.

Згідно п.5.27^* [1] коефіцієнт для наскрізних стержнів з решітками визначається за табл. 75 [1] залежно від умовної приведеної гнучкості і відносного ексцентриситету .

,

де ексцентриситет визначається для тієї з двох комбінацій зусиль (для зовнішньої чи підкранової вітки), яка викликає найбільше зусилля стиску у вітках. Більше зусилля стиску виникає у зовнішній вітці , а тому N=N₁=1130,6 кН і М=М₁=1218,9 кНм.

;

а – відстань від центральної осі перерізу х-х до осі найбільш стиснутої вітки, але не менше відстані до осі стінки вітки. Якщо більш стиснутою є підкранова вітка, то а=y₁. Якщо більш стиснутою є зовнішня вітка, то . Звідси

.

.

За таблицею 75 [1] .

Перевіряємо умову стійкості

Колона як цільний стержень є стійкою.