Столбов А.В. Металлические конструкции
Подождите немного. Документ загружается.
ребер должна быть не менее
4030
w
h
мм, толщина ребер - не
менее
ERb
yh
2
.
После подбора сечения колонны выполняется проверка ее
устойчивости. Устойчивость колонны в плоскости действия момента:
а) выполняется условие (6)
y
e
R
A
N
;
б) условие (6) не выполняется и стенка колонны не
укрепляется продольными ребрами жесткости:
y
rede
R
A
N
.
При определении геометрических характеристик учитывается
полное сечение:
AIi
xx
;
AWr
xx
.
Недонапряжение
%100
y
y
R
R
должно быть не более 5%. В
противном случае, а также при перенапряжении, требуется
корректировка сечения.
Устойчивость колонны из плоскости действия момента
(рассматривается возможность потери устойчивости по изгибно-
крутильной форме):
y
y
R
Ac
N
, (7)
где
y
- коэффициент, определяемый по табл.72 [7] в зависимости
от гибкости
yyвy
il
,
AIi
yy
;
c
- коэффициент, вычисляемый согласно требованиям
п.5.31[7]. Для симметричных двутавровых сечений:
x
m
c
1
- при
5
x
m
; (8)
byx
m
c
1
- при
10
x
m
; (9)
12,02,02
105
xx
mcmcc
- при
105
x
m
; (10)
;5105,065,0
;17,0
xx
x
mприm
mпри
.
;14,3;1
cyyc
yccy
при
REпри
91
Значение
5
c
определяется по формуле (8) при
5
x
m
;
10
c
- по
формуле (9) при
10
x
m
;
с
- по табл. 72[7] в зависимости от
c
.
При определении относительного эксцентриситета
x
m
за
расчетный момент
x
M
принимается максимальный момент в
пределах средней трети расчетной длины
yв
l
, но не менее половины
наибольшего по длине
yв
l
момента.
При гибкости
cy
коэффициент
c
не должен превышать
значение:
2
0
2
max
16
11
2
hN
M
c
x
,
где
4
,
2
0
hAII
yx
;
2
2
0
156,02
y
t
hA
I
;
33
2433,0
wwfft
thtbI
;
fw
thh
0
.
Коэффициент
b
определяется по приложению 7*[7] как для балки
с двумя и более закреплениями сжатого пояса. В курсовом проекте
допускается принять
1
b
.
При расчетах по формуле (7) недонапряжение не ограничивается.
В случае возможности потери устойчивости колонны по изгибно-
крутильной форме необходимо выполнять проверку местной
устойчивости стенки с учетом
1
:
а) при
5,0
- по (6);
б) при
1
yw
w
w
w
R
E
t
h
E
t
h
8,3;
42
12
35,4
22
, (11)
где
124,1
;
92
ww
th
Q
- среднее касательное напряжение в
рассматриваемом сечении;
x
c
I
yM
A
N
- наибольшее сжимающее напряжение в стенке,
принимаемое при подсчете
со знаком плюс;
x
p
I
yM
A
N
1
- соответствующее напряжение у
противоположного края стенки;
c
y
- расстояние от центра тяжести сечения до наиболее
сжатого края стенки;
p
y
- расстояние от центра тяжести сечения до
противоположного (разгружаемого моментом) края стенки; для
симметричных сечений
2
wpc
hyy
;
в) при
15,0
предельное отношение приближенно может быть
вычислено линейной интерполяцией между значениями, найденными
при
5,0
и
1
.
Проверка прочности колонны по п.5.25*[7] необходима при
20
ef
m
и наличии ослабления сечения. Катет сварных швов,
соединяющих пояса со стенкой в составных сечениях, назначается в
соответствии с рекомендациями табл.38*[7].
Подбор и проверка сечения нижней сквозной части колонны.
Сквозная внецентренно сжатая колонна вначале рассматривается
как ферма с параллельными поясами. Введем обозначения
1
M
,
1
N
-
расчетная комбинация усилий с отрицательным изгибающим
моментом,
2
M
,
2
N
- расчетная комбинация усилий с
положительным изгибающим моментом. Усилия в подкрановой
1в
N
и наружной
2в
N
ветвях подсчитываются по формулам
0
1
2
0
1
1
h
M
y
h
N
N
в
; (12)
93
0
2
1
0
2
2
h
M
y
h
N
N
в
. (13)
Предварительно можно принять
2
021
hyy
,
53
0
н
hh
см или подсчитать при
21
NN
(разница до 10%):
0
21
2
1
h
MM
M
y
;
102
yhy
,
где
1
y
,
2
y
- расстояния от центра тяжести сечения подкрановой и
наружной ветвей, соответственно, до центра тяжести сечения
колонны (рис. 26).
Рис. 26
Более точно, при необходимости, размер
1
y
определяется из
решения уравнения
0
21
02
10
21
21
2
1
NN
hM
yh
NN
MM
y
.
Требуемая площадь сечения ветвей колонны определяется из
условия устойчивости при центральном сжатии
сy
в
TP
R
N
A
0
1
,1
,
сy
в
TP
R
N
A
0
2
,2
.
Коэффициент продольного изгиба предварительно принимается в
пределах
85,08,0
0
, коэффициент
1
с
. С учетом
полученных значений
TP
A
,1
и
TP
A
,2
компонуется сечение ветвей.
94
Высота сечения ветвей принимается одинаковой, в пределах:
yн
lb 301201
Для удобства примыкания стеновых панелей наружная ветвь
проектируется в виде швеллера (прокатного, гнутого из листа
толщиной до 16мм, составного из трех листов или листа и двух
уголков). Подкрановая (внутренняя) ветвь выполняется в виде
прокатного или сварного двутавра. В составных сечениях проверяется
местная устойчивость стенок и полок по п.7.14* и 7.23*[7]. После
подбора сечения ветвей уточняется положение центра тяжести
сечения колонны
00
zhh
н
,
0
21
2
1
h
AA
A
y
,
0
21
1
2
h
AA
A
y
и продольные усилия в ветвях (по формулам (12) и (13)). При
большом расхождении между уточненными усилиями и значениями,
найденными первоначально, вновь определяются требуемые площади
сечения ветвей и производится корректировка сечения.
Каждая ветвь проверяется на устойчивость
в плоскости рамы:
y
x
в
R
A
N
11
1
;
y
x
в
R
A
N
22
2
и из плоскости рамы:
y
y
в
R
A
N
11
1
;
y
y
в
R
A
N
22
2
.
Коэффициенты продольного изгиба
1x
;
2x
;
1y
;
2y
определяются по табл.72[7] в зависимости от гибкостей:
1
1
1
x
x
x
i
l
;
2
2
2
x
x
x
i
l
;
1
1
y
yн
y
i
l
;
2
2
y
yн
y
i
l
;
111
AIi
xx
;
222
AIi
xx
;
111
AIi
yy
;
222
AIi
yy
,
где
21 xx
ll
- расчетные длины подкрановой и наружной ветвей в
плоскости рамы, равные расстояниям между узлами решетки (рис.27).
Соединительная решетка нижней части колонны рассчитывается на
большую из поперечных сил: фактическую, определенную по данным
статического расчета, или условную
xyfic
NREQ
23301015,7
6
,
где
N
- максимальное значение продольного усилия в нижней
части колонны;
95
x
- определяется по табл.72[7] в зависимости от:
x
xн
x
i
l
;
AIi
xx
;
21
AAA
;
21
2
22
2
11 xxx
IIyAyAI
.
Сжимающее усилие в раскосе подсчитывается по формуле:
sin2
max
QN
d
.
Элементы решетки как правило выполняются из одиночных
равнополочных уголков, сечение которых подбирается по
характеристикам:
cy
d
TPd
R
N
A
0
,
и
0
,0
p
TPy
l
i
,
где
0
- коэффициент, определяемый по табл.72[7] в зависимости
от
9080
0
;
75,0
c
;
p
l
- длина раскоса;
0y
i
- минимальный радиус инерции одиночного уголка
(относительно оси
0
y
).
Сжатые раскосы проверяются на устойчивость
cy
dy
d
R
A
N
0
,
где
0y
- определяется по табл.72[7] в зависимоси от
150
0
0
y
p
y
i
l
.
Сечение распорок и растянутых раскосов принимается обычно
таким же как и у сжатых раскосов.
Проверка устойчивости нижней части колонны как сквозного
внецентренно сжатого стержня в плоскости рамы выполняется для
каждой расчетной комбинации усилий
y
e
R
A
N
1
1
;
y
e
R
A
N
2
2
,
где
1e
,
2e
- коэффициенты, определяемые по табл.75[7] в
зависимости от относительных эксцентриситетов
1
m
,
2
m
,
соответственно, и условной приведенной гибкости
ef
;
96
1
1
1
1
y
IN
AM
m
x
;
2
2
2
2
y
IN
AM
m
x
;
ER
yefef
;
11
2
dxef
AA
,
1d
A
- суммарная площадь сечения раскосов (в рассматриваемом
случае
dd
AA 2
1
);
lh
l
p
2
0
3
1
10
(см. рис. 27).
Проверка устойчивости нижней части колонны из плоскости рамы
не требуется, т.к. она обеспечена устойчивостью отдельных ветвей.
Ветви нижней части колонны соединяются жесткими поперечными
диафрагмами из сплошных листов, которые располагаются через 3-4
метра по высоте.
97
Рис. 27
Подбор сечения нижней сплошной части колонны.
Симметричное сечение, а также сечение с одинаковыми
площадями полок сплошных колонн подбирается аналогично сечению
верхней части колонны. Если
21
AA
(рис. 28) необходимо
предварительно задаться характеристикой распределения материала в
сечении
6,025,0 AAp
w
и определить показатель асимметрии
21
yyk
. Значения
1
y
и
2
y
определяются из условия равенства
максимальных напряжений в поясах колонны
21
, где
98
I
yM
A
N
111
1
;
I
yM
A
N
222
2
.
Приближенно принимается
210
yyhhh
нw
.
В частном случае
21
NN
и
12
MMk
.
Рис. 28
Требуемая площадь сечения подсчитывается как и для верхней
части колонны. При этом значение
e
определяется по табл. 74[7] в
зависимости от
x
и
ef
m
:
ER
i
l
y
x
xн
x
,
2,12,1
2,1
x
ef
rN
M
m
,
где
6
1
2
p
k
k
hi
нx
;
k
kp
k
hr
нx
6
1
1
1
1
;
6
1
1
2
kp
k
k
hr
нx
.
За расчетную принимается та комбинация усилий, при которой
требуется большая площадь сечения колонны. Толщина стенки
назначается с учетом местной устойчивости исходя из условия
ТРТРw
ApA
,
.
Требуемая площадь поясов приближенно определяется по
формулам:
99
21
,1
wТР
ТР
A
k
A
A
;
1,2
AAAA
wТР
.
Компоновка поясов выполняется как для симметричного сечения.
Аналогично выполняются и все необходимые проверки.
Расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны.
Высота траверсы
т
h
определяется при компоновке
конструктивной схемы каркаса. Если нижняя часть ступенчатой
колонны сквозная, то траверса работает как балка пролетом
н
h
,
загруженная усилием
max
D
(вертикальное давление мостовых
кранов), продольной силой
N
и изгибающим моментом
M
от
верхней части колонны (в сечении колонны над уступом 3-3).
Поясами траверсы являются опорный лист подкрановой ступени и
прокладка между стенкой верхней части колонны и стенкой траверсы,
а снизу - горизонтальная диафрагма.
Толщина стенки траверсы определяется из условия смятия
cpef
т
Rl
D
t
max
,
где
Пdef
tbl 2
- длина сминаемой поверхности;
d
b
- ширина спорных ребер подкрановых балок;
П
t
- толщина плиты, принимаемая в пределах
2516
мм (см.
рис.29);
p
R
- расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности
стенки траверсы;
1
c
.
100