Проектирование ступенчатых колонн, страница 2

Проверим местную устойчивость пояса ветви:

,

следовательно, местная устойчивость пояса ветви обеспечена.

Проверим общую устойчивость ветви:

МПа

общая устойчивость подкрановой ветви обеспечена.

Рисунок 14 – Сечение нижней части сквозной колонны

Наружную ветвь рассчитываем на усилие Nн =1778,43кН. Требуемая площадь ветви:

см2

Компонуем ветвь из листа 480х16мм и двух уголков 200х14.

Характеристики сечения: см2

Координаты центра тяжести: см;

тогда см.    см4

 см4

см              см

Гибкости:                             φmin=0,464

МПа

Устойчивость наружной ветви обеспечена.

Ранее приведенные усилия в ветвях определены в предположении, что нейтральная ось проходит посередине сечения, поэтому нормальная сила между ветвями распределялась поровну. Теперь, имея сечение ветвей можно определить точное положение нейтральной оси сечения после чего уточнить усилие в ветвях.

Определим центр тяжести всего сечения:

см

Корректируем усилия в ветвях:

кН

кН

Устойчивость наружной ветви проверим повторно:

МПа

Устойчивость обеспечена.

Геометрические характеристики всего сечения:

см4

см4

см2     см         см

              ;

Для проверки устойчивости колоны как целого стержня предварительно определяем сечение раскоса, который выполняют из одиночного уголка. Раскосы рассчитываются на большую поперечную силу Q: фактическую или условную Qfic.

Расчет раскоса производим на большую поперечную силу: расчетную Q=66,5кН или условную определяемую по формуле:

, где

c – величина, принимаемая по табл. 9 c=12,8;  N – наибольшая сила в нижней части колонны N=1967,1кН. Коэффициент продольного изгиба определяем по гибкости λх=1705/63,66=26,78, откуда φ=0,927, следовательно:

кН

Расчетной является сила Q=66,5кН.

Тогда расчетное усилие в раскосе одной системе планок (sinα=0,86)

кН

Требуемая площадь сечения раскоса при φ=0,7 и =0,75:

см2

Принимаем уголок 63х5; Ar=6,13см2; imin=1,25см; , откуда φ=0,316

Проверим, обеспечена ли устойчивость раскоса:

МПа

устойчивость раскоса обеспечена.

Устойчивость нижней части колонны как целого стержня в плоскости действия момента поверяем по двум расчетным комбинациям усилий. Вычислим приведенную гибкость колонны по формулам:

Условная гибкость

Проверку устойчивости колонны как целого стержня производим в таблице 4.

Таблица 4 – Проверка устойчивости колонны как целого стержня

Формула

Комбинация №1 усилий

Комбинация №2 усилий

N, кН

1924,7

1967,1

M, кН∙м

719,2

993,6

0,374

0,505

, см

2,65

2,65

 (табл. 75 СНиПа)

0,558

0,352

МПа

МПа

4.3 Расчет верхней части колонны

Расчетными усилиями M и N являются те, которые вызывают наибольшее сжатие крайнего волокна колонны в сечениях C или BC. Эти усилия будут равны: M=573,6кН∙м и N=603,6кН∙м. Требуемую площадь верхней части колонны приближенно устанавливают оп формуле:

,

где φх – коэффициент продольного изгиба; , (см, откуда , следовательно φх=0,768

Тогда

см2

Наибольший по абсолютной величине момент на опоре ригеля (таблица машинного расчета) M=619,7кН∙м, при высоте ригеля в осях 3,1м получим перерезывающую силу:

кН

При высоте стенки hw=75-4=71см толщина стенки определяется из условия прочности на срез по формуле: