Схема расположения колонн. Увязка размеров рамы по высоте и ширине. Определение нагрузок действующих на раму, страница 7

С помощью интерполяции вычисляется значение φвн в зависимости от λ и m1x по (1,прил.8): φвн = 0.109.

Проводится проверка устойчивости:

Перенапряжение составляет:

Проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента проводится по формуле:

Где: с – коэффициент, учитывающий влияние момента М при изгибно-крутильной форме потери устойчивости;

φ у – коэффициент продольного изгиба, определяемый по (1, прил. 7) в зависимости от гибкости λу = lу/ iу, (lу – длина ветви, iу – радиус сечения).

Коэффициент с определяется по формулам:

При mx ≤ 5      c = β/(1 + α· mx);

При mx ≥ 10    c = 1/(1 + mx· φ у б );

При 5 < mx < 10     c = c5( 2 - 0.2 mx )+ c10(0.2mx – 1).

Здесь α, β – коэффициенты, определяемые по (1, прил.11);

φб – коэффициент снижения расчетного сопротивления при потере устойчивости балок, в большинстве практических случаев при проверке устойчивости колонн φб = 1;

В нашем примере относительный эксцентриситет определяется по формуле mx = М0· А0/(N· Wx), где М0– максимальный момент в средней трети расчётной длины стержня (смотри рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 – К определению расчетного момента верхней части

         колонны для проверки устойчивости.

По модулю М0 = 526.36 кНмМmax/2 = 305.86 кНм.

mx = 526.36·142.8/(611.72·2591) = 4.7 < 5, следовательно c = β/(1 + α·mx).

α = 0.65+0.05·mx = 0.65+0.05·4.7 = 0.885; β = 1;

отсюда: c = 1/(1+0.885·4.7) = 0.194.

по (1, прил. 7) φ у = 0.876

Недонапряжение составляет:

Перенапряжение не допускается, недонапряжение допускается менее 5%, если оно более 5%, требуется корректировка размеров сечения.

               4.4 Подбор сечения нижней части колонны.     

Сечение нижней части колонны при ширине 1 м. и более назначается сквозным, состоящим из двух ветвей, соединённых решёткой. Высота сечения в периметре hн = 1000 мм. Подкрановая ветвь колонны принимается из широкополочного двутавра, наружная – составного сварного сечения из трёх листов.

Сквозная колонна работает как ферма с параллельными поясами; от действующих в колонне расчетных усилий N и M в её ветвях возникают только продольные усилия. Поперечную силу Q воспринимает решётка.    

Рисунок 4.4 – Сечение нижней части колонны.

Несущая способность колонны может быть исчерпана в результате потери устойчивости какой-либо ветви (в плоскости или из плоскости рамы) или в результате потери устойчивости колонны в целом (в предположении, что она работает как единый сквозной стержень).

Определяется ориентировочное положение центра тяжести сечения нижней части колонны. Расстояние zo (см. рисунок 4.4) принимается равным 5 см. Тогда ho = hн - zo= 100 - 5 = 95 см.

Здесь у1– расстояние от центра тяжести сечения до оси х1; М1,М2 – значения изгибающих моментов нижней части колонны в сечениях 1-2 и 2-1.

Определяется усилие в подкрановой ветви Nв1:

и в наружной ветви Nв2:

Определяется требуемая площадь сечения подкрановой ветви:

Где: φ – коэффициент продольного изгиба, назначается от 0.7 до 0.9;

R = 22.5 кН/см² - расчетное сопротивление стали (фасонный прокат).

По сортаменту (1, прил. 14) в зависимости от требуемой площади подбирается номер двутавра 40Б1, для которого А = 60.1см²;

ix1= 3.5 см; iy = 16.8 см – радиусы инерции сечения.

Определяется требуемая площадь сечения наружной ветви:

Здесь R = 21.5 кН/см² - расчетное сопротивление стали (листовой прокат толщиной до 20 мм; сталь класса С38/23).

Для удобства прикрепления элементов решётки просвет между внутренними гранями полок принимается таким же, как и в подкрановой ветви (371.8 мм). Толщину стенки швеллера tст для удобства её соединения встык с полкой надкрановой части колонны, принимается равной 16 мм, высота стенки из условия размещения сварных швов hст = 455.8 мм (см. рисунок 4.4).

Далее определяется требуемая площадь полок швеллера:

Из условия местной устойчивости полки швеллера:

Принимается bп = 110 мм; tп = 12 мм.

Определяются геометрические характеристики ветви:

1)  Площадь поперечного сечения Ав2:

2)  Расстояние от наружной грани швеллера до оси, проходящей через центр тяжести сечения швеллера z0: