металы / низ колонны

5.4. Подбор сечения нижней части колонны.

Сечение нижней части колонны проектируем сквозным, состоящим из двух ветвей, соединённых раскосной решёткой с дополнительными стойками. Высота сечения . Принимаем сечение подкрановой ветви из прокатного двутавра, сечение наружной ветви – из двух уголков, соединённых листом (рис. 7). Раскосы и стойки решётки колонны проектируем из одиночных уголков.

Подкрановую ветвь колонны рассчитываем по усилиям

Наружную ветвь колонны рассчитываем по усилиям

Определим ориентировочное положение центра тяжести колонны. Принимаем , .

Усилие в подкрановой ветви

Усилие в наружной ветви

Определяем требуемую площадь ветвей и компонуем их сечение. Для фасонного проката толщиной из стали класса С245 . Предварительно задаёмся .

Для подкрановой ветви

Для наружной ветви

Из условия обеспечения общей устойчивости колонны из плоскости действия момента (из плоскости рамы) высоту сечения нижней части колонны назначают в пределах (1/20 – 1/30) Н_Н, что соответствует гибкости  = 60…100. При Н_Н =1358 см высота сечения будет от 1358/20 = 67,9 см до 1358/30 = 45,27 см. Назначаем высоту сечения нижней части колонны 50 см.

Принимаем для подкрановой ветви двутавр №50Б1 (ГОСТ 26020-83), площадь сечения А_В1=92,98 см² моменты инерции и радиусы инерции сечения

Сечение наружной ветви принимаем из двух уголков, соединённых вертикальным листом (рис. 5). Учитывая условия размещения сварных швов и удобства сварки, назначаем лист сечением . Требуемая площадь уголка Принимаем два уголка ∟ ГОСТ 8509-93 с площадью сечения 31,43 см². z=4,3.

Площадь сечения наружной ветви .

Расстояние от наружной грани до центра тяжести ветви

Моменты инерции сечения наружной ветви:

Радиусы инерции сечения наружной ветви:

Общая площадь сечения колонны

Расстояние между осями ветвей

Расстояние от центра тяжести сечения до центральных осей ветвей:

Уточняем усилия в стержнях колонны с учётом фактических y₁ и у₂:

Проверяем устойчивость ветвей колонны из плоскости рамы (относительно оси у-у) при расчётной длине .

Подкрановая ветвь: гибкость ветви коэффициент продольного изгиба ;

Наружная ветвь: гибкость ветви коэффициент продольного изгиба ;

Максимальная гибкость колонны из плоскости рамы не превышает предельно допустимой: где .

Из устойчивости равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решётки:

Угол наклона раскосов к горизонтали принимается в пределах .

Назначаем расстояние между узлами решётки (рис. 5), разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей, и приняв высоту траверсы в узле сопряжения верхней и нижней частей колонны , что в пределах рекомендуемых значений .

Проверяем устойчивость ветвей колонны в плоскости рамы (относительно осей 1–1 и 2–2) при их расчётной длине, равной расстоянию между узлами решётки.

Подкрановая ветвь:

Наружная ветвь:

Устойчивость нижней части колонны обеспечена.

Рассчитываем элементы решётки подкрановой части колонны. Раскосы решётки рассчитываем на большую из поперечных сил: фактическую Q_max=159,8кН или условную Q_fic =, которая может быть определена после проверки устойчивости колонны в целом как единого стержня. Приближённо при R_y=200 МПа Q_fic=0,2A, при R_y = 440 МПа Q_fic=0,6А. Для R_y = 240 МПа Q_fic=0,267А=0,267·192,64=51,43 кН.

Усилие сжатия в раскосе

где

Для сжатых элементов решётки из одиночных уголков, прикреплённых к ветви одной полкой коэффициент условий работы .

Задаёмся гибкостью раскоса

Рисунок 7 Конструктивная схема и сечение колонны

Требуемая площадь раскоса

Принимаем уголок ∟90х7 ГОСТ 8509–93, А_р = 12,28 см²,

Расчётная длина раскоса l_ef = l_p =195,9см. Гибкость раскоса _max = l_ef / i_min = 195,9/ 1,78 = 110,06,  = 0,478.

Напряжение в раскосе

Проверяем устойчивость нижней части колонны в плоскости действия момента как единого стержня. Геометрические характеристики всего сечения:

Гибкость колонны в плоскости рамы _x = l_х1 / i_х = 2342 / 73,39= 31,91.

Приведенная гибкость

где

Условная приведённая гибкость

Для расчётной комбинации усилий догружающих подкрановую ветвь,

, (по таблице 75 [1]) ;

Для расчётной комбинации усилий, догружающих наружную ветвь

(по таблице 75 [1]) ;

Условная поперечная сила в нижней части колонны

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.