6. Розрахунок сталевої колони овб

6.1. Визначення розрахункових комбінацій зусиль для колони

Розрахункові комбінації зусиль в колонах ОВБ визначаємо за правилами пункту 4.3. Отримуємо наступні значення зусиль:

Рис. 12. Розрахункові перерізи колони ОВБ

– для верхньої частини колони: ; ; – для нижньої частини колони: ; ; – для розрахунку анкерних болтів: ; ; – для розрахунку решітки нижньої частини колони: . Колони виробничих будівель працюють на позацентрове стиснення. При розрахунку колони потрібно перевірити її міцність, загальну та місцеву стійкість. Перерізи ступінчастих колон (рис. 12) підбирають окремо для кожної ділянки постійного перерізу.

6.2. Визначення розрахункових довжин колони

Розрахункові довжини ділянок колон у площині рами та із площини рами визначають в залежності від конструктивної схеми каркасу.

1. В площині рами.

Розрахункові довжини для верхньої та нижньої частин колони у площині рами визначаємо за формулами

; ,

де ,  відповідно геометрична довжина нижньої та верхньої частини колони;

 коефіцієнти приведення довжини, що визначаються за табл. И.2 (згідно [1, п. 6.11 та табл. 18]), якщо виконуються наступні умови:

; .

Перевіряємо виконання умов

; .

Отже умови виконуються. Приймаємо , .

2. З площини рами.

Розрахункові довжини для верхньої та нижньої частин колони з площини рами визначаємо за формулами

; ,

де ,  відповідно геометрична довжина нижньої та верхньої частини колони.  висота підкранової балки;

 коефіцієнти приведення довжини. Вони становлять (за даними [1, п. 6.13]).

6.3. Розрахунок верхньої частини колони

Матеріал колони та всіх її вузлів  сталь марки Вст3кп2 (клас С235).

Переріз верхньої частини колони приймаємо суцільним з прокатного нормального двотавру висотою . Визначаємо приблизну потрібну площу перерізу за формулою, приймаючи для попередніх розрахунків .

.

За сортаментом [3, 4] приймаємо потрібний переріз двотавру  40Б3. Його геометричні характеристики

; ; ; ; ;

; ; ; ; .

Визначаємо гнучкість стриженя колони у площині та з площини рами

;

.

Отримані значення менші, ніж гранична гнучкість, яка становить для стиснутих основних колон [1, п. 6.15*]. Визначаємо умовні гнучкості стриженя колони у площині та з площини рами

,

де  модуль пружності для сталі [1] .

.

Для перевірки стійкості верхньої частини колони у площині дії моменту попередньо знаходимо відносний ексцентриситет за формулою:

.

Приведений відносний ексцентриситет знаходимо за формулою:

,

де  коефіцієнт впливу форми перерізу, який визначаємо за [1, табл. 73]. Для користування цією таблицею знаходимо відношення площі полички прийнятого двотавра до площі стінки цього двотавра :

.

Тоді отримаємо

Коефіцієнт отримаємо інтерполяцією

.

За [1, табл. 74] вибираємо .

Перевірку стійкості верхньої частини колони у площині дії моменту виконуємо за формулою:

.

Отже робимо висновок, що стійкість верхньої частини колони у площині дії моменту забезпечена.

Перевірку стійкості верхньої частини колони з площини дії моменту виконуємо за допомогою рекомендацій [1, п. 5.31] за формулою:

.

При значення визначаємо згідно [1, т.72]

Коефіцієнт слід визначати згідно [1, п. 5.31] залежно від відносного ексцентриситету . Відносний ексцентриситет визначаємо

,

де  максимальний момент в межах середньої третини довжини верхньої частини колони. = М₂_+2/3(М₁ - М₂)=106 кНм (див. рис. 14).

Згідно [1, п. 5.31] . Умова виконується, тоді буде дорівнювати: .

Рис. 14. Визначення максимального моменту в межах середньої третини довжини верхньої частини колони

При значеннях :

,

де  визначаються за [1, табл. 10]. За цією таблицею . Для визначення необхідно знати , яке визначається за формулою .

Тоді ,

де - визначаємо за згідно [1, т.72] . Перевіряємо стійкість стриженя колони з площини дії моменту

.

Стійкість верхньої частини колони з площини дії моменту забезпечена.

Місцева стійкість поличок та стінки колони прокатного перерізу забезпечена сортаментом.

Перевірка міцності позацентрово стиснутих стрижнів при значені відносного приведеного ексцентриситету не потрібна.

Таким чином, верхня частина колони відповідає усім вимогам першого та другого граничних станів.