Стальний каркас одноповерхової промислової будівлі (стр. 5 из 7)

Найбільше значення нормальних сил:

N₂=604,4 кН; N₁=1620,16 Кн×м;

Матеріал колони – сталь марки 09Г2С;

Довжина верхньої частини: l₂=5,2м;

нижньої частини: l₁=16,8м;

Висота перерізу верхньої частини колони: h₂=500мм;

нижньої частини колони: h₁=1250мм;

Співвідношення моментів інерції: I₁:I₂=200/21;

Висота підкранової балки з рейкою: h_в=1,2м.

4.1 Визначення розрахункових довжин ділянок колони

Розрахункові довжини верхньої і нижньої частини колони в площині рами відповідно l_2x=m₂× l₂ та l_1x=m₁× l₁.

Відношення

;

Величина

,

де

.

За таблицею 68[1] залежно від n=0,34 та a₁=0,58 визначаємо m₁=1,69.

Коефіцієнт

, приймаємо m₂=2,9

Таким чином,

l_1x=m₁× l₁=1,69Ч16,8=28,39м;

l_2x=m₂× l₂=2,9Ч5,2=15,08м.

Із площини рами

l_2y=l₂-h_в =5,2-1,2=4м,

l_1y=l₁=16,8м.

4.2 Підбір перерізу верхньої частини колони

Приймаємо переріз верхньої частини колони у вигляді зварного двотавра висотою h₂=500мм, R_y для сталі марки 15ХСНД (С345) при товщині листа t=до 20мм становить R_y=345Мпа, E=2,06×10⁵Мпа.

Необхідна площа перерізу

,

де

см.

Приймаємо стінку t_wЧh_w=10Ч460мм=4600мм²=46см²,

пояси з листів t_fЧh_f=16Ч200мм=6000мм²=60см²,

A₂=t_w×h_w+2 t_f×b_f=1,0Ч46,0+2Ч1,6Ч20,0=110см²;

,

,

, ,

^.

Визначаємо гнучкості стержня колони в площині та із площини рами

Умовна гнучкість

Відношення

,

Місцева стійкість полиць забезпечена.

Перевіряємо стійкість верхньої частини колони в площині дії моменту за формулою:

для чого попередньо обчислюємо і :

;

;

,

де

– коефіцієнт впливу форми перерізу (Табл..73[1]), η=1,37

при

і m=3,03.

За табл. 74[1] залежно від

=3,03 і m_ef=5,12 коефіцієнт φ_е=0,185.

.

Перевірка стійкості верхньої частини колони із площини дії моменту виконується за формулою:

для чого попередньо обчислюємо

,

де

(обчислюється в перерізі 3-3 при тій самій комбінації зусиль, що і М₂ в перерізі 4-4).

Ексцентриситет

.

Відносний ексцентриситет

.

Гнучкість

.

За табл.10[1] α=0,65+0,05m_х =0,813 при m_х =3,26 і

, оскільки λ_у =91 > λ_с=76,73.

За табл.72[1] за значенням λ_у =91 коефіцієнт φ_у =0,503.

Обчислюємо напруження

.

Стійкість верхньої частини колони забезпечена.

Для перевірки місцевої стійкості стінки визначаємо коефіцієнт:

.

;

;

.

Оскільки α>1, то

,

де

;

.

.

Перевіряємо стійкість перерізу верхньої частини колони на комбінацію N_2max і M_{2 відп.}:

N_{2 max} =593,4 кН;

M_{2 відп.} =-368,4 кНм;

Mґ_{2 відп.} =-216,57 кНм.

см.

, де

.

a=0,65+0,05m_x=0,0,71; β=1,15;

; φ_y=0,503; λ_y=48,89.

МПа<R_y γ_c=345МПа.

4.3 Підбір перерізу нижньої частини колони

Приймаємо переріз нижньої частини колони наскрізним, складеним із двох віток, з’єднаних розкісною решіткою. Підкранову вітку колони приймаємо зі прокатного (або зварного) двотавра, а зовнішню – із двох кутиків, з’єднаних листом. Висота перерізу колони h₁=1250мм встановлена під час вибору схеми рами.

Визначаємо орієнтовно зусилля у вітках колони:

а) у підкрановій вітці

;

б) у зовнішній вітці

,

де y₁=у₂=h₁/2=1250/2=625мм=0,625м.

Знаходимо орієнтовно необхідні площі перерізів віток:

а)

;

б)

.

Ширина колони (1/20…1/30)l₁=(1/20…1/30)16,8=0,84...0,56см.

Для підкранової вітки приймаємо переріз з прокатного двотавра №60. Переріз зовнішньої вітки приймаємо з двох кутиків 125Ч12, з’єднаних листом t_лЧh_л=10Ч560мм. Характеристики кутика: А^└=28,9см²; І^└=422см⁴; z₀=3,53см.

Геометричні характеристики перерізів віток колони:

а) підкранової вітки

А₁= 84,7см²; І₁=808см⁴; І_y=27696см⁴; і₁= 3,09см; і₂=18,1см;

б) зовнішньої вітки

;

.

Визначаємо відстань від центра ваги перерізу зовнішньої вітки до краю зовнішнього листа:

;

;

; .