Розрахунок поперечної рами одноповерхової промислової будівлі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Підбір перерізу наскрізної позацентрово-навантаженої колони

 

Розрахункові зусилля  для верхньої частини колони:

N_1-1=701 kH; M_1-1=-1522кН*м; M_2-2=-713кН*м; N_2-2=710кН

Розрахункові зусилля  для нижньої частини колони:

M_3-3= -1278 кН*м(згинаючий момент довантажує підкранову гілку колони)

N_3-3= -1956 kH

M_4-4= 2008кН*м(довантажує зовнішню гілку колони)

N_4-4= 1697kH;  Q=154,7kH

 

Довжина нижньої частини  колони l₁=1533см

Довжина верхньої частини  колони  l₂=605см

Сталь С235, R_y=23 кН/см²

 

2.1 Визначення розрахункових довжин

 

Визначаємо співвідношення жорсткостей верхньої та нижньої частин колони:

По СНиП ІІ-23-81*( табл. 67,68) в залежності від та визначаємо

Обчислюємо  а значить

Приймаємо ,

Розрахункові довжини  колони в площині рами:

 

Розрахункові довжини  колони із площини рами:

 

 

 

 

 

 

2.2 Підбір перерізу верхньої частини колони

 

Визначаємо розрахунковий  ексцентриситет:

Приймаємо h₂=70см

                  

Необхідна площа перерізу:

Висота стінки:

За умови місцевої стійкості:

 

Необхідна площа полиці:

За умови забезпечення стійкості верхньої частини колони із площини дії моменту, ширина полиці повинна бути не менше, ніж:

Приймаємо переріз:  360х 28мм з А=100,8см²

Перевіримо забезпеченість місцевої стійкості полиці:

Місцева стійкість забезпечена.

 

Визначаємо геометричні характеристики перерізу верхньої частини колони:

Фактична площа перерізу:

Момент інерції:

Момент опору:

Ядрова відстань:

Радіуси інерції перерізу:

Гнучкість в головних площинах:

Перевіримо стійкість верхньої частини колони в площині дії  згинаючого моменту:

Момент опору для найбільш стиснутого волокна W=W_x.

Відносний ексцентриситет:

Відносний приведений ексцентриситет:

Стійкість верхньої частини  колони в площині дії момента:

- стійкість забезпечена.

Перевіримо стійкість  верхньої частини колони із площини  дії момента:

 

Максимальний момент в межах середньої третини довжини верхньої частини колони:

Відносний ексцентриситет

Так як 5<m<10, значення коефіцієнта с визначаємо за формулою:

Напруження в стержні при згинально крутильній формі втрати стійкості

Таким чином стійкість  стержня із площини дії момента  забезпечена. Для перевірки місцевої стійкості стінки при втраті стійкості  із площини дії момента визначимо  стискаючи напруження на межі стінки і полиці і на протилежному краю стінки:

Так як , то повинна виконуватись умова:

З наведеного вище випливає, що місцева стійкість стінки забезпечена, а тому підстановка в формулу перевірки стійкості стержня колони із площини дії моменту площі перерізу А замість А_red правомірна

  Так як , ребра жорсткості не потрібні.

 

2.3 Підбір перерізу нижньої частини колони

 

Висота перерізу нижньої  частини колони

довантажує підкранову гілку колони.

 

довантажує зовнішню гілку колони.

Визначаємо орієнтовно положення  центру ваги перерізу, попередньо прийнявши:

Попереднє значення розрахункових  зусиль в гілках колони

Виконуємо попередній підбір перерізу гілок колони.

Проектуємо двотавр з розмірами  b=80см

Виконуємо поперечний підбір перерізу гілок колони. Для підкранової гілки

приймаємо попередньо . Необхідна площа перерізу:

Граничне відношення, яке забезпечує місцеву стійкість:

Прийнявши товщину полиць см ,визначимо фактичне відношення    

Так як

Необхідна постановка ребер  жорсткості, які проектуємо з кроком

Розміри двосторонніх ребер  жорсткості:

Приймаємо b_h=70мм

Приймаємо t_s=6мм

 

Необхідна площа полиці:

см²

  Приймаємо розміри полиць конструктивно . см

Величина звісу полиці см

За умови забезпечення місцевої стійкості:

Визначаємо геометричні характеристики прийнятого перерізу:

- загальна площа

- моменти інерцій відносно центральних осей:

 

- радіуси інерції:

Попереднє значення площі зовнішньої гілки колони:

Необхідна площа полиць:

Приймаємо переріз полиці 150*12мм

 

Координата центра ваги перерізу відносно зовнішньої грані стінки складеного перерізу швелера:

 

Моменти інерції:

 

Площа перерізу зовнішньої гілки колони:

Радіус інерції:

Уточняємо положення  центра ваги перерізу:

       

Перевіряємо стійкість  гілок колони із площини рами:

Підкранова гілка:

Зовнішня гілка:

За умови рівностійкості підкранової гілки колони в площині  рами визначаємо необхідну відстань між вузлами решітки:

Приймаємо

Попередньо розділивши нижню частину  колони на ціле число панелей:

Перевіримо стійкість гілок  нижньої частини колони в площині  рами відносно осей

Х₁-Х₁, Х₂-Х_2.

Підкранова гілка:

Зовнішня гілка:

 

2.4 Розрахунок елементів з’єднувальної решітки

 

Величина умовної поперечної сили:

,

Таким чином розрахунок ведемо на Q_max.

Зусилля в розкосі, при розташуванні решітки в двох площинах

Приймаємо тоді

Приймаємо кутник 65х8 мм, для якого

Напруження в розкосі:

 

2.5 Перевірка стійкості нижньої частини колони, як єдиного складеного стержня в площині дії моменту

 

Геометричні характеристики перерізу:

Приведена гнучкість  

Умовна приведена гнучкість:

Для комбінації зусиль, довантажуючих зовнішню гілку( переріз 4-4 ):

Для комбінації зусиль, довантажуючих підкранову гілку( переріз 3-3 ):

Стійкість наскрізної частини  колони забезпечено.

 

2.6 Розрахунок траверси

 

Зусилля в перерізі над  уступом (2-2):

 

Тиснення мостових кранів D_max=1324 кН

Міцність стикового шва (шов 1) перевіряємо  по нормальним напруженням в крайніх  точках над кранової частини колони по першій комбінації зусиль.

Зовнішня полиця:

Внутрішня полиця: 

По другій комбінації зусиль:

Зовнішня полиця:

Внутрішня полиця:

Товщину стінки траверси визначаємо за умови зім’яття при товщині опорної плити .

Приймаємо

Максимальне зусилля, яке  припадає на внутрішню полицю( друга  комбінація).

Приймаємо напівавтоматичне зварювання дротом СВ-08А, d=1,2…2мм,

Довжина зварного шва  кріплення ребра до стінки траверси( шов 2) при K_f=6мм

(конструктивний мінімальний катет шва).

Переріз вертикальних ребер  траверси приймаємо 200 х 20мм.

Призначаємо висоту траверси за умови жорсткого сполучення , а саму траверсу заводимо в проріз стінки підкранової гілки колони.

Для розрахунку зварних  швів кріплення траверси до стінки підкранової гілки колони вибираємо з таблиці сполучень зусилля для 2-2, які дають максимальну реакцію траверси зі сторони підкранової гілки колони, з урахуванням моментів від D_max і Т:

М=-98кНм

N=700кН

Зусилля для розрахунку зварних швів     

Необхідна довжина зварного шва ( шов 3) при К_f=7 мм

 

Необхідна висота траверси за умови міцності стінки підкранової  гілки колони на зріз:

Таким чином прийняту висоту траверси залишаємо без змін.Нижній пояс траверси приймаємо конструктивно з листа 770 х 14 мм, а верхні горизонтальні ребра траверси 180 х 14мм.

Визначаємо геометричні  характеристики траверси:

Положення центра ваги перерізу відносно нижньої грані поясу  траверси

Максимальний згинаючий  момент в траверсі

Нормальні напруження в траверсі

Максимальна поперечна  сила в траверсі

Дотичні напруги 

Міцність траверси забезпечена.

 

2.7 Розрахунок бази колони

 

Для розрахунку бази підкранової гілки колони на рівні зрізу фундаменту:

М=2112 кНм, N=1185 кН

Для анкерних болтів: N_min=548кН, М=147кНм

Матеріал фундамента: Важкий бетон класу В10.

Матеріал елементів  бази: Сталь С235

Розрахункове зусилля  в підкрановій гілці колони

      

Необхідна площа опорної  плити бази

        

Товщину траверси приймаємо t_pl=14 мм, а звіс плити с₁=7,1см

В_pl=18+2(1,4+7,1)=35 см

Необхідна довжина плити:

    

Приймаємо довжину плити бази 83 см

Фактичне напруження в бетоні під плитою

           

 

Визначаємо згинаючий  момент на ділянках:

           

Приймаємо для розрахунку М_max=M₃=24,5

Потрібна товщина плити:

     

Приймаємо 30 мм з урахуванням припуску на фрезерування. Висоту траверси знаходимо за умов розміщення шва кріплення траверси до гілки колони.

           

Приймаємо h_тр=45см.

Рівномірно розподілене  лінійне навантаження на траверсу

              

Згинаючий момент в траверсі, як в балці обпертій на полиці колони:

         

Поперечна сила

            

Геометричні характеристики траверси

            

Нормальні напруження в  траверсі

         

Дотичні напруження

        

Приведені напруження