Стержень решетчатой колонны состоит из двух ветвей: наружной (шатровой) и подкрановой.
Распространенные сечения сквозных колонн показаны на рисунке 25 .
Рисунок 25 |
Исходя из принятой при компоновке рамы высоты сечения нижней части колонны и длины устанавливают схему соединительной решетки. Решетку обычно проектируют раскосной из одиночных уголков, а в некоторых случаях с целью сокращения длины ветви между узлами дополнительно предусматривают стойки. Раскосы располагают под углом с таким расчетом, чтобы длина панели была одинакова по длине колонны. Допускается изменять размер панели только в нижней части колонны, примыкающей к базе. Узлы крепления раскосов и стоек к ветвям должны быть увязаны с узлами крепления опорных столиков панелей и примыкающих балок. В колоннах с раскосной решеткой гибкость отдельных ветвей на участке между узлами длиной должна быть не более 80 и не должна превышать приведенную гибкость .
Для увеличения крутильной жесткости стержня решетку располагают в двух плоскостях, однако возможно расположение раскосной решетки только в одной плоскости по оси симметрии. Для лучшего включения обеих ветвей колонны в работу на вертикальную нагрузку от кранов в колоннах крайних рядов верхний конец первого (сверху) раскоса целесообразно крепить к подкрановой ветви (см. рисунок 19).
Для разбивки схемы решетки высоту траверсы (узел сопряжения верхней и нижней частей колонны) принимают равной 0,5…0,8 ширины нижней части колонны .
Сквозная колонна работает как ферма с параллельными поясами, от действующих в колонне расчетных усилий N и M в ее ветвях возникают только продольные усилия. Поперечную силу Q воспринимает решетка.
Несущая способность колонны может быть исчерпана в результате потери устойчивости какой-либо ветви (в плоскости или из плоскости рамы) или колонны в целом (в предположении, что она работает как единый сквозной стержень).
Продольная сила сжимает обе ветви; изгибающий момент одну ветвь сжимает, другую растягивает. Поэтому, необходимо прежде всего установить какой из приведенных двух моментов сжимает внутреннюю ветвь и какой наружную. При расчете рамы было установлено, что положительным принято считать момент, растягивающий внутренние волокна рамы. Следовательно, положительный момент будет вызывать сжатие в наружной ветви колонны крайнего ряда, отрицательный – в подкрановой ветви.
Продольные усилия в ветвях колонны несимметричного сечения (рисунок 26 ) определяют по формулам:
в ветви 1
(58) |
в ветви 2
(59) |
где N , M – расчетные продольная сила и изгибающий момент;
− расстояние от центра тяжести сечения колонны до центра тяжести соответствующих ветвей;
− расстояние между центрами тяжести ветвей колонны.
В формулы (58) и (59) входят неизвестные величины .
− расстояние от наружной грани ветви до ее оси (рисунок 26) принимается равным 30…50 мм. Тогда .
Рисунок 26 |
Так как положение центра тяжести в колоннах с несимметричным сечением заранее неизвестно, то предварительно принимают .
В большинстве случаев (разница не превышает 10%) и
(60) |
Далее определяют требуемую площадь сечения ветвей, как в центрально сжатом стержне
и | (61) |
Значения коэффициента в первом приближении принимают 0,7…0,9. Для обеспечения общей устойчивости колонны из плоскости рамы ширину ветви принимают равной ( − расстояние между точками закрепления колонны из плоскости рамы).
В соответствии с требуемой площадью подбирают сечения ветвей по сортаменту из прокатных профилей или компонуют составное сечение. В последнем случае учитывают условия обеспечения местной устойчивости элементов сечения как при центральном сжатии. Следует обратить внимание на отличающиеся обозначения осей, принятые в сортаменте и в настоящем пособии см. рисунок 26 .
После этого определяют геометрические характеристики ветвей и всего сечения в целом. Затем уточняют по формулам (58), (59) значения продольных сил в ветвях и проверяют ветви на устойчивость в плоскости изгиба и из плоскости изгиба по формулам:
Устойчивость ветви 1 в плоскости изгиба
(62) |
из плоскости изгиба
(63) |
где − коэффициент продольного изгиба, определяемый по гибкости ветви
− расчетная длина ветви в плоскости рамы, равная расстоянию между узлами крепления решетки;
− радиус инерции сечения ветви относительно оси 1–1;
− коэффициент продольного изгиба, определяемый по гибкости ветви
− расчетная длина ветви из плоскости рамы, равная расстояние между точками закрепления колонны из плоскости рамы (обычно высоте нижней части колонны);
− радиус инерции сечения ветви относительно оси y;
− площадь сечения ветви.
Аналогично проверяют устойчивость ветви 2.
Устойчивость стержня в целом проверяют после подбора сечений раскосов решетки.
Элементы соединительной решетки (раскосы и стойки) и их прикрепление к ветвям рассчитывают на усилия, возникающие в них от расчетной перерезывающей силы , которую принимают равной большей из двух сил – действительной, возникающей от нагрузок, и условной поперечной по формуле:
(64) |
где N – продольное усилие в составном стержне;
− коэффициент продольного изгиба, принимаемый для составного стержня в плоскости соединительных элементов.
Раскосы и стойки выполняют из одиночных уголков и рассчитывают на устойчивость как центрально сжатый стержень по формуле:
(65) |
Продольное усилие в раскосе от поперечной силы
(66) |
где n – число плоскостей решетки;
α – угол между осями ветви и раскоса.
Коэффициент продольного изгиба вычисляют в функции наибольшей гибкости
(67) |
где l – длина раскоса;
− наименьший радиус инерции уголка.
Коэффициент условий работы учитывает прикрепление уголка к ветвям одной полкой [18].
Варианты прикрепления решетки к ветвям приведены на рисунке 27 .
а | б | в | г |
Рисунок 27 |
Оси элементов раскосной решетки стремятся центрировать на оси ветвей (см. рисунок 27 а), а соединение раскосов и стоек с ветвями выполнять без дополнительных фасонок. В случае швеллерных сечений с узкой полкой возможно центрирование осей решетки на обушок (см.рисунок 27б). В этом случае следует проверить прочность ветви с учетом изгибающего момента , где Q – расчетное значение перерезывающей силы, а эксцентриситет .
Сварные угловые швы, прикрепляющие элементы решетки к ветвям, рассчитывают по формулам (176), ( 177) [18] с учетом распределения усилия на швы по обушку и перу.
При невозможности прикрепить решетку непосредственно к ветвям применяют узловые фасонки, а швы, прикрепляющие фасонку к ветвям, назначают по расчету. При небольшой расчетной длине угловых швов, прикрепляющих фасонку внахлестку, их располагают с двух сторон фасонки вдоль колонны в виде отдельных участков в шахматном порядке, при этом расстояние между концами прерывистых швов не должно превышать 15 толщин фасонки (см. рисунок 27 в,г).
После подбора сечения решетки делается проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня по формуле:
(68) |
В формуле коэффициент следует определять для сквозных стержней с решетками, расположенными в плоскостях, параллельных плоскости изгиба, по таблице Д.4 [18] в зависимости от условной приведенной гибкости
(69) |
( по таблице 8 [18]) и относительного эксцентриситета m, определяемого по формуле:
(70) |
где ‒ эксцентриситет, при вычислении которого значения и N следует принимать для одного и того же сочетания нагрузок. При этом значение М следует принимать равным наибольшему моменту на длине нижнего участка;
‒ момент сопротивления сечения, вычисленный для наиболее сжатого волокна.
Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно, так как она обеспечивается проверкой устойчивости в этом направлении каждой из ветвей.
Необходимо проверить соотношение жесткостей нижней и верхней частей колонны . Если отличие от принятого соотношения жесткостей нижней и верхней частей колонны при расчете рамы меньше 30% , то статический расчет уточнять не требуется.
Дата: 2018-12-21, просмотров: 337.