Исходные данные

Колонна одноступенчатая со сплошной верхней и сквозной нижней частью. Сопряжение колонны с фундаментом жёсткое, с ригелем – шарнирное.

Материал ВСт 3 пс2, - для листа, - для фасона.

Геометрические размеры

Расчётные усилия:

• для верхней части

• для нижней части

Расчётные длины участков колонны

В плоскости рамы

Из плоскости рамы

Расчёт надкрановой части колонны

Расчётные усилия

Высота сечения

Требуемая площадь

где - расчётная продольная сила

- расчётное сопротивление стали

– высота сечения определенная при компоновке рамы

Приближённо определяем

Для сварных сечений рациональны стенки с , поэтому принимаем . В этом случае и расчётную площадь включаем

Принимаем полки 36 х 14 с .

Проверяем местную устойчивость

местная устойчивость стенки обеспечена.

Геометрические характеристики сечения:

• расчётная площадь

• моменты инерции

• момент сопротивления

• радиусы инерции

Проверяем устойчивость в плоскости рамы.

Определяем:

по таблице находим

При по таблице находим

Проверяем устойчивость

Проверяем устойчивость из плоскости рамы. Предварительно проверяем местную устойчивость стенки. Определяем краевые напряжения в стенке:

• растягивающие

Местная устойчивость стенки обеспечена если

где

Устойчивость стенки обеспечена поэтому при проверке устойчивости учитываем

Определяем

где

При определяем

где

Гибкость стенки необходимо устанавливать рёбра жёсткости.

Рёбра принимаем двухсторонние

, принимаем

Назначаем

Рёбра жёсткости расстанавливаем через . Сварные швы, соединяющие стенку и полки, принимаем сплошные .

Расчёт подкрановой части колонны

Расчёт ветвей подкрановой части

Расчётные усилия

Предварительно определяем:

Усилия в ветвях:

Требуемая площадь ветвей

Подкрановую ветвь принимаем из I 45 Б1

Наружную ветвь компонуем из 3‑х листов как составной швеллер, толщину его стенки и полок назначаем по требованию жёсткости.

Местная устойчивость стенки обеспечена, если:

Отсюда

Принимается

• стенка из листа 450х10 с

– полки 120х10 с

Площадь наружной ветви равна:

Местная устойчивость полок обеспечена если:

Геометрические характеристике наружной ветви:

Уточняем усилия в ветвях

Гибкости и коэффициенты продольного изгиба

Проверяем устойчивость ветвей из плоскости рамы (относительно оси у)

• подкрановая

• наружная

Требуемая по условию равноустойчивости длина ветви:

• подкрановая

• наружная

Принимаем

Расчёт решётки

Определим поперечную силу

Принимаем

Определяем

Принимаем ∟ 63х6

Проверка устойчивости колонны в плоскости рамы как единого, сквозного стержня.

Геометрические характеристики

Проверка устойчивости при

при

Расчёт узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Расчётные усилия в сечении над уступом

1.

2.

П роверка прочности шва1

Рис. Конструктивное решение узла

Комбинация усилий №1

• слева

• справа

Определение размеров траверсы

Назначаем высоту траверсы , толщину подкрановой площадки .

Из формулы

где

принимаем

Расчёт швов 2 крепления ребра к траверсе

Усилия в швах

-1 комбинация

-2 комбинация

где

Сварка принимается полуавтоматическая, проволокой СВ08А . Расчёт выполнен по металлу шва

Расчёт швов 3 крепления траверсы к подкрановой ветви

Наибольшую нагрузку на швы 3 даёт комбинация усилий от нагрузок (сечение 3–3, над уступом)

Нагрузка на швы

где 0,9 – коэффициент сочетания

Требуемая длина шва, если

Из условия прочности стенки подкрановой ветви на срез в зоне швов 3

Рис. Сечение траверсы

- для I 45Б1

Принимаем

Проверка прочности траверсы как балки загруженной .

Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно 560х12, верхний пояс из двух горизонтальных рёбер 270х12.

Геометрические характеристики траверсы

Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает при

При загружении во внутренней полке.

Максимальная поперечная сила в траверсе с учётом возникает при загружении 1,2,3,4,5.

1,2 – коэффициент учитывающий неравномерную передачу усилия на два сечения.

Расчёт и конструирование базы колонны

Проектируем базу раздельного типа. Бетон фундамента класса В12,5 . Для расчёта базы принимаются комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 1–1), создающие наибольшее давление на базу каждой ветви:

• для подкрановой

• для наружной

Усилия в ветвях

База подкрановой ветви

Требуемая площадь плиты:

По конструктивным соображениям , тогда

Принимаем

Принимаем конструктивно

Напряжения в бетоне под плитой

Центр тяжести плиты совмещается с центром тяжести ветви. Траверсы базы крепят сварными швами к полкам ветви, они делят плиту на 3 участка. 1‑й и 2‑й консольные с вылетами соответственно:

3‑й опёрт по контуру. Его размеры

Изгибающие моменты на отдельных участках

Требуемая толщина плиты:

Высоту траверсы определяем из условия размещения четырёх швов крепления траверс к ветви. Сварка полуавтоматическая проволокой СВ08А .

Требуемая длина шва:

Принимаем

Проверка прочности траверсы на изгиб и срез не требуется, т.к. вылет траверсы 5 см по отношению к высоте 50 см очень мал.

База наружной ветви

Требуемая площадь опорной плиты:

Принимаем

Принимаем конструктивно

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви на расстоянии между траверсами в свету

При толщине траверсе 12 мм:

Размеры участков 3 и 4: длины участков одинаковые

ширина участка 3 - , участка 4

Участки 1 и 2 консольные, с вылетом . Участки 3 и 4 опёрты по контуру с соотношением сторон

Напряжения в бетоне под плитой

Изгибающие моменты на отдельных участках

По наибольшему моменту в плите базы подкрановой ветви (участок 1) назначаем , траверсы принимаем .

Расчёт анкерных болтов

Расчётное сочетание в сечении 1 – 1

Наибольшее усилие растяжения

Требуемая площадь болтов нетто

Принимаем 4 анкерных болта типа IV с

Список литературы

1. Методические указания по расчету поперечной рамы стального каркаса одноэтажного промздания для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения. – КПИ 2005, 53 с.

2. Методические указания по расчету сварной подкрановой балки для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения. – КПИ 2006, 44 с.

3. Методические указания по расчету стальной одноступенчатой колонны для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения. – КПИ 2004, 57 с.

4. Методические указания по расчету ферм для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения. – КПИ 2004, 53 с.

5. СНиП 2.01.07–87. «Нагрузки и воздействия.» Стройиздат. 1987 г.

6. Мандриков А.П. Примеры расчета металлических конструкций: Учебное пособие для ВУЗов – М.; Стройиздат 1991– 431 с.