Определение основных размеров поперечной рамы каркаса

Исходные данные для проектирования

1.	назначение сооружения – корпусный цех;
2.	пролет поперечной рамы каркаса – L= 24 м;
3.	шаг поперечных рам – B= 6 м;
4.	отметка верха кранового рельса – H1= 10,5 м;
5.	грузоподъемность крана – Q= 32/5 т;
6.	режим работы крана – 5К;
7.	район строительства – г. Донецк;
8.	тип местности – «III»;
9.	здание отапливаемое;
10.	материал конструкций:
	а)	ферм и колонн – сталь С235;
	б)	фундаментов – бетон класса В22,5.

Таблица 1.1.

Место строительства	Характеристическая нагрузка, кН/м^2
Снеговая S0, кН/м^2	Ветровая W0, кН/м^2
г. Донецк	1,5	0,5

Таблица 1.2.

Q, т

Пролет, м

группа режима работы крана

Размеры, мм

Давление колеса, кН

Масса, т

тип крановой рейки

высота крановой рейки hp, мм

высота подкрановой балки при шаге колонн, мм

главный крюк

вспом. крюк

здания L, м

крана Lcr, мм

Hcr

Bcr

К

С

Fn,max

Fn,1

Fn,2

крана с тележкой G

тележки Gс

6 м

12 м

22,5

5К

-

-

34,3

8,5

КР-70

1.2. Компоновочная часть – разработка схемы и конструкции поперечной рамы каркаса здания

Определение основных размеров поперечной рамы каркаса

На основании исходных данных, указанных в задании на выполнение курсового проекта, используя основные положения по унификации объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных зданий, а также литературы по металлическим конструкциям принимаем конструктивные решения по выбору несущих и ограждающих конструкций, и производим привязку их к разбивочным осям здания.

а) Принимаем привязку а₀ наружной грани колонны к разбивочной оси. Привязка к разбивочным осям унифицирована и может быть нулевой (а₀ = 0), равной 250 мм либо 500 мм. Нулевую привязку принимают в зданиях без мостовых кранов, а также в невысоких зданиях при шаге колонн В = 6 м, оборудованных кранами грузоподъемностью не более 30 т.

Привязку а₀ = 500 мм принимают для относительно высоких зданий с кранами грузоподъемностью 100 т и более, а также, если в верхней части колонны устраивают проемы для прохода. В остальных случаях а₀ = 250 мм.

Принимаем привязку а₀ = 250 мм.

б) Определение вертикальных габаритов поперечной рамы

В курсовом проекте эти размеры устанавливаются на основании указанного в задании расстояния от уровня пола до верха головки кранового рельса H₁, а также размера H₂ (от головки кранового рельса до низа несущей конструкции покрытия – стропильной фермы), определенного в соответствии с высотой мостового крана – H_cr:

 

 

где,	Hcr –	высота мостового крана, расстояние от головки рельса до верхней точки тележки крана;
	100 мм -	размер безопасного зазора между верхней точкой тележки крана и низом конструкции покрытия;
	f -	размер, учитывающий прогиб конструкции покрытия (ферм, связей); принимается равным 200 … 400 мм в зависимости от пролета.

Окончательно размер H₂ принимается кратным 200 мм.

Принимаем H₂ = 3200 мм - высоту от головки кранового рельса до низа несущей конструкции покрытия .

Определяем полную высоту цеха H₀ – расстояние от пола цеха до низа несущей конструкции покрытия у колонны:

 

 

Размер H₀ в соответствии с требованиями унификации и стандартов ограждающих конструкций (стеновых панелей) принимается кратным 1,2 м либо 1,8 м (H₀ ≤ 10,8 м – кратность 1,2 м; H₀ > 10,8 м – кратность1,8 м). Если в этом случае приходится несколько увеличить высоту цеха, то это следует сделать за счет увеличения размера H₁ – отметки головки кранового рельса, т.е. рабочей высоты подъема грузов краном. Если это увеличение получается больше 1 м, то высоту H₀ цеха разрешается принимать кратной 0,6 м.

Принимаем полную высоту цеха H₀ = 14400 мм.

Длина верхней части колонны H_в. Этот размер определяется расстоянием от низа подкрановой балки до низа фермы:

 

 

где,	hпб -	высота подкрановой балки, принимается согласно ГОСТа на краны;
	hр -	высота кранового рельса.

Принимаем длину верхней части колонны H_в = 4620 мм.

Длина нижней части колонны H_н определяется расстоянием от низа базы колонны до низа подкрановой балки:

 

 

где,

hб -

заглубление базы колонны ниже уровня пола цеха, принимается ориентировочно равным 600 … 1000 мм.

Принимаем длину нижней части колонны H_н = 8980 мм.

Схема поперечной рамы однопролетного здания

Сечения верхней и нижней частей колонны

Таблица 1.3.

Пример определения нагрузки одного из видов покрытия

Нагрузка	Характеристи-ческая нагрузка, кН/м^2	Коэффициент надежности по нагрузке	Предельная расчетная нагрузка, кН/м^2
1. Еврорубероид 2. Асфальтовая стяжка (t = 20 мм, ρ = 21 кН/м^3) 3. Утеплитель (h = 85 мм, ρ = 6 кН/м^3) 4. Пароизоляция из одного слоя рубероида 5. Профилированный настил 6. Собственный вес ме-таллоконструкций шатра (стропильных ферм, фонарей и связей)	0,05 0,42   0,51   0,05   0,16 0,49	1,2 1,3   1,2   1,2   1,05 1,05	0,06 0,546   0,612   0,06   0,17 0,51
Итого:
Всего, с учетом коэффи-циента надежности по назначению

 

Расчетная нагрузка на единицу длины ригеля будет равна:

 

б) Снеговая нагрузка

Величина снеговой нагрузки определяется по нормам (определяется студентом самостоятельно) в зависимости от района строительства здания, указанного в задании. В курсовом проекте необходимо запроектировать однопролетное здание с ровной скатной крышей. Снеговая нагрузка на таком покрытии распределяется равномерно. При наличии конструкций светоаэрационного фонаря снеговая нагрузка на покрытии распределяется неравномерно.

Предельное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия (конструкции) вычисляется по формуле:

 

 

где,	γ fm -	коэффициент надежности по предельному расчетному значению снеговой нагрузки. Определяется в зависимости от заданного среднего периода повторяемости Т. Для объектов массового строительства допускается средний период повторяемости Т принимать равным установленному сроку эксплуатации конструкции. Для производственных зданий Т = 60 лет, соответственно принимаем γ fm = 1,04;
Таблица 1.4. Т                           γ fm 0,24 0,55 0,69 0,83 0,96 1,00 1,04 1,10 1,14 1,22 1,26 1,34 1,44
	S0 -	характеристическое значение снеговой нагрузки, определяемое в зависимости от снегового района строительства по карте;
	С –   μ –   Се –     Сalt –	коэффициент, определяется по формуле: коэффициент перехода от веса снегового покрова на поверхности земли к снеговой нагрузке на покрытие, определяется в зависимости от формы кровли и схемы распределения снеговой нагрузки. В данном примере μ принимаем равным 1, принимая схему 1, для зданий с двускатными покрытиями при уклоне кровли ; коэффициент, учитывающий влияние режима эксплуатации на накопление снега на кровле (очистку, таяние и т.п.) и устанавливается заданием на проектирование. В курсовом проекте принят равным 1, так как при отсутствии данных о режиме эксплуатации кровли коэффициент Се допускается принимать равным единице; коэффициент учитывает высоту Н (в километрах) размещения строительного объекта над уровнем моря, Сalt = 1 (при Н ≤ 0,5 км).

Карта районирования территории Украины по характеристическим значениям веса снегового покрова

в) Ветровая нагрузка

При расчете рамы рассматривают раздельно ветровую нагрузку на колонны рамы и на ригель рамы.

 

Эпюра воздействия ветра

 

1) Ветровая нагрузка на колонны рамы передается панелями стенового ограждениями, как равномерно распределенная.

Предельное расчетное значение равномерно распределенной ветровой нагрузки на колонну рамы определяется по формуле:

 

где,	γ fm -	коэффициент надежности по предельному расчетному значению ветровой нагрузки. Определяется в зависимости от заданного среднего периода повторяемости Т, для объектов массового строительства допускается средний период повторяемости Т принимать равным установленному сроку эксплуатации конструкции. Для производственных зданий Т = 60 лет, соответственно принимаем γ fm = 1,035 (т. 9.1 [2],);
Таблица 1.5. Т                         γ fm 0,55 0,69 0,77 0,87 0,96 1,00 1,07 1,14 1,22 1,28 1,35 1,45
	W0 -	характеристическое значение ветрового давления, которое определяется в зависимости от ветрового района строительства по карте рис. 1.10. (см. Приложение, т. 2);
	С -	коэффициент, определяемый по формуле:
	С aer -	аэродинамические коэффициенты (п. 9.8. [2]), определяется в зависимости от формы сооружения, С e1 = 0,8 с наветренной стороны, С e2 = 0,6 с заветренной стороны: эти коэффициенты учтены в программе статического расчета рамы, поэтому С aer принимаем равным 1.
	С h –	коэффициент высоты сооружения, учитывающий увеличение ветровой нагрузки в зависимости от высоты конструкции или рассматриваемой ее части над поверхностью земли (Z) и типа окружающей местности. В данном примере тип местности III – пригородные и промышленные зоны (для промежуточных значений высоты над поверхностью земли, коэффициент высоты сооружения следует определять линейной интерполяцией по т. 1.6.), (п. 9.9. [2]): С h,1 =1,97 (для отметки низа фермы H0 = 14,4 м); С h,2 = 2,13 (для отметки верха (конька) шатра H0+Hш = =14,4 м+ 3,375 м = 17,775 м); высота шатра,
	Таблица 1.6. Тип местности Высота над поверхностью земли Z, м       III 1,75 2,25 2,50
	Сalt –	коэффициент географической высоты, учитывает высоту Н (в километрах) размещения строительного объекта над уровнем моря, при Н ≤ 0,5 км, Сalt = 1;
	Сrel –	коэффициент рельефа, Сrel = 1 за исключением случаев, когда объект расположен на холме или склоне (п. 9.11. [2]);
	Сdir –	коэффициент направления, который учитывает неравномерность ветровой нагрузки по направлениям ветра и, как правило, принимается равным единице (п. 9.12. [2]);
	Сd –	коэффициент динамичности, который учитывает влияние пульсационной составляющей ветровой нагрузки и пространственную корреляцию ветрового давления. Для зданий со стальным каркасом этот коэффициент учитывается (Сd> 1) при высоте здания больше 30 м. В курсовом проекте может быть принят равным 1;
	В -	шаг рам, м.

Рис 1.9. Коэффициент высоты сооружения С_h

Типы местности, что окружают здание или сооружение, определяются для каждого расчетного направления ветра отдельно:

I – открытые поверхности морей, озер, а также плоские равнины без преград, которые подаются действию ветра на участках длинной не менее, чем 3 км;

II – сельская местность с ограждениями (заборами), небольшими сооружениями, домами и деревьями;

III – пригородные и промышленные зоны, лесные массивы;

IV – городские территории, на которых хотя бы 15 % поверхности заняты зданиями, которые имеют среднюю высоту более 15 м.

 

2) Ветровая нагрузка на шатер каркаса

Ветровая нагрузка, расположенная выше нижнего пояса стропильных ферм приводится к сосредоточенной силе , условно приложенной к нижнему поясу фермы, определяется по следующей формуле:

 

(1.10)

где,	i= 1,5 % -	уклон поясов фермы;
	Hф-	высота фермы, Hф = 3,15 м;
	L-	пролет рамы, м;
	Рис. 1.10 Карта районирования территории Украины по характеристическим значениям ветрового давления

г) Крановые нагрузки

При движении мостового крана его колеса передают крановому рельсу вертикальное давление F_m (которое зависит от собственного веса крана, веса груза на крюке крана и положения тележки на крановом мосту) и горизонтальные силы Н_m, направленные поперек кранового пути (они возникают из-за торможения тележки, перекосов крана, распирающего воздействия колес при движении по рельсам и др.).

Нагрузка на колонны определяется от двух кранов, сблизившихся вплотную. Ее можно определить по линии влияния опорных реакций подкрановых балок при найневыгоднейшем расположении кранов на подкрановых балках (когда два крана сблизились вплотную, а колесо одного из них находится над осью колонны) при максимальном значении суммы ординат «y» линии влияния (рис. 1.11.).

При этом определяют вертикальные максимальное давление D_max и минимальное давление колес на колонну, а также горизонтальную поперечную нагрузку от боковой силы крана.

Рис. 1.11. Схема размещения четырехколесных кранов

На подкрановой балке

Расчетные предельные значения нагрузок на колонну от мостовых кранов:

а) максимальное давления крана D_max:

(1.11)

 

где,	γ fm -	коэффициент надежности по предельному расчетному значению крановой нагрузки определяется в зависимости от заданного среднего периода повторяемости Т, γ fm =1,1 (т. 7.1 [5]): Таблица 1.7. Т, лет       0,1 γ fm 1,1 1,07 1,02 0,97
	Ψ -	коэффициент сочетаний крановых нагрузок по 7.22 [2]:
		характеристическое значение вертикальной нагрузки передаваемой колесами крана на балки кранового пути, максимальное вертикальное давление колеса крана -
		характеристическое значение вертикального давления на колесо на более нагруженной стороне крана, определяется по соответствующему стандарту на краны (т. 1 Приложения);
		сумма ординат линии влияния (рис. 1.11.).

б) минимальное давление крана :

	(1.12)
	-	минимальное вертикальное давление колеса крана;
	Q -	грузоподъемность крана, кН (т.1, Приложения);
	G-	масса крана с тележкой, кН (т.1, Приложения);
	nк -	количество колес крана на одном крановом рельсе.

в) горизонтальная поперечная нагрузка H_m от боковой силы крана:

(1.13)

где,	H01 -	характеристическое значение боковой силы от одного крана, наиболее неблагоприятного по воздействию из кранов, расположенных на одном крановом пути; для четырехколесных мостовых кранов определяется как и :
		характеристическое значение горизонтальной нагрузки четырехколесных мостовых кранов, направленной поперек кранового пути и вызываемой перекосами мостовых электрических кранов и непараллельностью крановых путей (боковая сила) для колеса крана:
α -	коэффициент, принимаемый равным 0,03 при центральном приводе механизма передвижения моста и 0,01 – при раздельном приводе, в данном примере принимаем – 0,03;
B, L –	соответственно база и пролет крана (B=К, L=Lcr из ГОСТ стандарта на краны);
– сумма ординат линии влияния опорных реакций подкрановых балок от одного четырехколесного крана;
(или в случае, когда это более невыгодно).

 

Горизонтальная поперечная нагрузка H_m включает в себя боковые силы H_k и H_с приложенные к соответствующим колесам крана.

Боковые силы H_k приложены только к двум колесам с одной стороны или по диагонали и всегда направлены в разные стороны, к двум другим колесам приложены силы H_с, всегда направленные в одну сторону – внутрь или наружу пролета (рис. 1.14., в).

Горизонтальная нагрузка на колонну определяется для каждой стороны пролета по той же линии влияния, что и вертикальная нагрузка, но с учетом воздействия только одного крана.

Для расчета поперечной рамы следует выбрать из возможных схем приложения боковых сил H_k и H_с наиболее невыгодную схему загрузки линии влияния (рис.).

Для приведенной схемы (рис. Пермяков) предельная расчетная горизонтальная нагрузка на колонну от боковых сил равна:

- на левую колонну

 

(1.14)

- на правую колонну

 

	(1.15)
где,	y1, y2	- ординаты линии влияния опорных реакций подкрановых балок

В курсовом проекте в целях упрощения расчетов допускается рассмотреть одну составляющую расчетного горизонтального давления на колонну от сил поперечного торможения

 

Рис. 1.12. Расчетная схема рамы

Расчетными загружениями рамы являются:

1. Постоянная нагрузка от собственного веса покрытия, распределённая по всему ригелю интенсивностью q_{m,ригель} (нагрузка от массы колонн, подкрановых балок и стенового заполнения, учитывается непосредственно при построении эпюр N);

2. Снеговая нагрузка, равномерно распределенная по ригелю интенсивностью S_m;

3. Вертикальное давление кранов, передающееся через подкрановые балки, D_max – на левой колонне и D_min – на правой колонне;

4. Вертикальное давление кранов, передающееся через подкрановые балки, D_min – на левой колонне и D_max – на правой колонне;

5. Горизонтальная поперечная нагрузка от боковой силы крана, - сила H_m приложена к левой колонне, с права на лево;

6. Горизонтальная поперечная нагрузка от боковой силы крана, - сила H_m приложена к правой колонне, слева направо;

7. Ветровая нагрузка W_m,экв на колонны и W_m,шатра – на шатер, действующие слева направо;

8. Ветровая нагрузка W_m,экв на колонны и W_m,шатра – на шатер, действующие с права на лево.

 

По результатам Статического расчета рамы необходимо построить эпюры изгибающих моментов М и нормальных усилий N (рис. 1.13.).

Примечание: при построении эпюр нормальных усилий «N»в колоннах от постоянных нагрузок необходимо учитывать также массу участков колонны (стенового заполнения при навесных стеновых панелях) и подкрановых балок.

Массу участков колонны можно ориентировочно определить так:

- для верхнего участка колонны

 

(1.16)

- для нижнего участка колонны

 

(1.17)

 

где,		длины участков колонны, м;
		высота фермы, м;
	ориентировочно масса 1 м.п. колонны, кН.

Масса стенового ограждения передается на колонны через крепления – столики на колоннах, по ярусам в виде сосредоточенных сил. Эксцентриситет приложения сил от стенового ограждения на колонны условно не учитывается.

Массу подкрановой балки с учетом тормозной балки можно ориентировочно определить по формуле:

 

(1.18)

 

где,

весовой коэффициент, принимаемых в зависимости от грузоподъемности крана: при Q ≤ 80 тс; при Q > 80 тс.

 

Для выполнения статического расчета рам на кафедре Металлических, деревянных и пластмассовых конструкций разработана соответствующая программа.

 

Исходные данные для статического расчета рамы

Таблица 1.8. а

№ п.п.	Наименование величины	Обозначение	Ед. изм.	Величина
1.	Пролет рамы		м
2.	Длина подкрановой части колонны		м	9,87
3.	Длина надкрановой части колонны		м	5,33
4.	Высота сечения подкрановой части колонны		м	1,00
5.	Высота сечения надкрановой части колонны		м	0,45
6.	Постоянная нагрузка на ригель		кН/м	26,64
7.	Снеговая нагрузка на ригель		кН/м	9,48
8.	Максимальное давление кранов на колонну		кН	1114,95
9.	Минимальное давление кранов на колонну		кН	355,98
10.	Горизонтальная поперечная нагрузка		кН	71,33
11.	Ветровая равномерно распределенная нагрузка		кН/м	11,74
12.	Ветровая сосредоточенная нагрузка		кН	41,24
13.	Расчетное сопротивление материала конструкции		МПа

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Ст. гр. ПГС-455 Иванов И.И. Преподаватель Петров Н.Н.
	9,87	5,33	1,00	0,45	26,64	9,48	1114,95	355,98	71,33	11,74	41,24

 

Таблица 1.8. б

Пример статического расчета рамы

Таблица 1.9.

СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

ОДНОПРОЛЕТНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

И с х о д н ы е д а н н ы е Вариант N1

-------------------------------------------------------------------

| N| Н А И М Е Н О В А Н И Е В Е Л И Ч И Н Ы |ЕД.ИЗМ.|ВЕЛИЧИНА|

|--|---------------------------------------------|-------|--------|

| 1| ПРОЛЕТ РАМЫ | м | 30.00 |

| 2| ВЫСОТА ПОДКРАНОВОЙ ЧАСТИ КОЛОННЫ | м | 9.87 |

| 3| ВЫСОТА НАДКРАНОВОЙ ЧАСТИ КОЛОННЫ | м | 5.33 |

| 4| ВЫСОТА СЕЧЕНИЯ ПОДКРАНОВОЙ ЧАСТИ КОЛОННЫ | м | 1.00 |

| 5| ВЫСОТА СЕЧЕНИЯ НАДКРАНОВОЙ ЧАСТИ КОЛОННЫ | м | 0.45 |

| 6| ПОСТОЯННАЯ НАГРУЗКА НА РИГЕЛЬ | кН/м | 26.6 |

| 7| СНЕГОВАЯ НАГРУЗКА НА РИГЕЛЬ | кН/м | 9.5 |

| 8| МАКСИМАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ КРАНОВ НА КОЛОННУ | кН | 1115.0 |

| 9| МИНИМАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ КРАНОВ НА КОЛОННУ | кН | 356.0 |

|10| ПОПЕРЕЧНАЯ ТОРМОЗНАЯ СИЛА | кН | 71.3 |

|11| ВЕТРОВАЯ РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННАЯ НАГРУЗКА | кН/м | 11.7 |

|12| ВЕТРОВАЯ СОСРЕДОТОЧЕННАЯ НАГРУЗКА | кН | 41.2 |

|13| РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА КОНСТРУКЦ.| МПа | 240.0 |

-------------------------------------------------------------------

Р Е З У Л Ь Т А Т Ы Р А С Ч Е Т А

-------------------------------------------------------------------

|\НАГРУЗКА| | | К Р А Н О В А Я | ВЕТРОВАЯ |

| \ | | |---------------------------|-------------|

| \ |ПОСТО-|СНЕГО-|ВЕРТ.ДАВЛЕНИЕ|ПОПЕР.ТОРМОЖ.| | |

| \ | | |-------------|-------------|СЛЕВА |СПРАВА|

| \ |ЯННАЯ | ВАЯ |МАКС. |МИНИМ.|СПРАВА|СЛЕВА | | |

| \ | | |СЛЕВА |СЛЕВА |НАЛЕВО|НАПРАВ|НАПРА-|НАЛЕВО|

| \ | | |МИНИМ.|МАКС. |ЛЕВАЯ |ПРАВАЯ| ВО | |

| \ | | |СПРАВА|СПРАВА|КОЛОН.|КОЛОН.| | |

| \|-------------------------------------------------------|

| СЕЧЕНИЕ | И З Г И Б А Ю Щ И Е М О М Е Н Т Ы (кН*м) |

|-----------------------------------------------------------------|

| 1-1 325.8 115.9 -59.8 235.9 395.5 -226.8-1480.7 1415.8|

| 2-2 -27.2 -9.7 -395.8 -100.1 -99.2 -23.8 -35.9 57.0|

| 3-3 -137.1 -48.8 158.3 76.8 -99.2 -23.8 -35.9 57.0|

| 4-4 -322.3 -114.7 -18.0 -99.5 7.2 82.6 359.8 -384.2|

| 5-5 -322.3 -114.7 -99.5 -18.0 82.6 7.2 -384.2 359.8|

| 6-6 -137.1 -48.8 76.8 158.3 -23.8 -99.2 57.0 -35.9|

| 7-7 -27.2 -9.7 -100.1 -395.8 -23.8 -99.2 57.0 -35.9|

| 8-8 325.8 115.9 235.9 -59.8 -226.8 395.5 1415.8-1480.7|

|-----------------------------------------------------------------|

| НАПРАВЛ.| О П О Р Н Ы Е Р Е А К Ц И И (кН) |

|-----------------------------------------------------------------|

|ВЕР.ЛЕВАЯ 399.6 142.2 -2.7 2.7 2.5 -2.5 -24.8 24.8|

|ВЕР.ПРАВ. 399.6 142.2 2.7 -2.7 -2.5 2.5 24.8 -24.8|

|ГОР.ЛЕВАЯ -35.4 -12.6 -33.7 -33.7 -49.6 20.4 190.3 -170.4|

|ГОР.ПРАВ. 35.4 12.6 33.7 33.7 -20.4 49.6 170.4 -190.3|

|-----------------------------------------------------------------|

|ПРОДОЛЬНАЯ СИЛА В РИГЕЛЕ ОТ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ: -18.3 кН |

-------------------------------------------------------------------

МОМЕНТЫ ИНЕРЦИИ ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ РАМЫ (см4)

------------------------------------------------------------

| С Е Ч Е Н И Я | Э Л Е М Е Н Т Р А М Ы | ВЕЛИЧИНА |

|-----------------|---------------------------|------------|

| 1-1,2-2,7-7,8-8 | НИЖНЯЯ ЧАСТЬ КОЛОННЫ (I2) | 544639.5 |

| 3-3,4-4,5-5,6-6 | ВЕРХНЯЯ ЧАСТЬ КОЛОННЫ (I1)| 81695.9 |

| | РИГЕЛЬ (I3) | 2099475.0 |

------------------------------------------------------------

Рис. 1.13. а Пример построения эпюр М и N

Рис. 1.13. б Пример построения эпюр М и N

Расчет колонны

Подбор сечения колонны производим по расчетным усилиям M и N, полученным из статического расчета рамы. При этом предварительно определяем расчетные длины участков колонны в плоскости и из плоскости рамы в зависимости от принятой конструктивной схемы каркаса здания.

Расчет колонны рамы выполняется в такой последовательности:

 

Колонна сквозного сечения

При высоте сечения колонны ее выполняют сквозного сечения, состоящей из двух ветвей, связанных между собой решеткой.

На рис. 2.3 показан один из вариантов поперечного сечения внецентренно нагруженной колонны. Подкрановую ветвь колонны проектируют из прокатного двутавра. Наружную ветвь для удобства примыкания стеновых панелей компонуют из составного швеллера, (из двух равнобоких уголков и листа), либо выполняют из прокатного двутавра с параллельными гранями полок (по сортаменту ГОСТ 8239-89 или ГОСТ 26020-83).

Колонна сквозного сечения при соединении ветвей с помощью уголковой решетки рассматривается как ферма с параллельными поясами. От действующих в колонне усилий M и N в ее ветвях возникают только продольные силы. Поперечная сила Q в сечениях колонны полностью воспринимается решеткой колонны.

Несущая способность такой колонны может быть исчерпана в результате:

- потери устойчивости какой-либо её ветвью (в плоскости или из плоскости рамы);

- потери устойчивости колонны как единого стержня.

Порядок расчета колонны сквозного сечения:

а) определение расчетных усилий в ветвях колонны;

б) подбор сечения подкрановой ветви колонны и проверка ее устойчивости из плоскости и в плоскости рамы;

в) подбор сечения наружной ветви колонны и проверка ее устойчивости из плоскости и в плоскости рамы;

г) расчет соединительной решетки ветвей колонны;

д) проверка устойчивости колонны как единого стержня в плоскости рамы;

е) проверка соотношений жесткостей (моментов инерции сечений) нижней и верхней частей колонны с полученными в результате статического расчета.

 

Рис. 2.3. К расчету колонны:

а) конструктивная схема; б) сечение нижней части колонны

а) Определение расчетных усилий в ветвях колонны

Расчетные продольные усилия в наружной и подкрановой ветвях колонны ( и ) находим из полученных комбинаций усилий M и N в сечениях колонны, для которых значение суммы наибольшим (см. табл.1.10, 1.11).

В приведенном примере (табл. 1.10, 1.11) такими комбинациями усилий M и N являются:

- для подкрановой ветви:

- для наружной ветви:

- для проверки устойчивости колонны как единого стержня

т. к. эта комбинация усилий дает максимальное значение суммы .

Поскольку сечение колонны несимметричное, необходимо определить положение центра тяжести сечения колонны (рис. 2.3).

(2.30)