Розрахунок та конструювання колони

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 5Следующая ⇒

Вихідні дані:

Розрахункові комбінації зусиль:

для верхньої(над кранової) частини колони:

N ₂ = 593,4 кН; М₂=-368,54 Кн·м; Q ₂ =0,5 кН;

для нижньої (підкранової) частини колони:

N ₁ =1620,16 кН; М₁=-856,92 Кн·м (згинаючий момент завантажує зовнішню вітку);

N ґ₁ =1495,96кН; Мґ₁=-856,92Кн·м; Q ₁ =62,85 кН (згинаючий момент довантажує підкранову вітку)

Найбільше значення нормальних сил:

N ₂ =604,4 кН; N ₁ =1620,16 Кн × м;

Матеріал колони – сталь марки 09Г2С;

Довжина верхньої частини: l ₂ =5,2м;

нижньої частини: l ₁ =16,8м;

Висота перерізу верхньої частини колони: h ₂ =500мм;

нижньої частини колони: h ₁ =1250мм;

Співвідношення моментів інерції: I ₁ : I ₂ =200/21;

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

Визначення розрахункових довжин ділянок колони

Розрахункові довжини верхньої і нижньої частини колони в площині рами відповідно l ₂ _x = m ₂ × l ₂ та l ₁ _x = m ₁ × l ₁.

Відношення ;

Величина ,

де .

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

Коефіцієнт , приймаємо m ₂ =2,9

Таким чином,

l ₁ _x = m ₁ × l ₁ =1,69Ч16,8=28,39м;

l ₂ _x = m ₂ × l ₂ =2,9Ч5,2=15,08м.

Із площини рами

l ₂ _y = l ₂ - h _в =5,2-1,2=4м,

l ₁ _y = l ₁ =16,8м.

Підбір перерізу верхньої частини колони

Приймаємо переріз верхньої частини колони у вигляді зварного двотавра висотою h ₂ =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_w Ч h_w =10Ч460мм=4600мм²=46см²,

пояси з листів t_f Ч h_f =16Ч200мм=6000мм²=60см²,

A ₂ = 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+0,05 m _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 ₂ _max 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+0,05 m_x =0,0,71; β=1,15; ; φ _y =0,503; λ _y =48,89.

МПа< R_y γ_c =345МПа.

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 h ₁ =1250мм встановлена під час вибору схеми рами.

Визначаємо орієнтовно зусилля у вітках колони:

а) у підкрановій вітці

;

б) у зовнішній вітці

де y ₁ =у₂= h ₁ /2=1250/2=625мм=0,625м.

Знаходимо орієнтовно необхідні площі перерізів віток:

а) ;

б) .

Ширина колони (1/20…1/30) l ₁ =(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 _л Ч h _л =10Ч560мм. Характеристики кутика: А^└=28,9см²; І^└=422см⁴; z ₀ =3,53см.