Конструювання будівлі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

1. Компонування поперечної рами

1.1 Розміщення колон на плані

1.2 Розробка конструктивної схеми каркасу

1.3 Забезпечення просторової жорсткості будівлі

2. Розрахунок поперечної рами

2.1 Визначення навантажень на раму

2.1.1 Постійне навантаження

2.1.2 Снігове навантаження

2.1.3 Кранове навантаження

2.1.4 Вітрове навантаження

2.2 Вихідні дані для статичного розрахунку рами

2.3 Розрахункова схема і статичний розрахунок рами

3. Розрахунок та конструювання колони

3.1 Вихідні дані для розрахунку колони

3.2 Визначення розрахункових довжин ділянок колони

3.3 Підбір перерізу верхньої частини колони

3.4 Підбір перерізу нижньої частини колони

3.5 Перевірка стійкості колони в цілому

3.6 Розрахунок з'єднання верхньої частини колони з нижньою

3.7 Розрахунок бази колони

3.8 Розрахунок фундаментних болтів

4. Розрахунок та конструювання ферми покриття

4.1 Збір навантаження і статичний розрахунок ферми

4.2 Підбір перерізів стержнів ферми

4.2.1 Загальні положення

4.2.2 Підбір перерізу верхньої частини поясу

4.2.3 Підбір перерізу нижнього поясу

4.2.4 Підбір перерізу нижнього поясу

4.3 Конструювання та розрахунок вузлів ферми

4.3.1 Конструювання та розрахунок проміжних вузлів ферми

4.3.2 Розрахунок та конструювання опорних вузлів ферми

Література

Основні характеристики мостового крану Q=80/20 т

Вантажна підйомність крана, т

Проліт будівлі

Розміри, мм

Тиск колеса крана, кН

Маса, т

Тип кранової рейки

Головний гак

Допоміжний гак

Нк

В1

В2

К

F1

F2

Візка Gt

Крана з візком G

80

20

24

3700

400

9100

4350

350

370

38

110

КР-100

Габаритні розміри мостового крану:

Q=80/20 т

1. Компонування поперечної рами

1.1 Розміщення колон на плані

Розміщення колон на плані (рис. 1.1) приймають з урахуванням технологічних, конструктивних та економічних факторів. Воно повинно бути узгоджене з габаритами технологічного обладнання, його розташуванням та напрямком вантажопотоків.

Колони розміщують так, щоб разом з ригелями вони утворювали поперечні рами.

Крок колон відповідно до завдання становить 6м. Біля торців будівлі колони зміщують всередину будівлі на 500мм для зручності оформлення кутів будівлі стандартними огороджу вальними конструкціями.

1.2 Розробка конструктивної схеми каркасу

навантаження розрахунок стержні

Компонування поперечної рами починають з визначення вертикальних розмірів будівлі, які залежать від технологічних умов виробництва, габаритів технологічного обладнання і підйомно-транспортних механізмів. Вони визначаються відстанню від рівня підлоги, відмітку якої приймають нульовою, до головки кранової рейки Н₀ і відстанню від головки кранової рейки до низу несучих конструкцій покриття Н₃ (рис. 1.2). Розмір Н₃ диктується габаритами мостового крана і умовами безпечної експлуатації крана та несучих конструкцій каркасу будівлі:

Н₃ = Н_к + а = 3,70+ 0,5 = 4,20 м

Де Н_к - висота мостового крана; а - розмір, який враховує прогин конструкцій покриття та висоту виступаючих донизу елементів, а також мінімальний зазор між верхньою точкою візка крана і низом несучої конструкції покриття, виходячи з вимог техніки безпеки. Корисна висота будівлі:

Н₄ = Н₀ + Н₃ = 15,9 + 4,20 = 20,10 м,

Довжина верхньої та нижньої частин колони:

Н₂ = h_b + H₃ = 1,2 + 4,20 = 5,40 м,

Н₁ = Н₄ - Н₂ + h₃ = 20,10 - 5,40 + 1,0 = 15,7 м,

Де h_b - висота підкранової балки з рейкою; h₃ - заглиблення колони нижче нульової відмітки. Загальна висота колони від низу бази до низу ригеля:

Н = Н₁ + Н₂ = 15,7 + 5,40 = 21,10 м.

Висота ферми на опорі для трапецієподібного контуру поясів h₀=2,2 м, а висота ферми посередині прольоту:

h_f = h₀ + 0,5·L·i = 2,2 + 0,5·24·0,1 = 3,4 м,

Де L=24м - проліт ферми; i - ухил верхнього поясу ферми.

Після визначення необхідних розмірів по вертикалі визначають основні габаритні розміри по горизонталі. Прив'язку зовнішньої грані колони крайнього ряду до поздовжньої координаційної осі будівлі приймаємо залежно від висоти будівлі і вантажопідйомності крана b₀=250 мм. Ширину перерізу верхньої частини колони приймаємо з умови стійкості таким чином, щоб:

м.

Остаточно приймаємо h₂=500 мм.

Ширину перерізу нижньої частини колони приймають з умови забезпечення необхідної жорсткості будівлі в поперечному напрямку таким чином, щоб:

.

Приймаємо h₁=1250 мм.

Відстань від осі колони до осі підкранової балки:

л = h₁- b₀ = 1250- 250 = 1000мм.

Для того, щоб кран під час руху не торкався колон, повинна виконуватись умова:

л =1000 мм > В₁ + (h₂- b₀ ) + 75 мм = 400+(500-250)+75=725 мм,

Де В₁ - виступ моста крана за межі осі підкранової балки; 75мм - зазор, виходячи з техніки безпеки.

Умова виконується.

1.3 Забезпечення просторової жорсткості будівлі

В каркасах виробничих будівель використовують в'язі в площині верхніх і нижніх поясів ферми, а також вертикальні - між фермами і між колонами (рис. 1.3, рис. 1.4, рис. 1.5).

Горизонтальні в'язі в площині верхніх поясів ферм, які служать для забезпечення їх стійкості, встановлюють посередині та біля торців температурного блоку (рис. 1.3). Горизонтальні в'язі в площині нижніх поясів ферм, розташовують по периметру температурного блоку (рис 1.4).

Якщо довжина блока близька до граничної, то поперечні горизонтальні в'язі по верхніх і нижніх поясах ферм влаштовують через 50...60м. Вертикальні в'язі між фермами використовують для збільшення їх бокової жорсткості та зручності монтажу. В'язі влаштовують біля опор ферми та по довжині ферм через 9... 12м. Вздовж будівлі ці в'язі розміщують в площині поперечних в'язей і в проміжку через 3...4 кроки ферм.

Вертикальні в'язі між колонами (рис. 1.5) забезпечують загальну стійкість та геометричну незмінність будівлі, а також сприймають зусилля від поздовжнього гальмування кранів і тиску вітру на торець будівлі. В'язі нижнього ярусу між колонами розміщують посередині температурного блоку або близько до неї в площині підкранової та зовнішньої віток колони. В'язі верхнього ярусу між колонами, які розміщуються вище підкранових балок, встановлюють посередині блоку та в його торцях.

2. Розрахунок поперечної рами

2.1 Визначення навантажень на раму

2.1.1 Постійне навантаження

В курсовому проекті постійне розрахункове граничне навантаження на ригель рами q =6кН/м².

Розрахункове граничне погонне постійне навантаження на ригель рами:

q_p=g·B=6·6=36 кН/м,

Де В=6м - поздовжній крок колон.

Опорний тиск ригеля від постійного навантаження відносно центру перерізу нижньої частини колони викликає момент М_q (рис.2.1).

Опорний тиск ригеля від постійного навантаження:

V_q = = =432кН.

Ексцентриситет опорного тиску:

е = = = 375 мм.

Момент:

М_q = V_q·e = 432 ^. 0,375 = 162 кНм.

Постійне навантаження від власної ваги верхньої та нижньої частини ступінчатої колони:

а)від нижньої частини колони:

G_н = g₁·H₁= 2,5·15,7 = 39,25кН;

б)від верхньої частини колони:

G_в = g₂·H₂= 2,2·5,40 = 11,88кН.

Навантаження на раму від власної ваги підкранових конструкцій:

G₃ = g · В = 3,5 · 6 = 21,0 кН,

Де g₁ = 2,5 кН/м, g₂ = 2,2кН/м, g = 3,5кН/м - значення, які задані у вихідних даних.

2.1.2 Снігове навантаження

Граничне розрахункове значення снігового навантаження на горизонтальну проекцію покриття обчислюється за формулою:

Де г_fm - коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаження, визначається залежно від заданого середнього періоду повторюваності Т. За табл. 8.1 [3] г_fm = 1,04;

S_o - характеристичне значення снігового навантаження, яке дорівнює вазі снігового покриву на 1 квадратний метр поверхні грунту, яке може бути перевищене у середньому один раз за 50 років. Характеристичне значення снігового навантаження S_o визначається залежно від снігового району. В курсовому проектні значення S_o задане у вихідних даних: S_o = 1,3кН/м²; С - коефіцієнт, що визначається за формулою (п. 8.6 [3]):

C =мС_еС_alt= 1·1·1 = 1;

Де м - коефіцієнт переходу від ваги снігового покриву на поверхні грунту до снігового навантаження на покрівлю, який визначається залежно від форми покрівлі і схеми розподілу снігового навантаження, м = 1 згідно додатку Ж; С_е - коефіцієнт, що враховує вплив особливостей режиму експлуатації на накопичення снігу на покрівлі (очищення, танення тощо) і встановлюється завданням на проектування. При відсутності даних про режим експлуатації покрівлі коефіцієнт С_е допускається приймати рівним одиниці; С_alt - коефіцієнт географічної висоти, що враховує висоту Н (у кілометрах) розміщення будівельного об'єкта над рівнем моря і при:

Н<0,5 км С_alt = 1.

Тоді, граничне розрахункове значення снігового навантаження на горизонтальну проекцію покриття буде рівне:

= 1,04·1,4·1 = 1,456кН/м².

Лінійне снігове граничне розрахункове значення навантаження на ригель рами при кроці рам В=6м:

q_s = S_m·B =1,456·6 = 8,736кН/м.

Опорний тиск ригеля від снігового навантаження (див. рис. 2.1):

V_s = = = 104,832 кН·м.

Зосереджений момент в уступі колони від снігового навантаження (див. рис. 2.1):

М_S= V_S· е = 104,832· 0,375 = 39,312кН·м.

2.1.3 Кранове навантаження

Вертикальне та горизонтальне кранове навантаження на раму визначають від двох найбільш несприятливих за впливом кранів. Кранове навантаження передається на раму підкрановими та гальмівними балками у вигляді вертикальних опорних тисків V_max і V_min горизонтальної сили гальмування візка крана Т.

V_mах = ш · г_f · F_mах · Уy + G₃ = 0,85•1,1•360•2,866+21 = 985,69 кН;

V_mіп = ш · г_f · F_mіп · Уy + G₃ = 0,85•1,1•115•2,866+21=329,16 кН,

Де ш - коефіцієнт сполучень за сумісної роботи двох кранів легкого та середнього режимів роботи;

г_f = 1,1 - коефіцієнт надійності за навантаженням для кранового навантаження;

F_mах - максимальний тиск колеса крана, для кранів Q>80:

F_max=0,5(F₁+ +F₂)=0,5(350+ 370)=360кН

Де F₁ та F₂- за стандартами на крани;

Уy - сума ординат ліній впливу для опорного тиску на колону (табл.2.1);

G₃=21 кН - навантаження від власної ваги підкранових конструкцій;

F_mіп - мінімальний тиск колеса крана:

F_mіп = - F_mах= - 360 =115кН;

Де Q=80 т - вантажопідйомність крана;

G = 110 т - повна вага крана з візком;

n₀ = 4 - кількість коліс з одного боку крана.

Горизонтальний розрахунковий тиск гальмівних балок на колону.

Т = ш · гf ·ТК · Уy = 0,85?1,1?14,75•2,866 = 39,53кН,

Де:

Т_k = = = 14,75 кН

Тиск одного колеса крана;

G_t -вага крана.

Підкранові балки встановлюють відносно осі нижньої частини колони з ексцентриситетом, тому в рамі від їх опорного тиску виникають зосереджені моменти (рис.2.2).

М_mах = V_мах · е₁ = 985,69 · 0,625= 616,05 кН·м²;

М_mіп = V_міn · е₁ = 329,16 · 0,625= 205,69 кН·м²,

Де:

е₁ = = = 0,625м.

2.1.4 Вітрове навантаження

Граничне розрахункове значення вітрового навантаження на раму визначається за формулою:

W_m = г_fmW₀C,

Де г_fm- коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням вітрового навантаження, визначається залежно від заданого середнього періоду повторюваності Т. Для об'єктів масового будівництва допускається середній період повторюваності Т приймати таким, що дорівнює встановленому терміну експлуатації конструкції T_ef. За додатком В приблизний термін експлуатації будівлі становить 60 років. За табл. 9.1 г_fm = 1,035; W₀ - характеристичне значення вітрового тиску, яке дорівнює середній (статичній) складовій тиску вітру на висоті 10м над поверхнею землі, що може бути перевищений у середньому один раз за 50 років. Характеристичне значення вітрового тиску W₀ визначається залежно від вітрового району по карті районування території України. В курсовому проекті значення W₀ задане у вихідних даних: W₀= 0,3 кН/м²;

С - коефіцієнт, який визначається за формулою (п. 9.7 [3]):

С = С_aerС_hС_altС_relС_dirС_d;

Де C_h - коефіцієнт висоти споруди, що враховує збільшення вітрового навантаження залежно від висоти споруди або її частини, що розглядається, над поверхнею землі (Z), типу навколишньої місцевості і визначається за рис. 9.2. Тип місцевості за п.9.9 - III (приміські і промислові зони). Значення С/, залежно від висоти Z наведені в табл. 2.2;

Таблиця 2.2:

Z, м	? 5,0	20,10	22,30
Ch	0,40	0,851	0,88

С_alt - коефіцієнт географічної висоти, що враховує висоту Н (в кілометрах) розміщення будівельного об'єкта над рівнем моря, і за п. 9.10 [3] рівний С_alt = 1 (при Н<0,5 км);

С_rel - коефіцієнт рельєфу, що визначається за 9.11 [3]; він враховує мікрорельєф місцевості поблизу площадки розташування будівельного об'єкта і приймається таким, що дорівнює одиниці, за винятком випадків, коли об'єкт будівництва розташований на пагорбі або схилі;

С_dir- коефіцієнт напрямку, що визначається за 9.12 [3]; він враховує нерівномірність вітрового навантаження за напрямками вітру і, як правило, приймається таким, що дорівнює одиниці. Значення С_dir, що відрізняється від одиниці, допускається враховувати при спеціальному обґрунтуванні тільки для відкритої рівнинної місцевості та при наявності достатніх статистичних даних;

С_d-коефіцієнт динамічності, що визначається за 9.13 [3]. Він враховує вплив пульсаційної складової вітрового навантаження і просторову кореляцію вітрового тиску на споруду. С_d =1,0;

С_aer - аеродинамічний коефіцієнт, що визначається за додатком 1 [3] залежно від форми споруди або конструктивного елемента. За схемою 1 додатку І [3] аеродинамічний коефіцієнт рівний:

С_aer = 0,8 (для навітряного боку),

С_aer = 0,6 (для завітряного боку).

Значення коефіцієнта С для активного тиску вітру обчислене нижче на відмітці Z ? 5 м:

С = С_aerС_hС_altС_relС_dirС_d= 0,8•0,4•1•1•1•1 = 1,32;

На відмітці низу ферми на опорі Z = 20,10 м

С = С_aerС_hС_altС_relС_dirС_d = 0,8•0,851•1•1•1•1 = 0,6808;

На відмітці верху ферми на опорі Z = 22,30 м

С = С_aerС_hС_altС_relС_dirС_d = 0,8•0,88•1•1•1•1 = 0,704;

Обчислення граничного розрахункового значення вітрового навантаження W_mна різних відмітках Z виконане в табличній формі (табл. 2.3).

Таблиця 2.3 - Обчислення значень W_m:

Відмітка над рівнем землі Z, м	гfm	W0, кН/м2	С	Wm, кН/м2
? 5,0 20,10 22,30	1,035 1,035 1,035	0,3 0,3 0,3	0,32 0,6808 0,704	0,10 0,21 0,22

Ширина вантажної площі вітрового тиску рівна В = 6 м. Лінійні граничні розрахункові значення вітрового навантаження на раму визначаються, як:

q = W_m•B,кН/м.

Обчислення значень q виконані в табличній формі (табл. 2.4).

Таблиця 2.4 - Обчислення значень q:

Відмітка над рівнем землі Z, м	Розподілене навантаження Wm,кН/м2	Ширина вантажної площі В, м	Лінійне розрахункове навантаження q, кН/м
? 5,0 20,10 22,30	0,10 0,21 0,22	6 6 6	0,60 1,27 1,31

Для спрощення статичного розрахунку рами дійсне вітрове лінійне навантаження на ділянці від рівня землі до відмітки низу ферми замінюємо на еквівалентне (рівновелике) рівномірно розподілене лінійне навантаження, а навантаження на торець ферми замінюємо на зосереджену силу W, яка прикладається в рівні ригеля рами (рис. 2.3).

Еквівалентне навантаження визначаємо з умови рівності згинаючих моментів в защемленні колони від фактичного та еквівалентного навантажень.

Згинаючий момент від фактичного навантаження:

Згинаючий момент від еквівалентного навантаження:

М = q_w•

Звідси:

q_w==0,96 кН/м

W = 0,875•h_o(q₂ +q₃) = 0,875•2,2•(1,27 + 1,31) = 4,97кН.

Інтенсивність вітрового навантаження з завітряного боку отримують множенням інтенсивності вітрового навантаження з завізного боку на коефіцієнт:

k = c^'/c = = 0,75

Значення вітрового навантаження з завітряного боку:

q'_w= k•q_w = 0,75•0,96 = 0,72кН/м;W' = k•W =0,75•4,97 = 3,72кН.

2.2 Вихідні дані для статичного розрахунку рами

Вихідні дані для виконання статичного розрахунку рами наведені в табл.2.5.

Таблиця 2.5 - Вихідні дані для статичного розрахунку поперечної рами на ПЕОМ:

№ п/п	Найменування	Од. вимір.	Позначення	Величина
			В розрахунках	В програмі
1	2	3	4	5	6
1	Висота підкранової балки з рейкою			H	1,2
2	Довжина нижньої частини колони			LH	15,7
3	Довжина верхньої частини колони			LB	5,4
4	Вага нижньої частини колони			GH	39,25
5	Вага верхньої частини колони			GB	11,88
6	Вага підкранової балки з рейкою			G	21
7	Постійне навантаження на ригелі			QP	36
8	Снігове навантаження на ригелі			QS	8,736
9	Максимальний тиск кранів			D1	985,69
10	Мінімальний тиск кранів			D2	329,16
11	Горизонтальний тиск кранів			T	39,53
12	Вітрове навантаження на колону з навітряного боку			QB	0,96
13	Вітрове навантаження на колону з завітряного боку			QZ	3,72
14	Зосереджене вітрове навантаження			W	4,97
15	Проліт рами			L	24
16	Момент від постійного навантаження			MP	162
17	Момент від снігового навантаження			MS	39,312
18	Момент від максимального тиску кранів			M1	616,05
19	Момент від мінімального тиску кранів			M2	205,69
20	Співвідношення моментів інерції перерізів верхньої та нижньої частин колони			R1	0,105
21	Співвідношення моментів інерції перерізів ригеля та нижньої частини колони			R2	6,0
22	Коефіцієнт просторової жорсткості			D	0,56

2.3 Розрахункова схема і статичний розрахунок рами

Розрахунок рами за дійсною схемою достатньо трудомісткий, тому її замінюють моделлю - розрахунковою схемою (рис.2.4), у якій фізичні процеси в основному відбуваються так, як і в дійсній схемі.

Розрахункову схему отримують з дійсної, відкидаючи несуттєві деталі і враховуючи головні фактори, до яких відносять: розміри контуру рами, жорсткості її елементів (І₁,І₂,І₀), характер закріплення стержнів рами.

За розрахунковий проліт рами В приймають відстань між осями верхньої частини колони, а за розрахункову висоту Н - відстань від низу бази колони до осі нижнього поясу ферми ригеля. Зусилля в елементах рами визначаються за допомогою ЕОМ від кожної з десяти схем навантажень окремо (рис.2.5).

Результати статичного розрахунку рами на ЕОМ наведені в табл.2.6.

Таблиця 2.6 - Результати статичного розрахунку рами на ЕОМ:

№ перерізів	Постійне навантаження	Снігове навантаження	Кранове навантаження	Вітрове навантаження
			Вертикальний тиск	Горизотнальний тиск
2	3	4	5	6	7
1	25,29	8,46	11,40	-23,49	-42,43
2	3,77	1,18	-57,60	5,22	1,92
3	-20,23	-6,72	19,57	5,22	1,92
4	-28,05	-9,36	-5,49	-3,53	6,26
5	-28,05	-9,36	-5,49	-3,53	6,26
6	-28,05	-9,36	-8,49	-4,71	-7,22
7	-28,05	-9,36	-8,49	-4,71	-7,22
8	-20,23	-6,72	8,21	0,60	-1,16
9	3,77	1,18	-21,09	0,60	-1,16
10	25,29	8,46	24,92	15,24	39,88
1	-1,37	-0,46	-4,40	1,83	4,34
2	-1,37	-0,46	-4,40	1,83	1,31
3	-1,37	-0,46	-4,40	1,83	1,31
4	-1,37	-0,46	-4,40	-2,43	0,21
5	64,80	21,60	-0,08	-0,03	-0,37
6	-64,80	-21,60	-0,08	-0,03	-0,37
7	1,37	0,46	2,93	0,93	0,65
8	1,37	0,46	2,93	0,93	1,48
9	1,37	0,46	2,93	0,93	1,48
10	1,37	0,46	2,93	0,93	3,75
1	72,00	21,60	122,92	-0,03	-0,37
2	68,10	21,60	122,92	-0,03	-0,37
3	66,00	21,60	-0,08	-0,03	-0,37
4	64,80	21,60	-0,08	-0,03	-0,37
5	1,37	0,46	4,40	2,43	0,28
6	1,37	0,46	4,40	2,43	0,28
7	64,80	21,60	0,08	0,03	0,37
8	66,00	21,60	0,08	0,03	0,37
9	68,10	21,60	46,98	0,03	0,37
10	72,00	21,60	46,98	0,03	0,37

№ Перерізу	Постійні навантаження	Сніг	Вертикальний тиск кранів	Гальмування візка крана	Вітер
			Візок зліва	Візок справа	Біля лівої колони	Біля правої колони	зліва	справа
					вправо	вліво	Вліво	вправо
Б	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	252,9	84,6	114	249,2	-234,90	234,9	152,40	-152,4	-424,3	398,8
2	37,7	11,8	-576	-210,9	52,20	-52,2	6,00	-6	19,2	-11,6
3	-202,3	-67,2	195,7	82,1	52,20	-52,2	6,00	-6	19,2	-11,6
4	-280,5	-93,6	-54,9	-84,9	-35,30	35,3	-47,10	47,1	62,6	-72,2
5	-280,5	-93,6	-54,9	-84,9	-35,30	35,3	-47,10	47,1	62,6	-72,2
6	-280,5	-93,6	-84,9	-54,9	-47,10	47,1	-35,30	35,3	-72,2	62,6
7	-280,5	-93,6	-84,9	-54,9	-47,10	47,1	-35,30	35,3	-72,2	62,6
8	-202,3	-67,2	82,1	195,7	6,00	-6	52,20	-52,2	-11,6	19,2
9	37,7	11,8	-210,9	-576	6,00	-6	52,20	-52,2	-11,6	19,2
10	252,9	84,6	249,2	114	152,40	-152,4	-234,90	234,9	398,8	-424,3
1	-13,7	-4,6	-44	29,3	18,30	-18,3	9,30	-9,3	43,4	37,5
2	-13,7	-4,6	-44	29,3	18,30	-18,3	9,30	-9,3	13,1	14,8
3	-13,7	-4,6	-44	29,3	18,30	-18,3	9,30	-9,3	13,1	14,8
4	-13,7	-4,6	-44	29,3	-24,30	24,3	9,30	-9,3	2,1	6,5
5	648	216	-0,8	-0,8	-0,30	0,3	-0,30	0,3	-3,7	-3,7
6	-648	-216	-0,8	-0,8	-0,30	0,3	-0,30	0,3	-3,7	-3,7
7	13,7	4,6	29,3	-44	9,30	-9,3	-24,30	24,3	6,5	2,1
8	13,7	4,6	29,3	-44	9,30	-9,3	18,30	-18,3	14,8	13,1
9	13,7	4,6	29,3	-44	9,30	-9,3	18,30	-18,3	14,8	13,1
10	13,7	4,6	29,3	-44	9,30	-9,3	18,30	-18,3	37,5	43,4
1	720	216	1229,2	469,8	-0,30	0,3	0,30	-0,3	-3,7	3,7
2	681	216	1229,2	469,8	-0,30	0,3	0,30	-0,3	-3,7	3,7
3	660	216	-0,8	0,8	-0,30	0,3	0,30	-0,3	-3,7	3,7
4	648	216	-0,8	0,8	-0,30	0,3	0,30	-0,3	-3,7	3,7
5	13,7	4,6	44	44	24,30	-24,3	24,30	-24,3	2,8	2,8
6	13,7	4,6	44	44	24,30	-24,3	24,30	-24,3	2,8	2,8
7	648	216	0,8	-0,8	0,30	-0,3	-0,30	0,3	3,7	-3,7
8	660	216	0,8	-0,8	0,30	-0,3	-0,30	0,3	3,7	-3,7
9	681	216	469,8	1229,2	0,30	-0,3	-0,30	0,3	3,7	-3,7
10	720	216	469,8	1229,2	0,30	-0,3	-0,30	0,3	3,7	-3,7

Результати статичного розрахунку рами Таблиця 2.6

3. Розрахунок та конструювання лівої колони рами

3.1 Вихідні дані для розрахунку колони

Розрахункові комбінації зусиль в колоні обчислені в табл. 3.1.

Для розрахунку верхньої (надкранової) частини колони приймаємо наступну комбінацію зусиль:

N₂= 846,72 кН; М₂=-548,52 кНм; Q₂=22,75 кН.

Для розрахунку нижньої (підкранової) частини колони приймаємо наступні комбінації зусиль: N₁=2024,28кН; М₁=1001,97кНм (для розрахунку зовнішньої вітки, тобто коли згинаючий момент довантажує зовнішню вітку);

N'₁=1910,50кН; М'₁ =-590,50кНм (для розрахунку підкранової вітки, тобто коли згинаючий момент довантажує підкранову вітку).

Матеріал колони - сталь марки 10Г2СІ, що відповідає класу сталі С375 (за табл. 51, б [1]).

Геометрична довжина верхньої частини колони:

l₂=Н₂=5,4м

Геометрична довжина нижньої частини колони:

l₁=Н₁=15,7м.

Висота перерізу верхньої частини колони h₂=500 мм, нижньої частини h₁=1250 мм.

Співвідношення моментів інерції нижньої та верхньої частин колони:

І₁:І₂=9,52

Висота підкранової балки: h_в=1,2м.

3.2 Визначення розрахункових довжин нижньої і верхньої частин колони

Розрахункові довжини нижньої і верхньої частин колони в площині рами визначаються за формулами: l_1x=м₁l₁ та l_2x=м₂l₂, де м₁і м₂-коефіцієнти приведення розрахункової довжини відповідно нижньої і верхньої частин колони. Нормами проектування прийнято визначати спочатку коефіцієнт м₁залежно від трьох параметрів:

1) значення б₁;

2) співвідношення погонних жорсткостей верхньої та нижньої
частин колони;

3) розрахункової схеми закріплення верхнього кінця колони
(нижній практично завжди защемлений).

Величина:

,

Де в - відношення між критичними силами для окремих частин колони, яке приймається рівним відношенню діючих в них зусиль. Для різних комбінацій навантажень це відношення має різні значення. А тому обчислюється найбільше значення поздовжньої сили в нижній частині колони N₁^* (за розрахунковою комбінацією N_max, M_відп. в перерізі 1-1) і визначається відповідна цій же комбінації навантажень поздовжня сила N₂ в верхнійчастині колони (в перерізі 4-4 розрахункової схеми). Отримані в подальшому значення м₁і м₂ використовуються для розрахунку і при інших комбінаціях навантажень.

За табл.3.1 в перерізі 1-1 рами:

N₁^*=N_1,тах=2024,28 кН;

Для верхньої частини колони N₂^*в перерізі 4-4 рами обчислюється при тій же комбінації навантажень, що й N₁^*, а саме:

1+ш(2+4+7+10)

Де 1, 2, 4, 7 і 10 - номери навантажень згідно табл. 3.1

N₂^*=660+0,9·(216,0+0,8+0,30+3,7) = 858,72кН.

Тоді:

Співвідношення погонних жорсткостей верхньої та нижньої частин колони:

Для рам з жорстким опиранням ригеля за табл. 68 залежно від n=0,3 та б₁=0,69 визначаємо м₁=1,916. Знаючи м₁, визначаємо зі співвідношення коефіцієнт м₂:

.

Якщо м₂ > 3, то остаточно приймаємо м₂ = 2,79.

Таким чином,

l_1х= м₁·l₁=1,916·15,7=30,08м;

l_2х= м₂·l₂=2,79·5,4=15,07м;

Розрахункові довжини верхньої і нижньої частин колони з площини рами відповідно:

l_2y=l₂ -h_в =5,4-1,2=4,2м; l_1y=l₁=15,7м.

3.3 Підбір перерізу верхньої частини колони

Переріз верхньої частини колони прийнятий у вигляді складеного зварного двотавра висотою h₂=500мм. За табл. 51 для сталі С375 при товщині 10 мм <t ? 20 мм розрахунковий опір сталі розтягу, стиску, згину за межею текучості R_у= 345МПа (листовий та фасонний прокат). Модуль пружності сталі Е=2,06·10⁵МПа. Необхідна площа перерізу визначається, виходячи з умови стійкості позацентрово-стиснутих елементів в площині дії моменту:

Для цього необхідно знати коефіцієнт зниження розрахункового опору сталі при позацентровому стиску ц_e, який залежить від умовної гнучкості і приведеного відносного ексцентриситету m_ef.

Для симетричного двотавра радіус інерції перерізу на початковому етапі розрахунку приблизно рівний:

i_х ? 0,42 h₂ =0,42·50=21см.

Тоді:

;

.

Для симетричного двотавра ядрова відстань на початковому етапі розрахунку приблизно рівна:

см;

Фізичний ексцентриситет:

см;

Відносний ексцентриситет:

Коефіцієнт впливу форми перерізу з визначається за табл.73 [1] залежно від m=3,70 ,=2,95 і відношення площ полиці і стінки . Оскільки розміри поперечного перерізу ще невідомі, то можна попередньо прийняти .

Тоді:

.

За табл.74 ц_e=0,19402

см².

Компонуємо переріз колони, враховуючи, що ширина поясних листів повинна бути не меншою

см.

Приймаємо стінку з наступними розмірами та площею перерізу:

A_w=t_w·h_w=8·450=3600мм²=36,00 см²,

Поясні листи з наступними розмірами та площею перерізу:

A_f=t_f·b_f=16·300=4800 мм²=48,00 см².

Обчислюємо фактичні геометричні характеристики перерізу:

A₂=A_w+2A_f=36,0+2·48,00=132см²;

см⁴;

см⁴;

см;

см;

см³.

Визначаємо гнучкості стержня колони в площині та із площини рами:

; .

Умовна гнучкість:

.

Перевіряємо місцеву стійкість поясів:

,

Де b_ef - ширина звисання поясного листа:

см;

- граничне значення відношення, яке визначається за табл. 29^*[1]:

.

Місцева стійкість поясів забезпечена. Перевіряємо стійкість верхньої частини колони в ...