Расчет колонны

4. Расчет колонны

Расчет верхней части колонны

Верхняя часть колонны работает как сплошностенчатый стержень на внецентренное сжатие.

Так как верхнюю часть колонны проектируют в виде симметричного сварного или прокатного двутавра, знак изгибающего момента значения не имеет. Следовательно, верхнюю часть колонны рассчитывают на комбинацию нагрузок (усилий), создающих максимальные по абсолютной величине значения момента [pic 1] и поперечной силы[pic 2] в сечениях верхней части колонны.

[pic 3]

Рис. 4.1. Напряжения в колонне при внецентренном сжатии

Ширина верхней части колонны bв принята при компоновке поперечного разреза цеха. Неизвестными размерами являются ширина и толщина полок двутавра bn и tп ,а также толщина стенки tст (рис. 4.1). Их следует определить в результате расчета.

Подобранное сечение проверяют на устойчивость. Кроме того должна быть проверена местная устойчивость полок и стенки, а также гибкость верхней части колонны в целом.

Подбор сечения верхней части колонны рекомендуется выполнять в ниже описанной последовательности.

4.1. Определение расчетных длин.

Расчетные длины для верхней части колонны следует определять в плоскости изгиба (рамы) и из плоскости изгиба. Расчетные длины lx и ly определяют в плоскостях перпендикулярных соответствующим осям Х и У (рис. 4.1.). Расчетные длины зависят от вида закрепления концов колонны, соотношения моментов инерции разных ее участков, а также соотношения величин продольных сил, действующих в разных частях колонны. В общем виде расчетная длина колонны определяется по формуле

где μ – коэффициент расчетной длины, определяемый по прил. И СП [1].

h – высота верхней или нижней части колонны.

Расчетную длину колонны в плоскости действия момента lx определяют по формуле (2). Для одноступенчатой колонны коэффициент μ можно приближенно принять равным μ=3, т.к. рама и имеет шарнирно-опертый верхний конец. Тогда расчетная длина верхней части колонны в плоскости рамы промздания равна lx = 3 hв.

Из плоскости рамы (вдоль здания) колонна шарнирно раскреплена связями, распорками, тормозной конструкцией подкрановой балки (рис. 4.2). Защемление колонны в фундаменте также принимают шарнирным. Коэффициент расчетной длины в этом случае равен μ = 1.

Следовательно, расчетная длина верхней части колонны из плоскости рамы lу равна наибольшему расстоянию между точками верхней части колонны, закрепленными от смещения в продольном направлении (рис. 4.2). Такими точками являются:

– верх колонны в уровне нижнего пояса фермы, раскрепленный связями;

[pic 5]

Рис. 4.2. К определению расчетной длины колонны из плоскости изгиба

а – поперечный разрез;  б – продольный разрез;  в – расчетная схема

– место крепления тормозной конструкции подкрановой балки к колонне.

– низ верхней части колонны;

Обычно, расчетная длина верхней части колонны из плоскости рамы lу равна hв – hп.б.. В том случае, когда высота нижней части колонны большая, соответственно и расчетная длина получается большой. Для уменьшения расчетной длины нижней части колонны из плоскости рамы ставят одну или несколько распорок по высоте нижней части колонны (рис. 4.2).

Расчетная длина верхней части колонны в плоскости действия момента:

где: µв  – коэффициент приведения расчетной длины, принимается μ = 3, т.к. колонна однопролетной рамы имеет шарнирное сопряжение с фермой; Более точно коэффициент  μ2  определяется по прил. И СП [1].