Полученные результаты используются при выполнении проверок устойчивости и прочности элементов рамы с целью подбора или уточнения ранее назначенных размеров их поперечного сечения.

На рис. 3 представлены огибающие эпюр M и N.

Расчет несущей способности ступенчатой решетчатой колонны

Определение наиневыгоднейших вариантов комбинаций усилий в сечениях колонны

Для верхней части колонны повторим:

Используем прокатный двутавр 70Б2:

А=178 см²;

Y_y=146000 cм⁴;

W_y=4170 см³;

Y_х=5490 cм⁴;

W_х=422 см³.

Огибающая эпюр представлена на рис. 3.

Для верхней части колонны (сечение 4–4) критерием выбора наиневыгоднейшего варианта комбинации является тот, который дает максимальное сжатие в крайнем волокне полки колонны. N=74,1 тс,

Для сечения 3–3:

т.о. мы получили, что напряжение

максимальное, момент и сила, вызвавшие это напряжение: М=41 тс·м, N=110.4 тс.

Нижняя часть колонны: осуществляется анализ наиневыгоднейших комбинаций для сечений 1–1 и 2–2. Мы ограничимся рассмотрением сечения 1–1 для наиневыгоднейшей комбинации усилий. Получаем 4 значения. Критерий: приближенным критерием назначения наиневыгоднейшей комбинации для нижней части колонны является максимальное усилие сжатия в ветвях колонны (в каждой ветви поотдельности).

Для подкрановой ветви:

Для наружной ветви:

т.о находим комбинацию М и N, которая дает максимальное напряжение: М=215 тс·м, N=340 тс.

Проверка устойчивости ветвей колонны

Наиневыгоднейшие усилия сжатия ветвей колонны получены в П 4.1.

Расчет на устойчивость ветвей осуществляется как центральносжатых стержней.

Расчет осуществляется и в плоскости и из плоскости рамы. В нашем случае N_п<N_н (усилие в наружной ветви больше усилий в подкрановой).

Дано: используем прокатный двутавр 70Б2:

А=178 см²;

Y_х=146000 cм⁴;

W_х=4170 см³;

Y_y_п=5490 cм⁴;

W_y=422 см³;

h_в=70 см;

b_в=26 см;

d=1.15cм, t=1.87cм.

В качестве материала колонны используется сталь марки 14Г2 с расчетным сопротивлением по пределу текучести: R_y=3250 кгс/см².

По [5, табл. 72] коэффициент j_а продольного изгиба центрально-сжатых элементов: j_а=0,931.

В плоскости рамы:

Из плоскости рамы:

=>j_х=0,9091 [5, табл. 72];

Расчет стержней соединительной решетки

В качестве стержней соединительной решетки используются, как правило, равнобокие уголки, которые соединяются с ветвями сваркой, либо непосредственно полкой, либо через фасонку.

Задача: определение усилия в стержнях решетки, установить причину их возникновения, подобрать сечение.

Для стержней решетки R_y=2450 кгс/см².

, где d – длина стержня решетки

Q=Q_max – алгебраическая сумма поперечных сил в сечении 1–1, взятая как максимум из рассмотрения всех 4-х вариантов комбинаций M и N в таблице комбинаций.

1) Задаемся начальной гибкостью λ=90;

2) φ – коэффициент продольного изгиба, φ=0,612;

3) площадь сечения:

Будем использовать равнополочный уголок L63x4 c площадью поперечного сечения А=4,96см².

Расчет нижней части колонны на устойчивость, как сквозного внецентренно сжатого стержня

Эта проверка осуществляется только в плоскости действия момента (плоскости рамы). Из плоскости не проверяем, т. к.каждая ветвь проверялась отдельно.

Проверка делается для всех 4-х комбинаций.

1) Определяем приведенную гибкость сквозной колонны:

, где λ_efy – гибкость всего стержня нижней часть колонны

;

; ΣА_р=2А_р=2·4,96см²=9,92см² – сумма площадей раскосов.

2) Определим приведенную гибкость.

4) Определим начальный эксцентриситет.

e₁=M₁/N₁= 133.5 тс·м/213 тс=0,63 м;

e₂=M₂/N₂= 215 тс·м/340 тс=0,63 м;

e₃=M₃/N₃= 130,3 тс·м/445,5 тс=0,29 м;

e₄=M₄/N₄= 215 тс·м/340 тс=0,63 м.

5) Радиус ядра сечения.

6) Приведенный эксцентриситет.

m₁=e₁/ρ_y=0.63 м/0,847 м=0.74;

m₂=e₂/ρ_y=0.63 м/0,847 м=0.74;

m₃=e₃/ρ_y=0.29 м/0,847 м=0,34;

m₄=e₁/ρ_y=0.63 м/0,847 м=0.74.

7) По значениям λ’ и m_ef[5, табл. 75] определяем φ_е=f (λ’, m_ef).

При m₁=0.74 φ_е=0.423,

При m₂=0.74 φ_е=0,423,

При m₃=0.34 φ_е=0,572,

При m₄=0.74 φ_е=0,423,

Конструирование узла соединения верхней и нижней частей колонны

1) Конструирование поперечного сечения траверсы.

2) Проверка заданной толщины траверсы из условия смятия.

, А_см=l_см·δ_тр;

σ_см≤R_см·γ_см, т.о.:

, мы приняли δ_тр=2 см.

3) Проверка прочности траверсы на изгиб, при этом в запас прочности считается, что траверса работает как балка на двух опорах.

Поиск центра тяжести:

б) теперь определим момент инерции относительно вновь найденной оси:

W_min=0.068м³

Теперь определим σ_max:

σ_max=M_тр/W, где М_тр=R₁·(h_н-h_в’ – h_в’’), R₁=M/h_н+N/h_н·h_в’=41 тс·м/1,47 м+110,4 тс/1,47 м·0,22 м=44,4 тс,

М_тр=44,4 тс·(1,47 м-0,22 м-0,35 м)=39,96 тс·м,

σ_max=39,96 тс·м/0,068м³=587.6 тс/м²=58.76 кгс/см²

4) Проверка прочности траверсы на срез.

эпюра планировочный схема каркас

Q=R₁’=R₁+K(D_max+G_п.б.)·0,5=44,4 тс+1.2 (200 тс+5,54 тс)·0,5=167,7 тс

Основная проверка для траверсы прошла.

Литература

1.Купцов И.П., Иоффе Ю.Г. Проектирование и строительство ТЭС. М.: Энергия, 1984;

2.Богданов Ю.В., Соколов В.А. компоновка главного корпуса и расчет элементов каркаса. Учебное пособие. Л.: ЛПИ – 1985;

3.Соколов В.А. Конструирование и расчет элементов каркаса главного корпуса электростанций. Метод.указания. СПб.: СПбГТУ – 1996;

4.СНиП 2.01.07–85. Нагрузки и воздействия. М.: Стройиздат, 1987;

5.СНиП 11–23–81. Стальные конструкцию. М.: Стройиздат, 1982;

6.вычислительный программный комплекс;

7.методические указания по оформлению пояснительных записок к курсовым и дипломным проектам. – Л.:ЛПИ, 1985.

Металлические каркасные здания (стр. 4 из 4)