5. Подбор сечения решетки нижней части колонны

Поперечная сила в сечении колонны Q_max = 217,4 кН. Условная поперечная сила для стали С235 принимается по табл.8.2:

Q_fic ≈ 0,2A = 0,2(92,98+362) = 91 кН < Q_max = 217,4 кН.

Расчет решетки производим по Q_max. Усилие сжатия в раскосе:

α = 40º (угол наклона раскоса)

Задаемся λ_d = 100,

=> φ = 0,574;

γ_c = 0,75 (сжатый уголок, прикрепленный одной полкой).

Принимаем уголок 100×8; А _d = 17,2 см²; ί_min = 2,19 см;

=> φ = 0,763 (кривая устойчивости типа «в»);

6. Проверка устойчивости нижней части колонны в плоскости действия момента, как единого целого

Геометрические характеристики всего сечения:

λ_x = l_xi/ ί_x = 3116/36,7 = 84,7.

Приведенная гибкость

Для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь (сечение 4-4):

N₂ = 3683,7 кН; М₂ = 2108,7 кН∙м;

=> φ_е = 0,341;

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь (сечение 3-3):

N₁ = 2776,1 кН; М₁ = -803,5 кН∙м;

=> φ_е = 0,295;

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.

Проверим соотношение жесткостей нижней и верхней частей колонны I_н/ I_в = 612616,36/219008,8 = 2,80. Отличие от принятого при расчете рамы I_н/ I_в = 5 невелико, поэтому статический расчет рамы уточнять не требуется.

7. Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

1) N = 1720,0 кН; М = -497,5 кН∙м (загружение 1,3,4);

2) N = 1979,2 кН; М = -873,6 кН∙м (загружение 1,2);

Давление кранов D_max = 914,21 кН.

Прочность стыкового шва (ш1) проверяем в крайних точках сечения надкрановой части.

Первая комбинация М и N (сжата наружная полка):

наружная полка

внутренняя полка

Вторая комбинация М и N (сжата внутренняя полка): наружная полка:

где R^p_wy - расчетное сопротивление стыкового шва при растяжении R^p_wy = 0,85 R_y.

внутренняя полка:

Прочность шва обеспечена с большим запасом. Толщину стенки траверсы определим из условия ее смятия по формуле:

b = 30 см. Принимаем t_пл = 2 см; R_р = 35 кН/см².

Учитывая возможный перекос опорного ребра балки, принимаем t_тр = 1,4 см.

При второй комбинации М и N усилия во внутренней полке (в запас несущей способности):

Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (ш2)

Применяем полуавтоматическую сварку в нижнем положении в среде углекислого газа сварочной проволокой Cв-08Г2:

R_wf = 21,5 кН/см²; R_wz = 16,5 кН/см²;

β_f = 0,9; β_z = 1,05;

β_f ∙R_wf = 0,9∙21,5 = 19,3 кН/см²;

β_z ∙R_wz = 1,05∙16,5 = 17 кН/см².

Расчет ведем по металлу границы сплавления. Принимаем k_f = 10 мм;

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которой заводим стенку траверсы. Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3) составляем комбинацию усилий в сечении 2-2, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы (такой комбинацией будет сочетание 1, 2, 3, 4(-), 5*):

N = 1953,3 кН; М = -911 кН∙м;

Коэффициент ψ = 0,9 учитывает, что усилия М и N приняты для второго основного сочетания нагрузок. Требуемая длина шва (k_f = 10 мм):

Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы (линия 1-1) определим высоту траверсы h_тр по формуле:

t_w1 = 8,8 мм - толщина стенки двутавра 50Б1, R_s = 0,58R_у = 13 кН/см² - расчетное сопротивление срезу фасонного проката из стали С235. Принимаем h_тр = 100 см.

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов возникает при комбинации усилий 1, 2, 3, 4(-), 5* (расчет шва 3):

Коэффициент k = 1,2 учитывает неравномерную передачу усилия D_max: