4.3.2. Расчет решетки подкрановой части колонны
Поперечная
сила в сечении колонны
Значение условной силы равно:
Расчет
решетки производим по большему значению
поперечной силы –
Находим усилие сжатия в раскосе по формуле:
где
– угол наклона раскоса.
Задаемся гибкостью раскоса λp = 100 и определяем коэффициент φ = 0,542. Определяем требуемую площадь раскоса согласно формуле с γс1 = 0,75 (сжатый уголок привариваемый одной полкой):
По
требуемой площади подбираем по сортаменту
равнополочный уголок 90×6 мм, который
имеет следующие характеристики:
Определяем
гибкость раскоса:
следовательно, принимаем коэффициент
φ = 0,135 при значении λ = 200. Выполняем
проверку:
Таким
образом, по сортаменту принимаем
равнополочный уголок большего сечения
L125×9
мм, у которого
Определяем гибкость раскоса:
следовательно, принимаем коэффициент
φ при значении λ = 149,85 путем
интерполяции:
λ |
φ при Ry = 240 МПа |
140 |
0,315 |
149,85 |
0,277 |
150 |
0,276 |
Выполняем проверку:
4.3.3. Проверка устойчивости нижней части колонны в плоскости действия момента как единого целого
Определяем геометрические характеристики всего сечения:
Определяем приведенную гибкость:
где
– коэффициент, зависящий от угла наклона
раскоса.
– площадь
сечения раскосов по 2-ум граням сечения
колонны.
Таким
образом,
1. Находим для комбинации усилия, догружающего наружную ветвь колонны (сечение 4-4) значение m2 и производим проверку траверсы:
+Mmax (4-4) = 1071,63 кН·м и Nсоотв. (4-4) = 1489,39 кН:
Таким
образом, по значениям m2 = 0,94 и
определяем
коэффициент φвн путем интерполяции:
|
φвн |
||
0,5 |
0,94 |
1,0 |
|
1,5 |
0,600 |
|
0,454 |
1,94 |
0,561 |
0,443 |
0,427 |
2,0 |
0,556 |
|
0,423 |
2. Находим для комбинации усилия, догружающего подкрановую ветвь колонны (сечение 3-3) значение m1 и производим проверку траверсы:
–Mmax (3-3) = 793,61 кН·м и Nсоотв. (3-3) = 1451,59 кН:
Таким
образом, по значениям m1 = 0,855 и
определяем
коэффициент φвн
путем интерполяции:
|
φвн |
||
0,5 |
0,855 |
1,0 |
|
1,5 |
0,600 |
|
0,454 |
1,94 |
0,561 |
0,466 |
0,427 |
2,0 |
0,556 |
|
0,423 |
Устойчивость сквозной колонны как единого целого из плоскости действия момента не проверяем, так как она обеспечивается проверкой устойчивости отдельных ветвей.
4.4. Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом (сечение 2-2):
1. +Mmax (2-2) = 238,76 кН·м и Nсоотв. (2-2) = -312,15 кН;
2. –Mmax (2-2) = -288,17 кН·м и Nсоотв. (2-2) = -312,15 кН.
Давление от мостовых кранов равно: Dmax = 1114,84 кН.
Для расчета проверяем прочность стыкового шва (Ш1) для соединения верхней и нижней части колонны, по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. В этом случае площадь шва равна площади сечения верхней части колонны Ав = 108,68см2.
1. Первая комбинация +Mmax (2-2) = 238,76 кН·м и Nсоотв. (2-2) = 312,15 кН:
– Наружная полка:
– Внутренняя полка:
2. Вторая комбинация –Mmax (2-2) = 288,17 кН·м и Nсоотв. (2-2) = 312,15 кН:
– Наружная полка:
– Внутренняя полка:
Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия:
где
– расчетное сопротивление смятию
торцовой поверхности (при наличии
пригонки);
– расчетная
площадка смятия.
Окончательно
принимаем толщину стенки траверсы
Усилие во внутренней полке верхней части колонны определяется по комбинации, имеющей большие усилия, согласно формуле:
Определяем длину шва (Ш2) крепления вертикального ребра траверсы к ее стенке:
где βf = 0,7 – коэффициент, зависящий от толщины элемента при полуавтомат. сварке;
kf = 0,7 – катет сварного шва;
Rwf = 180 МПа = 18 кН/см2 – расчетное сопротивление по металлу шва;
γwf = 1,0 – коэффициент условия работы шва.
Выполняем проверку:
В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы. Для расчета крепления траверсы подкрановой ветви (Ш3) составляем комбинацию усилий, которые дают наибольшую опорную реакцию траверсы (–Mmax (2-2) = 288,17 кН·м и Nсоотв. (2-2) = 312,15 кН):
Коэффициент 0,9 учитывает, что усилия М и N приняты для второго основного сочетания нагрузок.
Определяем длину шва (Ш3) крепления траверсы к подкрановой ветви:
где βf = 0,7 – коэффициент, зависящий от толщины элемента при полуавтомат. Сварке, принят больше значения СНиП в связи с тем, что величина опорной реакции траверсы высока;
kf = 0,9 – катет сварного шва;
Rwf = 180 МПа = 18 кН/см2 – расчетное сопротивление по металлу шва;
γwf = 1,0 – коэффициент условия работы шва.
Выполняем проверку:
Из условия прочности стенки подкрановой балки в месте крепления траверсы определяем высоту траверсы:
Окончательно
принимаем высоту траверсы
Нижний пояс траверсы принимаем
конструктивно 400×10 мм, верхние
горизонтальные ребра составлены из
двух листов 200×10 мм.
Рис. 39 – Расчетная схема траверсы подкрановой ветви
После конструирования траверсы определяем ее геометрические характеристики:
– определяем центр тяжести сечения траверсы по формуле:
– определяем момент инерции сечения траверсы по формуле:
Таким
образом, момент сопротивления равен:
где
Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает при второй комбинации усилий.
Проверяем прочность траверсы по нормальным напряжениям:
Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилий от кранов возникает при той же комбинации усилий и определяется по формуле:
где
k = 1,2 – коэффициент, учитывающий
неравномерную передачу усилия от кранов
Dmax.
Проверяем траверсу на действие касательных напряжений:
