4.3 Расчёт верхней части колонны

Расчетными усилиями M и N являются те, которые вызывают наибольшее сжатие крайнего волокна колонны в сечениях C. Эти усилия будут равны: M=1396,9кН∙м и N=591,1кН.

Требуемую площадь верхней части колонны приближенно устанавливают оп формуле:

,

где,

φ_х – коэффициент продольного изгиба, находится по формулам:

,

где,

см,

.

Следовательно, φ_х=0,795

Тогда:

см²

Принимаем двутавр широкополочный 70Ш5.

Геометрические характеристики: см², см⁴, см⁴ см, см , см³

Рисунок 14 – Схема верхней части колонны.

Определяем: , ,

Проверка прочности сечения:

Прочность сечения обеспечена.

Устойчивость верхней части колонны в плоскости действия момента проверяем на сочетание усилий M и N, которое дает наибольшее сжатие волокна в сечении C. Определим относительный эксцентриситет по максимальному моменту в верхней части колонны M=1396,9кН∙м

см

При и по таблице 73 имеем:

.

Тогда приведенный эксцентриситет

см,

По таблице 74 СНиП φ_е=0,096

Устойчивость обеспечена так как:

.

Проверка устойчивости колонны из плоскости действия момента. Относительный эксцентриситет вычисляем по большему изгибающему моменту в средней трети колонны, но не менее половины максимального:

кН∙м, что больше 0,5∙1396,9=698,45кН∙м;

см.

По имеем φ_y=0,74.

Поскольку <

Так как 5<m_x<10, то коэффициент с вычисляем по формуле:

,

где,

с5, с10 – величины определяемые по формулам, при вычислении которых

mx=5, mx=10.

,

при этом величины , β=1, тогда:

Далее: ,

где,

- находим по СНиП

Сперва определим: ,

Где неизвестно и чтобы его найти необходимо найти :

где,

момент инерции сечения при кручении, равен 135см⁴;

l_ef- пролёт балки, равен 6м;

h – высота подкрановой балки, равна 0,88м.

.

Тогда:

Согласно СНиП

Следовательно:

Устойчивость проверяем по формуле:

МПа

Устойчивость колонны из плоскости действия момента обеспечена.

Местная устойчивость стенки считается обеспеченной, если ее гибкость не больше предельной гибкости стенки. Поскольку , то предельная гибкость стенки устанавливается по формулам табл. 28 СНиП. Так как , то

,

,

Тогда:

.

Местная устойчивость стенки обеспечена.

4.4 Расчет сопряжения верхней части колонны с нижней

Расчетной схемой траверсы является балка на двух опорах, загруженная крановым давлением D_max и усилиями M и N, которые вызывают наибольшее сжатие внутреннего пояса колонны в сечении BC.

Рисунок 15 – Конструктивная и расчётная схемы сопряжения верхней части ко

лонны с нижней.

В сечении ВС силы и моменты: М=368,7кН*м; N=675,9кН;

М’=338,2кН*м; N’=357,7кН.

Определим усилия: ;

;

;

.

При фрезерованном торце колонны толщина траверсы принимается из условия прочности на торцевое смятие:

Принимаем толщину траверсы равной t_w=8мм.

Высоту траверсы по конструктивным соображениям назначают .

Принимаем высоту траверсы h_w=900мм.

Толщина вертикальных швов, прикрепляющих траверсу к подкрановой ветви, определяется по формуле:

Принимаем катет шва k_f равным 6мм.

Толщину сварных швов k₁ определяют из условия среза их силой F:

мм,

Принимаем катет шва k₁ равным 6мм.

Катет шва k₂ рассчитывают на силу А:

мм

Принимаем катет шва k₂ равным 6мм.

Поперечное сечение траверсы 1-1 проверяют на изгиб от момента M_р и на срез от большей силы A, B или F’.

.

Вычислим геометрические характеристики сечения:

;

Тогда: , .

;

Следовательно:

Принимаем катет шва k_г равным 6мм.

Толщину шва k₃ рассчитываем на сжимающее усилие Nf в поясе балки пролётом, равным bн=6м, и высотой сечения hw - a=900-100=800мм=80см:

кН

при дине шва:

см

Принимаем катет шва k₃ равным 6мм.

Передача усилий от верхней части колонны к нижней осуществляется через фрезерованные торцы колонн и стыковую сварку. Растягивающие напряжения не должны превышать R_wy для полуавтоматической или ручной сварки. Напряжения необходимо проверить для обоих поясов соответственно по усилиям M, N и M’, N’. Для проверки напряжений геометрические характеристики сечения верхней части колонны:

см³ ; см²

Получим:

;

.

Прочность соединения обеспечена.