7. Проверка устойчивости в плоскости действия момента.

• Относительный эксцентриситет:

.

• Отношение площадей полки и стенки:

.

По табл. 73 СНиП II-23-81 находим, что коэффициент влияния формы сечения:

, где

, тогда

.

• Приведенный относительный эксцентриситет:

.

По табл. 74 СНиП II-23-81 находим, что коэффициент _е = 0,4821.

• Проверка устойчивости:

.

8. Проверка устойчивости из плоскости действия момента.

Основное условие:

,

где _у – коэффициент устойчивости (по табл. 72 СНиП, при _у = 79,89, _у = 0,699);

с – коэффициент, учитывающий влияние момента М_х при изгибно-крутильной форме потере устойчивости.

Для определения т_х найдем максимальный момент в средней трети расчетной длины стержня при сочетании нагрузок 1, 2, 3*, 4, 5*: М₃ = - 672,9 кНм; М₄ =1280 кНм.

Рисунок 59. К определению расчетного момента М_х.

, тогда

.

• Определим коэффициент с:

при т_х < 5:

,

где , ,  - коэффициенты, определяемые по прил. 12 учебника:

при 1 < m_x < 5: .

при = 2,23 < 3,14: ,

, тогда

.

• В запас несущей способности в расчет включаем редуцированную площадь A_red:

.

Так как m_ef < 20 и нижняя часть колонны не имеет ослабления сечения, то проверку несущей способности колонны делать нет необходимости.

• Проверка соотношения жесткостей нижней и верхней частей колонны:

.

Различия между заданным и полученным соотношениями отличаются менее чем на 30%, поэтому статический расчет рамы уточнять не требуется.

3. Расчет и конструирование узлов колонны.

1. Расчет и конструирование узла сопряжения надкрановой и подкрановой частей колонны.

• Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом (2 – 2):

• сочетание 1, 2, 5^*: N = -1270 кН; М = -498,3 кНм;

• сочетание 1, 2: N = -1313 кН; М = -438,9 кНм.

• Давление кранов D_max = 1239 кН.

Прочность стыкового шва (Ш1) проверяем в крайних точках сечения надкрановой части.

Первая комбинация М и N (сжата внутренняя полка):

• наружная полка:

• внутренняя полка:

Вторая комбинация М и N (сжата внутренняя полка):

• наружная полка:

• внутренняя полка:

Прочность шва обеспечена с большим запасом.

• Толщину стенки траверсы определяем из условия ее смятия:

,

где R_p – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности, по табл. 1 СНиП II-23-81 R_p = 35 кН/см²;

R_un – временное сопротивление стали разрыву, по табл. табл. 51 СНиП II-23-81* принимаем R_un = 36 кН/см²;

l_ef – эффективная длина, определяемая по формуле:

,

здесь b_о.р. – ширина опорных ребер подкрановых балок;

t_пл – толщина опорной плиты, принимаем равной 25 мм, тогда

;

.

Учитывая возможный перекос опорного ребра, принимаем толщину стенки траверсы

t_w,тр = 12 мм.

Усилие, возникающее при первой комбинации М и N, во внутренней полке:

.

• Для сварки применяем полуавтоматическую сварку проволокой Св-08А диаметром d = 1,4 – 2 мм:

• по п. 11.2 СНиП II-23-81*: коэффициенты условий работы шва _wf = _wz = 1,0;

• по табл. 56 СНиП II-23-81*: нормативное сопротивление металла шва ;

• по табл. 5 СНиП II-23-81*: расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу шва:

,

где _wm = 1,25, - коэффициент надежности по материалу шва.

• по табл. 3 СНиП II-23-81*: расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу границы сплавления:

.

• по табл. 34 СНиП II-23-81* для выбранного типа сварки примем соответствующие коэффициенты для расчета углового шва (при катетах швов 3 – 12 мм):

_f = 0,9 – по металлу шва;

_z = 1,05 – по металлу границы сплавления.

• Определим расчетное сечение:

;

;

.

Расчетным является сечение по металлу шва.

• Длина сварных швов траверсы (Ш2) при катете шва k_f = 6 мм составит:

.

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы.

• Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (Ш3) составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание 1, 2, 5^*: N = -1270 кН; М = -498,3 кНм.

Рассчитаем швы Ш3 на усилие:

.

Примем катет шва k_f = 6 мм, тогда требуемая длина шва:

.

• Высота траверсы h_тр определится из условия прочности стенки подкрановой полки в месте крепления траверсы по формуле:

,

где t_w1 – толщина стенки двутавра подкрановой полки, по сортаменту t_w1 = 11,5 мм;

R_S – расчетное сопротивление стали сдвигу R_S = 12,5 кН/см², тогда

.

Принимаем высоту траверсы h = 610 мм.

• Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов возникает при комбинации усилий 1, 2, 5*:

.

Здесь k = 1,2 – коэффициент, учитывающий неравномерную передачу усилий D_max.

• Проверка на срез стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы:

.

Рисунок 60. Схема узла сопряжения надкрановой и подкрановой частей колонны.