4. Расчет решетки нижней части колонны

Максимальная поперечная сила в нижней части колонны: Q_max=47,6 кН.

Условная поперечная сила: .

При выполнении рядовых расчетов можно определять условную поперечную силу в зависимости от расчетного сжимающего усилия.

Для колонны из стали С245 с R_y=24 кН/см² условная поперечная сила:

Расчет решетки производим по .

Усилие сжатия в раскосе: .

- угол наклона раскоса к поясу, который определяется из соотношения: .

– длина раскоса;

.

Определим требуемую площадь сечения раскоса. Для этого зададимся гибкостью: 𝜆_р=100, следовательно φ=0,542. Коэффициент условий работы γ_с=0,75 как для сжатых элементов из одиночных уголков, прикрепляемых одной полкой. Тогда .

Принимаем конструктивно равнополочный уголок 50×5 с A_d=4,80 см², i_min=0,98 см, тогда:

Следовательно сечение не проходит. Примем равнополочный уголок 63х5 с A_d =6,13 см²; i_min = 1,25 см.

, условие выполняется, следовательно, принимаем сечение элементов решетки в виде равнополочных уголков 63×5.

5. Расчет сварных швов прикрепления раскосов решетки колонны к ветвям

Минимальная длина сварных швов по обушку раскоса:

Конструктивно принимаем

Минимальная длина сварных швов по перу раскоса:

Конструктивно принимаем

Все расчетные данные приведены в пункте 7.12.

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

Вычислим геометрические характеристики сечения колонны:

A=A₁+A₂=72,16+61,5=133,66 см²

Приведенная гибкость:

, где - коэффициент, зависящий от угла наклона раскосов, при можно принять ;

. - площадь сечения раскосов по двум граням сечения колонны;

Тогда условная гибкость будет равна:

.

Для комбинаций усилий, догружающих наружную ветвь:

При и φ_е=0,410.

Проверим действующее напряжение в ветви:

Для комбинаций усилий, догружающих подкрановую ветвь:

При и φ_е=0,612.

Проверим действующее напряжение в ветви:

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

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

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

1. M=+138,4 кН·м; N=-158,3 кН;

2. M=-70,1 кН·м; N=-273,0 кН;

Давление кранов D_max = 804,45 кН.

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

1-ая комбинация M и N (сжата наружная полка):

Наружная полка ;

Внутренняя полка .

Вторая комбинация M и N (сжата внутренняя полка):

Наружная полка .

Внутренняя полка .

Прочность шва обеспечена с большим запасом.

Толщина стенки траверсы из условия её смятия:

где -длина сминаемой поверхности

(b_d=30 см – ширина опорного ребра подкрановой балки; t= 2см – толщина опорного листа подкрановой ступени).

Учитывая возможный перекос опорного ребра балки, принимаем t_тр=0,9 см.

Усилие во внутренней полке верхней части колонны (2-ая комбинация):

Применяем полуавтоматическую сварку в нижнем положении в среде углекислого газа сварочной проволокой СВ-08Г2С; R_wf=18 кН/см², d=2мм; β_f=0,9, β_z=1,05 (k_f≤8 мм); R_wz=0,45R_un=0,45·35=15,75 кН/см²;

β_f R_wf=0,9·18=16,2 кН/см² < β_zR_wz=1,05·15,75=16,54 кН/см². Расчет ведем по металлу шва. Принимаем k_f=6мм.

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

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы. Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3) составляем комбинацию усилий в сечении 2-2, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы: N=-285,7 кН, M=-53,4 кН·м (1-ое основное сочетание).

Требуема длина шва (k_f=6мм):

Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определяем высоту траверсы:

где t_w1=7 мм-толщина стенки двутавра 40Б1. Принимаем h_тр=45 см.

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов (расчет шва 3):

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

.