6.4 Подбор сечения нижней части колонны

Сечение нижней части колонны сквозное, состоящее из двух ветвей, соединенных решеткой. Высота сечения h_н = 1000мм. Обе ветви принимаем из широкополочных двутавров. Усилия в колонне:

1) N₁ = -623кН, М₁ = -816кН (момент догружает подкрановую ветвь);

2) N₂ = -1261кН, М₂ = 700кН (момент догружает наружную ветвь).

Определяем усилия в ветвях колонны:

1) в подкрановой ветви: кН;

2) в наружной ветви: кН.

Определяем требуемую площадь подкрановой ветви из условия устойчивости:

см².

По сортаменту принимаем двутавр 35Б1 (А_вн = 48,7см², i_x = 3,35cм, i_y = 14,3см).

Определяем требуемую площадь сечения наружной ветви из условия:

см².

По сортаменту принимаем двутавр 35Б1 (А_вн = 48,7см², i_x = 3,35cм, i_y = 14,3см).

Выполняем проверку устойчивости ветвей из плоскости рамы:

1) подкрановая ветвь: , ,

кН/см²< кН/см²;

2) наружная ветвь: , ,

кН/см²< кН/см².

Определяем требуемое расстояние между узлами решетки:

.

см.

Принимаем l_в1 = 142,5см, разделив нижнюю часть колонны на 8 панелей.

Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы:

1) подкрановая ветвь: , ,

кН/см²< кН/см²;

2) наружная ветвь: , ,

кН/см²< кН/см².

Устойчивость ветвей колонны обеспечена.

Сечение нижней части колонны представлено на рисунке 12.

Рис.13 Сечение нижней части колонны

6.5 Расчет решетки подкрановой части колонны

Поперечная сила в сечении колонны Q_max = 83кН.

Определяем условную поперечную силу:

.

Расчет решетки проводим на Q_max.

.

Определяем угол наклона раскоса:

.

Определяем усилие сжатия в раскосе:

кН.

Задаемся , .

Определяем требуемую площадь раскоса:

,

где γ_с = 0,75 – коэффициент условий работы для сжатых одиночных уголков прикрепляемых одной полкой (табл.1 [4]).

см².

Принимаем равнополочный уголок 63х5 по гост 8509 (А_p = 6,13см², i_min = 1,24см).

Определяем длину раскоса:

см.

Определяем максимальную гибкость раскоса:

,

φ_p = 0,440.

Определяем напряжения в раскосе:

.

6.6 Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня

Определяем геометрические характеристики всего сечения:

см²,

243500см⁴,

см,

.

Определяем приведенную гибкость:

,

где α₁ – коэффициент, зависящий от угла наклона раскоса; для α = 54,5⁰ α₁ = 27;

.

.

Для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь (N₂ = -1261кН, М₂ = 700кН):

,

.

.

Для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь (N₁ = -623кН, М₁ = -816кН):

,

.

.

Устойчивость колонны как единого стержня в плоскости действия момента обеспечена.

Устойчивость клоны как единого стержня из плоскости действия момента обеспечена устойчивость отдельных ветвей

7 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

М₁ = 122кНм, N₁ = -434кН.

М₂ = -194кНм, N₂ = -129кН.

Давление крана:

D_max = 919 кН.

Проверяем прочность стыкового шва стенки верхней части колонны и стенки траверсы по нормальным напряжениям:

1-ая комбинация усилий:

наружная полка:

;

внутренняя полка:

;

2-ая комбинация усилий:

наружная полка:

;

внутренняя полка:

.

Определяем толщину стенки траверсы из условия смятия:

,

где l_см – длина площадки смятия, см; принимается, исходя из ширины подкрановой балки + 2t_пл, для крана Q = 50т и плиты толщиной 2см l_см = 34см;

R_p – расчетное сопротивление смятию листовой стали, кН/см²; определяется по т.2 [4], для стали С345 R_p = 47,8кН/см².

0,57см.

Принимаем t_тр = 1см.

Максимальное усилие во внутренней полке верхней части колонны:

кН.

Определяем длину крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы:

.

Конструктивно принимаем толщину ребра 0,6см.

По табл.1 прил.Г [4] для полуавтоматической сварки принимаем проволоку Св-08Г2С по ГОСТ 2246.

Определяем, какие формулы, по металлу шва или металлу границы сплавления, будем использовать для расчета сварных швов.

Определяем данные для расчета:

R_wf = 215Мпа (табл.2 прил.Г [4];

Мпа (табл.4 [4]);

β_f = 0,9; β_z = 1,05 (табл. 39 [4]);

.

Назначаем катет шва k_ш = 0,6см.

см.

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

Для расчета крепления траверсы к ветвям нижней части колонны составляем комбинацию усилий, дающую наибольшие опорные реакции траверсы. Такой комбинацией является N = -468кН; М = 54кНм.

Из статического расчета величина опорной реакции подкрановой ветви F₁ = 970,3кН.

Требуемая длина шва:

см.

Определяем высоту траверсы из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы:

,

где t_ст – толщина стенки фасонного проката, см; для двутавра 35Б1 t_ст = 0,6см;

R_s – расчетное сопротивление срезу (сдвигу) фасонного проката, кН/см²; определяется по табл.2 [4]; для стали С345 R_s = 19,5кН/см².

см.

Принимаем h_тр = 45см.

На наружную часть колонны передается меньшее усилие, поэтому конструктивно принимаем сварные швы крепления стенки траверсы к стенкам ветвей колонны 45см.

Нижний пояс траверсы конструктивно принимаем из листа 320х12мм, верхние горизонтальные ребра из двух листов 120х12мм.

Рис.14 Сечение траверсы

Геометрические характеристики траверсы:

1) положение центра тяжести: см;

2) см⁴;

3) см³.

Максимальный изгибающий момент в траверсе:

кНсм.

.

Максимальная поперечная сила в траверсе:

кН.

.

Прочность траверсы обеспечена.