4. Проверка устойчивости подкрановой части колонны как единого составного стержня в плоскости действия изгибающего момента

Определяем гибкость колонны в плоскости действия изгибающего момента по формуле:

;

Приведенная гибкость сквозного стрежня:

, где

;

см²;

С учетом этого величина приведенной гибкости:

;

Определяем условную приведенную гибкость:

Определяем относительный эксцентриситет для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь:

.

По значению иопределяем значение коэффициента.

Производим проверку устойчивости:

- условие проверки устойчивости;

- условие соблюдается, устойчивость колонны обеспечена.

Определяем относительный эксцентриситет для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь:

.

По значению иопределяем значение коэффициента.

Производим проверку устойчивости:

- условие проверки устойчивости;

- условие соблюдается, устойчивость колонны обеспечена.

Таким образом, устойчивость подкрановой части колонны как единого стержня в плоскости действия момента обеспечена. Устойчивость колонны из плоскости действия момента проверять не требуется, поскольку она гарантируется устойчивостью отдельных ветвей.

3.3 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Схема узла представлена на рисунке 15. Сопряжение осуществляется при помощи траверсы.

Производим расчет стыковых швов между верхней и нижней частями колонны. Для этого рассматриваем напряжения от двух комбинаций усилий.

Расчетные комбинации усилий в сечении 2-2 и 3-3. Рассматриваем комбинации соответственно: +M_max,N_соотви -M_max,N_соотв:

Сечение 2-2:

,;

,;

Расчетные комбинации усилий в сечении 3-3:

,;

Давление кранов кН.

Рисунок 15 - Схема узла сопряжения верхней и нижней частей колонн

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

Первая комбинация M и N:

Наружная полка.

Условие прочности:

- условие соблюдается.

Внутренняя полка

Условие прочности:

- условие соблюдается.

Вторая комбинация M и N:

Наружная полка.

Условие прочности:

- условие соблюдается.

Внутренняя полка

Условие прочности:

- условие соблюдается.

Все условия выполняются => прочность стыковых сварных швов обеспечена.

Толщину траверсыопределяем из условия смятия:

, где

-расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности. Величина определяется по формуле:

, где

-временное сопротивление стали разрыву. Для стали С255 ;

;

Требуемая толщина определяется по формуле:

где

z- длина площадки, на которой располагаются сжимающие напряжения от усилия подкрановой балки. Определяется по формуле:

см;

Принимаем толщину плиты см

Определяем высоту траверсы. Для этого необходимо определить значение. Так как, то величину расчетного продольного усилияопределяем по формуле:

;

Требуемая длина сварного шва В:

, где

- катет сварного шва. Принимаем равным;

- коэффициент для расчета углового шва соответственно по металлу шва. Принимаем равным.

- расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва. Принимаем

Требуемая длина сварного шва С:

, где

- усилие внутренней полки. Величина вычисляется по формуле:

Принимаем высоту траверсы

Производим проверку прочности траверсы на поперечный изгиб. Для этого определим величину максимального изгибающего момента:

Момент инерции сечения относительно оси X:

Момент сопротивления траверсы относительно оси X:

.

Напряжения от действия изгибающего момента:

- условие соблюдается

Условие соблюдается, следовательно, сопряжение верхней и нижней части колонны сконструировано верно.

3.4 Расчет базы колонны.

Ширина нижней части колонны превышает 1 м, поэтому принимаем базу раздельного типа.

Для расчета базы принимаем усилия в наружной ветви:

наружная ветвь

подкрановая ветвь

Для расчета базы рассматриваем максимальное усилие .

Требуемую площадь плиты базы найдем по формуле:

, где

. Для бетона класса В12,5 принимаем..

По конструктивным соображениям, свес плиты должен быть не менее 40мм. Тогда должно выполняться условие:

см;

Принимаем см. Тогда требуемая длина плиты будет:

см. Принимаем

Фактическая площадь плиты

,

Среднее напряжение в бетоне под плитой

1. Схема базы колонны

Принимаем толщину траверсы мм, минимальный свессм.

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты.

1. Участок 1 (консольный свес ).

;

2. Участок 2 (консольный свес ).

;

3. Участок 3 (плита, опертая на четыре стороны; отношение ; значение коэффициента).

;

4. Участок 4 (плита, опертая на четыре стороны; отношение ; значение коэффициента).

;

Принимаем для расчета .

Определяем требуемую толщину плиты:

см

Принимаем плиту толщиной мм.

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие в ветви передаем на траверсы через четыре угловых шва.

см

Принимаем см.

Конструктивно принимаем длину траверсы:

Далее необходимо произвести расчет анкерных болтов. Для расчета болтов рассматриваем комбинацию N_min,M_соотв. Усилия для этой комбинации:кН,. Усилие растяжения в анкерном болте определяем по формуле:

.

Принимаем минимальное количество болтов с одной стороны (в растянутой зоне): n=2.

Требуемая площадь сечения болта:

Принимаем болт диаметром , площадью поперечного сечения

Длина анкеровки в бетоне .