6.3.2.2 В плоскости рамы.

Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определим требуемое расстояние между узлами решетки:

;

см.

Принимаем l_B1 = 273 см, разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей.

Проверим устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей х₁-х₁ и х₂-х₂).

- для подкрановой ветви:

- устойчивость обеспечена.

- для наружной ветви:

- устойчивость обеспечена.

6.3.3 Расчет решетки подкрановой части колонны

Поперечная сила в сечении колонны Q_max = 200,9 кН.

Для стали С245 по таблице 8.2 учебника примерно определим, что

кН < Q_max = 200,9 кН,

следовательно, расчет решетки проводим на действие Q_max.

Усилие сжатия в раскосе:

кН.

α = 34⁰

Зададим, что гибкость раскоса _d = 80

 = 0,611.

Тогда требуемая площадь сечения раскоса:

см².

Принимаем равнополочный уголок 100х10, для него A_d = 19,2 см­², i_min = 1,96 см. Тогда максимальные гибкость и условная гибкость:

;

 = 0,587.

.

6.3.4 Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня

Геометрические характеристики всего сечения:

см²;

см⁴;

см;

.

По формуле (20) СНиП II-23-81* определим приведенную гибкость:

где A_d1 = 2A_d = 227,3 = 54,6 см² – площадь сечения раскосов в одном сечении;

 - коэффициент, определяемый по формуле

,

где d = l_d = 164,2 см;

b = h_н = 100 см;

.

Для комбинации усилий, догружающую наружную ветвь (сечение 4-4), N₂ = -1488,9 кН; М₂ = 1642,25 кНм:

.

По таблице 73 СНиП II-23-81* находим, что коэффициент влияния формы сечения

,

где – коэффициент для аналогичного двутаврового сечения

Тогда приведенный относительный эксцентриситет

.

По таблице 74 СНиП II-23-81* находим, что коэффициент _е = 0,28.

.

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь (сечение 3-3), N₁ = -2309,9 кН; М₁ = -1008,4 кНм:

.

По таблице 73 СНиП II-23-81* находим, что коэффициент влияния формы сечения

,

где – коэффициент для аналогичного двутаврового сечения

Тогда приведенный относительный эксцентриситет

.

По таблице 74 СНиП II-23-81* находим, что коэффициент _е = 0,446.

.

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

6.4 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Расчетные комбинации в сечении над уступом:

1) M = 472,64 кНм; N = - 390,96 кН (загружение 1, 3, 4).

2) М = - 195,28 кНм; N = - 563,76 кН (загружение 1, 2, 5*).

Давление кранов D_max = 1959,38 кН.

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

Первая комбинация М и N (сжата наружная 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 таблице 1 СНиП II-23-81* R_p = R_un,

R_un – временное сопротивление стали разрыву, по таблице 51 СНиП II-23-81* принимаем R_un = 37 кН/см²;

l_ef – определяем по формуле:

,

где b_о.р. = 40 см – ширина опорных ребер балок;

t_пл – толщина плиты, принимаем равной 25 мм.

Учитывая возможный перекос опорного ребра, примем толщину стенки траверсы t_w = 15 мм.

При второй комбинации М и N усилия во внутренней полке:

кН.

Для сварки применяем полуавтоматическую сварку в нижнем положении в среде углекислого газа сварочной проволокой Св-08Г2С диаметром d = 2 мм, для которой по таблице 4 СНиП II-23-81* находим, что нормативное сопротивление металла шва

кН/см².

Коэффициенты условий работы шва _wf = _wz = 1,0 по пункту 11.2 СНиП II-23-81*.

Согласно таблице 3 СНиП II-23-81* расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу шва:

кН/см²,

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

По таблице 3 СНиП II-23-81* расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу границы сплавления:

кН/см².

Для выбранного типа сварки примем соответствующие коэффициенты для расчета углового шва:

_f = 0,9 – по металлу шва;

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

Определим, какое сечение в соединении является расчетным:

кН/см²,

следовательно расчетным является сечение по границе сплавления со швом

Принимаем катет шва k_f = 6 мм.

Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (Ш2):

см < см.

Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (Ш3) составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание 1, 2, 3, 4, 5*:

N = 546,48 кН, М = -262,97 кНм.

Рассчитаем швы Ш3 на усилие:

кН.

Примем катет шва k_f = 8 мм, тогда требуемая длина шва:

см.

Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определим высоту траверсы h_тр по формуле:

см

где t_w1 = 15 мм – толщина стенки двутавра 35К1 подкрановой ветви

R_S – расчетное сопротивление стали сдвигу, по таблице 1 СНиП II-23-81* находится по формуле:

кН/см²,

Принимаем высоту траверсы h = 70 см (т.к. h = 60 см не пройдет по ).

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов возникает при комбинации усилий 1, 2, 3, 4, 5*:

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

Проверим на срез стенку подкрановой ветви в месте крепления траверсы:

Конструктивное решение узла сопряжения верхней и нижней частей колонны представлена на рисунке 6.5.

Рис. 6.5. Конструктивное решение узла сопряжения верхней и нижней частей колонны.