Площадь сечения ветви

А₂ = 531,6 + 225,2 = 135,2 см².

Расстояние до центра тяжести ветви

Моменты и радиусыинерции ветви относительно осей 2-2 и у-у (рис.13)

Проверяем устойчивость относительно оси у-у

МПа <R_y_c = 230 МПа.

Из условия равноустойчивости ветвей колонны в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки:

подкрановая ветвь

наружная ветвь

Принимаем _в = 200 см, разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей.

Расчет решетки подкрановой части колонны. Поперечная сила в сечении колонны Q_max = 201,5 кН. Условная поперечная сила

Q_fic = 0,2А = 0,2(А₁ + А₂) = 0,2(102,8 + 135,2) = 47,6 кН < Q_max = 201,5 кН.

Расчет решетки проводим на Q_max = 201,5 кН.

Длина раскоса

см

Усилие сжатия в раскосе

кН.

Задаемся  = 100;  = 0,542; _с = 0,75 (сжатый уголок, прикрепленный одной полкой). Требуемая площадь раскоса

см²

Принимаем  90 х 8 с А = 13,93 см; i_min = 1,77 см

Напряжения в раскосе

Ма < R_y_c = 2300,75 = 172,5 МПа.

Здесь γ_с = 0,75 – так как раскосы являются сжатыми элементами из одиночных уголков, прикрепленными к ветвям колонны одной полкой (см.табл.6^* [4]).

Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня. Геометрические характеристики всего сечения:

А = А_в1 + А_в2 = 102,8 + 135,2 = 238 см.

Статический момент сечения относительно оси, проходящей через геометрическую ось подкрановой ветви

S = А_в2(h_в - z_о) = 135,2(150 - 4,5) = 19671 см³.

Расстояния до центра тяжести сечения колонны

y₁ = S/A = 19761/238 = 83 см;

y₂ = h_н – y₁ –z₀ = 150 – 83 –4,5 = 62,5 см;

h₀ = y₁ + y₂ = 83 + 62,5 = 145,5 см.

Момент инерции сечения относительно оси х-х

см⁴.

Радиус инерции сечения и гибкость стержня

Приведенная гибкость

,

здесь коэффициент ₁ зависит от угла наклона раскосов; при  = 45...60 можно принять ₁ = 27, А_р1 = 213,93 = 27,86 см² - площадь сечения раскосов по двум граням сечения колонны.

Для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь (сечение 4-4), М = 1861 кНм; N = 1824 кН.

По табл.75 [4] коэффициент _е = 0,432

МПа < R_y_c = 230 МПа.

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь : М = 950,7 кН; N = = 3454 кН.

_е = 0,667; МПа < R_y_c = 230 МПа

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

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

Для передачи усилий от верхней части колонны к нижней и опирания подкрановых балок принимаем одноступенчатую траверсу (рис.15). Для получения достаточной жесткости назначаем высоту траверсы h_тр = 0,8h_н = 0,8150 = 120 см. Нагрузка от давления подкрановых балок на колонну D_max = 2853 кН передается на траверсу через распределительную плиту, толщину которой принимаем 25 мм (поверхность плиты выполняют остроганной, торец подкрановой ветви фрезеруют). Материал траверсы сталь С235 (R_y = 220 Мпа; R_р= 350 Мпа). Минимальная толщина стенки траверсы по условию ее работы на смятие

Здесь b_op = 36 см - ширина опорного ребра подкрановой балки (см. п.2.2.); t_пл = 2,5 см - толщина опорной плиты.

Принимаем для стенки траверсы лист - 1200 х 20 Размеры горизонтальных листов принимаем конструктивно:

нижнего листа – расстояние в свету между полками ветвей колонны b_н.л = 496 - 214 = 468 мм, t_{н f} = 12 мм;

верхних листов - конструктивно 2 - 180 х 16. Для удобства наложения монтажных швов верхние пояса смещаем вниз на 150 мм от верхнего обреза (рис. 15).

Расчет примыкания верхней части колонны к нижней. Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом (сечение 2-2)

1. М = 331,7 кНм; N = 892 кН (загружения 1, 2);

2. М = - 331,6 кНм; N = 451 кН (загружения 1, 3, 5).

Соединение верхней части колонны с нижней осуществляется стыковыми швами по всему периметру сечения верхней части колонны (рис. , шов А). Расчетное сопротивление сварного стыкового шва на растяжение при ручной дуговой сварке R_wy = 0,85R_y = 0,85220 = 187 МПа.

Геометрические характеристики сварного стыкового шва равны геометрическим характеристикам сечения подкрановой части колонны

А_ш = А_о = 213,4 см²; W_х.ш = W_х = 7220 см³ (см.п.4.2.).

Проверяем прочность сварного стыкового шва:

1-я комбинация M и N:

1

D_max=2853кН

D_max

N_вп

N_вп

N_НП

N_НП

N

N

M ₊

M _–

b_H=1500

b_p=360

b_b=900

z

2

2

1

A

A

b_вп  t_вп

Б

В

t_p

Г

Г

h_пл=20

N_b1

N_b1

O_mp

t_mp

К

К



1-1

50Б2

P

h_H=1500

D_max

в_в

d

b_вп

t_вп

t_ст=9,2

t_mp=22

К

К

468

2-2

t_tв

18060

t_fн=12

b_НП  t_НП

наружная полка (момент разгружает полку)

МПа < R_wy_c = 187 МПа;

внутренняя полка (момент догружает полку)

МПа < R_y_c = 220 МПа.

2-я комбинация M и N:

наружная полка (момент догружает полку)

МПа < R_y_c = 220 МПа;

внутренняя полка (момент разгружает полку)

МПа < R_wy_с =187 МПа.

Расчет траверсы. В качестве расчетной схемы траверсы принимаем однопролетную балку, опертую на ветви подкрановой части колонны (рис. 15). Для упрощения расчета и несколько в запас прочности считаем, что усилия от верхней части колонны передаются на траверсу только через полки. Тогда приведенное усилие в полках при М = 331,7 кНм; N = 892 кН:

кН.

Максимальный изгибающий момент в траверсе

M_max = P·(h_b/h_н)·(h_н – h_b) = 814·(0,9/1,5)·(1,5 – 0,9) =293 кН·м.

Поперечная сила на опоре подкрановой ветви

Q = P·(h_b/h_н) = 814·(0,9/1,5) = 488,4 кН.

Геометрические характеристики сечения траверсы (рис. 15):

Положение центра тяжести траверсы

y_в = h_тр –y_н = 120 – 59 =61 см.