1.4 Расчет и конструирование подкрановой части колонны
1.4.1 Определение расчетных длин колонны в плоскости, из плоскости рамы
Производится согласно п. 1.3.1 и рис. 1.2:
в плоскости рамы:
,
где 1х=2;
из плоскости рамы:
,
где 1у=0,7.
,
1.4.2 Назначение формы и размеров поперечного сечения подкрановой части колонны
Поперечное сечение нижней части колонны состоит из двух ветвей, соединенных решеткой: подкрановая ветвь – сварной двутавр; наружная ветвь – два уголка, соединенных листом.
Габаритные размеры сечения (рис. 1.4) подбираются методом последовательных приближений с использованием формул:
;
.
Рисунок 1.5 - Габаритные размеры и форма сечения подкрановой части колонны
h (92,31…70,59) (см)
К (60…40) (см)
принимаем h=80 см, К=60 см.
1.4.3 Определение усилий в подкрановой и наружной ветвях колонны
Эскиз нагружения представлен на рисунке 1.5. В подкрановой ветви усилие:
;
.
(см)
(кН)
В наружной ветви
;
.
(см);
(кН)
Рисунок 1.6 - Схема определения усилий в ветвях колонны
1.4.4 Определение требуемой площади сечения ветвей колонны
Задаемся гибкостью подкрановой части колонны из плоскости рамы:
.
Тогда требуемая площадь определяется по формулам:
;
.
1.4.5 Подбор сечения подкрановой ветви
Сечение подкрановой ветви показано на рисунке 1.6.
Толщина
полки п
и ширина
полки bп
подбираются по приведенным зависимостям.
При этом
и
см.
(см).
Принимаем bп=60 см.
(см).
Принимаем
п=
20 мм.
сm
Принимаем ст=0,7 см.
Рисунок 1.7 - Габаритные размеры и форма сечения подкрановой ветви
1.4.6 Определение геометрических характеристик сечения подкрановой ветви
Площадь поперечного сечения
;
.
Момент инерции10
;
;
,
;
Радиус инерции
;
.
(см),
(см).
1.4.8 Подбор сечения наружной ветви
Намечаем сечение из двух неравнобоких уголков и листа (рис. 1.8), выписываем характеристики уголка:
Уголок 63x40x6, F=5,9 см2; Xo=0,99 см; Yo=2,12 см; Ix1=49,9 см4; Iy1=13,1 см4; rx1=3,37 см; ry1=1,94 см.
Сечение листа 500,5 см.
Рисунок 1.8 - Габаритные размеры и форма сечения наружной ветви
1.4.9 Определение центра тяжести наружной ветви
Определим расстояние от центра тяжести наружной ветви до края обушков:
.
(см).
1.4.10 Определение геометрических характеристик поперечного сечения наружной ветви
Площадь поперечного сечения
;
(см2);
Момент инерции
,
;
;
;
(см4)
Радиус инерции
;
.
(см);
(см).
1.4.11 Проверка гибкости и напряжения ветви между узлами решетки.
Чтобы
обеспечить совместную работу ветвей
колонны, их соединяют планками или
раскосной решеткой, при h
0,6
м применяют раскосную решетку.
lb – длина ветви; Np – усилие в раскосе
Рисунок 1.9 - Схема расположения раскосой решетки
Гибкость отдельных ветвей между узлами :
;
;
Напряжения в ветви
.
где ВХ =0,995.
(
).
1.4.12 Определение центра тяжести поперечного сечения подкрановой части колонны
Эскиз поперечного сечения подкрановой части изображен на рисунке 1.8.
;
(см),
.
(см).
Рисунок 1.10 - Схема определения центра тяжести поперечного сечения подкрановой части колонны
1.4.13 Выбор раскосов решетки.
Стержни решетки колонны изготавливают из одиночных равнобоких уголков и рассчитывают на прочность от действия горизонтальных нагрузок (рис. 1.11), например, действия тормозных сил, возникающих при торможении грузовой тележки крана и т. п.
Qусл – условная перерезывающая сила
Рисунок 1.11 - Схема расчета стержней решетки на прочность от
действия горизонтальных нагрузок
При отсутствии горизонтальных нагрузок прочность решетки проверяется по условной перерезывающей силе Qусл. Для стали 15 ХСНД:
,
кН,
где Fк – площадь поперечного сечения колонны брутто, см2.
.
Fк=36,8+45=82 см2;
Qусл=0,2
82=16,4 кН.
Усилие и напряжение в раскосе определяются (см. рис. 1.9) по формулам:
;
,
где Fp – площадь поперечного сечения раскоса;
р – коэффициент продольного изгиба, соответствующий гибкости раскоса.