4.4. Подбор сечения нижней - сквозной части колонны.

Сечение состоит из двух ветвей соединенных решеткой. Высота сечения 1000мм. Принимаем сечение, состоящее из сварного швеллера и двутавра.

Определяем усилия в ветвях:

- в шатровой ветви:

- в подкрановой ветви:

Расчет подкрановой ветви

Из условия обеспечения общей устойчивости колонны из плоскости действия момента, высоту двутавра назначаем в пределах (1/20…1/30)H₁, что соответствует гибкости =60…100.

При H₁,=14,0 м, высота двутавра должна быть в пределах от 14000/20=70,0см до 14000/30=46,6см

Назначаем двутавр 50Ш1 по ГОСТ 26020-83 с параметрами:

h=484 мм; A_в1=145,7 см²; I_x=60930 см⁴; W_x=2518 см³; i_x=20,45см;

I_y=6762 см⁴; i_y=6,81с м; t_f=15 мм; t_w=11,0 мм; b_f=300 мм.

Гибкость:чему соответствует=0,761 табл.72[1].

кН/см²кН/см²

, т.е. условие выполняется.

Расчет шатровой ветви

Ориентировочно площадь сечения ветви при =0,75

см².

Для удобства прикрепления элементов решетки, просвет между внутренними гранями принимаем равным расстоянию между внутренними гранями полок двутавра подкрановой ветви, т.е. 454 мм. Толщину стенки швеллера для удобства ее соединения встык с полкой подкрановой части колонны принимаем равной мм. Высота стенки швеллера из удобства размещения сварных швов будетмм.

Тогда требуемая площадь полок будет:

А_f = (А₂ -h_f2t_w2)/2=(42,49-201,6)/2=5,24 см²

Поэтому принимаем мм;мм ;см².

см²;

см;

см⁴;

см⁴;

см;

см;

Уточняем положение центра тяжести всего сечения колонны:

мм;

см;

см.

В связи с незначительным отличием иот первоначально принятых размеров, усилия в ветвях не пересчитываем.

Проверяем устойчивость шатровой ветви:

чему соответствует =0,797 табл.72[1].

кН/см² кН/см²

Гибкость шатровой ветви в плоскости действия момента при расстоянии между узлами решетки мм:

чему соответствует =0,976 табл.72[1].

кН/см² кН/см²

Расчет решётки подкрановой части колонны

Поперечная сила в сечении колонны Q_мах=106 кН

кН < кН.

В связи с этим решетку расчитываем на большую поперечную силу Q=106 кН

Усилие сжатия в раскосе: кН;

=45;.

Задаемся гибкостью раскоса по табл. 72[1] =0,565.

Требуемая площадь сечения раскоса:

см².

Принимаем сечение раскоса из одиночного уголка 75х6 со следующими геометрическими характеристиками: А=8,78 см²; i_x=2,3см²; i_min=1,48см².

Длина раскоса м; =0,587;

Напряжение в раскосе:

кН/см² ≤ кН/см².

Недонапряжение в раскосе 15,7%. Гибкость раскоса не превышает предельную, ограничиваемую нормами.

Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня

Геометрические характеристики всего сечения:

см;

Приведенная гибкость:

;

;

Для комбинации усилий, догружающих шатровую ветвь, N₂=2006 кН; М₂=1015 кНм

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь, N₁=1827кН;

М₁=-653кНм

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

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

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

а) N₁ = -310 кН; М₁ = 224 кНм

б) N₂ = - 573 кН; М₂ = - 183 кНм

Давление кранов D_max =1517,01 кН.

Прочность стыкового шва проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны. Принимаем полуавтаматическую сварку сварочной проволокой Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70* в углекислом газе по ГОСТ 8050-85. Расчетное сопротивление сварного соединения R_wy=R_y=23кН/см²; коэффициент условий работы γ_с=0,95.

Наружная полка:

кН/см² ≤ кН/см².

• Внутренняя полка:

кН/см² ≤ кН/см².

Наружная полка:

кН/см² ≤ кН/см².

• Внутренняя полка:

кН/см² ≤ кН/см²

Толщину стенки траверсы определяем из условия ее смятия:

Принимаем t _tr=1,4см.

см;

Принимаем t _пл=2см ;кН/см².

Определяем длину шва крепления внутренней полкиверхней части колонны к стенке траверсы :

Усилие во внутреней полке верхней части колонны равно:

кН;

Применяем полуавтоматическую сварку в нижнем положении в среде углекислого газа сварочной проволокой СВ-8Г2С;

R_wf=18кН/см²; β_f=0,9; β_z=1,05;k_fmin=6мм.

R_wz=0,45 R_un=0,45·36=16,2 кН/см². При этом условие

R_wz< R_wf< R_wz· β_z / β_f

R_wz· β_z / β_f=16,2·1,05/0,9=18,9 кН/см²

16,2<18<18,9 – условие выполняется, значит, расчет можно вести только по металлу шва.

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 1,2,3,6,8.

F=N·h₂/2h₁-M/h₁+0,9D_max =573·50/2·100+1300/100+0,9·1517,01=1495,6кН;

Требуемая длина шва:

см;

см.

Требуемую высоту траверсы определим из условия прочности стенки подкрановой ветви:

см;

Принимаем h_tr=51 см.