Металлы

            - ширина полки b_f =23 см;

      - площадь А=135,26 см². 

4.2.2. Проверка устойчивости верхней части колонны: 

В плоскости действия момента.

σ =N/(φ_вн ·A) ≤R_y·γ_с; 

A=135,26см²;

=78760 см⁴;

=2656 см³;

=24,13 см;

Условная приведенная гибкость: =( l_2xef/i_x) ·(R_y/E)^1/2=(18,6/0,2413)·(300/2,06·10⁵)^1/2=2,7.

Относительный эксцентриситет:

m_x=(M_x∙А)/(N·W_x)= (428∙0,013526)/(295,1∙0,002656)=7,39;

A_f/A_w=1,2   → η=1,4–0,02 =1,35; 

            Приведенный эксцентриситет: =η· m_x=9,97.

При =2,7 и =9,97 ,  φ_вн=0,112.

Тогда

σ=295,1/0,112·135,26·10^-4=195 МПа<260 МПа.

Недонапряжение  25% 
 

Из  плоскости действия момента.

σ=N/(с·φ ·A)≤R_y·γ_с, где

φ - к-т продольного изгиба.

l_1yef=l₁=11,8 м;  l_2yef=l₂-h_п.б.=4,55м; 

 =3154 см⁴;

 i_y=4,83 см;

λ_y=94 (из табл. 72 СНиПа)→ φ=0,493.                                                                                                                         

c - к-т, учитывающий влияние момента М_x при изгибнокрутительной форме потери устойчивости.                                                                                                                                                                                 

М_x(1/3)=(M/l₂)·(l₂-l_пб/3) =389,8 кН·м;                                                                                                                

m_x =M_x·А₀/(N·W_x)=(389,8·135,26∙10^-4)/(295,1·2656∙10^-6)=6,72.                                                                                                                                

   При 10>m_x,         

    , из табл. 10 β=1

   α= 0,65+0,05∙m_x=0,65+0,05∙5=0,9   

   

с=0,18(2-0,2∙6,72)+0,11(0,2∙6.72-1)=0,16 

- условие выполняется. 

       Недонапряжение 8% 

4.3.Расчет сечения сквозной решетчатой колонны.

            

4.3.1. Компоновка сечения.

Сечения нижней части колонны сквозное, состоящее  из двух двутавров, соединенных решеткой. Высота сечения h_н=1250 мм.

Предварительно  принимаем: h₀ =1,1м.

м

Усилия в ветвях:

- в наружной  ветви:  N_в1=N₁∙(y₂/h₀)+M₁/h₀ =2549,3∙(0,57/1,1)+1375,6/1,1=2571 кН;

- в подкрановой  ветви: N_в2=N₂∙(y₁/h₀)+M₂/h₀ =1113,7∙(0,53/1,1)+1270,1/1,1=1839,9кН..

Требуемая площадь  ветвей:

φ=0,8

- для наружной ветви:       А_1тр=N_в1/(φ·R_y·γ_c) =2571/(0,7∙300∙10³∙1)= 122,4∙10^-4 м²;

- для подкрановой ветви:  А_2тр=N_в2/(φ·R_y·γ_c) =1839,9/(0,7∙300∙10³∙1)=  87,6∙10^-4 м²;

По сортаменту подбираем двутавр:

- для наружной ветви: №40Ш2 ( A_в2=141,6 см²; i_x1 =7,14 см; i_y1 =16,75 см;b_f=300 мм; t_f=14 мм; h=388 мм; t_w=9,5 мм)

- для подкрановой ветви: №40Ш1 ( A_в2=122,4 см²; i_x1 =7,18 см; i_y1 =16,76 см;b_f=300 мм; t_f=14 мм; h=388 мм; t_w=9,5 мм)

Уточняем положение  центра тяжести

см,

 

y₂=h₀- y₁=1,1-0,46=0,64 м. 

N_в1=N₁∙(y₂/h₀)+M₁/h₀ =2549,3∙(0,64/1,1)+1375,6/1,1=2733,7 кН; 

N_в2=N₂∙(y₁/h₀)+M₂/h₀ =1113,7∙(0,46/1,1)+1270,1/1,1=1620,3кН. 
 

4.3.2. Проверка устойчивости  ветвей. 

Из  плоскости рамы (относительно оси y-y).

- из плоскости  рамы

   

Из условия  равноустойчивости в плоскости  и из плоскости рамы, определяем расстояние между узлами решетки:

Принимаем , разделив нижнюю часть колонны на 5 равных частей.

- в плоскости  рамы:

 
 

4.3.3. Расчет решетки  колонны.

Q_усл=0,3∙А=58,73 кН;

Q_расч.max=171,46 кН. 

Условие сжатия в раскосе: N_p=Q_max/(2·sinα), где

α - угол наклона  раскоса;

= м

Sin α= =0,7;

α=44,5 ̊

Задаемся λ_р=80, φ=0,686.

Требуемая площадь  раскоса:

- сжатый уголок, прикрепленный  одной полкой.

Принимаем L 80х6

 
 

4.4. Проверка устойчивости  всей колонны.  

Геометрические  характеристики сечения:

Наружная ветвь  наиболее нагруженная.

 

4.5. Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней час-

тей колонны. 

 σ=D_max/(l_см · b_см)≤ R_p ·γ_с, где

M_max=443,2 кН∙м; N_соотв=-658,9 кН; D_max=2459,9 кН.

Прочность стыкового  шва (ш1) проверяем по нормальным напряжениям  в крайних точках сечения надкрановой  части. Площадь шва равна площади  сечения колонны.

σ=N/A₀+M/W=658,9/46,08+443,2/377=15,47 кНсм² < R^св=21,5 кН/см²

l_см =b_op+2·t_пл=32+2·3=38 см, здесь

b_op - ширина опорного ребра;

t_пл - толщина плиты;

t_тр с, принимаем t_тр=18 мм.

Усилие во внутренней полке верхней части колонны:

F =N·h_в/2·h_н+M/h_в +D_max·0.9=658,9·0.29/2·1,25+443,2/1,25+2459,9·0,9=2679,9 кН.

Применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08Г2С, d=1,4-2 мм

R_wf =215МПа - расчетное сопротивление металла шва;

R_wz =0,45∙R_un=211,5 МПа  - расчетное сопротивление по границе сплавления;

k_f =8 мм - катет шва;

β_f =0,9; β_z =1,05 - коэффициенты глубины провара шва;

γ_wf =γ_wz =1 - коэффициенты условия работы шва.

Длина шва крепления  вертикального ребра траверсы к  стенке траверсы (ш 2)

 l_ш2= ; l_ш2= см;

l_ш2<85∙ =0,9∙0,08∙85=61,2 см. 

4.6.3.Расчет шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш 3).

.

l_ш3= =36 см;

l_ш3 принимаем 36 см.

=1,087 м, где R_s=140 МПа;

 принимаем 110 см. 

4.6.4.Проверка прочности траверсы как балки . 

Нижний пояс траверсы принимаем из листа 300х12 верхние горизонтальные ребра - из двух листов 180х12.

Положение центра тяжести сечения:

Y_н= =40,8 см

=442666 см⁴;

6397см³;

Максимальный  изгибающий момент в траверсе: при  N=-658.9 кН, M= 443.2 кН·м.

M_тр =(-M/h_н +N·h_в/(2·h_н))·(h_н- h_в)=(443,2/1,25+658,9·0,226/2,5)·(1,25-0,226)=424 кН·м;

σ_тр = M_тр/ W_x=66,3 МПа < R_y=240 МПа.

Максимальная поперечная сила:

Q_max=N·h_в/(2h_н)-M/h_н+1,2∙D_max∙0,9/2=658,9·0,226/(2·1,25)+443,2/1,25+1,2∙0,9∙2459,9/2=1743 кН;

τ_тр =Q/t_тр ·h_тр =1743/1,10·0,018=88 МПа <R_s=140 МПа, 

4.7. Расчет и конструирование базы колонны.

 

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

Т.к. > , то размеры плиты в плане определяем для ветви 1, которые определяются прочностью бетона в фундаменте.

(бетон легкий)

  (табл.6*)

 Принимаем  B=35 см

Принимаем L=70 см.

Определим

1 участок (Опирание  на 4 канта)

;    

 

2 участок  (Опирание на 3 канта)

;  

  ;  ;

3 участок  (Консоль)

Толщина плиты определяется по наибольшему  из моментов. 

;

Принимаем

Толщина плиты не превышает допустимое 20…40мм, поэтому дополнительные ребра жесткости не устанавливаем.

Высоту  траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви  колонны. Все усилия передаются на траверсу через 4 угловых шва (Ш4).

-проволока СВ-0,8А (табл.53*)

(табл.6*)