Подбор сечения нижней части колонны.

Сечение нижней части колонны сплошное, соединение элементов на сварке. По оси подкрановой балки принимаем прокатный двутавр, а с противоположной стороны – полку из листовой стали. Комбинация расчётных усилий по сечениям следующая:

Высоту сечения колонны принимаем .

Сечение колонны подбираем по ядровым моментам:

· для 1-ой комбинации усилий.

,

.

· для 2-ой комбинации усилий.

,

.

Требуемый момент сопротивления (при - для листового проката и - для фасонного проката, по ГОСТ 380-71*):

.

.

Толщину стенки принимаем

При положительном моменте левая ветвь колонны сжимается, а правая растягивается, при отрицательном – наоборот. Требуемая площадь полок будет:

,

.

По конструктивным соображениям принимаем стальной лист с размерами 250´18 мм, .

,

,

По конструктивным соображениям принимаем двутавр №20, , что удовлетворяет условию обеспечения устойчивости колонны из плоскости действия момента:

Определяем геометрические характеристики колонны:

 

Рис 11. Сечение нижней (подкрановой) части колонны.

 

· статический момент сечения относительно оси подкрановой ветви.

.

· расстояние до центра тяжести сечения.

,

где .

· момент инерции, радиус инерции и момент сопротивления сечения относительно оси Х.

,

где - соответственно моменты инерции полки, стенки, двутавра относительно центра тяжести сечения.

.

.

.

· момент инерции, радиус инерции и момент сопротивления сечения относительно оси Y.

,

где - соответственно моменты инерции полки, стенки, двутавра относительно центра тяжести сечения.

.

.

Гибкость нижней части колонны в плоскости и из плоскости рамы составит:

,

,

Двутавр № 20 не проходит по гибкости. Поэтому по конструктивным соображениям принимаем стальной лист с размерами 250´18 мм, и двутавр №27, .

 

Определяем геометрические характеристики колонны:

· статический момент сечения относительно оси подкрановой ветви.

.

· расстояние до центра тяжести сечения.

,

где .

· момент инерции, радиус инерции и момент сопротивления сечения относительно оси Х.

,

где - соответственно моменты инерции полки, стенки, двутавра относительно центра тяжести сечения.

.

.

· момент инерции, радиус инерции и момент сопротивления сечения относительно оси Y.

,

где - соответственно моменты инерции полки, стенки, двутавра относительно центра тяжести сечения.

.

.

Гибкость нижней части колонны в плоскости и из плоскости рамы составит:

,

,

для уменьшения конструктивно предусматриваем распорки в середине высоты нижней части колонны, тогда расчетная длина уменьшится в 2 раза:

.

 

Проверяем устойчивость колонны в плоскости действия момента. Для этого предварительно вычисляем:

,

,

где и по табл. 73 приложения 6 СНиП II – 23 – 81^*.

,

- половина полки двутавра №27,

,

,

,

.

По таблице находим коэффициент .

Уточняем вертикальное усилие с учётом добавления собственного веса колонны по формуле:

,

.

Напряжения в нижней части колонны определяем по формуле:

.

.

Проверяем устойчивость нижней части колонны из плоскости рамы. Предварительно вычисляем коэффициент c:

,

где , т. к. .

.

,

где - момент в средней трети высоты нижней части колонны.

,

,

.

Проверяем устойчивость стержня колонны из плоскости действия момента по формуле:

,

При коэффициент .

.

Местная устойчивость полок нижней части колонны обеспечена, так как соблюдается условие:

.

Для проверки местной устойчивости стенки предварительно вычисляем:

,

где .

.

.

.

,

следовательно, местная устойчивость стенки обеспечена, и площадь всей стенки учитывается в расчёте.

 

Расчёт соединения верхней части колонны с нижней частью

Стык наружных полок проектируем сваркой встык прямым швом, а внутренней полки – накладкой. Определяем усилия в полках верхней части колонны при расчётных значениях в сечении 3 – 3 (табл. 6):

Усилие в полках:

.

Проверяем напряжения в стыковом шве, выполняемое электродами марки Э42.

,

Длина шва нахлёстки накладки составляет (при расчете по металлу шва):

,

где , , .

.

Принимаем , толщину накладки (из условия равнопрочности с полкой) и длину нахлёстки . Длину заделки накладки на стенке нижней части колонны назначаем 600 мм с приваркой швами высотой .