4.3.5. Проверка устойчивости подкрановой части колонны как единого составного стержня в плоскости действия изгибающего момента.
Гибкость стержня относительно свободной оси :
Приведенная гибкость
Условная приведенная гибкость:
Относительный эксцентриситет для комбинации усилий, вызывающих наибольшее сжатие в подкрановой ветви,
По таблице 2 [1] принимаем и проверяем прочность:
Для комбинации усилий, вызывающих наибольшее сжатие наружной ветви,
Принимаем и проверяем прочность:
Таким образом, устойчивость подкрановой части колонны как единого стержня в плоскости действия момента также обеспечена. Устойчивость из плоскости проверять не требуется, поскольку она гарантирована устойчивостью отдельных ветвей.
4.4 Конструирование и расчет узлов колонны
Схема узла представлена на рис. 4.1.Сопряжение осуществляется при помощи траверсы. Производим расчет стыковых швов А между верхней и нижней частями колонны. Для этого рассматриваем напряжения от двух комбинаций усилий.
Из таблицы расчетных сочетаний усилий выписываем для сечения 2 – 2:
, ,
, .
Комбинация 1:
наружная полка
внутренняя полка
где расчетное сопротивление металла стыкового сварного соединения, .
Комбинация 2:
наружная полка
внутренняя полка
Все условия выполняются, следовательно, прочность стыковых сварных швов обеспечена.
Производим конструирование траверсы рис.4.1
Проверяем траверсу на прочность по торцевому смятию:
где максимальное давление от подкрановой балки, ;
расчетное сопротивление стали С255 смятию,
где временное сопротивление стали С255, ;
.
Фактическая площадь смятия траверсы
где ширина распространения напряжения смятия,
где ширина и толщина подкрановой балки.
Определяем высоту траверсы по длине сварных швов. Для этого находим расчетное продольное усилие, воспринимАаемое швами:
Требуемая длина четырех швов В:
где коэффициент, учитывающий ручную сварку;
катет шва, ;
расчетное сопротивление сварного углового шва срезу по металлу шва для электродов Э-42, .
Требуемая длина сварных швов С:
где усилие во внутренней полке,
где наибольшее значение из двух комбинаций усилий;
площадь сечения внутренней полки,
.
Принимаем высоту траверсы
,
где толщина полок траверсы.
Производим проверку прочности траверсы на поперечный изгиб.
Момент, действующий на траверсу:
Момент инерции в сечении относительно оси :
где ширина траверсы, принимаем равной ширине нижней части колонны,
Момент сопротивления относительно оси :
Условие прочности траверсы на изгиб
Условие выполняется, следовательно, сопряжение верхней и нижней частей колонны сконструировано верно.
4.5 Расчет базы колонны
Ширина нижней части колонны более 100 мм, поэтому к проекту принимается раздельная база колонны. (рис. 5.1)
Расчетная комбинация усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4):
,
,
Усилия в ветвях колонны:
в подкрановой ветви
в наружной ветви
К расчету принимаем наружную ветвь колонны.
Требуемая площадь плиты:
где расчетное сопротивление фундамента,
расчетное сопротивление бетона класса B15 на сжатие, .
По конструктивным соображениям свес плиты должен быть не менее 40 мм. Тогда ширина плиты:
Принимаем .
Длина плиты:
Принимаем .
Фактическая площадь плиты:
Среднее напряжение в бетоне под плитой:
Принимаем толщину траверсы мм.
Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты:
участок 1: (консольный свес )
участок 2: (консольный свес )
участок 3: (плита оперта по четырем сторонам, :
.
участок 4: (плита оперта по четырем сторонам, :
.
Принимаем для расчета .
Требуемая толщина плиты:
Принимаем толщину плиты .
Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны:
где
Из конструктивных соображений и для учета непроваров принимаем .
Конструктивно длину траверсы принимаем:
.
Произведем расчет анкерных болтов. Расчетные усилия в сечении 4-4 (анкерная комбинация – из таблицы расчетных усилий):
, .
Усилие в анкерных болтах:
Принимаем минимальное количество болтов с одной стороны (в растянутой зоне): n = 2.
Требуемая площадь сечения болта:
где сопротивление растяжению для стали марки ВСт3кп2, .
Согласно табл. 3 приложения, принимаем болт диаметром площадью поперечного сечения .
Длина анкеровки болта в бетоне .