Расчетное сопротивление стали срезу/сдвигу:

,

где -коэффициент надежности по материалу для сталей по ГОСТ 27772-88.

    Принимаем подкрановую балку симметричного  сечения с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали  и швеллера № 36.

     

      .

     

     

,

     где ,

     

     Задаемся  .

    Оптимальная высота балки:

     

.

    Минимальная высота балки:

     

,

где – момент от загружения балки одним краном при. В данном случае .

      – для кранов тяжелого режима работы. 

     Принимаем .

     Задаемся  толщиной полок  , тогда .

     Из  условия среза стенки силой  :

     

.

     Принимаем стенку толщиной 1.6 см.

     

. 

    Размеры поясных листов определяем по формулам:

     

;

     

;

     

.

     Принимаем пояс из листа сечением 20´250 мм, .

     Устойчивость  пояса обеспечена, так как:

     

. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.3 Проверка прочности сечения

    Определим геометрические характеристики принятого  сечения.

     Относительно  оси х-х:

     

;

     

.

    Геометрические  характеристики тормозной балки  относительно оси у-у

     (в  состав тормозной балки входят верхний пояс, тормозной лист и швеллер):

    Расстояние  от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения:

    

, 

    Проверим  нормальные напряжения в верхнем поясе (точке А):

     

     Прочность стенки на действие касательных напряжений на опоре обеспечена, так как принятая толщина стенки больше определенной из условия среза.

     Жесткость балки также обеспечена, так как  принятая высота балки  .

     Проверим  прочность стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана:

     

,

     где – при кранах тяжелого режима работы с гибким подвесом груза,

     

,

     

,

     

       – момент инерции рельса КР-120,

     с = 3,25 – коэффициент податливости сопряжения пояса и стенки для сварных балок.

     Стенку  подкрановой балки следует проверить  также на совместное действие нормальных, касательных и местных напряжений на уровне верхних поясных швов:

                   ,

     где ,

      .

       – нормальные напряжения в срединной плоскости стенки, перпендикулярные оси балки, в том числе:

      ;

       – касательное напряжение,  ;

      .

      . 

      ,

4.4 Соединение поясов  со стенкой

     Поясные швы верхнего пояса и стенки воспринимают: сосредоточенные усилия от колеса крана; сдвигающее усилие, возникающее от изгиба балки.

     Пояса со стенкой соединяются угловыми швами с проваром на всю глубину при режиме работы крана 7К. Угловые швы воспринимают горизонтальное (T) и вертикальное (V) сдвигающие усилия на единицу длины, которые определяются по касательным и местным напряжениям.

     

,

     

,

     В угловых швах проверка проводится по двум зонам:

• по металлу шва;
• по металлу границы сплавления.

     Требуемый катет шва находим из условий:

     

,

     

.

     Для стали С255 материал для сварки электроды типа Э-46А. Группа конструкций – I. Климатический район II₄. . по [2, таблицы 3, 55, 56].

       ,

       где при ,

      .

      , – коэффициент вида сварки по [2, таблица 34]. , – ручная сварка.

      , – коэффициенты условий работы швов по [2, п. 11.2]. ,

     Минимальный катет шва  при толщине более толстого из свариваемых элементов равен [2, таблица 38*].

      ,

     

     Принимаем , ,

      ;

      . 

4.5 Местная устойчивость  стенки подкрановой  балки

     От  действия нормальных, касательных и  местных напряжений может произойти  потеря устойчивости свеса пояса  или стенки балки. Устойчивость свеса  пояса была рассмотрена ранее.

     Устойчивость  стенки не следует проверять, если условная гибкость стенки:

     

     не  превышает значения 2.5 – при наличии местных напряжений в балках с двусторонними поясными швами.

      .

     Устойчивость  стенки обеспечена т.к. 2.048<2.5; также нет необходимости постановки поперечных ребер жесткости 2.048<2.2.

4.6 Расчет опорной  части подкрановой  балки

     Концы разрезных балок усиливаются  поперечными ребрами, которые передают опорное давление с балки на колонну.

     

     Принимаем торцевой тип опорного ребра (см. рисунок 2) 

     Ширина  и толщина ребер определяется расчетом. Требуемая площадь сечения ребра находится из условия сжатия:

     

,

     где F – максимальная опорная реакция;

       – расчетные сопротивления сжатию (при ). 

     Определение максимальной опорной  реакции: 

     Максимальная  опорная реакция будет при  максимальной поперечной силе от крана  и собственного веса подкрановой  балки. 
 
 

     Собственный вес подкрановой балки:

      - распределенная нагрузка.

     

     

     Принимаем , тогда . Принимаем .

     Необходимо  убедиться, что свес опорного ребра  не теряет местную устойчивость. Гибкость свеса не должна превышать значений, установленных по [2, табл. 29*]

     

     

     Опорное ребро вместе с частью стенки шириной  может потерять устойчивость из плоскости балки как центрально сжатая силой F стойка высотой с условной площадью:

. 

Проверка  устойчивости:

     

,

где – коэффициент продольного изгиба, определяется по гибкости условной стойки по [2, табл.72], равной

      ,

      , 

      

      ,

     

     

      . 

     Опорное ребро приваривается к балке  угловыми швами. Рассчитывают вертикальные швы, длина которых  .

       .

     Исходя  из этого, определяем требуемый катет  шва:

• по металлу шва;
• по металлу границы сплавления.

 

      ,

      . 

     Принимаем , т.к.:

     

      .

5 РАСЧЕТ СТУПЕНЧАТОЙ КОЛОННЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ

     Исходные  данные:

     Требуется подобрать сечения сплошной верхней  и сквозной нижней частей колонны  однопролетного производственного  здания (ригель имеет жесткое сопряжение с колонной). Расчетные усилия указаны в таблице:

     Для верхней части колонны:

• в сечении 1-1 (1, 2, 4, 5, 8) N = −460.934 кН; M = −485.37 кН·м;

Q = −242.332 кН;

• в сечении 2-2 (1, 2) N = −558.748 кН; M = −555.635 кН·м;

Q = −104.904 кН;

• в сечении 3-3 (1, 2, 3, 5-, 8) N = −1785.3 кН; M = −1073.43 кН·м;

Q = −141.461 кН;

     Для нижней части колонны части колонны:

• N₁ = −1746.86 кН; M₁ = −544.039 кН·м (изгибающий момент догружает подкрановую ветвь);
• N₂ = −1084.58 кН; M₂ = 449.43 кН·м (изгибающий момент разгружает наружную ветвь);
• Q_max= −233.154 кН.

 

     Материал колонны сталь марки С245, бетон фундамента марки М150.

5.1 Расчет верхней  части колонны

5.1.1 Определение расчетных  длин колонны

     Расчетные длины для верхней и нижней частей колонны в плоскости рамы определим по формулам: