Проверка устойчивости подкрановой части колонны как единого составного стержня в плоскости действия изгибающего момента
Определяем гибкость колонны в плоскости действия изгибающего момента по формуле:
;
Приведенная гибкость сквозного стрежня:
, где
;
см2;
С учетом этого величина приведенной гибкости:
;
Определяем условную приведенную гибкость:
Определяем относительный эксцентриситет для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь:
.
По значению 
и 
определяем значение коэффициента 
.
Производим проверку устойчивости:
- условие проверки устойчивости;
- условие соблюдается,устойчивость колонны обеспечена.
Определяем относительный эксцентриситет для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь:
.
По значению 
и 
определяем значение коэффициента 
.
Производим проверку устойчивости:
- условие проверки устойчивости;
- условие соблюдается,устойчивость колонны обеспечена.
Таким образом, устойчивость подкрановой части колонны как единого стержня в плоскости действия момента обеспечена. Устойчивость колонны из плоскости действия момента проверять не требуется, поскольку она гарантируется устойчивостью отдельных ветвей.
3.3 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Схема узла представлена на рисунке 15. Сопряжение осуществляется при помощи траверсы.
Производим расчет стыковых швов между верхней и нижней частями колонны. Для этого рассматриваем напряжения от двух комбинаций усилий.
Расчетные комбинации усилий в сечении 2-2 и 3-3. Рассматриваем комбинации соответственно: +Mmax, Nсоотв и -Mmax, Nсоотв:
Сечение 2-2:
, 
;
, 
;
Расчетные комбинации усилий в сечении 3-3:
, 
;
Давление кранов 
кН.
Рисунок 15 - Схема узла сопряжения верхней и нижней частей колонн
Прочность стыкового шва проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части.
Первая комбинация M и N:
Наружная полка.
Условие прочности:
- условие соблюдается.
Внутренняя полка
Условие прочности:
- условие соблюдается.
Вторая комбинация M и N:
Наружная полка.
Условие прочности:
- условие соблюдается.
Внутренняя полка
Условие прочности:
- условие соблюдается.
Все условия выполняются => прочность стыковых сварных швов обеспечена.
Толщину траверсы определяем из условия смятия:
, где
- расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности. Величина определяется по формуле:
, где
-временное сопротивление стали разрыву. Для стали С255 
;
;
Требуемая толщина определяется по формуле:
где
z - длина площадки, на которой располагаются сжимающие напряжения от усилия подкрановой балки. Определяется по формуле:
см;
Принимаем толщину плиты 
см
Определяем высоту траверсы. Для этого необходимо определить значение 
. Так как 
, то величину расчетного продольного усилия 
определяем по формуле:
;
Требуемая длина сварного шва В:
, где
- катет сварного шва. Принимаем равным 
;
- коэффициент для расчета углового шва соответственно по металлу шва. Принимаем равным 
.
- расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва. Принимаем 
Требуемая длина сварного шва С:
, где
- усилие внутренней полки. Величина вычисляется по формуле:
Принимаем высоту траверсы 
Производим проверку прочности траверсы на поперечный изгиб. Для этого определим величину максимального изгибающего момента:
Момент инерции сечения относительно оси X:
Момент сопротивления траверсы относительно оси X:
.
Напряжения от действия изгибающего момента:
- условие соблюдается
Условие соблюдается, следовательно, сопряжение верхней и нижней части колонны сконструировано верно.
3.4 Расчет базы колонны.
Ширина нижней части колонны превышает 1 м, поэтому принимаем базу раздельного типа.
Для расчета базы принимаем усилия в наружной ветви:
наружная ветвь
подкрановая ветвь
Для расчета базы рассматриваем максимальное усилие 
.
Требуемую площадь плиты базы найдем по формуле:
, где
. Для бетона класса В12,5 принимаем 
. 
.
По конструктивным соображениям, свес плиты 
должен быть не менее 40мм. Тогда должно выполняться условие:
см;
Принимаем 
см. Тогда требуемая длина плиты будет:
см. Принимаем 
Фактическая площадь плиты
,
Среднее напряжение в бетоне под плитой
Рисунок 1 - Схема базы колонны
Принимаем толщину траверсы 
мм, минимальный свес 
см.
Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты.
1. Участок 1 (консольный свес 
).
;
2. Участок 2 (консольный свес ).
;
3. Участок 3 (плита, опертая на четыре стороны; отношение 
; значение коэффициента 
).
;
4. Участок 4 (плита, опертая на четыре стороны; отношение 
; значение коэффициента 
).
;
Принимаем для расчета 
.
Определяем требуемую толщину плиты:
см
Принимаем плиту толщиной 
мм.
Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие в ветви передаем на траверсы через четыре угловых шва.
см
Принимаем 
см.
Конструктивно принимаем длину траверсы:
Далее необходимо произвести расчет анкерных болтов. Для расчета болтов рассматриваем комбинацию Nmin, Mсоотв. Усилия для этой комбинации: 
кН, 
. Усилие растяжения в анкерном болте определяем по формуле:
.
Принимаем минимальное количество болтов с одной стороны (в растянутой зоне): n=2.
Требуемая площадь сечения болта:
Принимаем болт диаметром 
, площадью поперечного сечения 
Длина анкеровки в бетоне 
.