При испытании образцов колонн использовались рычажные системы (рис. 1), описанные в [1, 2 и др.]. В процессе испытаний пришлось конструировать рычаг. Его расчетная схема и окончательный вид представлены на рис. 2, 3 соответственно. Два швеллера (поз. 1) свариваются прерывистым швом с шагом 200-300 мм. На одном конце рычага приварены два равнополочных уголка 2 с отверстиями для крепления с платформой, на другом – пластина 4 (паз необходим для установки упоров). Пластины 5, 6, 7, 8 служат для усиления опорной части рычага: предотвращают отрыв пластины 4 от швеллеров и отрыв нижней полки швеллера от стенки. Для установки упоров пластина 5 изготовлена с вырезом, а ширина пластины 6 – меньше длины паза. Ограничители 3 служат для фиксации колонны.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Перед испытаниями проверяются прочность рычага, болты (крепления платформы с рычагом и соединения планки к стойке) на срез и смятие и сварные швы по металлу шва и по основному металлу по границе его сплавления с металлом шва.

Нагрузка, действующая на конструкцию, определяется по формуле (1):

где Q – вес платформы и испытательной нагрузки, q – вес 1 пог. м рычага, l₁, l₂ из рис. 2.

Продольная сила, действующая на стойку:

Расчет на прочность рычага осуществляется по формуле (3):

M/W £ Rg (3),

где M – максимальный изгибающий момент (определяется по формуле (4)), W – момент сопротивления рычага (берется из сортаментов для двух швеллеров), R – расчетное сопротивление металла на растяжение, сжатие, g – коэффициент условия работы.

Число болтов n определяется по формуле (5) из [3]:

где N^б_min – меньшее из расчетного усилия для одного болта, вычисленное по формулам (6) (расчет на срез болта) и (7) (расчет на смятие элементов, соединяющих болт), g – коэффициент условия работы конструкции.

N^б_ср = R^б_срg_бA_бn_ср (6),

где R^б_ср – расчетное сопротивление болтов срезу (зависит от класса прочности болтов); g_б – коэффициент условий работы соединения, A_б – площадь сечения болта по ненарезной части; n_ср – число расчетных срезов одного болта (для расчета болта крепления платформы с рычагом n_ср = 2, для расчета болтов соединения планки с упорами к стойке n_ср = 1).

N^б_см = R^б_смg_бdSt (7),

где R^б_см – расчетное сопротивление смятию элементов соединяемых болтами (зависит от вида, толщины проката и марки стали), d – диаметр стержня болта, St – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении.

Расчет сварных соединений производится по металлу шва (4) и по основному металлу по границе его сплавления с металлом шва (5):

N/b_шk_шl_ш
£ R^св_ушg^св_ушg (4),

N/b_сk_шl_ш
£ R^св_усg^св_усg (5),

где k_ш – катет шва; b_ш, b_с – коэффициенты глубины проплавления шва, l_ш – расчетная длина шва, g^св_уш, g^св_ус – коэффициенты условий работы сварного соединения; R^св_уш – расчетное сопротивление срезу (условному) металла шва; R^св_уш – расчетное сопротивление срезу (условному) металла границы сплавления шва.

Рис. 5 Рис. 6

В результате испытаний выявлено, что вышеперечисленных расчетов недостаточно (в месте опирания рычага и упоров происходит отрыв полок швеллеров рычага от стенок). На рис. 4, 5 показаны разрушения рычага обычного и усиленного пластиной 8 (см. рис. 2). В результате дополнительного усиления опорной части рычага пластинами 5 и 7 (см. рис. 2) испытания проводятся успешно и рычаг выдерживает необходимую нагрузку.