Проектирование металлического каркаса

Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:

Отличие от первоначально принятых размеров мало, поэтому усилия в ветвях не пересчитываем.

4.2.1 Проверка устойчивости ветвей

Из плоскости рамы (относительно оси y-y): .

Подкрановая ветвь:

Наружная ветвь:

Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки:

Принимаем , разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей (5 шт). Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей  и ).

Для подкрановой ветви:

Для наружной ветви:

4.2.2 Расчет решетки подкрановой части колонны

Поперечная сила в сечении колонны .

Условная поперечная сила:

.

Расчет решетки проводим на .

Усилие сжатия в раскосе:

где  (угол наклона раскоса, см. рис. 4.1.).

Задаемся;.

Требуемая площадь раскоса:

.

R = 240 МПа = 24 кН/см2 (фасонный прокат из стали С245);

(сжатый уголок, прикрепляемый одной полкой).

Габариты сечения 79.9 x 79.9 мм

Геометрические характеристики сечения

.

Напряжения в раскосе:

.

4.2.3 Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня

Геометрические характеристики всего сечения:

Приведенная гибкость:

.

Коэффициент  зависит от угла наклона раскосов.

При ,  .

 – площадь сечения раскосов по двум граням сечения колонны.

.

Для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь (сечение 4-4):

N2 = -508,0 кН;   М2 = 827,5 кНм

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь (сечение 4-4):

N1 = -1489,2 кН; M1 = -725,6 кНм

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.

4.3 Узел сопряжения верхней и нижней частей колонны

Расчетные комбинации усилий в сечениях над уступом:

N= -373,0 кН; M = -91,8 кНм; Q = 3,6 кН;

Давление кранов .

Прочность стыкового шва (ш1)проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.

Наружная полка:

.

Внутренняя полка:

.

Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия по формуле: 

; принимаем

Принимаем tтр=1,6 см.

Усилие во внутренней полке верхней части колонны:

.

Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (ш2): 

.

Применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А, d = 1,4...2 мм.

Назначаем:

;

.

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы. Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3) составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы.

Такой комбинацией будет сочетание (1, 2, 7)  М = -151,8 кН·м;  N = -353,8 кН:

Коэффициент 0,9 учитывает, что усилия N и M приняты для второго основного сочетания нагрузок.

Требуемая длина шва:

Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы (линия 1-1) определяем высоту траверсы  по формуле:

где  – толщина стенки I 30Ш2;  – расчетное сопротивление срезу фасонного проката из стали С245. Принимаем .

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N, M и .

Расчетная схема и сечение траверсы приведены на рис. 4.3.

Узел сопряжения верхней и нижней части колонны.

Рис. 4.3.

Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 27016 мм, верхние горизонтальные ребра – из двух листов 14016 мм.

Геометрические характеристики траверсы.

Габариты сечения 296.0 x 396.0 мм

Геометрические характеристики сечения

Максимальный изгибающий момент в траверсе:

.

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов возникает при комбинации усилий (1, 2, 7) М = -151,8 кН·м;  N = -353,8 кН :

.

Коэффициент k = 1,2 учитывает неравномерную передачу усилия .

.

4.4 Расчет и конструирование базы колонны

Ширина нижней части колонны превышает 1 м, поэтому проектируем базу раздельного типа (рис. 4.4.).

База колонны.

Рис. 4.4.

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4):

1)      N1 = -1489,2 кН; M1 = -725,6 кНм (для расчета базы подкрановой ветви);

2)      N2 = -508,0 кН; М2 = 827,5 кНм (для расчета базы наружной ветви).

Усилия в ветвях колонны определим по формулам:

В подкрановой ветви:

.

В наружной ветви:

.

База наружной ветви. Требуемая площадь плиты.

,

 (бетон М150).

По конструктивным соображениям свес плиты  должен быть не менее 4 см.

Тогда , принимаем В = 40 см.

,

принимаем Lтр = 30 см.

.

Среднее напряжение в бетоне под плитой

.

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно:

,

при толщине траверсы 12 мм .

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты:

Участок 1 (консольный свес ):

;

Участок 2 (консольный свес ):

;

Участок 3 (плита, опертая на четыре стороны ):

;

Участок 4 (плита, опертая на четыре стороны

):

.

Принимаем для расчета .

Требуемая толщина плиты:

,

R = 235 МПа = 23,5 кН/см2 для стали С255 толщиной 18-40 мм.

Принимаем  (3 мм припуск на фрезеровку).

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие в ветви передаем на траверсы через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А, d = 1,4..2 мм.

Требуемая длина шва определяется по формуле:

Принимаем

Расчетные характеристики:

прикрепления рассчитываем по металлу шва, принимая катет угловых швов .

.

Проверяем допустимую длину шва:

.

Требования к максимальной длине швов выполняется. Крепление траверсы к плите принимаем угловыми швами .

Проверяем прочность швов:

.

Швы удовлетворяют требованиям прочности. При вычислении суммарной длины швов с каждой стороны шва не учитывалось по 1 см на непровар.

Приварка торца колонны к плите выполняется конструктивными швами , так как эти швы в расчете не учитывались.

4.5 Расчет траверсы

Copyright © 2012 г.
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.