4.9 Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Для передачи усилий от верхней части колонны к нижней и опирания подкрановых балок принимаем одноступенчатую траверсу (рис.12). Для получения достаточной жесткости назначаем высоту траверсы h_тр = 0,8h_н = 0,8150 = 120 см. Нагрузка от давления подкрановых балок на колонну D_max = 2853 кН передается на траверсу через распределительную плиту, толщину которой принимаем 25 мм (поверхность плиты выполняют остроганной, торец подкрановой ветви фрезеруют). Материал траверсы сталь С235 (R_y = 220 Мпа; R_р= 350 Мпа). Минимальная толщина стенки траверсы по условию ее работы на смятие:

Здесь b_op = 36 см - ширина опорного ребра подкрановой балки (см. п.2.2.); t_пл = 2,5 см - толщина опорной плиты.

Принимаем для стенки траверсы лист - 1200 х 20. Размеры горизонтальных листов принимаем конструктивно:

• нижнего листа – расстояние в свету между полками ветвей колонны b_н.л = 496 - 214 = 468 мм, t_{н f} = 12 мм;

• верхних листов - конструктивно 2 - 180 х 16. Для удобства наложения монтажных швов верхние пояса смещаем вниз на 150 мм от верхнего обреза (рис. 12).

Расчет примыкания верхней части колонны к нижней. Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом (сечение 2-2)

М = 331,7 кНм; N = 892 кН (загружения 1, 2);

М = - 331,6 кНм; N = 451 кН (загружения 1, 3, 5).

Соединение верхней части колонны с нижней осуществляется стыковыми швами по всему периметру сечения верхней части колонны (рис. , шов А). Расчетное сопротивление сварного стыкового шва на растяжение при ручной дуговой сварке R_wy = 0,85R_y = 0,85220 = 187 МПа.

Геометрические характеристики сварного стыкового шва равны геометрическим характеристикам сечения подкрановой части колонны:

А_ш = А_о = 213,4 см²; W_х.ш = W_х = 7220 см³ (см.п.4.2.).

Проверяем прочность сварного стыкового шва:

Рис.12

1-я комбинация M и N:

наружная полка (момент разгружает полку):

МПа < R_wy_c = 187 МПа;

внутренняя полка (момент догружает полку):

МПа < R_y_c = 220 МПа.

2-я комбинация M и N:

наружная полка (момент догружает полку):

МПа < R_y_c = 220 МПа;

внутренняя полка (момент разгружает полку):

МПа < R_wy_с =187 МПа.

Расчет траверсы. В качестве расчетной схемы траверсы принимаем однопролетную балку, опертую на ветви подкрановой части колонны (рис. 12). Для упрощения расчета и несколько в запас прочности считаем, что усилия от верхней части колонны передаются на траверсу только через полки. Тогда приведенное усилие в полках при М = 331,7 кНм; N = 892 кН:

кН.

Максимальный изгибающий момент в траверсе:

M_max = P·(h_b/h_н)·(h_н – h_b) = 814·(0,9/1,5)·(1,5 – 0,9) =293 кН·м.

Поперечная сила на опоре подкрановой ветви:

Q = P·(h_b/h_н) = 814·(0,9/1,5) = 488,4 кН.

Геометрические характеристики сечения траверсы (рис. 12)

Положение центра тяжести траверсы:

y_в = h_тр –y_н = 120 – 59 =61 см.

Момент инерции сечения траверсы относительно оси х-х

Минимальный момент сопротивления сечения:

W_min = I_x /y_в = 576282/61 = 9447 см³.

Проверяем прочность траверсы

Мпа < R_yγ_c = 230 МПа.

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов:

Q_max = Q_в + kD_max = 488,4 + 1,228480,9 = 3564 кН.

Коэффициент k = 1,2 учитывает неравномерную передачу усилия D_max, а коэффициент  = 0,9 учитывает 2-е основное сочетание нагрузок.

Для крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (ш 2) и для крепления траверсы к подкрановой ветви (ш 3) применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08; d = 2 мм; _f = 0,9; _z = 1,05; для крепления вертикальных ребер назначаем катеты шва k_f = 6 мм; R_wf = 180 МПа; R_wz = 0,45R_un = 0,45360 = 162 МПа.

_fR_wf_wf_c = 0,918011 = 162 МПа;

_zR_wz_wz_c = 1,0516211 = 170,1 МПа.

Для крепления траверсы принимаем k_f = 9,0.