4.5 Расчёт и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

1) M_max= -135 кНм; N_cor= -213.7кН;

2) ) N_max= -462.2 кН; ) M_cor= 95.81 кНм;

Давление кранов = 1216.5 кН.

П рочность стыкового шва (Ш1) проверяем в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны. Принимаем полуавтоматическую сварку сварочной проволокой СВ-08Г2С ГОСТ 2246*-70 в углекислом газе по ГОСТ 8050-85. Расчетное сопротивление сварного соединения γ_с=24∙1,05=25,2

Рисунок 16 – Узел сопряжения верха и низа колонны

Первая комбинация и :

- наружная полка

- внутренняя полка:

Вторая комбинация и :

-внутренняя полка:

-наружная полка:

Здесь —расчётное сопротивление стыкового шва по пределу текучести.

Прочность шва обеспечена с большим запасом.

Толщину стенки траверсы определяем из условия её смятия

Расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности

-нормативное временное сопротивление для листовой стали

-коэффициент надежности по материалу

0.77 см;

40+2∙2 =44 см;

принимаем =1.5 см; 36,1 кН/см².

Усилие во внутренней полке верхней части колонны (вторая комбинация): 422.7 кН.

Применяем полуавтоматическую сварку в нижнем положении в среде углекислого газа сварочной проволокой СВ08А;

=18 кН/см²; = 0,9; = 1,05 (табл. 39 1]) ( = 5 мм);

0,45∙37 = 16,65 кН/см²;

16,65<18<19.425 Расчет ведется по металлу шва

МПа

85∙0,9∙0,5 = 38,25 см

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы.

Для расчёта шва крепления траверсы к подкрановой ветви (Ш3) составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы.

= 1096.2 кН; = 5.1кНм:

1364 кН

Коэффициент ψ = 0,9 учитывает, что усилия и приняты для второго основного сочетания нагрузок. Требуемая длина шва (k_f = 5 мм):

Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определим высоту траверсы по формуле

50.8 см

=9.5 мм - толщина стенки двутавра 40Ш1;

 расчётное сопротивление срезу фасонного проката из стали С245.

Принимаем 51 см.

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N, M и D_max. Нижний пояс траверсы принимаем из листа 360×15 мм, верхние горизонтальные рёбра – из двух листов 150×15 мм.

Геометрические характеристики траверсы приняты из конструктора сечений.

Положение центра тяжести сечения траверсы:

; см⁴ ; см³

Максимальный изгибающий момент в траверсе при 2–ой комбинации усилий:

Максимальная поперечная сила в траверсе с учётом усилия от кранов возникает при комбинации усилий 1,2,7:

Коэффициент =1,2 учитывает неравномерную передачу усилия :

< 1

4.6 Расчёт и конструирование базы колонны

Проектируем базу раздельного типа

Расчётные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:

1. = -1559,3 кН (для расчёта базы шатровой ветви);

2. = -833,9 кН (для расчёта базы подкрановой ветви).

База наружной ветви:

требуемая площадь плиты 2137 см²,

где -расчетное сопротивление бетона осевому сжатию

По конструктивным соображениям свес плиты должен быть не менее 4 см. Тогда = 38,4+2∙5,8 = 50 см 42,7см; принимаем =43см; 50∙43=2150см²> .

Среднее напряжение в бетоне под плитой

0,73кН/см².

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно 2(18+1,64,48)= 30,24 см;

при толщине траверсы 12 мм = = 5,18 см

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты.

Участок1 (консольный свес =5,18см≈5,2 см):

9,9кНсм;

Участок 2 (консольный свес = 5,8см):

12,02 кНсм;

Участок 3 (плита, опертая на четыре стороны: 2; =0,125:

29,57 кНсм;

Участок4 (плита, опертая на четыре стороны ; =0,125):

10,25 кНсм.

Принимаем для расчёта =29,57 кНсм.

Требуемая толщина плиты 2,78 см,

где =230 МПа = 23 кН/см² для стали С245 толщиной от 20 до 30мм.

Принимаем = 28 мм (с учетом припусков на фрезеровку).

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие в ветви передаём на траверсы через четыре угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки СВ08А, d = 1,4-2 мм; = 5 мм.

Требуемая длина шва определяется по формуле:

Принимаем = 7 мм

Принимаем по конструктивным требованиям = 40 см.

Крепление траверс к плите принимаем угловыми швами ручной сваркой электродами Э46 по ГОСТ 9467-75 для которых

=20 кН/см²; = 0,7; = 1,0 (табл. 39 1])

0,45∙37 = 16,65 кН/см²;

γ_с 1,1∙16,65<20<16,65∙1,0/0,7=237,86 Расчет ведется по металлу шва

(1 см учитывает возможный неповар по длин каждого из швов)

принимаем k_f=9 мм

Проверяем прочность траверсы, работающей на изгиб

База подкрановой ветви наименее нагруженная. В связи с этим размеры ее элементов назначаются конструктивно, сообразуясь с соответствующими элементами базы шатровой ветви.

Размеры траверс: t_tr=12 мм, h_tr=400 мм

Т олщина плиты t_pl=28 мм 50∙43=2150см²

Рисунок 17 – База колонны