I комбинация m и n:
1) Наружная полка - догружаемая :
где А- полная площадь сечения (с учетом площади всей стенки);
-
расчетное сопротивление стыкового шва;
при сжатии
2) Внутренняя полка – разгружаемая :
расчетное сопротивление стыкового
шва растяжению при невыполнении
физических методов контроля качества
шва.
“-”- указывает на то, что часть сечения
растянута от действия изгибающего
момента
;
“+”- все сечение сжато, но в области
разгрузки от М работает упруго
;
II комбинация m и n:
1) Наружная полка – разгружаемая :
;
2) Внутренняя полка - догружаемая :
.
2) Расчет траверсы:
В ступенчатых колоннах подкрановые
балки опираются на уступ колонны. Для
передачи усилий от верхней части колонны
и подкрановых балок на нижнюю часть в
месте уступа устраивают траверсу. Высота
траверсы
ширины нижней части колонны. Усилие
через
(фрезерованную поверхность опорного
ребра балки) плиту толщиной
мм
передается на стенку траверсы.
Определение толщины стенки траверса:
1 ) При передачи усилия через фрезерованную поверхность стенка траверсы работает на смятие:
Отсюда, толщина стенки траверсы:
,
где
длина
сминаемой поверхности:
мм;
ширина
опорного ребра подкрановой балки.
Задаемся
мм;
толщина плиты. Принимаем
мм;
расчетное
сопротивление смятию:
;
МПа
по табл. 51 СНиП II
23-81* для листового проката С235;
-
коэффициент надежности материалу;
МПа;
Т.е.,
см.
По ГОСТ 82-70 принимаем
см.
2) Расчет шва Ш2:
Продольная сила и изгибающий момент от верхней части колонны также передаются на траверсу. В запас прочности допустимо считать, что усилия M и N передаются только через полки верхней части колонны.
,
M и N – усилия в сечении 2-2:
кН;
кН;
По большему усилию рассчитываем длину шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (Ш2), исходя из приварки четырьмя швами:
,
Применяем полуавтоматическую сварку проволокой Св- 0,8А (табл. 55 СНиП II 23-81*);
МПа (табл. 56 СНиП II
23-81*)- расчетное сопротивление металлу
шва;
МПа- расчетное сопротивление по металлу
границы сплавления;
по табл. 38 СНиП II
23-81* при полуавтоматической сварке и
до 430 МПа и толщине наиболее толстого
из свариваемых элементов
мм
=
-
вертикальное ребро траверсы и
мм:
мм.
Принимаем мм.
во всех случаях.
коэффициенты глубины проплавления
шва (по табл. 84 СНиП II
23-81*) диаметром проволоки
мм
и катете шва
мм,
.
Итак,
По меньшему значению определим
см.
см.
В вертикальном ребре делаем прорезь и в стенке подкрановой ветви делаем пропезь, в которую заводим стенку траверсы.
3) Расчет шва Ш3:
В решетчатых колоннах траверса работает
как балка двутаврового сечения,
нагруженная усилиями M,
N и
и имеющая пролет, равный ширине нижней
части колонны
мм.
Рассчитаем шов крепления траверсы к подкрановой ветви Ш3.
Составим комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы: M и N в сечении 2-2, дающие наибольшую продольную силу и соответствующий ей наибольший отрицательный момент:
кНм
кН
Опорная реакция:
,
коэффициент
сочетания, так как усилия приняты по
второму сочетанию;
кН.
Требуемая длина шва по условию прочности по металлу шва:
4)Определение высоты траверсы:
Высоту траверсы
определим из условия среза стенки
подкрановой ветви в месте крепления
траверсы.
,
,
толщина
стенки ветви прокатного двутавра I№30К1:
мм
см.
Принимаем
см
(по ГОСТ 82-70).
.
Принимаем
м>
.
5) Проверка прочности траверсы.
Нижний пояс траверсы принимаем
конструктивно из листа:
мм,
мм
Принимаем по ГОСТ 82-70
мм.
Верхний пояс траверсы – из листа.
мм,
мм
Геометрические характеристики траверсы:
- положение центра тяжести:
см
- момент инерции относительно оси х:
-
минимальный момент сопротивления:
т.е.
Прочность траверсы как балки двутаврового сечения, напряженной усилиями M, N и , проверяем на изгиб и срез:
1) на изгиб:
,
где
,
наибольшая
опорная реакция траверсы при соответствующем
максимальном сочетании усилий;
2) на срез:
,
где
максимальная поперечная сила в траверсе
при тех же сочетаниях, что и
,
дающих наибольшую опорную реакцию.
коэффициент сочетания, так как усилия приняты по второму сочетанию;
коэффициент,
учитывающий неравномерную передачу
усилия
;
Коэффициент К учитывает возможную непараллельность торцов опорного ребра балки и плиты из-за неточности изготовления.
расчетное
сопротивление срезу;
Расчет и конструирование базы колонны.
В сквозных колоннах при
мм
применяют раздельные базы под каждую
ветвь.
Так как ветви сквозных колонн работают на центральное сжатие, расчет и конструирование баз выполняется как для центрально-сжатых колонн.
1) Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны 4-4:
- для подкрановой ветви (с
):
кНм,
кН
- для наружной ветви(с
):
кНм,
кН
- с максимальной продольной силой:
для наружной ветви
кН,
кНм
для подкрановой ветви
кН,
кНм
Определим расчетные усилия в ветвях:
1) в подкрановой ветви:
см,
см
– расстояние от центра тяжести всего
сечении до центров тяжести соответствующих
ветвей;
см
– расстояние между центрами тяжести
ветвей.
- от :
кН
- от
:
кН
2) в наружной ветви:
- от :
кН
- от :
кН
Выбираем большие усилия в ветвях и по ним ведем расчет.
- подкрановая ветвь:
кН
- наружная ветвь:
кН
2) База наружной ветви:
Принимаем бетон фундамента класса
В12,5. Расчетное сопротивление бетона
сжатию
МПа.
Требуемая площадь плиты:
см²
где
расчетное
сопротивление местному смятию;
ориентировочно
при местном смятии.
Назначаем ширину плиты
:
см
где
,
свес
плиты, принимается в пределах 30…50мм;
принимаем С=40мм.
Принимаем
см.
Длина плиты:
см
По ГОСТ 82-70 принимаем
см.
Полученная площадь плиты:
см²
см²
Среднее напряжение в бетоне под плитой ( отпорное давление фундамента):
П
ринимаем
толщину траверс базы
мм.
Траверсы располагаем симметрично
относительно центра тяжести ветви.
Плиту разбиваем на 4-е участка в зависимости от условий опирания и определяем изгибающие моменты на этих участках:
(1)- консольный участок:
кНсм
свес плиты на участке1:
см
см
– расстояние от центра тяжести ветви
до грани полки.
Так как
,
то принимаем, что
.
И делаем перерасчет размеров плиты,
т.е.
см,
отсюда
см
По ГОСТ 82-70 принимаем
см.
Ширина плиты:
см
По ГОСТ 82-70 принимаем
см.
см
Делаем перерасчет:
кНсм
Полученная площадь плиты:
см²
см²
(2)- консольный участок:
кНсм
свес плиты на участке2:
см
мм
– расстояние между наружными гранями
полок швеллера равное расстоянию
двутавра.
(3)- плита, опертая на четыре
стороны:
кНсм
коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны к более короткой;
При
(
табл. 8.6 Беленя)
(4)- плита, опертая на четыре стороны:
кНсм
коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны к более короткой;
При
(
табл. 8.6 Беленя)
М
аксимальный
момент – на первом участке:
кНсм,
по которому определяем требуемую толщину
плиты:
см
расчетное
сопротивление при t>20мм
до 40 мм для С235
МПа
для листового проката.
Принимаем
мм;
2мм- припуск на фрезеровку.
3) База подкрановой ветви:
Требуемая площадь плиты:
см²
Ширина плиты:
мм.
Длина плиты:
см
По ГОСТ 82-70 принимаем
см.
Полученная площадь плиты:
см²
см²
Среднее напряжение под плитой:
Определяем моменты:
(1)- консольный участок:
кНсм
мм
(2)- консольный участок:
кНсм
см
(3)- плита, опертая на четыре стороны:
кНсм
коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны к более короткой;
При
(
табл. 8.6 Беленя)
Так как моменты в плите подкрановой
ветви больше, чем в плите наружной ветви
Максимальный момент – на втором участке:
кНсм,
по которому определяем требуемую толщину
плиты:
см,
то толщину плиты наружной ветви назначаем
по подкрановой ветви:
мм.
4) Определение высоты траверсы.
Высоту определяем из условия крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие передаем через четыре угловых шва. Усилие – максимальное в двух ветвях – возникает в наружной ветви: кН.
Принимаем полуавтоматическую сварку
проволокой Св-0,8А
мм;
мм.
Расчет ведем по металлу шва.
см.
Принимаем
см
(ГОСТ 82-70).
5) Расчет анкерных болтов.
Анкерные болты рассчитываем на
специальное сочетание усилий, которое
вызывает растяжение в ветвях – момент
М и нормальная сила N,
действующие в уровне верхнего обреза
фундамента, определяемые при выборе
наихудшего случая загружения, когда
наблюдается максимальный момент
и соответствующая этому моменту
минимальная сила
.