7.5 Расчёт и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:
1)
= 143,6 кНм;
=
-359,7 кН;
2) = -470 кНм; = -918,5 кН;
Давление кранов
= 1312,45 кН.
Прочность 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
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
0,87см;
30+2∙2
=24 см;
принимаем
=1,0
см;
Усилие во внутренней полке верхней
части колонны (вторая комбинация):
1503,69 кН.
Применяем полуавтоматическую сварку в нижнем положении в среде углекислого газа сварочной проволокой СВ08А;
=18
кН/см2;
=
0,9;
=
1,05 (табл. 39 [1])
(
=
6 мм);
0,45∙37
= 16,65 кН/см2;
16,65<18<19,425 Расчет ведется по металлу
шва
МПа
85∙0,9∙0,6
= 45,9 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. Такой комбинацией будет сочетание 1,2:
= - 918,5 кН; = -470кНм:
856,58
кН
Требуемая длина шва:
Из условия прочности стенки подкрановой
ветви в месте крепления траверсы
определим высоту траверсы
по формуле
30,84
см
=9,5
мм - толщина стенки двутавра 40Ш;
расчётное сопротивление срезу фасонного
проката из стали С245.
Принимаем
45
см.
Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N, M и Dmax. Нижний пояс траверсы принимаем из листа 360×18 мм, верхние горизонтальные рёбра – из двух листов 160×18 мм.
Найдём геометрические характеристики траверсы.
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:
Коэффициент
=1,2
учитывает неравномерную передачу усилия
:
<1
Рисунок 7.3 – Сопряжение верхней и нижней частей колонны
7.6 Расчёт и конструирование базы колонны
Проектируем базу раздельного типа
Расчётные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:
= 1712,7 кНм; = -1736,4 кН (для расчёта базы шатровой ветви);
= -654,5 кНм; = -1982,6 кН (для расчёта базы подкрановой ветви).
Усилия в ветвях колонны:
-для шатровой ветви
=2855,74 кН;
-для подкрановой ветви
= 1545,38 кН;
База шатровой ветви:
требуемая площадь плиты
3006,05
см2,
где
-расчетное
сопротивление бетона осевому сжатию
По конструктивным соображениям свес
плиты
должен быть не менее 4 см. Тогда
= 39,6+2∙5,2 = 50 см
60,12
см; принимаем
=62см;
50∙62=3100см2>
.
Среднее напряжение в бетоне под плитой
0,92кН/см2.
Из условия симметричного расположения
траверс относительно центра тяжести
ветви расстояние между траверсами в
свету равно
2(24+1,87,56)=
37 см;
при толщине траверсы 10 мм
=
= 11,5 см
Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты.
Участок1 (консольный свес
=11,5
см):
60,91 кНсм;
Участок 2 (консольный свес
=
5,2см):
12,45
кНсм;
Участок 3 (плита, опертая на четыре
стороны:
1,5;
=0,128:
67,92
кНсм;
Участок4 (плита, опертая на четыре
стороны
;
=0,125):
13,14кНсм.
Принимаем для расчёта
=67,92
кНсм.
Требуемая толщина плиты
3,60
см,
где =300 МПа = 30 кН/см2 для стали С345 толщиной от 20 до 40мм.
Принимаем
=
38 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; = 8 мм.
Требуемая длина шва определяется по формуле:
Принимаем по = 54 см.
Крепление траверс к плите принимаем угловыми швами ручной сваркой электродами Э42А по ГОСТ 9467-75 для которых
=18 кН/см2; = 0,7; = 1,0 (табл. 39 [1])
0,45∙37 = 16,65 кН/см2;
16,65<18<18∙1,0/0,7=25,71 Расчет ведется по металлу шва
(1 см учитывает возможный непровар по
длине каждого из швов)
принимаем kf=15 мм, по таблице 38 [1]
Проверяем прочность траверсы, работающей на изгиб
Рисунок 7.4 – База колонны
Размеры траверс: ttr=10 мм, htr=440 мм
Толщина плиты tpl=38 мм 50∙62=3100см2