8.2 Конструирование и расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:
а) М = 44,11 кН м; N= -554 кН;
б) М = -314,39 кН м; N = -723,34 кН.
Давление кранов Dmax = 940,312 кН.
Прочность стыкового шва проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны. Принимаем полуавтоматическую сварку сварочной проволокой Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70* в углекислом газе по ГОСТ 8050-85. Расчетное сопротивление сварного соединения Rwy = Ry = 240 МПа (24 кН/см2); коэффициент условия работы шва
γс = 1,05.
Первая комбинация М и N:
- наружная полка:
где Rwy γc = 24 1,05 = 25,2 кН/см2 ;
- внутренняя полка:
Вторая комбинация М и N:
- наружная полка:
- внутренняя полка:
Толщину стенки траверсы определяем из условия ее смятия.
Расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (имея в виду наличие пригонки):
где:
Run
= 37 кН/см2
– нормативное значение временного
сопротивления для листовой стали С245
по ГОСТ 27772-88 при t
= 2
20
мм и t
от 20 до 40 мм [2];
γm = 1,025 коэффициент надежности по материалу.
Тогда:
где:
,
( bs
– ширина опорного ребра подкрановой
балки).
Принимаем tr = 8 мм.
Усилие во внутренней полке верхней части колонны
(вторая комбинация М и N):
Определяем длину шва крепления внутренней полки верхней части колонны к стенке траверсы. По таблице Г.1 [2]принимаем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А по ГОСТ 2246-70*, d = (1,4 2) мм, по таблице 38 [2] kfmin = 5 мм, по таблице 39 [2] βf = 0,9; βz = 1,05; по таблице Г.2 [2] Rwf = 180 МПа, по таблице 4 [2] Rwz = 0,45 Run = 0,45 370 = 166,5 МПа.
При этом условии:
Условие
выполняется и, следовательно, расчёт
можно вести только по металлу шва. По
пункту 14.1.6[2] проверяем условие:
В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы.
Для
расчёта шва крепления траверсы к
подкрановой ветви (прил.5, рис. 5.1)
составляем комбинацию усилий, дающую
наибольшую опорную реакцию траверсы.
Такой комбинацией будет сочетание
(таблица 5.1) 1,2,4,5(+),8:
Здесь 0,9 учитывает, что N и M взяты для второго основного сочетания нагрузок.
Требуемая длина шва:
Требуемую
высоту траверсы
определяем из условия прочности стенки
подкрановой ветви:
;
где tω=11 мм - толщина стенки двутавра №50Ш1.
Т. к. расчётная высота траверсы мала принимаем конструктивно 0,8h1=800мм.
Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной N, M и Dmax. Нижний пояс траверсы принимаем из листа 454х15 мм, верхние горизонтальные рёбра из двух листов 150х15 мм.
Геометрические характеристики траверсы:
- положение центра тяжести сечения:
- момент инерции относительно центральной оси «х»:
- момент сопротивления для наиболее удалённой точки сечения от центральной оси «х»:
Максимальный изгибающий момент в траверсе Мtr при комбинации усилий «б» (рис.5.1 по приложению 5):
Нормальное напряжение в траверсе:
Условие выполняется.
Максимальная поперечная сила в траверсе с учётом усилия от кранов (комбинация усилий та же, что и при расчёте сварного шва):
где k – коэффициент, учитывающий неравномерную передачу давления Dmax.
Касательные напряжения:
Проверка выполняется.