Пример ПЗ КП МК

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

4.5 Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня.

Геометрические характеристики всего сечения:

где АР1=2АР = 2*6,2см2=12,4 см2 — площадь сечения раскосов по двум граням сечения колонны;

α1- коэффициент, зависящий от угла наклона раскоса, α1=27.

Для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь (сечение 3-3), N2 = -603,116 кН; М2=119,457 кН*м;

по формуле 14.23 [3] относительный эксцентриситет:

=0,797 по табл. Ж.3 [2];

N /( А) 603,116кН / 0,797*101,92см2 7,42 кН/см2<Ry=24 кН/см2.

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь (сечение 4-4), N1 = -603,116 кН; М1= -168,813кНм;

=0,701 (табл. Ж.3 [2]);

N2 /( А) 603,116кН / 0,701 101,92см2 8,44 кН/см2<Ry=24 кН/см2.

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.

4.6. Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Подкрановая часть колонны соединяется с надкрановой через траверсу, состоящую из стенки и двух горизонтальных ребер жесткости. Траверса воспринимает усилия от надкрановой части колонны и давления подкрановых балок Dmax. Нижний конец надкрановой части соединяется с траверсой монтажными сварными швами, которые подлежат расчету. Монтажный стыковой шов Ш1 располагается в пределах сечения наружной полки и стенки надкрановой части колонны. Внутренняя полка надкрановой части с помощью угловых швов Ш2 соединяется через листовую накладку со стенкой траверсы.

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Рисунок 16 – Узел сопряжения надкрановой и подкрановой частей колонны.

В запас прочности предполагаем, что продольное усилие N в сечении 2-2 при расчете шва Ш1 передается только через полки надкрановой части колонны, а соответствующий положительный момент – через все сечение. При этом напряжения в стыковом шве Ш1 определяются от

продольного усилия N расчетной площадью сечения шва данной полки A 'f , от изгибающего

момента М+ - моментом сопротивления сечения надкрановой части колонны W 'xb . При

вычислении площади шва и момента сопротивления следует учесть непровары в полках (ширина полки bf уменьшается на 2tf).

где tw – толщина стенки надкрановой части колонны; hef=hw – высота стенки надкрановой части колонны; t f – толщина полки надкрановой части колонны;

bf – ширина полки надкрановой части колонны. Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

1)М = -39,794 кН·м; N = 155,468 кН (загружение 1+4-6);

2)М = 54,051 кН·м; N = 319,036 кН (загружение 1+2+5+7+9).

Давление кранов Dmax=250,6кН.

Прочность стыкового шва (Ш1) проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках

сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны. 1-я комбинация M и N наружная полка:

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Rwy=0,85*R=0,85*230МПа=195,5МПа – расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению и изгибу по пределу текучести по табл.3 [1]; γn=1-коэффициент условия работы по табл.6* [1].

1-я комбинация M и N внутренняя полка:

Толщину траверсы определяем из условия смятия:

tтр D max/ lсс * Rсс * 250,6 /(34 * 35*1) 0,211см. lсм bop 2tпл 30+2*2=34 см;

bop 30 см, принимаем tпл 2 см; Rсм 350 МПа-по таблице В.7 [13].

Принимаем tтр 1,2 см.

Усилие во внутренней полке верхней части колонны:

βf=0,9 и βz =1,05 - коэффициенты проплавления по металлу шва и по металлу границы сплавления по табл. 5.3 [3];

Для электрода Э46 определяем:

Rwf=0,55Rwun/γwm=0.55*410МПа/1,25=180,4МПа - расчетное сопротивление углового шва срезу (условному) по металлу шва, по таблице Г.2 [13]

Rwz=0,45Run=0,45*360МПа=162МПа - то же по металлу границы сплавления; сварка ручная. Назначаем kf=4 ммкатет сварного шва по табл. В.5 [13].

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

Траверса работает как балка-стенка (короткая балка) двутаврового сечения, нагруженная, и с пролетом, равным ширине сечения подкрановой части колонны.

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

М=-39,794 кН·м; N = 155,468кН.

где ψ=0,9- коэффициент, учитывающий две и более временные нагрузки в сочетании (стр.367

[3]).

Требуемая длина шва:

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определяем

Где Rs =0,58*Ry=0,58*230=133,4МПа - расчетное сопротивление стали срезу (табл. Б.5 [13]) Принимаем hтр=70см.

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N, M, Dmax. Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 270х12 мм, верхние горизонтальные ребра – из двух листов 100х12 мм.

Рисунок 16 Сечение траверсы и результаты расчета в программе конструктор сечений.

Геометрические характеристики траверсы. Положение центра тяжести:

, Ix=78139,171 см4,

Wmin=Ix/yв=78139,171/(70-30,81)=1992,482 см3.

Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает при 2 комбинации усилий: 54,051

кН·м; N = 319,036 кН (загружение 1+2+5+7+9).

кН*см.

тр WM 1992,4828053,38 40,4МПа R 240МПа

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов возникает при

(57) где k=1,2- коэффициент, учитывающий неравномерную передачу усилия Dmax.

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

4.7 Расчет и конструирование базы колонны Ширина нижней части колонны превышает 1 м, поэтому проектируем базу раздельного типа. Расчетные комбинации в нижнем сечении колонны (1-1):

1)для расчета базы подкрановой ветви М=170,299 кНм; N=-446,613 кН.

2)для расчета базы наружной ветви М=-168,813 кНм; N=-603,116 кН;

Определим усилия в ветвях колонны: Nв1=N*y2/h0+M/ h0 - для подкрановой ветви

Nв1 = 446,613кН*0,491м/1,1935м + 170,3кН*м/1,1935м = 326,4кН.

Nв2=N*y1/h0+M/ h0 -для наружной ветви

Nв2 = 603,116кН*0,7026/1,1935м + 168,813кН*м/1,1935м = 860,678кН;

Требуемая площадь внутренней плиты:

Требуемая площадь наружней плиты:

где R ф = Rb=1,2*0,95=1,14 кН/см2; Rb = 9,5 МПа (бетон B12,5) по табл. 18 [14]

По конструктивным соображениям свес плиты с2 должен быть не менее 4 см. Тогда В ≥ bk +2с2 = 29,6см + 2*4см = 37,6см. bk –длина двутавра. Примем В = 40 см.

- Длина внутренней плиты:

По конструктивным соображениям с учетом ширины полки двутавра (14см), двух толщин траверс (по 1,2см) и двух свесов по 4см, примем L=24,4 см=25см.

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Рисунок 17 К расчету базы колонны

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты:

α= 0,125-коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны к более короткой по

табл.8.6 [3]);

М3 = αфσфа2 = 0,125*0,670 кН/см2·(5,1 см)2 = 2,53кН·см;

участок 4(плита опертая на четыре стороны); b/a = 27,2см/15см =1,93 < 2;

α= 0,098по табл.8.6 [3];

М4 = αфσфа2 = 0,098*0,670 кН/см2·(15 см)2 = 14,77кН·см;

Принимаем для расчета Mmax = М4 = 14,77кН·см. Требуемая толщина плиты:

Принимаем tпл = 2,3 см (3 мм – припуск на фрезеровку).

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилия в ветви передаем на траверсы через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой Св-08А, d=1,4…2 мм. Назначаем kш = 5 мм - катет шва по табл.38 [13];

βf=0,9 коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва, по табл. 39 [13] βz =1,05коэффициент, учитывающий границы сплавления шва, по табл. 39 [13] γωf – коэффициент условий работы шва, по п.11.2* [1] γωf=1;

γωz – коэффициент условий работы шва, по п.11.2* [7] γωz=1; γс – коэффициент условий работы, по табл. 6* [7], γс=1. Требуемая длина шва определяется:

lш.тр = Nв2/4kш(βRусвγусв)minγc =860,7кН/4*0,9*0,5*16,2*1 =29,5см;

где Rwf=0,55Rwun/γwm=0.55*410МПа/1,25=180,4МПа - расчетное сопротивление углового шва срезу (условному) по металлу шва, по таблице Г.2 [13]

Rwz=0,45Run=0,45*360МПа=162МПа - то же по металлу границы сплавления.

11,19см<85 шkш=85*0,9*0,5=38,25 см

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

Принимаем hтр = 32 см.

Крепление траверсы в плите принимаем угловыми швами kш = 5 мм. Проверяем прочность швов:

σш = Nв2/kш Σlш=860,7/(0,5*(2*38+2*25,2+4*1,2)=13,1 кН/см2<R=16,2 кН/см2;

Приварку торца ветви к плите выполняем конструктивными швами kш = 6 мм.

Проверим траверсу на изгиб, назначив толщину листов траверсы 12 мм. Опорное давление на 1 погонный см одной ветви траверсы:

Среднее напряжение под плитой:

Требуемая толщина траверсы:

tтр=6Mmax/h2тр Ryγ = 906 *6/322 *24 =0,22см<1,2см.

Оставляем толщину траверсы 1,2см.

4.8 Расчёт анкерных болтов Требуемую площадь нетто сечения анкерных болтов определяем по формуле:

Аbn M N y1 h0 Rbn

Nmin=-222,333 кН, Mсоотв=155,306 кН·м - для сочетания постоянной (k=0,8) и ветровой (k=0,9) нагрузок.

Так как величина отрицательна, то анкерные болты принимаем конструктивно, два болта на базу диаметром 20мм с площадью сечения нетто 2,45 см2 по табл.62* [7] Длина заделки болта в бетон по [2] должна быть не менее 2 м без наличия опорной шайбы.

4.9 Расчет анкерной плитки Плитка работает на изгиб, как свободно лежащая на ветвях траверсы балка, нагруженная

сосредоточенными силами от анкерных болтов FБ (рисунок).

Рисунок 18 – К расчету анкерной плитки

Расчетный пролет анкерной плитки

Подпись и дата Взам. инв. № подл. Взам. инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл.

lап 2l1 tтр =21,5+1,2 см=22,7 см;

Длину анкерной плитки принимаем равной:

Lап lап 5см 22,7см 5см 27,7см 28см .

Ширина анкерной плитки с учетом ослаблений отверстием

где ban=(0,5-0,7)*l1=0,6*21,5 см=13 смширина анкерной плиты; dотв - диаметр отверстия под анкерный болт.

Требуемую толщину плиты определяем из условия ее прочности на изгиб где Мап - расчетный изгибающий момент в сечении анкерной плиты. Мап=(0,76кН/2)*21,5см/2=4,085кН*см

Принимаем минимальную tап=3 см.

Рисунок 19 – К расчету базы колонны