Расчет шатровой ветви.

Компановка сечения шатровой ветви.

_{Задаемся tw=15мм, hw=440мм.}

_{Задаемся bf=210 мм, tf=15 мм, тогда}

Проверка местной устойчивости полки:

Условие выполняется.

В итоге площадь сечения ветви будет равна:

Геометрические характеристики сечения:

Находим условную гибкость .

Проверка устойчивости из плоскости действия момента:

Условие выполняется.

Уточняем центр тяжести:

Z₀=7см,h₀=100-7=93см.

Отличие от первоначально принятых размеров мало,поэтому усилие не пересчитываем.

Расчет решетки подкрановой части колонны:

Принимаем расчетную длину ветви в плоскости колонны, равную расстоянию между узлами крепления решетки l_v =2м.

Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы:

Поперечная сила в сечение колонны:

Расчет ведем по:

Принимаем , тогда

Принимаем по ГОСТ 8510-86 равнополочный уголок 63х5мм.

Его геометрические характеристики:

Проверка прочности и устойчивости:

Сечение условию прочности и устойчивости полностью удовлетворяет.

Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня:

Для комбинаций усилий нагружающих шатровую ветвь.

Для комбинаций усилий догружающих подкрановую ветвь.

2. Расчет стыка верхней и нижней части колонны.

Основное требование к стыку – обеспечение передачи усилия от верхней части колонны к нижней. Прикрепление верхней части колонны к нижней обычно проектируют с помощью накладок и траверс.

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

1)М=114,09 кНм, N_соот=408,96 кН (1,2,7,11)

2)М=-172,46 кНм, N_соот=244,8 кН (1,3,5,8,9)

D_max=934,7 кН

Прочность стыкового шва ш1 проверяем в крайних точках сечения надкрановой части.

Первая комбинация М и N(сжата наружная полка):

-наружная полка =28,

где =28– расчетное сопротивление по пределу текучести при сварке с физическим контролем качества швов;

-внутренняя полка =23,8

где =23,8– расчетное сопротивление по пределу текучести при сварке без физического контроля качества швов.

Вторая комбинация М и N(сжата внутренняя полка):

-наружная полка =28

-внутренняя полка =23,8

Прочность шва обеспечена с большим запасом.

Толщину стенки траверсы определяем из условия ее смятия:

см

принимаем конструктивно.

=400МПа=40расчетное сопротивление стали смятию, принимается по табл. В7 (3).

Принимаем

При второй комбинации М и Nусилия во внутренней полке (в запас несущей способности)=

Применяем полуавтоматическую сварку под флюсом сварочной проволокой Св-08А (табл.В5);

- расчетное сопротивление срезу по металлу шва.

- расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления.

Расчет ведем по металлу шва.

Принимаем

Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы:

Принимаем

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы. Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви ш3 составляем комбинацию усилий в сечении 2-2, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание N=408,96 кН;M=114,09кНм (1,2,4)

Коэффициент учитывает, что усилия М иNприняты для 1-го основного сочетания нагрузок. Требуемая длина шва:

Принимаем

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

толщина стенки двутавра 40Ш2,- расчетное сопротивление срезу фасонного проката из стали С285.

Принимаем

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов:

Коэффициент к=1.2 учитывает неравномерную передачу усилия

Проверка прочности траверсы по касательным напряжениям:

Прочность узла обеспечена.

2. Расчет и конструирование базы колонны

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:

M_ш=958,63 кНм,N_ш=456,01 кН, - шатровая ветвь.

М_п=844,07 кНм,N_п=244,8 кН, - подкрановая ветвь.

Определяем усилия в ветвях колонны:

Расчет ведем для базы наружной ветви, при Nb2=1269,43кН

Для бетона В15 призменная прочность Rв =8,5 МПа.

,

где характера распределения местной нагрузки по площади смятия. При равномерно распределенной нагрузке

-коэффициент, учитывающий повышение сопротивления бетона ростверка за счет объемного напряженного состояния бетона под грузовой

площадью. Обычно площадь верхнего обреза фундамента незначительно

превышает площадь опорной плиты, а бетон применяют ниже класса B25, то при этих условиях можно принимать φb= 1,2 [3].

Требуемая площадь плиты:

Тогда ширина плиты будет равна:

С учетом ширины полки швеллера равной 210мм, толщины его стенки, равной 15мм, минимальных свесов в 50мм, толщины траверсы=12мм, примем длину плиты: L=0,45м

Тогда площадь опорной плиты будет равна:

Среднее напряжение в бетона под плитой:

Принимаем толщину траверсы t_тр=1,2 см.

Расстояние между траверсами в свету:

Откуда получим свес плиты в перпендикулярном направлении сечения:

Далее получим уточненное значение свеса с2:

Определим момент на участке «1» (плита оперта одной стороной - консоль)

Определим момент на участке «2» (плита оперта по трем сторонам)

Определим момент на участке «3» (плита оперта по четырем сторонам)

Определим момент на участке «4» (плита оперта по четырем сторонам)

Определим толщину плиты:

Принимаем тощину плиты равной 22мм с учетом припуска в 2мм на фрезеровку.

Высоту траверсы определим из условия прочности шва ее крепления к стержню колонны:

_{Принимаем высоту траверсы равной 35см.}

_{Расчет прочности траверсы:}

_{Наибольшее напряжение в траверсе возникает при её изгибе в середине пролета. В запас прочности погонную нагрузку на траверсу определяют по максимальному усилию в опорной плите:}

_{Грузовая ширина равна:}

_{Погонная нагрузка на траверсу:}

_{Изгибающий момент в середине пролета траверсы и на опоре:}

_{Поперечная сила на опоре:}

_{Площадь траверсы:}

_{Момент сопротивления траверсы:}

_{Проверка прочности сечения траверсы на изгиб в пролете и на опоре:}

_{Прочность по нормальным напряжениям обеспечена.}

_{Проверка прочности траверсы по касательным напряжениям на опоре:}

_{Прочность по касательным напряжениям обеспечена.}

_{Проверка прочности по приведенным напряжениям в опорном сечении:}

_{Прочность по приведенным напряжениям обеспечена.}

_{Расчет анкерных болтов крепления базы.}

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны расчета болтов правой стороны:

Из условия равновесия по моментам относительно точки О:

где а-расстояние от центра сжатой зоны опорной плиты до оси колонны,

у-расстояние от центра сжатой зоны опорной плиты до оси анкерного болта.

В=550

1 комбинация

где t =6см – отступ от края плиты до болта.

2 комбинация

Решающей является комбинация 2, zmax=1930кН. Применяем для болтов сталь марки 09Г2С-4, расчетное сопротивление Rba=220МПа=22кН/см2

Обеспечивается двумя болтами М90 с общей площадью Аbn=2*53,68=107,36 cм2. Принимаем два болта d=90мм, согласно ГОСТ 24379.1