6.2 Конструирование и расчет узла сопряжения верхней и нижней части колонны

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом (см. таблицу 5.2):

а) М=+345 кНм ; N=-496 кН ;

б) М=-169 кНм ; N=-866 кН .

Давление кранов D_max=2037 кН .

Прочность стыкового шва (ш.1 по рис. 6.4) 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 R_wy=R_y=230МПа (23 кН/см² ) ;

Коэффициент условия работы шва γ_c=0,95

Первая комбинация М и N:

- наружная полка :

кН/см²<21,85 кН/см² ,

где :

R_wy* γ_c=23*095=21,85 кН/см²

- внутренняя полка

кН/см²<21,85 кН/см²

Вторая комбинация М и N :

- наружная полка :

кН/см²<21,85 кН/см² ,

- внутренняя полка :

кН/см²<21,85 кН/см² .

Толщину стенки траверсы определяем из условия ее смятия .

Расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (имея в виду наличие пригонки ):

кН/см² ,

где :

R_un=36 кН/см² - нормативное значение временного сопротивления для листовой стали С235 по ГОСТ 27772-88 при t=2÷20 мм и t от 20 до 40 мм [2] ;

γ_m=1,025 – коэффициент надежности по материалу .

Тогда :

см ,

где l_ef=b_s+2t_pl=40+2*2=44 см , (b_s-ширина опорного ребра подкрановой балки – см.рис.6.4).

Принимаем t_tr=14 мм .

Усилие во внутренней полке верхней части колонны (вторая комбинация М и N) :

кН .

Определяем длину шва крепления внутренней полки верхней части колонны к стенке траверсы (ш.2 по рис. 6.4 ). Примем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А по ГОСТ 2246-70^* , d=(1,4÷2)мм , к_fmin=6 мм (табл.38^*[2]) , β_f=0,9 ; β_z=1,05 (табл.34^*[2]) ; R_wf=180 МПа ,

R_wz=0,45*R_un=0,45*360=162 МПа. При этом условие (п.11.2^*[2])

R_wz<R_wf≤R_wz* ; см ,

162<180<189 выполняется и , следовательно , расчет можно вести только по металлу шва:

см ,

19,8 см <85*β_f*k_f=85*0,9*0,6=45,9 см .

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

Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш.3 по рис.6.4) составляем комбинацию усилий , дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание (см. табл.5.1) 1,2,6,5(-),7:

кН.

Здесь 0,9 учитывает , что N и М взяты со второго основного сочетания нагрузок .

Требуемая длина шва :

см>

>85см

Увеличиваем катет шва , приняв его k_f=7мм.

Тогда см<85*0,9*0,7=53,5 см.

Требуемую высоту траверсы h_tr определяем из условия прочности стенки подкрановой ветви (сечение 1-1 по рис. 6.4):

см ,

где :tω=9.5 мм – толщина стенки двутавра №40Ш1.

Принимаем h_tr=810 мм.

Проверяем прочность траверсы как балки , нагруженной N , М и D_max. Расчетная схема и сечение траверсы приведены на рис. 6.4 .Нижний пояс траверсы принимаем из листа 360х14 мм , верхние горизонтальные ребра –из двух листов 150х14 мм.

Геометрические характеристики траверсы :

-положение центра тяжести сечения :

см ,

-момент инерции относительно центральной оси «х» :

;

-момент сопротивления для наиболее удаленной точки сечения от центральной оси «х» .

.

Максимальный изгибающий момент в траверсе М_tr при комбинации усилий «б» (см. начало п. 6.2 и рис. 6.4):

Нормальное напряжение в траверсе :

<R_y*γ_c=23кН/см²

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов (комбинация усилий та же , что и при расчете сварного шва ш.3 ):

где : k-коэффициент , учитывающий неравномерную передачу давления D_max.

Касательные напряжения :

<

<R_s*γ_c=(0.58*23)*1=13,34 кН/см² .