4.2. Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны.
Прикрепление верхней части внецентренно сжатой колонны к нижней проектируем с помощью траверсы. Траверса работает на изгиб как балка на двух опорах. Для повышения общей жесткости узла соединения частей колонны дополнительно ставим ребра жесткости и горизонтальные диафрагмы.
Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:
1)
;
(сжата
наружная полка);
2)
;
(сжата
внутренняя полка).
Давление кранов
.
Прочность стыкового шва проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части колонны. Площадь шва равна площади сечения колонны.
Первая комбинация и
Наружная полка:
Внутренняя полка:
.
Вторая комбинация и :
Наружная полка:
Внутренняя полка:
.
Прочность шва обеспечена.
Конструирование траверсы.
Толщину стенки траверсы определяем из условия ее смятия по формуле:
,
где
- расчетное сопротивление торцевой
поверхности смятию (
- коэффициент надежности по материалу);
(
-
ширина опорного ребра подкрановой
балки; принимаем
- толщина опорной плиты).
Учитывая возможный перекос
опорного ребра балки, принимаем
.
При первой комбинации M и N усилия во внутренней полке (в запас несущей способности):
.
Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (ш2):
,
Применяем полуавтоматическую сварку в нижнем положении в среде углекислого газа сварочной проволокой Св-08ГА (диаметром 1,6мм).
Предварительно определим сечение, по которому необходимо рассчитать угловой шов на срез
(условный):
где
(см.
П4.2),
(см. Приложение 1),
,
(см. П4.4),
,
.
Расчет ведем по металлу границы сплавления. Принимаем .
.
В стенке подкрановой ветви
делаем прорезь, в которую заводим стенку
траверсы. Для расчета шва крепления
траверсы к подкрановой (ш3) составляем
комбинацию усилий в сечении CV-CV,
дающую наибольшую реакцию траверсы.
Такой комбинацией будет сочетание:
;
.
.
Коэффициент
учитывает, что усилия N
и M
приняты для 2-го основного сочетания
нагрузок.
Требуемая длина шва ( ):
.
Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы (линия 1-1) определяем высоту траверсы по формуле:
,
где
- толщина стенки двутавра 40Б2;
-
- расчетное сопротивление срезу
фасонного проката.
Принимаем
.
Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов:
,
где
-
учитывает неравномерную передачу усилия
.
не проходит, увеличиваем высоту траверсы
и толщину траверсы
,
тогда:
Рис. 4.4. К расчету сопряжения верхней и нижней частей колонны.
4.3. Расчет и конструирование базы колонны
Ширина нижней части колонны превышает 1м, поэтому проектируем базу раздельного типа.
Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (A-A):
1)
;
(для расчета базы подкрановой ветви);
2)
(
для расчета базы наружной ветви).
Определим усилия в ветвях:
В подкрановой ветви:
В наружной ветви:
База наружной ветви:
Определяем требуемую площадь базы наружной ветви:
,
где
;
-
коэффициент, зависящий от распределения
местной нагрузки по площади смятия. При
равномерно распределенной
нагрузке
;
для бетонов ниже класса В25;
для бетонов выше класса В7,5. Предварительно
принимаем
;
-
расчетное сопротивление бетона сжатию
для В22,5.
По конструктивным соображениям
свес плиты
должен быть не менее 4 см. Тогда
(
-
ширина нижней части колонны, соответствующая
для двутавра 40Б2).
Принимаем
,
следовательно
Принимаем
.
Среднее напряжение в бетоне
под плитой:
.
Из условия симметричного
расположения траверс относительно
центра тяжести ветви, расстояние между
траверсами в свету составляет:
(
и
соответственно ширина полок и толщина
стенки наружной ветви нижней части
колонны, см. п.4.1); при толщине траверсы
18 мм
.
Это значение отрицательное.
Значит ветвь колонны не размещается на
плите, следовательно необходимо увеличить
.
Принимаем
.
Среднее напряжение в бетоне
под плитой:
.
Принимаем
Рис. 4.5. Расчетные схемы базы колонны.
Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты:
участок 1
(консольный свес
):
;
участок 2
(консольный свес
):
;
участок 3
(плита, опертая на четыре стороны:
;
):
;
участок 4
(плита, опертая на четыре стороны:
;
):
.
Принимаем для расчета
.
Требуемая толщина плиты:
,
где
для стали С245 толщиной 21…30 мм.
Принимаем
(1 мм припуск на фрезеровку).
Высоту траверсы
определяем из условия размещения шва
крепления траверсы к ветви колонны. В
запас прочности все усилие в ветви
передаем на траверсы через четыре
угловых шва. Сварка полуавтоматическая
проволокой марки Св-08Г2С
.
Назначаем
.
Требуемая длина шва определяется по формуле:
.
Требование к максимальной
длине швов выполняется. Принимаю высоту
траверсы
.
Крепление траверсы к плите принимаем
швами
.
Приварку торца колонны к плите выполняем конструктивными швами , т.к. эти швы в расчете не учитываются.
Расчет анкерных болтов базы ветви колонны
;
.
Усилия в анкерных болтах определяем по следующей формуле:
,
где
;
Определяем требуемую площадь анкерных болтов:
Принимаем 4 анкерных болта
диаметром 16 мм с
