 |
Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
|
|
|
|
Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:
1) М = -212,9 кН·м; N = 624,6 кН;
Давление кранов Dmax = 1360 кН.
Прочность стыкового шва (ш1) проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.
наружная полка
σ = N/A0 + │M│/W = 624,6/154 + 21290/4401 = 8,9 кН/см2<Rсв = 21,5кН/см2.
внутренняя полка
σ = N/A0 - │M│/W = 624,6/154 - 21290/4401 ≈ 0.
Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия:
tтр ≥ Dmax/(lсмRсм.тγ) = 1360/(34·35) = 1,1 см,
где lсм = b0p + 2tпл = 30 + 2·2 = 34 см;
b0p = 30 см;
принимаем tпл = 2 см;
Rсм.т = 350 МПа.
Принимаем tтр = 1,2 см.
Рис.7 (Конструктивное решение узла сопряжения верхней и нижней частей колонны)
Усилие во внутренней полке верхней части колонны (2-я комбинация)
Nп = N/2 + М/hв = 624,6/2 + 21290/100 = 525,2 кН.
Длина шва крепления вертикального ребра траверса к стене траверсы (ш2):
lш2 = Nп/4kш(βRусвγусв)minγ.
Применяя полувтоматическую сварку проволокой Св-08А, d = 1,4…2 мм, βш = 0,9; βс = 1,05. Назначаем kш = 8 мм; γушсв = γуссв = 1; Rушсв = 180 МПа; Rуссв = 165 МПа.
βшRушсвγушсв = 0,9·18 = 16,2 < βсRуссвγуссв = 1,05·16,5 = 17,3 кН/см2;
lш2 = 525,2/4·0,6·16,2 = 13,5 см
lш2 < 85βшkш = 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 (ш3) составляем комбинацию усилий, дающих наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет N = 635,8 кН; М = -211,1 кН·м.
F = Nhв/2hн – М/hн + Dmax0,9 = 635,8·100/2·150 –(-211,1)/150 + 1360·0,9=1437,3кН
Требуемая длина шва
lш3 = F/4kш(βRусвγусв)minγ = 1437,3/4·0,6·16,2 = 37 см
lш3 < 85βшkш = 85·0,9·0, = 45,9см.
Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определяем высоту траверсы hтр:
|
|
|
hтр ≥ F/2tст.вRсрγ = 1437,3/2·1,1·13,0 = 50,3 см,
где tст.в = 1,1 мм –толщина стенки I №55;
Rср = 130 МПа – расчетное сопротивление срезу фасонного проката.
Принимаем hтр = 60 см.
Проверим прочность траверсы как балки нагруженной силами М, N и Dmax.
Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 600х12 мм, верхние горизонтальные ребра 160х12 мм.
Найдем геометрические характеристики траверсы.
Положение центра тяжести сечения траверсы:
ун = (2·16·1,2·44,4+1,2·58,8·30,6 + 1,2·42·0,6)/(2·16·1,2 +68,8·1,2 +1,2·42)=24,4см;
Ix = 1,2·58,83/12 + 58,8·1,2·5,22 + 1,2·42·23,82 + 2·18·1,2·202 = 68871 см4;
Wmin = Ix/ув = 68871/25,4 = 1945,5 см3.
Максимальный изгибающий момент возникает при 1-й комбинации усилий:
Мтр = Fтр1(hн – hв) = (-М/ hн + (Nhв)/2hy)(hн – hв) = (21200/150 + 624,6·100/300)х(150 – 100) = 17476,7 кН·см;
σтр = Мтр/Wmin = 17476,7/1945,5 = 8,98 кН/см2 < R = 21,5 кН/см2.
Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилий от кранов:
Qmax = Nhв/2hн – М/hн + kDmax0,9/2 =505,4·100/2·150 – (-17300)/150 +
+ 1,2·1360·0,9/2 = 1018,4 кН,
где k = 1,2 – коэффициент учитывающий неравномерную передачу усилий от Dmax.
τтр = Q/tтрhтр = 1018,4/1,2·60 = 14,2 кН/см2 >Rср = 12,5 кН/см2.
Тогда принимаем hтр = 70 см, ун =30см
Ix = 104400 см4;
Wmin = Ix/ув = 2610 см3.
τтр = Q/tтрhтр = 1018,4/1,2·70 = 12,1 кН/см2 >Rср = 12,5 кН/см2.
Расчет и конструирование базы колонны
Ширина нижней части колонны превышает 1 м, поэтому проектируем базу отдельного типа.
Расчетные комбинации в нижнем сечении колонны
1) М = -1028,2 кН·м; N = 1398,3 кН;
2) М = -1916,7 кН·м; N = 770,9 кН;
Правая база
Определим усилия в ветвях колонны:
Nв1 = -139850/148,4 – 1028,2·89,4/148,4 = -1675,1 кН;
Nот = 0 кН.
База внутренней ветви принимается конструктивно 700х400х25.
Напряжение смятия
σсм = Nв1/Апл.факт = 1675/0,7*0,4 = 0.6 кН/cм2<R=0.84 кН/cм2
M= σсмb2/2=6*0.092/2=0.0243МНм
σсм = Nв1/Апл.факт = 1675/0,0118 = 142 МПа<R=314МПа
lш3 = F/4kш(βRусвγусв)minγ = 44 см
|
|
|
Левая база
Определим усилия в ветвях колонны:
Nв1 = 139850/148,4 – 1028,2·59/148,4 = 533,5 кН;
Nот = 77090/148,4 – 119167·59/148,4 = 242,5 кН.
База внутренней ветви принимается конструктивно 700х300х25.
hтр=0,5335/4*0,7*0,008*147=0,162м
Принимаем hтр=30см
Fб = 0,5335/4*186=7,2 Принимаем четыре болта диаметром 36мм.
Nб=0,25*0,5335=0,133
M=0,133*0,005=0,0067
Сечение плитки 180х40
Отверстия диаметром 40мм
Wпл=(18-4)*42/6=37,3см3
σ=0,0067/0,0000365=179,6МПа<R=206МПа
Рис.8 (К расчету базы колонны)
Расчет и конструирование стропильной фермы
6.1 Сбор нагрузок на ферму
Нагрузка от покрытия
qкр` = 35,6 кН/м.
Узловые силы:
Узловые силы F = qкр`Bd = 106,8 кН;
F0,F9 - прикладываются к колоннам, поэтому в расчете фермы они не учитываются.
Рис.9 (Схема постоянной нагрузки)
Снеговая нагрузка.
Рис.10 (Схема снеговой нагрузки)
Расчетная нагрузка:
р=р0×n×c×gн= 12,6; с = 1 так как α < 25°
Узловые силы:
F÷ F = 12,6*3 = 37,8 кН.
Нагрузки от рамных моментов:
М1 max = - 540 кН·м; М2соот = 284,9 кН·м
Рис.11 (Схема приложения опорных моментов и распора)
Реакции распора
Н1 = 136,1 кН
Н2 = 116,2 кН
Расчет усилий в стержнях фермы
Таблица 5
| Элемент | № стержня | Постоянная нагрузка | Снеговая нагрузка | Момент | Распор | Расчетные усилия | |
| Растяжение | Сжатие | ||||||
| Нижний пояс | 1-2 | 457,7 | 162 | 213,3 | -116,2 | ||
| 2-3 | 814,6 | 288,3 | 154,9 | -116,2 | 1257,8 | -116,2 | |
| 3-4 | 814,6 | 288,3 | 132,6 | -116,2 | |||
| 4-5 | 457,7 | 162 | 133 | -116,2 | |||
| Верхний пояс | 6-7 | 0 | 0 | -253,3 | 0 | ||
| 7-8 | -714,5 | -252,9 | -181,99 | 0 | |||
| 8-9 | -714,5 | -252,9 | -181,99 | 0 | |||
| 9-10 | -803,8 | -284,5 | -133 | 0 | -1149,4 | ||
| 10-11 | -803,8 | -284,5 | -133 | 0 | -1221,3 | ||
| 11-12 | -714,5 | -252,9 | -133,2 | 0 | |||
| 12-13 | -714,5 | -252,9 | -133,2 | 0 | |||
| 13-14 | 0 | 0 | -133,6 | 0 | |||
| Стойки | 2-8 | -106,8 | -37,8 | 0 | 0 | -144,6 | |
| 3-10 | 26,7 | 9,45 | 22,1 | 0 | 58,2 | ||
| 4-12 | -106,8 | -37,8 | 0 | 0 | -144,6 | ||
| 1-6 | 0 | 0 | -21 | 0 | -21 | ||
| 5-14 | 0 | 0 | -11,1 | 0 | -11,1 | ||
| Раскосы | 1-7 | -591 | -209,2 | 50,5 | 0 | 50,5 | -809,2 |
| 7-2 | 328,3 | 116,2 | -41,2 | 0 | 444,5 | -41,2 | |
| 2-9 | -143,8 | -50,9 | 37,2 | 0 | 37,2 | -194,7 | |
| 9-3 | -19,0 | -6,7 | -31,3 | 0 | -57 | ||
| 3-11 | -19,0 | -6,7 | -0,2 | 0 | -25,9 | ||
| 11-4 | -143,9 | -50,9 | 0,2 | 0 | 0,2 | -194,6 | |
| 4-13 | 328,3 | 116,2 | -0,2 | 0 | 444,5 | -0,2 | |
| 13-5 | -591 | -209,2 | 0,25 | 0 | 0,25 | -168,2 | |
|
|
|
