та підкранової частин колони

 

З¢єднання виконується за допомогою траверси 1 (вертикального листа). Верхня частина колони приварюється монтажним швом ш1, який виконується з повним проваром та товщиною, що дорівнює площі перерізу двотавра верхньої частини колони, і при умові виконання його фізичного контролю, не розраховується.

За статичною схемою траверсу розглядають як однопрольотну балку, шарнірно оперту на вітки нижньої частини колони. В запас міцності вважають, що розрахункові зусилля N та M, які діють в перерізі 2–2 верхньої частини колони (див. мал...), передаються на траверсу тільки через пояси двотавру поперечного перерізу верхньої частини колони. При цьому, у внутрішньому поясі двотавру на рівні виступу підкранової частини колони маємо приведену зосереджену силу N _пр:

Тут

           h та  t_f - висота та товщина полиць двотавру поперечного перерізу верхньої частини колони.

Зусилля N та M : кН^.м; кН - відповідають комбінації навантажень № 9, що довантажує підкранову вітку нижньої частини колони.

Тоді

          кН,

де см – висота перерізу надкранової частини колони.

Для рівномірної передачі сили N _пр на траверсу, під нею до траверси по всій її висоті швами ш2 приварюють парні вертикальні ребра 2 товщиною

         

та шириною

   .

Через зовнішній пояс двотавру передається зосереджена сила N _зовн:

 – маємо незначний розтяг.

Звернемо увагу на те, що сила N _зовн передається з верхньої частини колони на нижню безпосередньо через переріз зовнішньої вітки підкранової частини колони і, таким чином, не навантажує траверсу.

Окрім зусиль N та М на траверсу по осі підкранової балки через горизонтальну розподільчу плиту 3 (мал. ...) передається сумарна опорна реакція підкранових балок у вигляді сили , де k = 1.2 – ураховує нерівномірний розподіл кранових зусиль в результаті можливого перекосу поверхні опорних ребер підкранових балок. Ця сила діє на траверсу у вигляді рівномірно розподіленого навантаження q, що визначається за формулою:

;

де   

– довжина площадки контакту зім¢яття опорної плити підкрано-   

            вої балки з ділянкою траверси під нею;

де b_s – ширина опорного ребра підкранової балки;

   t_pl – товщина опорної плити.

Якщо графік навчального процесу передбачає проектування підкранової балки в останню чергу (на практиці підкранові балки проектують ще до розрахунку поперечної рами каркасу), то в цьому випадку для забезпечення виконання подальших розрахунків колони приймемо:

Округливши для спрощення, остаточно візьмемо b_s = 50 см.

Товщину горизонтальної розподільчої плити приймають конструктивно t_pl = 20 – 30 мм. Нехай t_pl = 30 мм.

Тоді                      м

і                            

Кріплення траверси до стінки підкранової вітки колони виконують, як правило, через проріз в стінці цієї вітки за допомогою чотирьох кутових зварних швів ш3. До стінки зовнішньої вітки траверса кріпиться кутовими зварними швами ш4.

Виконаємо статичний розрахунок траверси.

Опорні реакції балки-траверси V _л та V _пр:

:       ;

кН;

де ;

     .

     :       

     кН.

Тут 0.9 – коефіцієнт сполучення навантажень (у комбінації № 9 до зусиль N  і М  він уже введений).

Максимальний згинаючий момент у траверсі  виникає під силою N _пр:

              

                 

На правій опорі виникає момент:

Поперечні сили в траверсі:

кН;

кН;

або після нескладних перетворень

кН.

або

кН.

Таким чином, максимальна поперечна сила в траверсі

кН.

Зауважимо, що на значення опорних реакцій та внутрішніх зусиль траверси прийняті нами розмір l _зім  та залежна від нього інтенсивність кранового тиску q  не впливають.

Останні впливають безпосередньо на розрахунок товщини траверси із умови зім¢яття її ділянки довжиною l _зім під горизонтальною розподільчою плитою. Ось чому на практиці цьому розрахунку повинен передувати розрахунок підкранової балки, в результаті якого отримують ширину її опорного ребра.

Щоб реалізувати вище зазначене зім¢яття торця траверси, його фрезерують, а розподільчу плиту стругають.

Умова зім¢яття траверси має вигляд:

,

де                                     ,

звідси                              ;

см.

Тут відповідно до табл. 1* [ ] для сталі С255 розрахунковий опір зім¢яттю торцьової поверхні R_p дорівнює:

,

де  – за табл. 2* [ ], верхня строчка;

      – за табл. 51* [ ] для листового прока-

               ту товщиною .

Приймаємо за сортаментом траверсу товщиною см.

Висоту траверси  попередньо можна прийняти [справ.] в межах

Візьмемо             м.

Виходячи із вимог п. 11.2* та п. 12.8* [ ], розрахуємо довжину зварних швів ш2, прийнявши для них при напівавтоматичному зварюванні за табл. 38* [ ] при мм: мм. При цьому

Обчислимо

,

де

;

; – табл. 34* [ ].

Враховуючи вимогу

,

за табл. 56 для електродів типу Е42 приймаємо , а за табл. 55* для зварювання під флюсом замовляємо у проекті зварювальну проволоку марки Св-08А. Коефіцієнти .

Розрахунок зварних швів можна вести або лише за металом шва, якщо

,

або тільки за металом границі сплавлення, якщо

.

У нас

                       

тобто розрахунок швів ш2 ведемо за міцністю метала шва, бо вона менша, ніж міцність з¢єднуваного листового металу.

Умова міцності кріплення вертикальних ребер траверси швами ш2 (швів – 4) має вид:

,

звідки знаходимо

см.

При цьому

Розрахуємо кутові шви ш3, що сприймають праву вертикальну реакцію траверси  та передають її на стінку підкранової вітки колони.

Умова міцності швів ш3 за металом шва:

.

Підставивши сюди , отримаємо

см,

звідки

см;

приймаємо см.

Враховуючи, що в даному з¢єднанні см і см (товщина стінки двотавра І 55Б2), переконуємось, що вимоги п. 12.8 [   ] при см задовольняються.

При цьому

см.

Аналогічно розраховуємо кутові шви ш4 (їх два), що передають ліву вертикальну реакцію V _л на стінку зовнішньої вітки нижньої частини колони.

Умова міцності швів ш4 за металом шва:

,

звідки при   знаходимо

см.

Враховуючи, що в даному з¢єднанні см і см (товщина стінки складеного швелєра зовнішньої вітки), відповідно до п. 12.8 [ ] приймаємо мм.

Тоді .

Перевіримо міцність самої траверси на згин як балки, відповідно до прийнятої до неї розрахункової схеми. Враховуючи рекомендації [справ.], при обчисленні геометричних характеристик поперечного перерізу траверси, до останнього включимо лише власне саму траверсу (її вертикальний лист), тобто прямокутний поперечний переріз (див. мал. ...). Тоді

см²;

см³.

Тоді

 – міцність забезпечена.

Як бачимо, при см маємо запаси міцності і самої траверси, і зварних швів для її кріплення. Виходячи з цього, висоту траверси можна дещо зменшити. Із умови її міцності за згином

знаходимо необхідну висоту траверси

см

Але не спішимо зменшувати висоту траверси, доки не виконаємо всі перевірки міцності.

Перевіряємо траверсу на зріз:

,

де за табл. 1* [ ] для сталі С255 обчислюємо:

 – міцність не забезпечена!

Збільшуємо висоту траверси

см²;

см³.

Тоді

 – міцність забезпечена.

Перевіряємо траверсу на зріз:

,

де за табл. 1* [ ] для сталі С255 обчислюємо:

 – міцність забезпечена!

 

Перевіряємо траверсу за приведеними напруженнями в перерізі біля правої опори від дії М_оп та :

;

– міцність забезпечена.

Перевіряємо міцність стінки підкранової вітки на її ділянках (ділянок дві) біля прорізі від передачі на ці ділянки через шви Ш3 правої опорної реакції :

– міцність забезпечена.

де  – для сталі С235 за табл. 51* [ ].

 

Остаточно, з урахуванням сортаменту приймаємо см.

Для забезпечення стійкості траверси із площини колони, її конструктивно підсилюють горизонтальними ребрами 4, 5 (див. мал. ...), які відповідно до [справ.] в роботі траверси не враховують, а їх розміри призначають конструктивно, приймаючи товщину 10 – 14 мм.

Відмітимо, що вище зазначені горизонтальні ребра можна враховувати при розрахунку траверси на згин, вважаючи їх поясами балки-траверси. Деколи це дає змогу зменшити висоту траверси . Але, як бачимо, в нашому прикладі висота траверси лімітується міцністю на зріз, тому включивши в роботу горизонтальні ребра, ми б лише збільшили значення , а не площу перерізу стінки траверси.

 

                                                    Література

1.СНип II-23-81^*. Стальные конструкции. М.1991.

2. Клименко Ф.Є., Барабаш В.М. Металевi конструкцiї: Підручник.- Львiв: Свiт, 1994. - 280 c.

3. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов /под ред.Беленя Е.И. - 6-е изд.- М.: Cтройиздат, 1986.- 560 c.

4. Лихтарников Я.М. и др. Расчет стальных конструкций.- 2-е изд. - К.: Будiвельник, 1984.- 368 с.

5. Мандриков А.П. Примеры расчета металлических конструкций:  

Учебн. пособие для техникумов.-2-е изд.-М.: Стройиздат, 1991. – 431 с.

6. ДБН В.1.2-2:2006. “Нагрузки и воздействия”. К. 2006.

7. Горев В.В., Уваров Б.Ю., Филиппов В.В. и др. Металлические конструкции. В 3-х т. Т. 1: 

Элементы конструкций.- М.: Высш. шк., 2001.-552с.

 

⇐ Предыдущая12345678910

Поделиться: