Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Для передачи усилий от верхней части колонны к нижней и опирания подкрановых балок принимаем одноступенчатую траверсу (рис.12). Для получения достаточной жесткости назначаем высоту траверсы h_тр = 0, 8× h_н = 0, 8× 150 = 120 см. Нагрузка от давления подкрановых балок на колонну D_max = 2853 кН передается на траверсу через распределительную плиту, толщину которой принимаем 25 мм (поверхность плиты выполняют остроганной, торец подкрановой ветви фрезеруют). Материал траверсы сталь С235 (R_y = 220 Мпа; R_р= 350 Мпа). Минимальная толщина стенки траверсы по условию ее работы на смятие:

Здесь b_op = 36 см - ширина опорного ребра подкрановой балки (см. п.2.2.); t_пл = 2, 5 см - толщина опорной плиты.

Принимаем для стенки траверсы лист - 1200 х 20. Размеры горизонтальных листов принимаем конструктивно:

- нижнего листа – расстояние в свету между полками ветвей колонны b_н.л = 496 - 2× 14 = 468 мм, t_{н f} = 12 мм;

- верхних листов - конструктивно 2 - 180 х 16. Для удобства наложения монтажных швов верхние пояса смещаем вниз на 150 мм от верхнего обреза (рис. 12).

Расчет примыкания верхней части колонны к нижней. Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом (сечение 2-2)

М = 331, 7 кН× м; N = 892 кН (загружения 1, 2);

М = - 331, 6 кН× м; N = 451 кН (загружения 1, 3, 5).

Соединение верхней части колонны с нижней осуществляется стыковыми швами по всему периметру сечения верхней части колонны (рис., шов А). Расчетное сопротивление сварного стыкового шва на растяжение при ручной дуговой сварке R_wy = 0, 85× R_y = 0, 85× 220 = 187 МПа.

Геометрические характеристики сварного стыкового шва равны геометрическим характеристикам сечения подкрановой части колонны:

А_ш = А_о = 213, 4 см²; W_х.ш = W_х = 7220 см³ (см.п.4.2.).

Проверяем прочность сварного стыкового шва:

Рис.12

1-я комбинация M и N:

наружная полка (момент разгружает полку):

МПа < R_wyg_c = 187 МПа;

внутренняя полка (момент догружает полку):

МПа < R_yg_c = 220 МПа.

2-я комбинация M и N:

наружная полка (момент догружает полку):

МПа < R_yg_c = 220 МПа;

внутренняя полка (момент разгружает полку):

МПа < R_wyg_с =187 МПа.

Расчет траверсы. В качестве расчетной схемы траверсы принимаем однопролетную балку, опертую на ветви подкрановой части колонны (рис. 12). Для упрощения расчета и несколько в запас прочности считаем, что усилия от верхней части колонны передаются на траверсу только через полки. Тогда приведенное усилие в полках при М = 331, 7 кН× м; N = 892 кН:

кН.

Максимальный изгибающий момент в траверсе:

M_max = P·(h_b/h_н)·(h_н – h_b) = 814·(0, 9/1, 5)·(1, 5 – 0, 9) =293 кН·м.

Поперечная сила на опоре подкрановой ветви:

Q = P·(h_b/h_н) = 814·(0, 9/1, 5) = 488, 4 кН.

Геометрические характеристики сечения траверсы (рис. 12)

Положение центра тяжести траверсы:

y_в = h_тр –y_н = 120 – 59 =61 см.

Момент инерции сечения траверсы относительно оси х-х

Минимальный момент сопротивления сечения:

W_min = I_x /y_в = 576282/61 = 9447 см³.

Проверяем прочность траверсы

Мпа < R_yγ _c = 230 МПа.

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов:

Q_max = Q_в + k× D_max× y = 488, 4 + 1, 2× 2848× 0, 9 = 3564 кН.

Коэффициент k = 1, 2 учитывает неравномерную передачу усилия D_max, а коэффициент y = 0, 9 учитывает 2-е основное сочетание нагрузок.

Для крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (ш 2) и для крепления траверсы к подкрановой ветви (ш 3) применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08; d = 2 мм; b_f = 0, 9; b_z = 1, 05; для крепления вертикальных ребер назначаем катеты шва k_f = 6 мм; R_wf = 180 МПа; R_wz = 0, 45× R_un = 0, 45× 360 = 162 МПа.

b_f× R_wf× g_wf× g_c = 0, 9× 180× 1× 1 = 162 МПа;

b_z× R_wz× g_wz× g_c = 1, 05× 162× 1× 1 = 170, 1 МПа.

Для крепления траверсы принимаем k_f = 9, 0.

 

Расчет и конструирование базы колонны

Принимаем базу раздельного типа с фрезерованными торцами ветвей колонны. Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4):

М = 450 кН× м; N = 3056 кН (для расчета базы подкрановой ветви);

М = - 1861 кН× м; N = 1894 кН (для расчета базы наружной ветви).

Усилия в ветвях колонны:

подкрановая ветвь

кН;

наружная ветвь

кН.

База наружной ветви. Требуемая площадь плиты:

см².

По конструктивным соображениям свес плиты с₂ должен быть не менее 70 мм. Тогда ширина плиты:

В = b + 2× с₂ = 496+ 2× 70 = 636 мм,

принимаем В = 640 мм;

 

 

Длина плиты:

см,

принимаем L = 500 мм.

Площадь плиты:

L× B = 50× 64 = 3200 см² > А_пл.тр = 3145 см².

Напряжения под плитой

МПа.

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояния между траверсами в свету равно:

d = 2× (b_f + t_w - z_o) = 2× (18 + 1, 6 - 4, 5) = 30, 2 см.

При толщине траверсы 14 мм

с₁ = (L - d - 2× t_тр)/2 = (50 - 30, 2 - 2× 1, 4)/2 = 8, 5 см.

Рис.13 База колонны

 

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты (рис.13):

участок 1 (консольный свес с = с₁ = 8, 5 см)

Н× см;

участок 2 (консольный свес с = с₂ = 7, 2 см)

с₂ = (В – b)/2 = (640 – 496)/2 =72 мм.

Н× см;

участок 3 (плита, опертая на четыре канта)

b/а = 46, 8/10, 6 = 4, 4 > 2; a = 0, 125

Н× см;

участок 4 (плита, опертая на четыре канта)

b/а = 46, 8/18 = 2, 6 > 2; a = 0, 125

Н× см.

Принимаем для определения толщины плиты М_max = М₄ = 29889 Н× см.

Требуемая толщина плиты:

мм.

Здесь R_y = 220 МПа для стали С 235 толщиной 20...40 мм.

Принимаем t_пл = 30 мм (2 мм - припуск на фрезеровку).

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилия в ветви передаем на траверсу через четыре угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А; d = 1, 4... 2 мм; катет углового шва k_f = 8 мм; R_wf =180 Мпа; R_wz= 0, 45·R_un = 0, 45·360 = 162 Мпа. По табл.34^* β _f = 0, 9; β _z = 1, 05. Тогда β _f·R_wf= 0, 9·180 = 162 МПа < β _z R_wz = 1, 05·162 = 170 Мпа.

Требуемая длина шва:

см < 85· β _f··k_f = =85·0, 9·0, 8=61, 2см.

Принимаем h_тр = 48 см > l_w + 1 см = 45, 5 + 1 = 46, 5 см.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: