Расчёт и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

1) = 143,6 кНм; = -359,7 кН;

2) = -470 кНм; = -918,5 кН;

Давление кранов = 1312,45 кН.

Прочность стыкового шва (Ш1) проверяем в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны. Принимаем полуавтоматическую сварку сварочной проволокой СВ-08Г2С ГОСТ 2246*-70 в углекислом газе по ГОСТ 8050-85. Расчетное сопротивление сварного соединения

Первая комбинация и :

- наружная полка

- внутренняя полка:

Вторая комбинация и :

-внутренняя полка:

-наружная полка:

Здесь —расчётное сопротивление стыкового шва по пределу текучести.

Прочность шва обеспечена с большим запасом.

Толщину стенки траверсы определяем из условия её смятия

Расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности

-нормативное временное сопротивление для листовой стали

-коэффициент надежности по материалу

0,87см;

30+2∙2 =24 см;

принимаем =1,0 см;

Усилие во внутренней полке верхней части колонны (вторая комбинация): 1503,69 кН.

Применяем полуавтоматическую сварку в нижнем положении в среде углекислого газа сварочной проволокой СВ-08А;

=18 кН/см²; = 0,9; = 1,05 (табл. 39 [1])

( = 6 мм);

0,45∙37 = 16,65 кН/см²;

16,65<18<19,425 Расчет ведется по металлу шва

МПа

85∙0,9∙0,6 = 45,9 см

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

Для расчёта шва крепления траверсы к подкрановой ветви (Ш3) составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание 1,2:

= - 918,5 кН; = -470кНм:

856,58 кН

Требуемая длина шва:

Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определим высоту траверсы по формуле

30,84 см

=9,5 мм - толщина стенки двутавра 40Ш;

¾ расчётное сопротивление срезу фасонного проката из стали С245.

Принимаем 45 см.

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N, M и D_max. Нижний пояс траверсы принимаем из листа 360×18 мм, верхние горизонтальные рёбра – из двух листов 160×18 мм.

Найдём геометрические характеристики траверсы.

Положение центра тяжести сечения траверсы:

см⁴

см³

Максимальный изгибающий момент в траверсе при 2–ой комбинации усилий:

Максимальная поперечная сила в траверсе с учётом усилия от кранов:

Коэффициент =1,2 учитывает неравномерную передачу усилия :

Рисунок 7.3 – Сопряжение верхней и нижней частей колонны

Расчёт и конструирование базы колонны

Проектируем базу раздельного типа

Расчётные комбинации усилий в нижнем сечении колонны:

1) = 1712,7 кНм; = -1736,4 кН (для расчёта базы шатровой ветви);

2) = -654,5 кНм; = -1982,6 кН (для расчёта базы подкрановой ветви).

Усилия в ветвях колонны:

-для шатровой ветви

=2855,74 кН;

-для подкрановой ветви

= 1545,38 кН;

База шатровой ветви:

требуемая площадь плиты 3006,05 см²,

где -расчетное сопротивление бетона осевому сжатию

По конструктивным соображениям свес плиты должен быть не менее 4 см. Тогда = 39,6+2∙5,2 = 50 см 60,12 см; принимаем =62см; 50∙62=3100см²> .

Среднее напряжение в бетоне под плитой

0,92кН/см².

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно 2(24+1,8-7,56)= 37 см;

при толщине траверсы 10 мм = = 11,5 см

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты.

Участок1 (консольный свес =11,5 см):

60,91 кНсм;

Участок 2 (консольный свес = 5,2см):

12,45 кНсм;

Участок 3 (плита, опертая на четыре стороны: 1,5; =0,128:

67,92 кНсм;

Участок4 (плита, опертая на четыре стороны ; =0,125):

13,14кНсм.

Принимаем для расчёта =67,92 кНсм.

Требуемая толщина плиты 3,60 см,

где =300 МПа = 30 кН/см² для стали С345 толщиной от 20 до 40мм.

Принимаем = 38 мм (с учетом припусков на фрезеровку).

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие в ветви передаём на траверсы через четыре угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки СВ08А, d = 1,4-2 мм; = 8 мм.

Требуемая длина шва определяется по формуле:

Принимаем по = 54 см.

Крепление траверс к плите принимаем угловыми швами ручной сваркой электродами Э42А по ГОСТ 9467-75 для которых

=18 кН/см²; = 0,7; = 1,0 (табл. 39 [1])

0,45∙37 = 16,65 кН/см²;

16,65<18<18∙1,0/0,7=25,71 Расчет ведется по металлу шва

(1 см учитывает возможный непровар по длине каждого из швов)

принимаем k_f=15 мм, по таблице 38 [1]

Проверяем прочность траверсы, работающей на изгиб

Рисунок 7.4 – База колонны

Размеры траверс: t_tr=10 мм, h_tr=440 мм

Толщина плиты t_pl=38 мм 50∙62=3100см²

Расчет анкерных болтов

Для анкерных болтов усилием в нижнем сечении колонны являются:

М= 1169,9 кНм,N=-449,5*0,8=359,6 кН

Тогда требуемая площадь нетто поперечного сечения анкерных болтов будет:

ГдеR_ba– расчётное сопротивление растяжению анкерного болта из стали 09Г2С-4 по ГОСТ 19281* (Г7 [1]) На одну раздельную базу принимаем два болта. Тогда требуемая площадь нетто одного болта будет:

По ГОСТ 24379,1 принимаем два болта диаметром 64 мм с площадью нетто каждого

Длина заделки болта в бетон фундамента должна быть не меньше 1300 мм.

Плитка под анкерные болты

Плитка под анкерные болты работает на изгиб по схеме двухшарнирной балки, опёртой на траверсы. Из расчёта было принято два болта на одну раздельную базу. Один болт, приходящийся на одну плитку, загружает её посередине силой: