- •1.3.2 Горизонтальные размеры
- •3) Ветровые нагрузки
- •2.3.2 Расчёт на нагрузку от снега
- •2.3.3 Расчёт на ветровую нагрузку
- •2.3.4 Расчёт на вертикальную нагрузку от мостовых кранов
- •2.3.5 Расчёт на горизонтальные воздействия от мостовых кранов
- •3. Расчёт и конструирование колонны
- •3.1 Определение длины в плоскости и из плоскости рамы
- •3.2 Расчёт надкрановой части колонны
- •Условие выполняется.
- •3.6 Расчёт базы колонны
- •Условие выполнено, прочность обеспечена.
- •3.7 Расчёт элементов соединительной решётки
- •3.8 Проверка устойчивости подкрановой части колонны как единого сварного стержня в плоскости действия изгибающего момента
- •4.2 Подбор сечений стержней фермы
- •4.2.1 Подбор сечений сжатых стержней
- •4.3.2 Опорный узел
- •4.3.3 Коньковый узел
- •Лист для замечаний
3.7 Расчёт элементов соединительной решётки
Условная поперечная сила даже при меньше критической, поэтому раскосы рассчитываем по фактической поперечной силе .
Рисунок 20 – Элементы соединительной решётки
Угол между осями ветвей и раскосом:
расстояние между центрами тяжести ветвей,
расстояние между узлами решётки,
Усилие в раскосе при наличии решётки в двух плоскостях:
Геометрическая длина раскоса при центрировании на ось ветви:
Задаваясь коэффициентом продольного изгиба , находим требуемую площадь сечения сжатого раскоса:
,
где – коэффициент условия работы конструкции, =0,75
По сортаменту подбираем уголок №3 30×3 с площадью и радиусом инерции i=0,59 см. Гибкость раскоса при шарнирном закреплении в узлах:
где – предельная гибкость, =150
По сортаменту подбираем уголок №5,6 56×4 с площадью и радиусом инерции i=1,11см. Гибкость раскоса при шарнирном закреплении в узлах:
Условная гибкость:
Следовательно, коэффициент продольного изгиба вычисляем по формуле:
Находим напряжение в раскосе соединительной решётки:
Условие выполнено
Т.к. усилия в распорках незначительны, то распорки выполняем из тех же уголков, что и раскосы.
3.8 Проверка устойчивости подкрановой части колонны как единого сварного стержня в плоскости действия изгибающего момента
Гибкость стержня относительно свободной оси х:
Приведённая гибкость:
,
где – площадь сечения нижней части колонны,
– площадь поперечного сечения уголка раскоса,
Условная приведённая гибкость:
Определим условный эксцентриситет для комбинации усилий, вызывающих наибольшее сжатие подкрановой ветви:
По Приложению 1[3] относительно эксцентриситета и условной приведённой гибкости определяем коэффициент
Для комбинации усилий, вызывающих наибольшее сжатие наружной ветви, эксцентриситет:
Т.о. устойчивость подкрановой части колонны как единого стержня в плоскости действия изгибающего момента обеспечена. Устойчивость из плоскости проверять не требуется, т.к. она обеспечена устойчивостью отдельных ветвей колонны.
3.9 Расчёт узла сопряжения верхней и нижней частей колонны
Рисунок 21 – Сопряжение верхней и нижней частей колонны
Сопряжение осуществляется с помощью траверс. Производим расчёт стыковых швов между верхней и нижней частями колонны. Для этого рассмотрим напряжение от двух комбинаций усилий. Из таблицы расчётных сочетаний усилий для сечения 2-2:
1). +Мmax=77,61 кН·м, Nсоотв.=-352,07 кН;
2). -Мmax=-262,14 кН·м, Nсоотв.=-196,55 кН
Комбинация 1:
- для наружной полки:
где – фактическая площадь верха колонны, ;
– момент сопротивления относительно оси х, ;
– расчётное сопротивление металласварного стыкового соединения:
- для внутренней полки:
Комбинация 2:
- для наружной полки:
- для внутренней полки:
Все условия выполняются, следовательно, прочность сварных стыковых швов обеспечена. Производим конструирование траверсы.
Проверяем траверсу на прочность по торцевому смятию:
где – максимальное давление от подкрановой балки, ;
– расчётное сопротивление стали марки С285 смятию:
,
где – временное сопротивление стали, ;
– коэффициент надёжности по материалу,
Определяем толщину траверсы:
,
где – ширина распространения напряжения смятия:
,
где , при ;
– толщина полок подкрановой балки,
Определяем высоту траверсы по длине сварных швов. Для этого находим расчётное продольное усилие, воспринимаемое швами:
Требуемая длина четырёх швов:
,
где – катет шва,
– коэффициент, учитывающий вид сварки, для автоматической сварки
– расчётное сопротивление сварного углового шва срезу по металлу шва для электродов Э42,
Проверка прочности сварных швов на усилие, возникающее во внутренней полке верхней части колонны:
Требуемая длина сварных швов:
,
где – усилие во внутренней полке:
,
где – площадь сечения внутренней полки:
– наибольшее значение из двух комбинаций усилий,
Принимаем высоту траверсы:
где – минимальная высота траверсы,
– ширина полок траверсы,
Производим проверку прочности траверсы на поперечный изгиб:
Момент, действующий на траверсу:
Момент инерции в сечении относительно оси х:
,
где – ширина траверсы,
Момент сопротивления относительно оси х:
Условие прочности на изгиб:
Условие выполнено, следовательно, сопряжение верхнее и нижней частей колонны сконструировано верно.
4. РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ
4.1 Сбор нагрузок на ферму
Форма запроектирована с параллельными поясами, по верхнему поясу которой действует постоянная и снеговая нагрузки. Привязка наружной грани колонны крайнего ряда к продольной оси здания .
Рисунок 22 – Постоянная и снеговая нагрузка на ферму
Равномерно распределённые нагрузки заменяются сосредоточенными силами, приложенными в узлах:
При составлении расчётной схемы и при её расчёте принимаем:
1) все стержни в узлах соединяются шарнирно;
2) стержни фермы центрируются по осям, проходящим через центр тяжести сечения;
3) нагрузка на ферму прикладывается в узлах.
Усилия в стержнях фермы определяем графическим методом, строим диаграммы Максвелла-Кремоны. Для этого определяем единичную нагрузку . Равномерно распределённая нагрузка заменяется силами
=
Рисунок 23 – Диаграмма Максвелла-Кремоны
Расчётные усилия от постоянной нагрузки:
Расчётные усилия от снеговой нагрузки:
Все расчёты сводим в таблицу 2:
Таблица 2 – Результаты статического расчёта фермы
Элемент |
|
Усилия, кН |
|||
№ стержня |
От единичной нагрузки |
От постоянной нагрузки |
От снеговой нагрузки |
Расчетное |
|
|
|||||
Верхний пояс |
Q3 – 1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Q4 – 3 |
-18,0 |
-437,9 |
-259,2 |
-697,1 |
|
Q5 – 4 |
-18,0 |
-437,9 |
-259,2 |
-697,1 |
|
Q6 – 6 |
-24,0 |
-583,4 |
-345,6 |
-929,0 |
|
Нижний пояс |
Q1 – 2 |
10,5 |
255,3 |
151,2 |
406,5 |
Q1 – 5 |
22,5 |
547,0 |
324,0 |
871,0 |
|
Раскосы |
1 – 2 |
-14,85 |
-361,0 |
-213,8 |
-574,8 |
2 – 3 |
10,61 |
257,9 |
152,8 |
410,7 |
|
4 – 5 |
-6,36 |
-154,6 |
-91,6 |
-246,2 |
|
5 – 6 |
2,12 |
51,5 |
30,5 |
82,0 |
|
Стойки |
Q2 – 1 |
-1,5 |
-36,5 |
-21,6 |
-58,1 |
3 – 4 |
-3,0 |
-72,9 |
-43,2 |
-116,1 |
|
6 – 6’ |
-3,0 |
-72,9 |
-43,2 |
-116,1 |