4.3.Подбор сечения оголовка|

Комбинации усилий для расчета оголовка|.

Краны в пролете А-Б

М_мах =M=1+[(3+5)ψ_к+2+10)]ψ₂ =((310,29+173,74)*1+735,68)*0,9=1097,74 кН*м,

Для загружений по номерам 1, 3, 5, 2, и 10

N_СООТВ = N = 1+2*ψ₂ = - 163,25 + (-359,42)*0,9 = -486,73 кН.

При компоновке поперечних размеров элементов рамы ширина оголовка принята b^' _b= 1,08м.

Принимаем балочний двутавр 100Б4. Основные геометрические характеристики сечения:

(РОЗДІЛ 4)

Таблица Е.3. ДВОТАВРИ СТАЛЕВІ ГАРЯЧЕКАТАНІ З ПАРАЛЕЛЬНИМИ ГРАНЯМИ ПОЛОК (балочні двотаври) по ГОСТ 26020-83

№ профілю

Розміри

Площа

Маса

Вісь y-y

Вісь z-z

h

bf

tw

tf

r

A

1м

JY

WY

SY

iY

Jz

Wz

iz

мм

мм

мм

мм

мм

см^2

кг

см^4

см^3

см^3

см

см^4

см^3

см

100Б4

1013

320

19,5

32,5

30

401

314,5

655400

12940

7470

40,4

17830

1114

6,67

4.3.1. Проверка устойчивости оголовка в плоскости рамы|

Проверку выполняем по формуле:

,

Коэффициент φ_е в зависимости от условной гикости и приведеного относительного эксцентриситета m_ef вычисляем по таблице 74 СНиП [3].

Гибкость верхней части колонны в плоскости рамы (расчетная длинна

l_ef,y =17,58 м):

Расчетное сопротивление стали R_Y принимаем по толщине полок двутавра. Для стали С245 и толщины полки двутавра 20,5мм, R_Y=240Мпа=24,0кН/см².

Условная гибкость

Для определения приведеного относительного эксцентриситета m_ef = η*m_y находим относительный відносний эксцентриситет m_y и коэффициент влияния формы сечения η по табл. 73[4]

,

Эксцентриситет для прийнятой комбинации исилий М та N

Коэффициент влияния формы сечения η зависит от условной гибкости , относительного эксцентриситета и отношения площади полок А_f к площади стенки А_w двутавра

Условная гибкость , что меньше . По табл. 73[4] тип сечения 5 и соотношение ;

η = (1,75 - 0,1m_У) - 0,02(5 - m_У) =(1,75-0,1*7) - 0,02(5-7)1,49 = 0,99;

m_ef = η*m_y =0,99*7 = 6,93;

По СниП [3], табл. 74 находим φ_е = 0,182;

Условие устойчивости выполняется.

4.5. Расчет узлов колонны

Рис. 4.7. Узлы колонны

Струганый торец опорного ребра фермы 1 опирается на плиту 2, толщину которой назначают конструктивно 25...30 мм. Давление ферм F_Ф передаеться на верхнюю часть колонны -узел 1- через вертикальные ребра 3. Толщину диафрагмиы 4 назначают 8...10 мм.

Рис. 4.8. Вузол 1.

Нагрузка от фермы на колонну F_Ф состоит из постоянной и снеговой нагрузки.

=359,42+18,6=378,02 кН|.

,

Площадь смятия ребра 3 . Расчетное сопротивление смятию –

Принимаем ребро 3 толщиной 10мм|, тогда его ширина будет

Принимаем конструктивно ширину ребра 3 100мм|, что не менше половины опорного ребра фермы 1. Толщину плиты 2 назначаем 25мм|.

Шов Ш1 расчитываем на срез.

Расчетные сопротивления опоры угловых швов срезу (условному):

- по металлу шва, проволока Св- 08Г2С - R_wf = 21,5 кН/см² табл.56[4].

- по металлу границы сплавления - R_wz = 0,45R_un , где

R_un = 37 кН/см² сталь С 255 для листового проката толщиной болем 10мм и для уголков из стали С245 - прокат толщиной до 20мм;

R_wz = 0,45*R_un* 0,45*37 = 16,65 кН/см ²;

Коэффициенты глубиной проплавления шва: = 0,9…0,7, = 1;

Коэффициенты условий работы сварных швов: = 1,0, = 1,0.

Расчет по металу шва:

При этом расчетная длинна сварного шва не должна быть больше длинны приварки по чертежу, т.е.

Расчет по границе сплавления

Расчетный катет сварного шва по металу шва (два шва)|:

Расчетный катет сварного шва по металу границы сплавления |:

Расчетная длинна однопроходного сварного шва по металу границы сплавления .

Принимаем катет шва Ш1 конструктивно k_f = 5 мм соответственно таблице 38[4]минимальных катетов по толщине более толстого из сварных елементов, т.е. в зависимости от толщины стенки (t_W = 16мм) двутавра.).

Висоту ребра 3 призначаємо 250-300мм|.

Расчет узла 2.

Рис. 4.9.

Узел соединения верхней и нижней частей колонны состоит из траверсы 5 привареной к стенкам ветвей колонны. Траверсу 5 принимают t ₅ = (0,6...0,8) от ширины нижней части колонны . Высота траверсы принимается при при равной 1,2м. К внешним граням стенки вервей колонны приваривают ребра 6, что воспринимают часть давления от подкрановой балки . Толщину траверсы принимают с расчета на смятие верхней кромки от нагрузок кранов и подкрановой балки Давление подкрановых балок передается на траверсу через подкладки 10 толщиной 25...30 мм.

Усилия с верхній части колонны частично передаются через давление стенки верхней части с траверсой а, в основном, передается с полок оголовка на вертикальные ребра 7, тощина которых принимается на 3...5 мм больше, чем толщина полок двутавра оголовка. Это позволяет удобно приварить стык полок с ребрами, особенно при сварном монтажном стыке верхній и нижній частей колонны.

Траверса дополнительно усиливается горизонтальними диафрагмами 8 и 9, толщиной 10...12 мм, что создает с ней двутавровую балку.

Расчетные усилия в сечении B_ВЕРХА оголовка:

N _мах = - 486,73 кН; М_мах = 1097,74 кН*м;

Нагрузка от мостових кранов D_max = 1702,25 кН.

Давление от силы тяж ести подкрановых балок F_ПБ = 59,58 кН.

Толщину траверсы t₅ и ребра t₆ находим из условия смятия от загрузки D_max мостовых кранов и силы тяжести F_ПБ подкрановых балок.

F = D_max + F_ПБ = 1702,25 +59,58 = 1761,83 кН

Расчетная формула

=35+2*2,5=40 см, где

b_ОР – ширина опорного ребра подкрановой балки.

- расчетное сопротивление смятию для| стали С245.

Толщина ребра 5:

Принимаем толщину элементов 5и 6 равной t₅=0,6* =12мм.

Расчеты сварных швов

Шов Ш3 воспринимает усилия:

F_Ш3 = 0,6 F + N/2 + M/ b’низа = 0,6*1761,83+486,73/2+1097,74 /2=1849 кН|.

Расчетный катет сварного шва по металу шва (два шва)|:

=

=

Для двупроходного сварного шва по металу шва катетом 9-12мм| коэффициент ,

Расчетная длинна сварного шва

l _wf,роз = = 85*0,8*0,87 = 59,16 см < l _{Ш 3}, тобто довжини траверси 5.

Расчетный катет сварного шва по металу границы сплавления

=

=

Расчетная длинна сварного шва по металу границы сплавления

l _WZ,роз = = 60*1,0*0,94 = 56,4 см < l _{Ш 3} т.е. длинны траверсы 5.

Приймаємо катет шва Ш3 kf = 8 мм.

Усилие ,которое воспринимают швы Ш4:

F_Ш4 = N/2 + M/ b’верха = 486,73/2+1097,74/1,08 = 1260 кН

Расчетная ширина оголовка b’_ВЕРХА

b’_ВЕРХА = 980,5мм (tf = 32,5мм; b’верха = H - tf = 1013-32,5 = 980,5мм)

Расчетный катет сварного по металу шва (4 шва)|:

=

Расчетная длинна однопроходного сварного шва

l _wf,роз = = 85*0,9*0,45 = 34,4см < l _{Ш 4},

т.е. длинны траверсы 5.

Расчетная длинна сварного шва по металу границы сплавления

=

=

Расчетная длинна сварного шва по металу границы сплавления

l _WZ,роз = = 60*1,0*0,55 = 33 см < l _{Ш 3}, т.е. длинны траверсы 5

Толщина болем толстого элемента –это ребро 7. Толщина ребра 7 t₇ должна быть больше от толщини полки двутавра (t_f = 20,5мм)оголовка на 3-5мм. Принимаєм толщину t₇ = 25мм, а катет сварного шва Ш4 соответственно к табл.38[4] - kf = 8 мм.

Сварний шов Ш2 воспринимает усилия:

F_Ш2 = 0,5 F = 0,5*1761 = 880,5 кН.

Расчетный катет сварного по металу шва (два шва)|:

=

=

Расчетная длинна сварного шва по металу шва

l _wf,роз = = 85*0,9*0,53 = 40,55см.

Расчетная длинна сварного шва по металу границы сплавления (два шва)|:

=

=

Расчетная длинна сварного шва по металу границы сплавления

l _wf,роз = = 60*1,0*0,65 = 39см.

Принимаем катет шва Ш2 kf = 8 мм, а ребро 6  длинной не менее 450мм.

Узел 3. Раскосы решотки прикрепляют к веткам колонны сварнями швами к внутренним граням полки двутавров. Если места для расположения швов на полках не достаточно, используем фасонки 11, их приваривают к кромке полок.

Усилия в одном раскосе решетки из|із| одиночных уголков|рогів| 110х8мм |

Рис. 4.10. Вузол 3.

Катети сварных швов приняты:

для пера K_{f, ПЕРА} = 0,6 см., для обушка K_{f, ОБУШКА} = 0,8 см.

Длины сварных швов обушка и пера|пір'їні| по металу шва

= (0,7 * / kf * )+1см= 0,7*57,46*0,95/(0,9*0,8*21,5*0,75*1)+1см = 3,3+1 = 4,3 см;

= (0,3 * / kf * )+1см =

=0,3*57,46 *0,95/(0,9*0,6*21,5*0,75*1)+1см = 1,9+1 = 2,9см;

Длины сварных швов обушка и пера|пір'їні| по границе сплавления

= (0,7 * / *k_f * * )+1см = =0,7*57,46*0,95/(1,0*0,8*16,65*0,75*1)+1см = 3,8+1 = 4,8 см,

Принимаем большее значение = 48мм.

= (0,3 * / *kf * * )+1см = 0,3*57,46*0,95/(1,0*0,6*16,65*0,75*1)+1см = 2,2 +1 = 3,2см, принимаем большее значения из двух расчетов = 32 мм.

Узел 4. Базу колонны проектируют, как правило, раздельной под каждую из веток колонны. Расчет плиты базы выполняем как для центрально-сжатой колонны.

Различают два типа баз:

База первого типа – представляет собой только плиту 13. Расчетные участки плиты 13 в основном консольные, поэтому при расчетах получаем толстую плиту. К преимуществам базы можно отнести относительно небольшие габариты, сдесь анкерные болты размещены внутри контура двутавра. В эотм случае значительно уменьшается длинна сварнях швов и трудоемкость изготовления базы.

База второго типа – отличается от первого наличием 2 вертикальных ребер 14. С их помощью уменшаються размеры расчетных участков и товщина плиты 13. Вертикальные ребра 14 воспринимают часть реактивного давления от фундамента и высота их зависит от длинны сварного шва. База этого типа имеет меньшую массу, кроме этого ребра могут быть дополнительным соеденительным элементом для решетки.

Такие базы имеют небольшие габариты, поэтому их можна размещать над уровнем чистого пола и они не будут мешать технологическому процессу.

Длинну плиты базы назначают на 40...100 мм більше отвысоты двотавра ветви колонны.

Расчет узла 4.

Рис. 4.11. База колонны: 12-ветвь колонны из сварного двутавра;

13- плита базы; 14- ребро.

Расчетное усилие левой ветви Nв = N_ЛІВ = - 2965,9кН.

Ветвь колонны выполнена из|із| широкополочного| двутавра| 50Ш3.

Высота двотавра Н = h₁ = 495мм, ширина полок 2*а = 300мм.

Расчетные сопротивления бетона на сжатие R_b в соответствии с табл.13 СНиП 2.03.01-84*

Бетон фундамента по классу В15, расчетное сопротивление R_b = 0,85 кН/см²;

Принимаем = 1,1 - 1,3 и считаем|обчисляємо| расчетное сопротивление бетона фундамента:

R_b,red = R_b = 1,1*0,85 = 0,935 кН/см²;

Читаем длинну плиты L из конструктивних соображений. Для широкополочного двотавра 26Ш1

L = Н+2с = 495+2*100 = 695 мм = 69,5 см, принимаем L = 700мм.

Ширина плиты :

B = N_в* / L R_b,red = 2965,9*0,95 /70*0,935 = 43,3 см, принимаем B = 440мм.

Давление|тиснення| фундамента на плиту:

= N_в/ B L = 2965,9*0,95/44*70 = 0,91 кН/см² < R_b,red = 0,935 кН/см²;

1-й вариант: