Підбір перерізу нижньої частини колони
Перетин нижній частині колони наскрізне, що складається з двох гілок, з'єднаних гратами. Висота перерізу h H = 1500 мм. Підкранові гілку колони приймаємо з-подiбнi, зовнішню - складеного зварного перетину з трьох аркушів.
Визначимо орієнтовне положення центру тяжіння. Приймаються z = 5см; h 0 = h - z 0 = 150-5 = 145 см;
Зусилля в гілках
У підкранової гілки N в1 = 1788 × 63/145 +93800 / 145 = 1424 кН.
У зовнішній гілки N в2 = 1845 × 82/145 +122700 / 145 = 1890 кН.
O ії необхідну площу гілок і призначаємо розтин.
Для підкранової гілки A в1 = N в1 / φRγ; задаємося φ = 0,80; R = 240МПа = 24кН/см 2 (сталь С245), тоді A в1 = тисячі чотиреста двадцять чотири / 0,80 × 24 = 74,2 см 2.
За сортаментом підбираємо двутавр 45Б1;
A в1 = 74,6 см 2; i x 1 = 3,79 см; i y = 18,2 см.
Для зовнішньої гілки A в2 = N в2 / φRγ = 1890 / 0,8 × 24 = 98,5 см 2
Для зручності прикріплення елементів решітки просвіт між внутрішніми гранями полиць приймаємо таким же, як у підкранової гілки (423 мм). Товщину стінки швелера t ст для зручності її з'єднання встик з полицею надкрановой частини колони приймаємо рівною 12 мм, висота стінки з умови розміщення зварних швів h ст = 460 мм.
Необхідна площа полиць
З умови місцевої стійкості полиці швелера
b п / t п <(0,38 + 0,08 λ) = 15. Приймаються b п = 18см; t п = 1,4 см; А п = 25,2 см 2.
Геометричні характеристики гілки:
×
Уточнюємо положення центру ваги перерізу колони:
Відмінність від спочатку прийнятих розмірів мало, тому зусилля в гілки не перераховуємо.
Перевірка стійкості гілок:
з площини рами (щодо осі y-y) l y = 1130 см.
Підкранова гілка:
Зовнішня гілка:
З умови рівностійкого підкранової гілки в площині і із площини рами визначаємо необхідну відстань між вузлами решітки: λ x 1 = l b 1 / i x 1 = λ = 65 l b 1 = 65 i x 1 = 65 × 3,79 = 246 см .
Приймаються l b 1 = 220 см, розділивши нижню частину колони на ціле число панелей. Перевіряємо стійкість гілок в площині рами (щодо осей х 1 - x 1 і х 2-x 2).
Для підкранової гілки
Для зовнішньої гілки
Розрахунок решітки підкранової частини колони.
Поперечна сила в перерізі колони Q max = 197.4кН.
Q ум = 0,2 × А = 0,2 × (74,6 +105,6) = 36кН <Q max = 197.4кН
Розрахунок решітки проводимо на Q max. Зусилля стиску в розкосі
α = 53 ° (кут нахилу розкосу). Задаємося λ р = 100; φ = 0,56.
Необхідна площа розкосу
γ = 0,75 (стиснений куточок, що прикріплюється одною полицею).
Приймаються └ 90х7
А Р = 12,3 см 2; i min = 1,78; λ max = l p / i min = 220 / 1,78 = 105; l p = h H / sinα = 150/0.8 = 187.5
φ = 0, 54
Перевірка стійкості колони в площині дії моменту як єдиного стрижня Геометричні характеристики всього перерізу:
Коефіцієнт α 1 залежить від кута нахилу розкосів; при α = 45 ... 60 ° можна прийняти α 1 = 27, A p 1 = 2 A p = 2 × 12,3 = 24,6 см 2-площа перерізу розкосів за двома гранях перерізу колони;
Для комбінації зусиль, довантажують зовнішню гілку (переріз 4-4), N 2 = 1845 кН; М 2 = 1227 кН × м;
Для комбінації зусиль, довантажують підкранових гілку (переріз 3-3), N 1 = 938 кН; М 1 = тисячі сімсот вісімдесят вісім кН × м;
Стійкість наскрізної колони як єдиного стрижня із площини дії моменту перевіряти не потрібно, так як вона забезпечена перевіркою стійкості окремих гілок.
Розрахунок та конструювання вузла сполучення верхньої і нижньої частин колони.
Розрахункові комбінації зусиль в перерізі над уступом:
1) M = +375 кН × м; N = 164 кН;
2) M =- 197,5 кН × м; N = 344 кН;
Тиск кранів D max = 1564 кН.
Міцність стикового шва перевіряємо по нормальним напруженням в крайніх точках перетину надкрановой частини. Площа шва дорівнює площі перерізу колони.
1-а комбінація М і N;
зовнішня полку
внутрішня полиця
2-а комбінація М і N;
зовнішня полку
внутрішня полиця
Товщину стінки траверси визначаємо з умови зминання за формулою:
Приймаються t тр = 1,4 см.
Зусилля у внутрішній полиці верхній частині колони (2-а комбінація)
Довжина шва кріплення вертикального ребра траверси до стінки траверси (l ш2)
Застосовуємо напівавтоматичну зварювання дротом марки Св-08А, d = l, 4 ... 2 мі, β ш = 0,9; β с = 1,05. Призначаємо k w == 4 мм; γ yw CB = γ yc CB = 1; R yw CB = 180 МПа == 18 кН / см 2; R yc CB = 165 МПа = 16,5 кН / см 2;
У стінці підкранової гілки робимо проріз, в яку заводимо стінку траверси. Для розрахунку шва кріплення траверси до підкранової гілки (l ШЗ) складаємо комбінацію зусиль, що дає найбільшу опорну реакцію траверси. Такий комбінацією буде поєднання 1, 2, 5 *, N = 380кН, M =- 219.5кН × м. Зусилля у внутрішній полиці верхній частині колони (2-а комбінація)
Коефіцієнт 0,9 враховує, що зусилля M і N прийняті для другого
основного сполучення навантажень. Необхідна довжина шва
З умови міцності стінки підкранової гілки в місці кріплення траверси визначаємо висоту траверси h тр:
t CT. B = 7.6мм - Товщина стінки 45Б1; R сер = 14 кН / см 2 - Розрахунковий опір зрізу. Приймаю h тр = 80см.
Перевіримо міцність траверси як балки, навантаженої зусиллями N, M і D MAX. Нижній пояс траверси приймаємо конструктивно з листа 420х12мм, верхнє горизонтальне ребро з двох аркушів 180х12мм. Знайдемо геометричні характеристики траверси. Положення центра ваги траверси:
Максимальний згинальний момент в траверсі виникає при 2-ї комбінації зусиль:
Максимальна поперечна сила в траверсі з урахуванням зусилля від кранів:
Коефіцієнт k = 1,2 враховує нерівномірну передачу кранового зусилля.
Розрахунок і конструювання бази колони.
Ширина нижньої частини колони перевищує 1 м, тому проектуємо базу роздільного типу.
Розрахункові комбінації зусиль в нижньому перерізі колони (перетин 4-4):
1) M = 1227 кН × м; N = 1845 кН (для розрахунку бази зовнішньої гілки);
2) М =- 560 кН × м; N = 221 кН (для розрахунку бази підкранової гілки).
База зовнішньої гілки. Необхідна площа плити
По конструктивних міркувань звис плити c 2 повинен бути не менше 4см._ТогдаB> b до +2 з 2 = 45,1 +2 × 4 = 53,1 см, _прінімаемB = 55см, L m р = A пл.тp / B = 2100/55 = 38,2 см, приймаємо L == 40 см;
A пл.Факт = 40 × 55 = 2200 cм 2> A пл.тp
Середнє напруження в бетоні під плитою
З умови симетричного розташування траверс щодо центра ваги гілки відстань між траверсами у просвіті одно: 2 (b n + t ct - Zo) = = 2 × (18 +1,4-5) = 28,8 см.
при товщині траверси 12 мм c 1 = (40-28,8-2 × 1,2) / 2 = 4,4 см.
Визначаємо згинальні моменти на окремих ділянках плити
ділянка 1 (консольний звіс з = з 1 = 4,4 см)
ділянка 2 (консольний звіс з = c 2 = 5 см)
ділянку 3 (плита оперта на чотири сторони b / a = 42,3 / 18 = 2,35> 2; α = 0,125)
M 3 = ασ ф a 2 = 0,125 × 0,864 × 18 2 = 35кН × см
ділянка 4 (плита оперта на чотири сторони b / a = 42,3 / 8,2 = 5,16> 2; α = 0,125); M 4 = ασ ф a 2 = 0,125 × 0,864 × 8,2 2 = 7,26 кН × см
Приймаються для розрахунку М max = М з = 35 кН × см
Необхідна товщина плити:
Приймаються t пл = 32 мм (2 мм - припуск на фрезерування).
Висоту траверси визначаємо з умови розміщення шва кріплення траверси до гілки колони. У запас міцності всі зусилля в гілці передаємо на траверси через 4 кутових шва. Зварювання напівавтоматичне дротом марки Св-08А, d = l, 4 ... 2 мм; k ш = 8 мм. Необхідна довжина шва визначається за формулою
Приймаються h tp = 40 см.