Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:
1) М=814.921 кН*м; N=-413.04 кН.
2) М=-155.079 кН*м; N=-672.24 кН.
Давление кранов Dmax=3034.6 кН.
Прочность стыкового шва (ш1, рис.24) проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.
1-я комбинация М и N .
Наружная полка:
σwН.п.=N/А0+IMI/Wх=-413.04*103/16720-814.921*106/4045928=-226.1 МПа.
IσwН.п.I=I-226.1I МПа < Ry=240 МПа.
Внутренняя полка:
σwВ.п.=N/А+IMI/W=-413.04*103/16720+814.921*106/4045928=176.7 МПа.
IσwВ.пI=I176.7I МПа < Ry=240 МПа.
2-я комбинация М и N :
Наружная полка:
σwН.п.=N/А0-M/Wх=-672.24*103/16720-(-155.079)*106/4045928=-1.9 МПа.
IσwН.п.I=I-1.9I МПа < Ry=240 МПа.
Внутренняя полка:
σwВ.п.=N/А+M/W=-672.24*103/16720+(-155.079)*106/44045928=-78.5 МПа.
IσwВ.пI=I-78.5I МПа < Ry=240 МПа.
Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия:
tтр≥Dmax/(lсм*Rb*g),
где lсм=bop+2*tпл=300+2*20=340 мм,
bop=300 мм; tпл=20 мм; Rр=360 МПа.
tтр≥3034.6/(340*360*1)=24.8 мм, принимаем tтр=25 мм по ГОСТ 82-70*.
Усилие во внутренней полке верхней части колонны (2-ая комбинация):
Nп=N/2+M/hв,
Nп=-672.24/2+(-155.079)*103/700=-557.7 кН.
Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (ш2):
Lш2=Nп/(4*kf*βf*Rwf*gwf)<85*βf.*kf,
Lш2=557.7/(4*8*0,9*180*1)=107.6 мм < 85*0,9*8=612 мм.
Принимаем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А, d=1,4...2 мм.
В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы.
Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3) принимаем вторую комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы F:
М=-155.079 кН*м; N=-672.24 кН.
F=N*hв/2*hн+M/hн-0,9*Dmax.
F=-672.24*700/(2*1750)+(-672.24)*103/1750-0,9*3034.6=-2954.2 кН.
Требуемая длина шва:
Lш3=F/(4*kf*βf*Rwf*gwf) < 85*βf.*kf,
Lш3=2954.2/(4*9*0,9*180*1)=506.5 мм < 85*0,9*9=688.5 мм.
Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определяем высоту траверсы hтр:
hтр≥F/(2*tw*Rs*g),
где tw=17.5 мм – толщина стенки двутавра подкрановой ветви.
hтр≥2954.2*103/(2*17.5*140*1)=1205.8 мм.
Принимаем высоту траверсы hтр=1500 мм.
Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N, M, Dmax.
Максимальная поперечная сила в траверсе:
Qmax=N*hв/2*hн+M/hн-k*0,9*Dmax/2,
где k=1,2 – коэффициент, учитывающий неравномерную передачу усилия Dmax.
Qmax=-672.24*700/(2*1750)+(-155.079)/1750-1,2*0,9*3034.6/2=-1955.3 кН.
Касательное напряжение:
τтр=Qmax/(tтр*hтр),
τтр=1955.3/(25*1500)=52.1 МПа < Rs=140 МПа.
Рисунок 24. Соединение верхней и нижней частей колонны
Расчет и конструирование базы колонны
Определение расчетных усилий
База колонны представлена на рисунке 25.
Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4–4):
1) M=2207.16 кH*м; N=-3377.46 кH (для расчета базы наружной ветви);
2) M=-1425.54 кH*м; N=-3377.46 кH (для расчета базы подкрановой ветви).
Усилия в ветвях колонны:
- в подкрановой ветви:
Nв1=N*y2/h0+M/h0,
Nв1=3377.5*726/1693+1425.5*103/1693=2290.36 кН;
- в наружной ветви:
Nв2=N*y1/h0+M/h0,
Nв2=3377.5*967/1693+2207.2*103/1661=3232.86 кН.
База наружной ветви
Подберем плиту базы и траверсы наружной ветви колонны.
Требуемая площадь плиты:
Апл.тр=Nв2/(Rb*γ),
Апл.тр=3232.86/(8.5*1.2)=316947 мм2.
По конструктивным соображениям свес плиты с2 принимаем не менее 40 мм. Тогда:
В³bk+2*с2=597+2*40=677 мм, принимаем В=700 мм, тогда
с2=(В-bk)/2=(700-597)/2=51.5 мм.
Требуемая длина плиты:
Lтр=Апл.тр/В,
Lтр=316947/700=453 мм, принимаем L=500 мм.
Фактическая площадь плиты:
Апл.факт=B*L,
Апл.факт=700*500=350000 мм2.
Среднее напряжение в бетоне под плитой:
sb=Nв2/Апл.факт,
sb=3232.86*103/350000=9.24 МПа.
Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно:
p=2*(bf+tw-z0),
p=2*(220+18-57)=362 мм.
Толщину траверсы принимаем tтрав=14 мм, тогда свес плиты с1 будет равен:
c1=(L-p-2*tтрав)/2,
c1=(500-362-2*14)/2=55 мм.
Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты (на 1 м):
- участок 1 (консольный свес с=с1=55 мм):
M1=σb*c12/2=9.24*552/2=14.0 кН*м;
- участок 2 (консольный свес с=с2=51.5 мм):
M2=σb*c22/2=9.24*51.52/2=12.2 кН*м;
- участок 3 (плита, опертая на четыре стороны):
b/a=562/220=2.6 => α=0.125.
M3=α*σb*a2=0.125*9.24*2202*10-3=55.9 кН*м;
- участок 4 (плита, опертая на четыре стороны):
d=p-tw-a=362-18-220=124 мм,
b/d=562/124=4.5 => α=0.125,
M4=α*σb*d2=0.125*9.24*1242=17.7 кН*м.
Принимаем для расчета Мmax=55.9 кН*м.
Требуемая толщина плиты (с учетом припуска на фрезеровку - 2 мм):
tпл=(6*Mmax/Ry)0,5+2,
tпл=(6*103*55.9/240)0,5+2=39.4 мм, принимаем по ГОСТ 82-70* tпл=40 мм.
Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилия в ветви передаем на траверсу через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А; d=1,4…2 мм; bf=0,9. Назначаем kf=14 мм.
Определяем требуемую длину шва:
lfтр=Nв2/(4*kf*βf*Rwf*γwf) < 85*βf*kf,
lfтр=3232.86*103/(4*14*0.9*180*1)=356.4 мм < 85*0,9*14=1071 мм
Принимаем hтр=400 мм.
Подберем анкерные болты.
Для определения анкерных болтов базы наружной ветви принимаем следующие комбинации усилий (см. рисунок 25):
Mмакс нар=1329.37 кН*м, Nмин сжим=413.04 кН.
Усилие в болтах базы наружной ветви:
Fа нар=(Mмакс нар-Nмин сжим*y1)/h0,
Fа=(1329.37-413.04*967*10-3)*103/1693=549.3 кН.
Требуемая площадь нетто одного болта:
Aнтрнар=Fa нар/(n*R),
где n – количество болтов в базе, шт,
R – расчетное сопротивление растяжению фундаментного болта, МПа.
Aнтрнар=549.3*103/(2*185)=1484.6 мм2.
Принимаем по ГОСТ 24379.0-80 в базе подкрановой ветви фундаментные болты 2 Æ 56 с площадью одного болта A н нар= 1874.0 мм2.
Подберем анкерные плитки.
Расчетный момент:
M=0,5*Fа нар*p/2,
M=0,5*549.3*362*10-3/2=49.70 кН*м.
Требуемый момент сопротивления сечения анкерной плитки с одной стороны от ветви колонны:
Wтр=M/(2*Ry),
Wтр=49.70*106/(2*240)=103547 мм3.
Примем два швеллера 14У по ГОСТ 8240-97 с суммарным моментом сопротивления Wx=140400 мм3.
Проверка прочности:
σ=M/(2*W)<Ry,
σ=49.70*106/140400=177.0 МПа < Ry=240 МПа.
База подкрановой ветви
Подберем плиту базы и траверсы подкрановой ветви колонны.
Требуемая площадь плиты:
Апл.тр=Nв1/(Rb*γ),
Апл.тр=2290.36/(8.5*1.2)=224545 мм2.
По конструктивным соображениям свес плиты с2 принимаем не менее 40 мм. Тогда:
В³bk+2*с2=597+2*40=677 мм, принимаем В=700 мм, тогда
с2=(В-bk)/2=(700-597)/2=51.5 мм.
Требуемая длина плиты:
Lтр=Апл.тр/В,
Lтр=224545/700=321 мм, принимаем L=400 мм.
Фактическая площадь плиты:
Апл.факт=B*L,
Апл.факт=700*400=280000 мм2.
Среднее напряжение в бетоне под плитой:
sb=Nв1/Апл.факт,
sb=2290.36*103/280000=8.18 МПа.
Расстояние между траверсами в свету равно: p=230 мм.
Толщину траверсы принимаем tтрав=14 мм, тогда свес плиты с1 будет равен:
c1=(L-p-2*tтрав)/2,
c1=(400-230-2*14)/2=71 мм.
Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты (на 1 м):
- участок 1 (консольный свес с=с1=71 мм):
M1=σb*c12/2=8.18*712/2=20.6 кН*м;
- участок 2 (консольный свес с=с2=51.5 мм):
M2=σb*c22/2=8.18*51.52/2=10.8 кН*м;
- участок 3 и 4 (плита, опертая на четыре стороны):
b/a=562/115=4.9 => α=0.125.
M3=α*σb*a2=0.125*8.18*1152*10-3=13.5 кН*м.
Принимаем для расчета Мmax=20.6 кН*м.
Требуемая толщина плиты (с учетом припуска на фрезеровку - 2 мм):
tпл=(6*Mmax/Ry)0,5+2,
tпл=(6*20.6*103/240)0,5+2=24.7 мм, принимаем по ГОСТ 82-70* tпл=25 мм.
Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилия в ветви передаем на траверсу через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А; d=1,4…2 мм; bf=0,9. Назначаем kf=10 мм.
Определяем требуемую длину шва:
lfтр=Nв2/(4*kf*βf*Rwf*γwf) < 85*βf*kf,
lfтр=2290.36*103/(4*10*0.9*180*1)=353.5 мм < 85*0,9*10=765 мм.
Принимаем hтр=400 мм.
Подберем анкерные болты.
Для определения анкерных болтов базы подкрановой ветви принимаем следующие комбинации усилий:
Mмакс вн=1348.5 кН*м, Nмин сжим вн=331.67 кН.
Усилие в болтах базы подкрановой ветви:
Fа вн=(Mмакс вн-Nмин сжим вн*y2)/h0,
Fа вн=(1348.5-331.67*726*10-3)*103/1693=654.3 кН.
Требуемая площадь нетто одного болта:
Aнтрвн=Fа вн/(n*R),
где n – количество болтов в базе, шт,
R – расчетное сопротивление растяжению фундаментного болта, МПа.
Aнтрвн=654.3*103/(2*185)=1768.4 мм2.
Принимаем по ГОСТ 24379.0-80 в базе подкрановой ветви фундаментные болты 2 Æ 56 с площадью одного болта A н вн= 1874.0 мм2.
Подберем анкерные плитки.
Расчетный момент:
M=0,5*Fа вн*p/2,
M=0,5*654.3*230*10-3/2=37.62 кН*м.
Требуемый момент сопротивления сечения анкерной плитки с одной стороны от ветви колонны:
Wтр=M/(2*Ry),
Wтр=37.62*106/(2*240)=78380 мм3.
Примем два швеллера 12У по ГОСТ 8240-97 с суммарным моментом сопротивления Wx=101200 мм3.
Проверка прочности:
σ=M/(2*W)<Ry,
σ=37.62*106/(2*101200)=185.9 МПа < Ry=240 МПа.
Рисунок 25. База колонны
Дата: 2019-07-31, просмотров: 299.
