регистрация / вход

Подбор сечения нижней части колонны

Практический конструкторский расчет подбора сечения нижней части колонны: проверка устойчивости ветвей и расчет решетки подкрановой колоны. Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня и конструирование узла сопряжения.

Подбор сечения нижней части колонны

Сечение нижней части колонны сквозное, состоящее из двух ветвей, соединенных решеткой. Высота сечения hH =1500 мм. Подкрановую ветвь колонны принимаем из широкополочного двутавра, наружную - составного сварного сечения из трех листов.

Определим ориентировочное положение центра тяжести. Принимаем z=5см; h0 =h—z0 =150-5=145 см;

Усилия в ветвях

В подкрановой ветви Nв1 = 1788×63/145+93800/145=1424 кН.

В наружной ветви Nв2 =1845×82/145+122700/145=1890 кН.

Oпределяем требуемую площадь ветвей и назначаем сечение.

Для подкрановой ветви Aв1 =Nв1 /φRγ; задаемся φ=0,80; R=240МПа=24кН/см2 (сталь С245), тогда Aв1 =1424/0,80×24=74,2 см2 .

По сортаменту подбираем двутавр 45Б1;

Aв1 =74,6 см2 ; ix 1 =3,79 см; iy = 18,2 см.

Для наружной ветви Aв2 =Nв2 /φRγ =1890/0,8×24=98,5см2

Для удобства прикрепления элементов решетки просвет между внутренними гранями полок принимаем таким же, как в подкрановой ветви (423 мм). Толщину стенки швеллера tст для удобства ее соединения встык с полкой надкрановой части колонны принимаем равной 12 мм; высота стенки из условия размещения сварных швов hст = 460 мм.

Требуемая площадь полок

Из условия местной устойчивости полки швеллера


bп /tп <(0,38 + 0,08λ)=15. Принимаем bп =18см; tп =1,4см; Ап =25,2см2 .

Геометрические характеристики ветви:

×

Уточняем положение центра тяжести сечения колонны:

Отличие от первоначально принятых размеров мало, поэтому усилия в ветвях не пересчитываем.

Проверка устойчивости ветвей:

из плоскости рамы (относительно оси y— y ) ly =1130 см.

Подкрановая ветвь:

Наружная ветвь:

Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки: λx 1 =lb 1 /ix 1 =λ=65 lb 1 =65ix 1 =65× 3,79=246 см.

Принимаем lb 1 =220 см, разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей. Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей х1 —x1 и х2 —x2 ).

Для подкрановой ветви

Для наружной ветви

Расчет решетки подкрановой части колонны.

Поперечная сила в сечении колонны Qmax =197.4кН.

Qусл =0,2×А=0,2×(74,6+105,6)=36кН<Qmax =197.4кН

Расчет решетки проводим на Qmax .Усилие сжатия в раскосе

α=53° (угол наклона раскоса). Задаемся λр = 100; φ=0,56.

Требуемая площадь раскоса


γ=0,75(сжатый уголок, прикрепляемый одной полкой).

Принимаем 90х7

АР =12,3см2 ; imin =1,78; λmax =lp /imin =220/1,78=105; lp =hH /sinα=150/0.8=187.5

φ=0,54

Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня Геометрические характеристики всего сечения:

Коэффициент α1 зависит от угла наклона раскосов; при α=45...60° можно принять α1 =27, Ap 1 =2Ap =2×12,3=24,6 см2 —площадь сечения раскосов по двум граням сечения колонны;

Для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь (сечение 4-4), N2 =1845 кН; М2 =1227 кН×м;

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь (сечение 3-3), N1 =938 кН; М1 = 1788 кН×м;


Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно, так как она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.

Расчет и конструирование узла сопряжения верхней и нижней частей колонны.

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

1) M=+375 кН×м; N=164 кН;

2) M=-197,5 кН×м; N=344 кН;

Давление кранов Dmax =1564 кН.

Прочность стыкового шва проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.

1-я комбинация М и N;

наружная полка

внутренняя полка

2-я комбинация М и N;

наружная полка


внутренняя полка

Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия по формуле:

Принимаем tтр =1,4см.

Усилие во внутренней полке верхней части колонны (2-я комбинация)

Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы ( l ш2 )

Применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А, d=l,4...2 ми, βш=0,9; βс=1,05. Назначаем kw ==4 мм; γyw CByc CB =1; Ryw CB =180 МПа==18 кН/см2 ; Ryc CB = 165 МПа = 16,5 кН/см2 ;

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы. Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви ( l шЗ ) составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание 1, 2, 5*, N=380кН, M=-219.5кН×м. Усилие во внутренней полке верхней части колонны (2-я комбинация)

Коэффициент 0,9 учитывает, что усилия M и N приняты для 2-ого

основного сочетания нагрузок. Требуемая длина шва

Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определяем высоту траверсы hтр :

tCT . B =7.6мм – Толщина стенки 45Б1; Rср =14 кН/см2 – Расчетное сопротивление срезу. Принимаю hтр =80см.

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N, M и DMAX .Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 420х12мм, верхнее горизонтальное ребро из двух листов 180х12мм. Найдем геометрические характеристики траверсы. Положение центра тяжести траверсы:


Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает при 2-й комбинации усилий:

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов:

Коэффициент k=1,2 учитывает неравномерную передачу кранового усилия.

Расчет и конструирование базы колонны.

Ширина нижней части колонны превышает 1 м, поэтому проектируем базу раздельного типа.

Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4):

1) M=1227 кН×м; N=1845 кН (для расчета базы наружной ветви);

2) М=-560 кН×м; N =221 кН (для расчета базы подкрановой ветви).

База наружной ветви. Требуемая площадь плиты


По конструктивным соображениям свес плиты c2 должен быть не менее 4см._ТогдаB>bк +2с2 =45,1+2×4=53,1см,_принимаемB=55см; Lтp =Aпл.тp /B=2100/55=38,2см, принимаем L==40 см;

Aпл.Факт =40×55=2200 cм2 >Aпл.тp

Среднее напряжение в бетоне под плитой

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно: 2(bn +tct -Zo)= =2×(18+1,4-5)=28,8см.

при толщине траверсы 12 мм c1 =(40-28,8-2×1,2)/2=4,4 см.

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты

участок 1 (консольный свес с=с1 =4,4см)

участок 2 (консольный свес с=c2 =5 см)

участок 3 (плита опертая на четыре стороны b/a=42,3/18=2,35>2; α=0,125)

M3 =ασф a2 =0,125×0,864×182 =35кН×см

участок 4 (плита опертая на четыре стороны b/a=42,3/8,2=5,16>2; α=0,125); M4 =ασф a2 =0,125×0,864×8,22 =7,26кН×см

Принимаем для расчета Мmaxз =35 кН×см

Требуемая толщина плиты:


Принимаем tпл =32 мм (2 мм — припуск на фрезеровку).

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие в ветви передаем на траверсы через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А, d=l,4...2 мм; kш = 8 мм. Требуемая длина шва определяется по формуле

Принимаем htp =40 см.

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий