Проектирование фермы

 и  - ширина и толщина пояса балки, ;

- расстояние  между осями поясов, ;

- размер  равный     , .

;

;

;

.

;

 недонапряжение 26,4%.

Устойчивость  верхней части колонны из плоскости  рамы обеспечена.

 

3.4 Расчет и конструирование стержня нижней части колонны.

 

Рисунок 18-Сечение  нижней части колонны

 

Сечение шатровой ветви проектируем в виде сварного швеллера, подкрановой ветви из двутавра с параллельными гранями полок  типа Б.

Положение центра тяжести предварительно назначаем  в зависимости от распределения изгибающих моментов соответствующих знаков. предварительно принимаем 5 см, тогда .

Определение предварительного положения центра тяжести сечения нижней части  колонны:

 

Подбор  сечений каждой ветви производится как для центрально сжатых элементов, продольные усилия ветвей определяются по формулам:

- для  подкрановой ветви

;

- для  шатровой ветви

.

Подбор сечения подкрановой  ветви.

Задаемся  начальной гибкостью  .

Требуемая площадь сечения:

.

По сортаменту подбираем двутавр № 80Б1 со следующими характеристиками: .

Проверка  устойчивости:

, недонапряжение 35%

Так, как  запас по устойчивости составляет более 10%, то следует изменить сечение:

По сортаменту подбираем двутавр № 60Б1 (ГОСТ 26020-83) со следующими характеристиками: .

Проверка  устойчивости:

, недонапряжение 2,4%

Устойчивость подкрановой ветви обеспечена, оставляем сечение без изменения.

Подбор сечения шатровой ветви.

Задаемся  начальной гибкостью  .

Требуемая площадь сечения:

Принимаем  толщину стенки шатровой ветви равной толщине полки верхней части  колонны: . Высота стенки: .

Находим площадь полок:

.

Окончательно  принимаем размеры сечения:

, ;

, ;

Фактическая площадь сечения:

Уточняем  положение центра тяжести шатровой ветви:

Уточняем  положение центра тяжести всего  сечения нижней части колонны:

,

Уточняем  продольные усилия в ветвях колонны:

- для  подкрановой ветви

;

- для  шатровой ветви

.

Проверка  устойчивости подкрановой ветви:

 недонапряжение 8,79%

Устойчивость  подкрановой ветви обеспечена.

Проверка  устойчивости шатровой ветви:

Момент инерции сечения шатровой ветви:

 

.

Радиус инерции  второй ветви:

.

Проверка  устойчивости второй ветви:

 недонапряжение 18,8%

Устойчивость  шатровой ветви обеспечена.

Не смотря на большое недонапряжение уменьшать  площадь сечения не целесообразно по конструктивным соображениям.

Расчет соединительной решетки.

Максимальная  поперечная сила Q^реш=153,981 кН.

Назначаем шаг  узлов соединительной решетки по следующим требованиям:

Рисунок 19-К расчету соединительной решетки

Произведем проверку ветвей колонны  в плоскости:

-для шатровой ветви:

 

Условие выполняется, поэтому проверка устойчивости в плоскости шатровой ветви не требуется;

-для подкрановой ветви:

Условие выполняется, поэтому проверка устойчивости в плоскости подкрановой ветви не требуется.

Продольное  усилие, возникающее в раскосе:

.

Задаемся  начальной гибкостью для раскоса:

.

 Требуемая  площадь раскоса:

.

Предварительно  принимаем ∟90х90х7 со следующими характеристиками:

.

Проверка  устойчивости раскоса:

 

;

;

;

;

;

 

Устойчивость  раскоса обеспечена.

Проверка устойчивости всей нижней части колонны как единого  стержня.

Для проверки устойчивости выбираем 2 расчётных  комбинации M и N.

1. Комбинация, догружающая подкрановую ветвь:

 M = -1605,835 kHм, N = -1875,200 kH.

2. Комбинация, догружающая шатровую ветвь:

M = 1002,774 kHм, N = -1875,200kH.

Приведенная гибкость нижней части колонны:

Относительный эксцентриситет для сочетания усилий, догружающих подкрановую ветвь:

недонапряжение 5,8%.

Относительный эксцентриситет для сочетания усилий, догружающих шатровую ветвь:

 недонапряжение 30,2%.

Устойчивость  нижней части ступенчатой колонны в плоскости, как единого стержня обеспечена. Проверка устойчивости нижней части ступенчатой колонны из плоскости, как единого стержня не требуется, так как она обеспечена устойчивостью отдельных ветвей.

 

 

 

3.5 Расчет узла сопряжения верхней части колонны с нижней

 

Составим  расчетные комбинации усилий для расчета монтажного стыкового шва , соединяющего верхнюю часть колонны с нижней (шов Ш1):

1.

   

2.

   

Рисунок 20- К  расчету подкрановой траверсы

 

Выполняем проверку прочности стыкового шва Ш1 в  точках 1 и 2:

-от первой комбинации усилий в точке 1:

.

-от второй комбинации усилий в точке 1:

  .

-от первой комбинации в точке  2:

-от второй комбинации в точке  2:

Прочность стыкового  сварного шва обеспечена

 

Толщину стенки траверсы определяем из условия работы на смятие в зоне операния подкрановых балок от усилия D_max:

где:

- максимальное  вертикальное  от колес двух  кранов, ;

- расчетное  сопротивление стали смятию торцевой  поверхности, по таблице 52 /1/ для стали С255 ;

 - толщина траверсы;

- длина сминаемой поверхности;

;

- ширина  опорных ребер балок,  ;

- толщина  плиты, принимаем  .

Получаем:

,

,

Принимаем толщину траверсы .

Проверка  прочности сварного шва Ш2 присоединяющего  вертикальные ребра к стенке подкрановой траверсы выполняем на действие продольного усилия :

Применяется сварка полуавтоматическая, сварочная  проволока - Св-08Г2С, положение сварки нижнее, соединение тавровое с двусторонними швами.

Задаемся  катетом сварного шва  . 

Расчет  ведем по металлу границы сплавления.

Длина сварного шва Ш2:

.

Проверим  прочность сварного шва:

_{Прочность сварного шва Ш2 обеспечена.}

_{Шов Ш3 присоединяет стенку траверсы к подкрановой  ветви колонны, продольное усилие для расчета шва равняется опорной реакции подкрановой траверсы:}

Рисунок 21- К расчету сварных швов Ш-3

 

Катет шва  принимаем из условия:

  .

Длина сварного шва Ш2:

.

Проверим  прочность сварного шва:

_{Прочность сварного шва Ш3 обеспечена.}

Проверка  прочности стенки траверсы по касательным  напряжениям:

где:

- расчетная  поперечная сила:

- расчетное  сопротивление стали сдвигу, ;

 - высота стенки подкрановой ветви:

.

 

Получаем:

Прочность траверсы на срез не обеспечена, изменим высоту траверсы:

Принимаем высоту траверсы , шаг узлов раскосов будет

_{Прочность стенки траверсы на срез обеспечена.}

Проверка  прочности от действия касательных  напряжений в стенке подкрановой ветви колонны выполняется по формуле:

_{Прочность стенки подкрановой  ветви от действия касательных напряжений обеспечена.}

3.6 Расчет базы сквозной колонны

 

Расчет  базы будем производить для наиболее нагруженной ветви, для этого  составим расчетные комбинации усилий, догружающих подкрановую и шатровую ветви соответственно:

-Для подкрановой ветви:

-Для  шатровой ветви:

Определим усилия в ветвях:

Так, как наиболее загруженной оказалась подкрановая ветвь, то расчет базы будем производить для подкрановой ветви.

Назначим  ширину плиты (толщину траверсы принимаю ):

Определим площадь опорной плиты из условия  работы на смятие бетона фундамента. Задаемся классом бетона В15 ( по таблице 12 /6/):

;

.

Соответственно  длина плиты будет равна:

 

Принимаем .

Рисунок 22- База подкрановой ветви колонны

 

Далее рассчитываем напряжение под плитой базы:

.

Конструируем  базу колонны с траверсами, привариваем  из к полкам колонны и к плите  угловыми швами. Вычисляем изгибающие моменты на разных участках для определения  толщины плиты:

 

1. Участок I – опирающийся по четырем сторонам:

- отношение  сторон  момент определяется как для однопролетной балочной плиты:

2. Участок II – опирающийся по трем сторонам. Расчетный изгибающий момент на рассматриваемом участке:

.

- отношение  свободной стороны  к закрепленной  плита рассчитывается как консоль:

3. Участок III – консольный. Расчетный изгибающий момент на рассматриваемом участке:

Наибольшее  значение изгибающего момента для  расчета плиты: