Подбор сечения нижней части колонны

Подбор сечения нижней части колонны

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

Определим ориентировочное положение центра тяжести. Принимаем z=5см; h_>0>=h—z_>0>=150-5=145 см;

Усилия в ветвях

В подкрановой ветви N_>в1>= 178863/145+93800/145=1424 кН.

В наружной ветви N_>в2>=184582/145+122700/145=1890 кН.

Oпределяем требуемую площадь ветвей и назначаем сечение.

Для подкрановой ветви A_>в1>=N_>в1>/φRγ; задаемся φ=0,80; R=240МПа=24кН/см² (сталь С245), тогда A_>в1>=1424/0,8024=74,2 см².

По сортаменту подбираем двутавр 45Б1;

A_>в1>=74,6 см²; i_>x>_>1>=3,79 см; i_>y>= 18,2 см.

Для наружной ветви A_>в2> =N_>в2>/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 t_>ст> для удобства ее соединения встык с полкой надкрановой части колонны принимаем равной 12 мм; высота стенки из условия размещения сварных швов h_>ст>= 460 мм.

Требуемая площадь полок

Из условия местной устойчивости полки швеллера

b_>п>/t_>п><(0,38 + 0,08λ)=15. Принимаем b_>п>=18см; t_>п>=1,4см; А_>п>=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) l_>y>=1130 см.

Подкрановая ветвь:

Наружная ветвь:

Из условия равноустойчивости подкрановой ветви в плоскости и из плоскости рамы определяем требуемое расстояние между узлами решетки: λ_>x>_>1>=l_>b>_>1>/i_>x>_>1>=λ=65 l_>b>_>1>=65i_>x>_>1>=65 3,79=246 см.

Принимаем l_>b>_>1>=220 см, разделив нижнюю часть колонны на целое число панелей. Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы (относительно осей х_>1>—x_>1> и х_>2>—x_>2>).

Для подкрановой ветви

Для наружной ветви

Расчет решетки подкрановой части колонны.

Поперечная сила в сечении колонны Q_>max>=197.4кН.

Q_>усл>=0,2А=0,2(74,6+105,6)=36кН<Q_>max>=197.4кН

Расчет решетки проводим на Q_>max>. Усилие сжатия в раскосе

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

Требуемая площадь раскоса

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

Принимаем _>└ >90х7

А_>Р>=12,3см²; 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

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

Коэффициент α_>1> зависит от угла наклона раскосов; при α=45...60° можно принять α_>1>=27, A_>p>_>1>=2A_>p>=212,3=24,6 см²—площадь сечения раскосов по двум граням сечения колонны;

Для комбинации усилий, догружающих наружную ветвь (сечение 4-4), N_>2>=1845 кН; М_>2>=1227 кНм;

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь (сечение 3-3), N_>1>=938 кН; М_>1>= 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 D_>max>=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 t_>тр>=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 k_>w>==4 мм; γ_>yw>^CB=γ_>yc>^CB=1; R_>yw>^CB=180 МПа==18 кН/см²; R_>yc>^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 h_>тр>:

t_>CT>_>.>_>B>=7.6мм – Толщина стенки 45Б1; R_>ср>=14 кН/см² – Расчетное сопротивление срезу. Принимаю h_>тр>=80см.

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N, M и D_>MAX>.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 c_>2> должен быть не менее 4см._ТогдаB>b_>к>+2с_>2>=45,1+24=53,1см,_принимаемB=55см; L_>тp>=A_>пл.тp>/B=2100/55=38,2см, принимаем L==40 см;

A_{>пл.Факт}>=4055=2200 cм²>A_>пл.тp>

Среднее напряжение в бетоне под плитой

Из условия симметричного расположения траверс относительно центра тяжести ветви расстояние между траверсами в свету равно: 2(b_>n>+t_>ct>-Zo)= =2(18+1,4-5)=28,8см.

при толщине траверсы 12 мм c_>1>=(40-28,8-21,2)/2=4,4 см.

Определяем изгибающие моменты на отдельных участках плиты

участок 1 (консольный свес с=с_>1>=4,4см)

участок 2 (консольный свес с=c_>2>=5 см)

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

M_>3>=ασ_>ф>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); M_>4>=ασ_>ф>a²=0,1250,8648,2²=7,26кНсм

Принимаем для расчета М_>max>=М_>з>=35 кНсм

Требуемая толщина плиты:

Принимаем t_>пл>=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; k_>ш>= 8 мм. Требуемая длина шва определяется по формуле

Принимаем h_>tp>=40 см.