Расчет стержней соединительной решетки

Q_fic = 7,15*10^-6 (2330–E/Ry)N/_х=7, 15*10^-6(2330- кН

x=0,905

Q_max=95,4 кН

Расчетное усилие в раскосе N_d= кН,

Где Cos=

Длина раскоса l_d= см.

Выбирается сечение стержней решетки из одиночного уголка L 63x6 со след. характеристиками сечения:

-- площадь сечения уголка А_d=7,28 см²

-- наименьший радиус инерции i_y0=1,24 см

x=0,516

Проверка принятого сечения:

МПа МПа где g_c=0,75 Устойчивость раскоса обеспечена.

Расчет колонны на устойчивость в плоскости рамы как сквозного внецентренно-сжатого стержня.

Расчет производится на две комбинации усилий, при которых наиболее сжата подкрановая и наружная ветвь.

а) M= -437 кНМ, , N= -1228,3 кН

б) M=717,6 кНМ, N= -765,5 кН

λ_еf=

приведенная гибкость

При действии комбинации усилий «а» экцентриситет приложения силы N

e=

относительный экцентриситет

m=e ,

где для сечения ветви из двутавра а_п=у₁=45,9 см

φ_е=0,547

устойчивость колонны обеспечена

При действии комбинации усилий «б» экцентриситет приложения силы N

e=

относительный экцентриситет

m=e

где для сечения ветви из двутавра а_п=у₂=45,9 см

φ_е=0,329

устойчивость колонны обеспечена

Проверка соотношения значений моментов инерции верхней и нижней частей колонны.

При статическом расчете принято отношение

В результате подбора сечений верхней и нижней частей колонны I_x=37380 cм⁴ для верхней части; I_x=259514*0,9=233563 cм⁴ для нижней части колонны, где коэффициент приведения сквозной колонны учитывающий податливость решетки, принимается равным 0,9.

по результатам подбора сечений получено отношение

Расчет базы сквозной колонны

Усилия сжатия

N₂

N₁

Для фундамента принят бетон М150, R_в=6,5 МПа. Расчетное сопротивление бетона фундамента при местном сжатии R_ф= R_в*ψ=6,5*1,3=8,45 Мпа. Коэффициент повышения расчетного сопротивления бетона при местном сжатии ψ принимается предварительно равным 1,3…1,4.

Требуемая площадь опорной плиты базы наружной ветви А₂=

Назначается длина плиты В₂=50см. Определяется требуемая ширина плиты С₂^тр= . Принимается С₂=30 см.

Требуемая площадь опорной плиты базы подкрановой ветви А₁=

Назначается длина плиты В₁=55см. Определяется требуемая ширина плиты С₁^тр= . Принимается С₁=30 см.

Уточняется расчетное сопротивление бетона при размерах обреза фундамента 0,9*0,15м

ψ=

Максимальное значение ψ=1,5. Следовательно R_ф= R_в*ψ=6,5*0,7=4,6 Мпа

Толщина опорной плиты и размеры траверсы определяются для наиболее загруженной базы колонны, а размеры плиты траверсы для другой ветви принимаются аналогичными. Рассчитывается база наружной ветви, как наиболее загруженной.

Толщина опорной плиты определяется из расчета на изгиб, как пластинки опирающейся на ветвь колонны и на траверсы и загруженной отпорным давлением фундамента.

R_ф=9,75 Мпа

для расчета в плите выделяется полоса шириной 1 см с нагрузкой

Изгибающие моменты в опорной плите определяются для каждого участка, отличающегося размерами и условиями опирания. В рассматриваемой плите имеются следующие участки: 2 консольных с вылетом С₁=52см С₂=57,5см; 3-ий участок – плита опертая по контуру.

Изгибающий момент в консольных участках определяется для 2-ого участка

М₂=

Изгибающий момент на 3-ем участке при отношении длинной стороны плиты b к короткой а.

М₃=αqa²=0.125*0,85*7,9²=6,63 кН*см

Расчет плиты ведется по максимальному моменту М_мах=М₂=14 кН*см

требуемая толщина плиты t_пл^тр опорной плиты из стали В Ст3, толщинй 21-40 мм, R_y=240 Мпа определяется при расчете на изгиб.

t_пл^тр= Принимается t_пл=2,0 см

Высота траверсы принимается из условия расчета сварных швов соединяющих ее с ветвями колонны.

Толщина траверсы назначается конструктивно t_тр=1 см.

Равномерно распределенная нагрузка на траверсу

q_тр=σ_ф(а/2+ t_тр+С₂)=0,85*(8,6/2+1+5,75)=9,4 кН/см

Сдвигающее усилие, действующее на траверсу

V_тр= q_трВ₁=9,4*50=470 кН

Перерезывающая сила

Q_тр= q_тр*b₂/2=9,4*45/2=164 кН

Изгибающий момент в траверсе не определяется, так как при высоте траверсы, соизмеримой с ее пролетом, напряжения в ней будут незначительными.

Принимается ручная дуговая сварка электродами Э46. Расчетное сопротивление углового шва по металлу шва R_wf=200 Мпа. Расчетное сопротивление углового шва по границе сплавления R_wz=0.45*R_un=0.45*370=167 Мпа. Для листовой стали В Ст3 пс 6 толщиной до 20 мм R_un=370 Мпа

Коэффициенты определяющие глубину провара, составляют β_f=0.7- по металлу шва; β_z=1- по металлу сплавления.

R_wz* > R_wf>1.1* R_wz; 167*1/0,7=238>200>1.1*167=184

При β_f R_wf< β_z R_wz 0.7*200=140<1*167=167

расчет производится по металлу шва. Принимается катет шва К_f=0.8

требуемая длина шва:

Принимаемая длина шва должна быть l_w<85 β_f К_f=85*0.7*0.8=47.6 см

Принимается траверса высотой 35 см из стали В Ст3 пс 6, R_y=240 Мпа,

R_s=0.58* R_y=0.58*240=139 Мпа

Проверка траверсы на срез

R_sγ_s=139*1=139 Мпа

Усилия для расчета анкерных болтов подкрановой ветви.

1) M=683.5 кН*м, N=-709.1 кН

2) M=62.3 кН*м, N=-255.3 кН

3) M=242.5 кН*м, N=-258.3кН

Наибольшее усилия растяжения в анкерных болтах подкрановой ветви получается от действия первой комбинации усилий

Z₁=

Z₂=

Подбор сечения болтов для обоих ветвей колонны ведется по максимальному усилию и сечение всех болтов принимается одинаковым. Расчет ведется на Z=390

Принимается в каждой ветви n_в= 4 болта из стали 09Г2С, R_ва=225 Мпа.

Требуемая площадь болтов нетто

Принимается 4 болта с характеристиками d_в= 24мм, А_в=4,52 см², А_вп=3.52см²

Плитки под анкерные болты рассчитываются на поперечный изгиб воздействия болтов. Анкерные болты устанавливаются на расстоянии а=3 см от внутренней грани траверсы.

Изгибающий момент в плите:

Принимается плитка под анкерные болты из стали С245 толщиной t до 40,0 мм, R_y=240Мпа.

Назначается сечение плиты 180*25 мм с отверстием для болта d₀=30 мм. Момент сопротивления плитки:

Проверка принятого сечения

3. Расчет сопряжения верхней и нижней частей колонны.

Расчет накладки.

Усилия для расчета накладки.

По сечению 3 для +М и N_соотв.

Продольное усилие в накладке.

Определение длины полунакладки.

По таблице 55* [1] и стали С240электроды марки Э46 (ГОСТ 9467-75*).

β_f=0.7; β_z=1.0

γ_wf=γ_wz=1

R_wf=200МПа(таблица 56 [1])

Принимаем

Длина накладки.

Принимаем длину накладки

Расчет траверсы.

Усилия для расчета траверсы.

По сечению 3 для -М и N_соотв. и кран у левой колонны. (комбинация1+(2+3+5+10)*0,9)

Усилие в месте крепления траверсы к подкрановой ветви колонны.

Проверка прочности траверсы на срез.

Высота траверсы . Высота стенки траверсы за вычетом горизонтальных листов составляет . Принимаем материал траверсы сталь С240 и .

Толщину принимаем 1,0см.

Проверка прочности приварки траверсы.

По таблице 55* [1] и стали С240 электроды марки Э46 (ГОСТ 9467-75*).

β_f=0.7; β_z=1.0

γ_wf=γ_wz=1 (пункт 11.2* [1])

R_wf=200МПа

Принимаем

Предельная длина шва:

Прочность по металлу шва обеспеченна.

Проектирование решетчатого ригеля рамы

Расчет фермы из уголков

Ферма, L=24 м, жестко сопряжена с колоннами рамы, при беспрогонной конструкции кровли по железобетонному настилу.

Нагрузка от веса шатра q_ш=15,12 кН/м, и веса снега q_сн=19,2 кН/м. Узловые нагрузки

Р_ш= q_ш*l_п=15,12*3=45,4 кН, Р_сн= q_сн*l_п=19,2*3=57,6 кН, где l_п-длина панели верхнего пояса фермы.

Момент защемления фермы в колонне М₄=-246,2 кН*м, Q₄=-59,6 кН при значении сосредоточенной силы W_п=2,8 кН.

H=

N=Q₄-W_п=-59.6+2.8*0,9=-75,64 кН

Соединение поясов с фасонками в узлах верхнего пояса рассчитывается на суммарное усилие , а в узлах нижнего пояса – на суммарное усилие N^c=N_п-N_л, где N_п и N_л – усилия в поясе, приложенные соответственно справа и слева от рассчитываемого узла фермы. Для расчета узлов принята ручная сварка электродами Э 42.

При расчет ведется по металлу шва:

, где =1,0 по [1], =1,0 по табл. 6 [1], =0,8.

Коэффициенты распределения длины швов по перу α’’ и по обушку α’ уголков приняты:

- для равнополочных уголков α’’=0,3; α’=0,7;

- для неравнополочных уголков, соединенных узкими полками, α’’=0,25; α’=0,75.

Длины сварных швов округляются до 1см, минимальная длина шва 5,0см, максимальная - . Для расчета укрупнительных узлов фермы из уголков принята ручная сварка электродами Э42 с R_wf=180 МПа, =0,8.

Приводимый ниже расчет укрупнительных узлов производится приблизительным способом. Усилие (увеличенное в 1,2 раза) передается в стыке через горизонтальную накладку пояса и вертикальную фасонку. В правильно законструированном узле усилие в накладке и фасонках должны быть примерно равны (различие не более 20%). Стык вертикальных полуфасонок перекрывается вертикальной накладкой, которая условно рассчитывается на усилие в поясе(1,2N_п).

Сила Н=116 кН. Усилие в болтах, где n_б=4 – количество болтов.

Требуемая площадь болта класса 4.6 при R_bt=170 МПа (табл.58[1]): .

Принимаем болты Ш18мм с А_bn=1,92 cм² (табл.62[1]).

Установлены размеры фланца b=120мм, а= 40 мм, l=260 мм.

Изгибающий момент фланца с учетом защемления кН*см.

Момент сопротивления фланца . Требуемая толщина фланца:

, где R_y=240 МПа.

Угловые швы при ручной сварке соединения фланца с фасонкой при R_wf=180 МПа (электрод Э-42) при выполнении условия , l_w=30-1=29см, :

см,

принимаем k_f=0,6 см по табл.38[1].