Расчет колонны. Траверса. База

10. Расчет колонны. Траверса. База

 

Расчет стыка верхней и нижней частей колонны. Расчет подкрановой траверсы

Рис. 10.1 Узел сопряжения верхней и нижней частей колонны

Наиболее неблагоприятные сочетания усилий в сечении 2-2 (табл.6,2):

а)   (сочетание нагрузок 1+2+3+7+10);

б)   (сочетание нагрузок 1+4+5+8+9+2).

Монтажное соединение частей колонны принимаем встык с полным проваром. Прочность стыкового шва Ш1 проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части колонны из условия равнопрочности с основным сечением.

Первая комбинация усилий

  (изгибающий момент догружает внутреннюю полку).

Напряжение во внутренней полке:

где  и  – площадь и момент сопротивления стыкового шва соответственно, равные площади и моменту сопротивления верхней части колонны;

 – расчетное сопротивление сварного стыкового шва,  при сжатии,  при растяжении с визуальным контролем качества шва.

Напряжение в наружной полке:

 

Вторая комбинация усилий

  (изгибающий момент догружает наружную полку).

Напряжение во внутренней полке:

Напряжение в наружной полке:

Для передачи нагрузки с верхней части колонны на нижнюю проектируем траверсу. Высоту траверсы принимаем . Минимальную толщину стенки траверсы определяем из условия смятия:

где  – расчетная длина передачи нагрузки с подкрановой балки на траверсу,

здесь  – ширина опорного ребра подкрановой балки,  – толщина опорной плиты подкрановой балки;

здесь – нормативное сопротивление стали траверсы по временному сопротивлению, по табл. 51 СНиП II-23-81* для стали С345 при толщине листового проката свыше 10 до 20 мм

 – коэффициент надежности по материалу, по табл. 2 СНиП II-23-81* .

В соответствии с ГОСТ 82-70* назначаем:

Усилие во внутренней полке сечения верхней части колонны от первой комбинации усилий:

где  – высота сечения верхней части колонны.

Рассчитаем сварные швы Ш2 крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы. Принимаем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08Г2С диаметром d=2 мм в среде углекислого газа. По табл. 38* СНиП II-23-81* назначаем катет шва

По табл. 56 СНиП II-23-81*:

По табл. 34* СНиП II-23-81*:

расчет ведем по металлу шва.

Требуемая длина сварного шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы:

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы.

Для расчета шва Ш3 крепления траверсы к подкрановой ветви составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание:   (сочетание нагрузок 1+4+5+8+9+2).

где  – высота сечения нижней части колонны.

Усилие для расчета швов крепления траверсы к подкрановой ветви:

где  – коэффициент, учитывающий, что сочетание усилий взято для сечения 2-2.

Требуемая длина сварного шва крепления траверсы к подкрановой ветви:

Требуемая высота траверсы из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы:

где  – расчетное сопротивление стали стенки подкрановой ветви сдвигу;

 – толщина стенки подкрановой ветви.

В соответствии с ГОСТ 82-70* назначаем:

Проверим прочность траверсы как балки нагруженной усилиями .

Нижний пояс принимаем сечением b₂ x t₂ = 260 x 10 мм, верхние горизонтальные ребра – из двух листов сечениями b₁ x t₁ = 60 x 10 мм.

Рис. 10.2 Сечение траверсы

Рис. 10.3 Расчетная схема траверсы

Определим геометрические характеристики сечения траверсы.

Положение центра тяжести:

Опорные реакции от первой и второй комбинаций усилий:

Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает от второй комбинации:

Максимальная поперечная сила в опорном сечении траверсы:

Проверка прочности траверсы по нормальным напряжениям:

Проверка прочности траверсы по касательным напряжениям:

Прочность траверсы обеспечена.

Расчет базы колонны

Базу колонны принимаем раздельного типа.

Наиболее неблагоприятные сочетания усилий (табл.6.5):

а) для расчета базы подкрановой ветви   (сечение 4-4, сочетание нагрузок 1+2+3+7+10);

б) для расчета базы наружной ветви   (сечение 4-4, сочетание нагрузок 1+2+4+5+8+9).

Продольные усилия в ветвях:

Принимаем класс бетона фундамента В15. По СП-52-101-2003 расчетное сопротивление бетона сжатию:

Расчетное сопротивление бетона смятию:

где  – коэффициент, учитывающий местное сжатие бетона, в первом приближении принимаем .

Базы ветвей проектируем так, чтобы центры тяжести опорных плит совпадали с центрами тяжести ветвей.

Требуемые площади опорных плит из условия смятия бетона под плитой:

Ширина опорной плиты:

где  – ширина нижней части колонны;

– свес плиты.

В соответствии с ГОСТ 82-70* назначаем:

Требуемые длины опорных плит:

В соответствии с ГОСТ 82-70* назначаем:

Площади опорных плит:

Размеры фундаментов принимаем на 40 см больше габаритов плиты:

Уточняем коэффициенты, учитывающие местное сжатие бетона:

Средние напряжения в бетоне фундамента под опорными плитами:

Так как под плитой наружной ветви напряжение в бетоне фундамента больше, чем под плитой подкрановой ветви, то расчет толщины плиты ведем для наружной ветви.

Принимаем толщину траверсы:

Определим изгибающие моменты на отдельных участках плиты:

участок 1 – консольный свес:

участок 2 – плита, опертая на три канта:

где – коэффициент, принимаемый по табл.8.7 Е. И. Беленя «Металлические конструкции» в зависимости от отношения закрепленной стороны пластинки к свободной

участок 3 – плита, опертая на четыре канта:

так как отношение длинной стороны к короткой

то α=0.125 по табл.8.8 Е. И. Беленя «Металлические конструкции»

Требуемую площадь опорной плиты определяем по максимальному моменту

где – расчетное сопротивление стали плиты по пределу текучести, по табл. 51 СНиП II-23-81 для стали С345 при толщине листового проката свыше 10 до 20 мм

В соответствии с ГОСТ 82-70* назначаем:

Высоту траверсы назначим из условия размещения сварных швов крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилие в ветви передаем на траверсы через 4 угловых шва.

Принимаем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08Г2С диаметром d=2 мм в среде углекислого газа. По табл. 38* СНиП II-23-81* назначаем катет шва

По табл. 56 СНиП II-23-81*:

где – нормативное сопротивление стали траверсы по временному сопротивлению, по табл. 51 СНиП II-23-81* для стали С345 при толщине листового проката свыше 20 до 40 мм

По табл. 34* СНиП II-23-81*:

расчет ведем по металлу шва.

Требуемая высота траверсы:

В соответствии с ГОСТ 82-70* назначаем:

Крепление траверсы к плите принимаем угловыми швами. По табл. 38* СНиП II-23-81* назначаем катет шва

Проверяем прочность шва по металлу шва:

прочность по металлу шва обеспечена.

Крепление торца колонны к плите выполняем конструктивно сварными швами с катетом

Расчет фундаментных болтов

Наиболее неблагоприятное сочетание усилий, которое может вызвать растяжение фундаментных болтов (табл.6.2):

 (сечение 4-4, сочетание нагрузок 1+3+7+10).

Растягивающее усилие в фундаментных болтах наружной ветви:

Предварительно принимаем фундаментные болты диаметром d=24 мм из стали 09Г2С.

По табл. 60* СНиП II-23-81* расчетное сопротивление болта:

Требуемая площадь нетто одного фундаментного болта:

где n – количество болтов в растянутой зоне.

По ГОСТ 24379.1-80* принимаем болты с отгибом из стали 09Г2С диаметром d=36 мм с площадью сечения нетто A_bn=7,59 см². Длина заделки болта в бетон фундамента H=1300 мм. Диаметр отверстия под болт в анкерной плитке принимаем

Расчет анкерной плитки

Анкерную плитку рассчитываем как однопролетную балку, опирающуюся на траверсы и загруженную сосредоточенной силой, равной несущей способности фундаментного болта:

Изгибающий момент в анкерной плитке:

Ширина анкерной плитки из условия размещении фундаментных болтов:

В соответствии с ГОСТ 82-70* назначаем:

Требуемая толщина анкерной плитки с учетом ослабления отверстиями:

где – расчетное сопротивление стали плитки по пределу текучести, по табл. 51 СНиП II-23-81* для стали С345 при толщине листового проката свыше 20 до 40 мм

В соответствии с ГОСТ 82-70* назначаем: