- коэффициент надежности по табл.2* [2]

123.79·1000/(34·3707.32)=0.98см

Принимаем t_тр= 1.2см.

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

23.51·1000/2--8.93/100=11755.09

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

Принимаем полуавтоматическую сварку проволокой марки СВ-08А d=2мм . Назначаем k_F = 7мм;

1800 кг/см2

3800·0.45=1710 кг/см2

0.9·1800=1620 < 1.05·1710=1795.5

11755.09/(4·0.7·1620)=2.59

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

Для расчёта шва крепления траверсы к подкрановой ветви (ш3) составляем комбинацию усилий дающую наибольшую реакцию траверсы. N= 23.51 т, M= -8.93т

23.51·100/(2·150)--8.93·100/150+123.79·0.9=125.2т

Коэффициент учитывает, что усилия N и M приняты для 2-го основного сочетания нагрузок. Требуемая длина шва (K_F=0,7см)

125.201·1000/(4·0.7·1620)=27.6

Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы (линия 1-1) определим высоту траверсы h_TP по формуле (14.31):

= 125.201·1000/(2·1.2·1386.341)=37.63

0.58·2450/1.025=1386.34

Принимаем h_TP=100см.

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N, M и D_mах. Нижний пояс принимаем конструктивно из листа 400х10, верхние горизонтальные ребра - из двух листов 100х10 мм.

Геометрические характеристики траверсы:

ун=(2·10·1·(1+50-1.5-1/2)+50·1.2·(1+50/2)+40·1·(1/2))/(2·10·1+50·1.2+1·40)=21.33

Ix=2·((10·1^3)/12+10·1·27.67^2)+((1.2·50^3)/12+50·1.2·4.67^2)+((40·1^3)/12+40·1·20.83^2)=46481.67

46481.67/21.33=2179.17см3

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

(--8.93·1000·100/150+23.51·1000·100/300)·50=689500

689500/2179.17=316.4<2450·1.05=2572.5кг/см2

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов возникает при комбинации усилий 1, 2, 3, 4(-), 5*

23.51·100/300-(-8.93/150)+1.2·0.9·123.79/2=74.74

74.743·1000/(1.2·50)=1245.72<1386.3 кг/см2



Расчёт и конструирование базы колонны.

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

Расчётные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4)

1) M= 96.44 т*м; N= 63.94 т (для расчёта базы наружной ветви);

2) M= -52.34 тм; N= 124.7 т (для расчёта базы подкрановой ветви).

Усилия в ветвях колонны определим по формулам (14.19 и 14.20):

-(-52.34)·100/146.412+124.7·70.493/146.412=95.79 т

96.44·100/146.412+63.94·70.493/146.412=96.65 т*м

База наружной ветви. Требуемая площадь плиты

96.654/0.085=1137.11 см2

R_B -- расчётное сопротивление бетона на сжатие

По конструктивным соображениям свес плиты с₂ должен быть не менее 4см.

Тогда35+2·4=43

принимаем B= 45 см;

= 1137.106/45=25.27 см

Принимаем L= 45 см;

35·45=1575

Среднее напряжение в бетоне под плитой

96.654·1000/1575=61.37 кг/см2

участок №1 (консольный свес С=С₁= 4.1 см)

(61.368*4.1І)/2=515.8кг*см

участок №2 (консольный свес C=C₂= 5 см)

(61.368*5І)/2=767.1кг*см

участок №3 (плита опертая на четыре стороны; 33/14=2.36 >2; =0,125; );

0.125*61.368*14І=1503.52 кг*см

участок №4 (плита оперта на четыре стороны; b/a= 33/7.8=4.23>2; =0,125);

0.125*61.368*7.8І=466.7кг*см

Принимаем для расчёта M_mах=M₁= 1503.5 кг*см;

Требуемая толщина плиты:

(6·1503.516/2450)^0.5=1.92

R_у=2450кг/см²

Принимаем t_пл=30мм (2мм - припуск на фрезеровку).

Схема базы

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилия ветви передаем на траверсы через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-10Г2, d=1,4-2мм, k_f=8мм. Требуемая длина шва определяется по формуле:

96.654·1000/(4·0.8·1620)=18.64 см

Высоту траверсы определяем из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. В запас прочности все усилия ветви передаем на траверсы через 4 угловых шва. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св-08А, d=1,4-2мм, k_f=8мм. Требуемая длина шва определяется по формуле:

Требование к максимальной длине швов выполняется. Крепление траверсы к плите принимаем угловыми швами k_f=8мм.

Принимаем h_тр=25см.

Проверяем прочность швов:

96.654·1000/(1.4·4·42)=410.94 < 1620 кг/см2 швы удовлетворяют требованиям прочности

Расчёт анкерных болтов.

N= 13.28 т; М= 25.89 т*м.

Усилия в анкерных болтах F_a =(M - Ny₂)/h₀= (25.89·100-13.28·70.493)/146.412=11.29 т

площадь сечения болтов из стали Вст3кп2 R_ва= 1850кг/см²

Ав,тр=Fagn/Rва=11.289·1000·0.95/1450=7.4 см2

Принимаем 4 болта 24, А_ва= 3.52·4=14.08 см².

Усилия в анкерных болтах наружней ветви меньше. Из конструктивных решений принимаем такие же болты.

9. Расчет подкрановой балки

Исходные данные.

Требуется рассчитать подкрановую балку крайнего ряда пролетом 6 м под два крана грузоподъемностью Q = 100/20т.

Режим работы кранов -тяжелый. Пролет здания 24 м.

Материал балки сталь С255, Ry = 2350 кг/см2

Нагрузки на подкрановую балку

ширина моста В=9.35 м

база крана К=4.6 м

высота крана Н=3.7

давление колеса Р1макс= 41 т

давление колеса Р2макс= 45 т

давление колеса Р1мин= 14 т

давление колеса Р2мин= 14 т

масса тележки G_т = 41 т

- масс крана с тележкой G = 125 т

Грузоподьемность Q= 100 т

Tk= 1.76 т

Определяем расчетное значение усилий на колесе крана

0.95·1.1·0.95·1.1·41=44.77т

0.95·1.1·0.95·1.1·45=49.14 т

0.95·1.1·0.95·1·1.763=1.75

n_с=0.95 зависит от условий работы крана (для тяжелого режима работы крана(7К))

n=1,1 - нормативно установленное значение для крановой нагрузки

k₁=1,1(согласно таб. 15.1 Беленя)

k₂=1(согласно таб. 15.1 Беленя)

Определяем расчетные усилия

Определение Mmax

Равномерный момент от вертикальной нагрузки

1.05·(49.141·(1.5+1.1)+44.773·(0+0+0+0))=134.15т*м

где =1,05-- учитывает влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке .

Расчетный момент от горизонтальной нагрузки

1.05·1.75·(0+0+1.5+1.1+0+0)=4.78т*м

Определение Q_max

Расчетные значения вертикальной, и горизонтальной поперечных сил

1.05·(44.773·(1+0.867+0+0)+49.141·(0.342+0.208))=116.15

1.75·(1+0.867+0.342+0.208+0+0)=4.23

Высоту подкрановой балки предварительно зададим согласно прил.1 Беленя

h_Б= 1000 мм

Принимаем подкрановую балку симметричного сечения с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали t = 6мм и швеллера №16.

Значение коэффициента определим по формуле

1+2·((4.78·1)/(134.15·1.5))=1.05

134.15·100·1000·1.048·0.95/2350=5683.39

60, согласно таб. 7.2 Беленя

Оптимальная высота балки

((3/2)·60·5683.393)^(1/3)=79.97см

Минимальная высота балки

5·2350·600·500·121378.27/(24·(1.048)·2060000·(134.15·1000))=61.56 см

500 для тяжелого режима работы крана (7К)

0.95·(49.141·1000·2.6+44.773·1000·0)=121378.27кг*см

Принимаем h_б = 100 см (кратной 10см)

Задаемся толщиной полок t_F =2см, тогда h_W = h_б -2t_F = 100-2·2=96

Определяем толщину стенки

1.5·0.95·116.15·1000/(96·1329.76)=1.3

R_s= 0.58·2350/1.025=1329.76 кг/см2

Принимаем t_W= 1.6 мм.

96/1.6=60 ? 60

Размеры поясных листов определяем по формуле:

5683.393·100/2=284169.65 см4

1.6*96і/12=117964.8 см4

((284169.65-117964.8)/2)/((96+2)/2)^2=34.61см²

bf=34.612/2=17.31

Применяем bf= 36 см

Принимаем пояс из листа сечения A_F = 2·36=72 см²

Устойчивость пояса обеспечена, т.к.

((36-1.6)/2)/2=8.6 0.5·(2100000/2350)^0.5=14.95

По полученным данным компонуем сечение

Проверка прочности сечения.

Определяем геометрические характеристики принятого сечения.

Относительно оси х х:

1.6*96і/12+2*(36*2і/12+2*36*(96/2+2/2)І)=463756.8 см⁴;

463756.8/(100/2)=9275.14 см³

Геометрические хар-ки тормозной балки относительно оси y-y (в состав тормозной балки входят верхний пояс, тормозной лист и швеллер):

расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения:

((0.6)·(128)·(128/2+12)+53.4·(150-3-2.68))/(0.6·128+53.4+2·36)=66.98см

0.6*128і/12+0.6*128*((128/2+12)-66.981)І+53.4*((150-3-2.68)-66.981)І+72*66.981І+2*72і/12=815739.94см⁴

815739.94/(66.981+36/2)=9599.09 см3

Проверяем нормальное напряжение верхнем поясе.

 134.15·100·1000/9275.136+4.78·100·1000/9599.09=1496.14<2350·0.95=2232.5

Проверяем прочность стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана.

1.1·47025/30.589/1.6=1056.91<2350 кг/см²

где 45·1000·0.95·1.1=47025 кг

3.25·(1334/1.6)^(1/3)=30.59

1310+36·2^3/12=1334 см⁴

I_R= 1310 см⁴- момент инерции рельса КР-120 (по приложению 14)

=3,25- коэффициент податливости сопряжения пояса и стенки для сварных балок.

Проверка стенки подкрановой балки на совместное действие нормальных , касательных и местных напряжений на уровне верхних поясных швов.

2·(2·36^3/12)+96·1.6^3/12=15584.77 см⁴

15584.768/(100/10)=1558.48 см³

134.15·100·1000·(96/2)/463756.8=1388.49 кг/см²

4.78·100·1000·(1.6/2)/15584.768=24.54кг/см²

116.15·1000·5227.2/(463756.8·1.6)=818.24 кг/см²

36·2·((96-2)/2)+1.6·96^2/8=5227.2 см³

Условие выполняется

= (1388.49^2-1388.49·24.54+24.54^2+3·818.24^2)^(1/2)=1975.6<1.3·2350=3055 кг/см2

В сжатой зоне стенок подкрановых балок из стали с пределом текучести до 400 МПа (4100 кгс/см²) должны быть выполнены условия:

Расчет по формуле 63[1]

коэффициент, принимаемый равным 0.87 для расчета разрезных балок и 0.77 для расчета сечений на опорах неразрезных балок.

134.15·100·1000·(96/2)/463756.8=1388.49 кг/см²

116.15·1000·5227.2/(463756.8·1.6)=818.24 кг/см²

1.4·47025/(1.6·30.589)=1345.15 кг/см²

0.25·1345.15=336.29 кг/см²

0.3·1345.15=403.54 кг/см²

2·92850·1.6/1406=211.32 кг/см²

0.25·211.32=52.83 кг/см²

местный крутящий момент, определяемый по формуле

M_t = F_e + 0,75 Q_th_r, =47025·1.5+0.75·1750·17=92850 кг*см

1310+(36·2^3)/3=1406

е условный эксцентриситет, принимаемый равным 15 мм;

(0.87/2350)·((1388.49+336.29)^2-(1388.49+336.29)·1345.15+1345.15^2+3·(818.24+403.55)^2)^0.5=0.98<=1

Расчет на выносливость верхней зоны стенки составной подкрановой балки следует выполнять по формуле

0.5·(1388.49^2+0.36·818.24^2)^0.5+0.4·336.29+0.5·211.32=976.54кг*см2<1020кг/см2

Проверяем местную устойчивость стенки по п 8,51[1] .

96/1.6·(2350/2100000)^(1/2)=2.01

Cтенку следует укреплять поперечными рёбрами жёсткости в соответствии с требованиями п 8.51 (СП 16.13330.2016)

Расстояние между основными поперечными рёбрами жёсткости не должны превышать 2h_ef при ?w>3,2:

2·96=192 см

Принимаю a=200см



116.15·1000/(1.6·96)=756.18 кг/см2

1.4·47025/(1.6·30.589)=1345.15 кг/см2

10.3*(1+0.76/(1.563)І)*1329.76/(2.007)І=4458.11 кг/см2

150/96=1.56

(96/1.6)·(2350/2100000)^(1/2)=2.01

96

38.32·2350/(2.007)^2=22356.23

c₂= 38.320

50.25*2350/(4.182І)=6752.05

c₁= 50.25

2*(36/96)*(2/1.6)і=1.46

200/96=2.08

(200/1.6)·(2350/2100000)^(1/2)=4.18

((1388.49/22356.23+1345.15/6752.05)І+(756.18/4458.11)І)Ѕ=0.312<1,4

Размеры рёбер жёсткости

96·10/30+40=72мм

Принимаю ширину ребра b_h=100мм

2·100·((2350/2100000)^(1/2))=6.69

Принимаю толщину ребра t_s=10 мм

Расчет опорного ребра.

Принимаем высоту выступающей части опорного ребра а=2см.

При требуемая площадь поперечного сечения опорного ребра определяем из условия прочности ребра на смятие: ,

где 116150 кг

3800/1.025=3707.32 кг/см2

- сопротивление смятию торцевой поверхности,

=1,025 - коэффициент надежности по материалу,

3800 кг/см2- временное сопротивление стали разрыву;

116150/3707.32=31.33 см2

Примем толщину и ширину опорного ребра равными толщине и ширине полки измененного сечения ГБ. Фактическая площадь поперечного сечения опорного ребра:

2·36=72 см2

Участок стенки балки вблизи опоры рассчитывается на устойчивость. Расчет проводится для сечения стенки шириной:

0.65·1.6·(2100000/2350)^0.5=31.09 см

2·36+31.09·1.6=121.74 см

(2*36і)/12+(31.09*1.6і)/12=7786.61 см4

(7786.61/121.744)^0.5=8 см4

За расчетную длину принимаем высоту стенки на опоре. Тогда гибкость:

96/8=12

По табл.Д.1 [1] принимаем коэффициент продольного изгиба: 0.984

Проверим устойчивость стенки:

116150/(121.744·0.984)=969.56 < 2350кг/см2

- устойчивость стенки обеспечена.

Расчет опорного ребра выполняем как центрально сжатую стойку загруженную опорной реакцией с расчетной длиной равной высоте стенки

Расчетная схема опорного ребра

Список литературы

“Металлические конструкции” под общей редакцией Е. И. Беленя.-6-е издание, переработано и дополнено - М.: Стройиздат, 1985. - 560 с.

СП 16.13330.2012 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81

СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85

Металлические конструкции Веденников Г.С.

СНиП 23-01-99 Строительная климатология (2003).

Размещено на Allbest.ru