Принимаем .

Принимаем .

Принимаем толщину горизонтальной накладки . Ширина горизонтальной накладки . Для накладки принимаем сталь С255, для которой .

Проверим прочность в ослабленном сечении:

,

где: .

Условие выполняется - прочность ослабленного сечения обеспеченна.

Усилие, приходящееся на горизонтальную накладку:



По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 5 мм.

Максимальный катет шва определим из условия:

.

Принимаем = 6 мм. Тогда длина шва по одну сторону от стыка составит:

Принимаем .

Швы определяющие размеры вертикальной накладки расчитываем на большее из усилий:

Принимаем толщину вертикальной накладки . Длина сварного шва, крепящего вертикальную накладку к фасонке:

Катет сварного шва:

Принимаем .

Узел 8

Рис. 2.15 Схема узла 8

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих стойку 250x5 к тавру.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

- для обушка . Принимаем = 4 мм.

- для пера уголка . Принимаем = 4 мм.

Принимаем .

Принимаем .

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 250x5 к тавру.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

- для обушка . Принимаем = 4 мм.

- для пера уголка . Принимаем = 4 мм.

Принимаем .

Принимаем .

Принимаем тощину горизонтальной накладки . Ширина горизонтальной накладки . Для накладки принимаем сталь С255, для которой .

Проверим прочность в ослабленном сечении:

где .

Условие выполняется - прочность ослабленного сечения обеспеченна.

Усилие, приходящееся на горизонтальную накладку:

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 5 мм.

Максимальный катет шва определим из условия:

.

Принимаем = 6 мм. Тогда длина шва по одну сторону от стыка составит:

Принимаем .

Швы определяющие размеры вертикальной накладки расчитываем на большее из усилий:

Принимаем толщину вертикальной накладки . Длина сварного шва, крепящего вертикальную накладку к фасонке:

Катет сварного шва:



Принимаем .

Узел 9

Рис. 2.16 Схема узла 9

Принимаем толщину фасонки tф = 7 мм.

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 270x5 к фасонке.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

- для обушка . Принимаю = 4 мм.

- для пера уголка . Принимаю = 4 мм.

Определяем требуемые длины сварных швов:

Принимаю .

Принимаю .

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 250x5 к узловой фасонке:

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

- для обушка . Принимаю = 4 мм.

- для пера уголка . Принимаю = 4 мм.

Принимаю .

Принимаю .

В данном узле изменяется сечения пояса, стык смещается от центра узла в панель с меньшим усилием на расстояние 300 мм.

Длину вертикальной вставки определяем из условия, что уклон ее внутренней грани должен быть не более 1/5:

Принимаю .

Рассчитываем площадь вставки на усилие :

,

, принимаю .

Горизонтальная накладка, а также швы ее крепления (2 шт.) рассчитываются на усилие .

Принимаем толщину горизонтальной накладки .

Ширина горизонтальной накладки . По таблице 50* СНиП II-23-81* для накладки принимаем сталь С255., для которой .

Проверим прочность в ослабленном сечении:

,

где: .

Условие выполняется - прочность ослабленного сечения обеспеченна.

Рассчитываем швы, W1 крепящие накладку к поясным:

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальный катет шва определим из условия:

.

Принимаем = 6 мм. Таким образом длина каждого из этих четырёх швов составит:



Принимаем .

Узел 10

Рис. 2.17 Схема узла 10

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих стойку 250x5 к узловой фасонке.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

- для обушка . Принимаю = 4 мм.

- для пера уголка . Принимаю = 4 мм.

Принимаю .

Принимаю .

Узел 11

Рис. 2.18 Схема узла 11

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 250x5 к узловой фасонке.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

- для обушка . Принимаю = 4 мм.

- для пера уголка . Принимаю = 4 мм.

Принимаю .

Принимаю .

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих стойку 250x5 к узловой фасонке.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

- для обушка . Принимаю = 4 мм.

- для пера уголка . Принимаю = 4 мм.

Принимаю .

Принимаю .

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 275x5к узловой фасонке.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

- для обушка . Принимаю = 6 мм.

- для пера уголка . Принимаем = 4 мм.

Принимаю .

Принимаю .

Узел 12

Рис. 2.19 Схема узла 12

Принимаем толщину фасонки tф = 7 мм.

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих опорный раскос 2100x6,5 к фасонке:

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

- для обушка . Принимаю = 8 мм.

- для пера уголка . Принимаю = 6 мм.

Определяем требуемые длины сварных швов:

Принимаю .

Принимаю .

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих раскос 250x5 к узловой фасонке:

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

- для обушка . Принимаю = 4 мм.

- для пера уголка . Принимаю = 4 мм.

Принимаю .

Принимаю .

Узел 13

Рис. 2.20 Схема узла 13

Принимаем по таблице 58 СНиП II-23-81* болты класса точности 4.8. По таблице 62 СНиП II-23-81* расчетное сопротивление растяжению .

По таблице 62 СНиП II-23-81* принимаем диаметр болтов d=16 мм с Аbn=1,57 см2

.

Принимаю .

Принимаю толщину фасонки tф = 6 мм.

По таблице 38 СНиП II-23-81* минимальный катет шва, соединяющего фасонку с полкой двутавра kf, min = 4 мм. Максимальный катеты швов определим из условия: . Принимаю .

Для верхнего опорного фланца по таблице 50 СНиП II-23-81* принимаем сталь С255, как для первой группы конструкций. По таблице 51 СНиП II-23-81* , при толщине проката свыше 10 до 20 мм.

По таблице 38 СНиП II-23-81* минимальный катет шва, соединяющего опорный фланец с полкой и стенкой двутавра, а также с фасонкой kf, min = 4 мм. Максимальный катеты швов определим из условия: . Принимаю .

Так как в проекте опирание фермы на колонну шарнирное, то фланец делаем тонким. Принимаем толщину опорного фланца tфл=8 мм.

Узел 14

Рис. 2.21 Схема узла 14

Принимаю толщину фасонки tф = 6 мм.

Определяю требуемую длину сварных швов, прикрепляющих опорный раскос 2100x6,5 к фасонке:

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаю минимальный катет шва kf,min = 4 мм.

Максимальные катеты швов определим из условий:

- для обушка . Принимаю = 6 мм.

- для пера уголка . Принимаю =6 мм.

Определяю требуемые длины сварных швов:

Принимаю .

Принимаю .

Определяю длину стыкового шва, соединяющего фасонку со стенкой тавра:

;

где: ,

.

Принимаю

В результате конструирования узла длина сварного шва

Размеры опорного фланца определим из условий работы его на смятие от опорной реакции в ферме. Требуемая площадь фланца:

,

где - опорная реакция фермы.

- расчетное сопротивление стали на смятие торцевой поверхности при наличии пригонки

Run = 370 МПа таблице 52 СНиП II-23-81*.

Из условия расстановки болтов принимаем ширину фланца bфл = 180 мм. Тогда толщина фланца: tфл Aфл / bфл = 406 / 180 = 2,26 мм.

Принимаю tфл = 16 мм.

Для шарнирного сопряжения фермы с колонной (Моп=0) прочность швов W1 проверяем по формуле:

Для наложения швов W1 принимаем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа. По таблице 55 СНиП II-23-81* для первой группы конструкций в климатическом районе II5 и стали С255 принимаем сварочную проволоку Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70*).

По таблице 56 СНиП II-23-81* для сварочной проволоки Св-08Г2С принимаем расчетное сопротивление углового шва по металлу шва Rwf = 215 МПа.

По таблице 51 СНиП II-23-81* для стали С255 принимаем Run = 370 МПа.

Rwf= 0,45·Run = 0,45 · 370 = 166,5 МПа.

По таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет шва kf, min = 4 мм.

Максимальный катет шва определим из условия: . Принимаем = 4 мм.

.

Условие выполняется.

2.3 Расчет подкрановой балки

Определение нагрузок

Для крана грузоподъемностью Q=5т по табл. 3 прил. 1 [10] принимаем: Pк=101 кН - максимальное давление крана на рельс, Gт=22 кН - масса тележки, крановый рельс КР-70 по ГОСТ 4121-76*.

Вертикальное давление колеса крана:

,

где: - коэффициент сочетаний при учете работы одного крана;

- коэффициент надежности по нагрузке;

- коэффициент надежности по назначению здания;

- коэффициент динамичности.

Горизонтальное боковое давление колеса крана от поперечного торможения тележки:

,

где: - коэффициент трения при торможении тележки с гибким подвесом груза;

- вес тележки;

- число тормозных колес тележки;

- общее количество колес.

Нормативное горизонтальное усилие, передающееся одним колесом крана:

.

Определение расчетных усилий

Для определения наибольших изгибающих моментов и поперечных сил устанавливаем краны в самое невыгодное положение. Положение равнодействующей сил R=2F по отношению к середине балки находим по значению x (рис. 2.22).

Рис. 2.22 Линии влияния Mmax и Qmax

Опорные реакции:

,

.

Наибольший изгибающий момент от вертикальных усилий в сечении балки под колесом, ближайшим к середине пролета (рис. 1а):

.

Расчетный изгибающий момент с учетом собственного веса:

.

Наибольшее расчетное значение вертикальной поперечной силы находим, устанавливая краны в положение, показанное на рис. 1б

.

Наибольшая горизонтальная поперечная сила:

.

Подбор сечения балки

По таблице 50 для конструкции II группы в климатическом районе II5 принимаем сталь С255. По таблице 51 при толщине проката от 4 до 10 мм и св. 10 до 20 мм расчетное сопротивление листового проката Ry=240 МПа.

Определяем требуемый момент сопротивления балки:

.

Определяем минимальную высоту сечения балки из условия жесткости, т.е. не допущения предельного прогиба:

.

Предварительно задавшись высотой балки , определим рациональную толщину стенки .

Минимальная толщина стенки из условия ее работы на срез:

,

где: =1,5;

;

- высота стенки, принимаемая из условий:

Определяем толщину стенки из условия смятия под колесом крана:

- расчетное давление колеса крана с учетом коэффициента перегрузки n=1,1.

- момент инерции рельса.

Окончательно принимаем толщину стенки .

Определяем оптимальную высоту балки из условия минимального расхода материала для асимметричных балок:

,

где: - коэффициент асимметрии сечения.

Окончательно принимаем высоту балки h=450 мм.

Определяем требуемую площадь сечения составной балки, а также площади ее верхнего и нижнего поясов:

;

;

.

Компонуем сечение исходя из следующих соображений:

Из условия обеспечения общей устойчивости балки:

;

Из условия свариваемости элементов: , принимаем (по сортаменту ГОСТ 82-70*);

Из условия обеспечения местной устойчивости сжатого пояса:

;

;

Назначаем по сортаменту универсальной стали: с учетом того, что минимальная ширина верхнего пояса должна быть не менее 300 мм. Ширина нижнего пояса должна быть не менее 180 мм, что гарантирует применение автоматической сварки. Принимаем ширину нижнего пояса .

С учетом полученных параметров принимаем сечение балки (рис. 2.23).



Рис. 2.23 Сечение подкрановой балки

Геометрические характеристики принятого сечения балки:

Площадь сечения: .

Определим положение центра тяжести: ,

.

Моменты инерции сечения балки: ,

.

Момент инерции нетто сечения, ослабленного двумя отверстиями диаметром 15 мм для крепления рельса КР-70:

.

Моменты сопротивления сечения:

,

.

Статический момент полусечения: ,

,

.

Проверочные расчеты

а) Расчет на прочность по нормальным напряжениям

;

;

б) Расчет на срез на опоре

;

в) Проверка прочности стенки на действие максимальных местных напряжений

,

где: - условная расчетная длина распределения местного давления;

;

с - коэффициент, принимаемый для сварных балок равным 3,25;

- коэффициент увеличения вертикальной сосредоточенной нагрузки на колесо.

г) Проверка стенки балки на уровне поясных швов на совместное действие нормальных, касательных и местных напряжений

;

,

где: ;

;

д) Расчет на выносливость

,

где: - коэффициент, учитывающий количество циклов нагружений, ипринимается для режима работы 5К равным 1,1;

- расчетное сопротивление усталости (табл. 32 [1])

- коэффициент надежности [15];

;

- коэффициент асимметрии напряжений [15].

е) Проверка общей устойчивости

,

где: принят по приложению 7* [1].

ж) Проверка местной устойчивости элементов сечения

Местная устойчивость сжатого пояса:

местная устойчивость сжатого пояса обеспечена.

Условная гибкость стенки:

местная устойчивость стенки обеспечена.

Конструктивно устанавливаем рёбра жёсткости с шагом

а = 3=3•428=1284 мм. Принимаем а=1200 мм.

Рёбра жёсткости устанавливаются, с двух сторон стенки.

Ширина двухстороннего ребра жёсткости:

. Принимаем .

Толщина ребра:

. Принимаем .

Рёбра жёсткости привариваем к стенке двухсторонними швами с min катетом (по табл. 38 [1] ), не доводя их примерно на 50 мм до поясных швов.

и) Проверка прогиба

,

тогда формула проверки жесткости будет иметь вид:

.

к) Соединение поясов со стенкой

Для наложения сварных швов принимаем автоматическую сварку под слоем флюса. По табл. 55 СНиП II-23-81* для конструкции I группы в климатическом районе II8 для стали С255 принимаем сварочную проволоку Св-08А (ГОСТ 2246-70*) под флюсом АН-348А (ГОСТ 9087-81*).

По таблице 56 для сварочной проволоки Св-08А принимаем расчетное сопротивление углового шва по металлу шва .

Для стали С255 по таблице 51 принимаем .

Расчетное сопротивление углового шва по металлу границы сплавления .

Принимаем диаметр сварочной проволоки 4 мм. По табл. 34 для автоматической сварки и наложения шва в лодочку при катете шва 3ч16 мм принимаем коэффициенты .

Определяем расчетное сечение углового шва:

;

.

Расчет ведем по металлу границы сплавления.

Определяем требуемый катет поясного шва:

.

Определим по конструктивным требованиям максимальный катет шва:

Определяем конструктивно минимальный катет шва: при , автоматической сварке, с двусторонними швами по таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем .

Окончательно назначаем катет поясного шва .

Результирующее напряжение в шве равно:

,

;

;

.

Установление размеров опорной части балки с проверкой на устойчивость

Рис. 2.24 Опорная часть балки

Принимаем вылет опорного ребра за нижний пояс а=f=20 мм, что гарантирует выполнение условия a?tр, следовательно, расчет опорного ребра ведем на смятие.

По таблице 52* СНиП II-23-81* при временном сопротивлении Run=370 МПа сопротивление смятия торцевой поверхности (при наличии пригонки) .

Определяем требуемую площадь сечения опорного ребра из условия смятия:

;

; .

Исходя из сортамента и требований местной устойчивости принимаем: .

Местная устойчивость опорных ребер будет обеспечена, если:

.

Проверяем прочность опорного ребра на смятие:

.

Проверим устойчивость опорной части балки на действие опорной реакции как условной стойки высотой hw относительно оси x-x. В сечение стойки включается сечение опорного ребра, а также постоянно устойчивый участок стенки длиной с.

.

Площадь стойки: .

Момент инерции стойки: .

Радиус инерции стойки:

Гибкость стойки:

По таблице 72 СНиП II-23-81* в зависимости от и принимаем

Проверяем устойчивость опорной части балки:

Устойчивость опорной части обеспечена.

Рассчитываем шов W1, прикрепляющий стенку к опорному ребру.

По таблице 55* СНиП II-23-81* для I группы, района II5 и стали С255 принимаем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа (ГОСТ 8050-85) и сварочную проволоку Св-08Г2С.

По таблице 56 для проволоки Св-08Г2С принимаем .

.

Принимаем диаметр проволоки 1,2 мм. Следовательно, по таблице 54 СНиП II-23-81* принимаем .

Определяем расчетное сечение углового шва:

;

.

Расчет ведем по металлу шва.

Шов W1 является локально нагруженным в нижней точке опорной реакции балки. Значит на расчетной длине должна быть воспринята вся опорная реакция: .

Определяем требуемый катет шва:

Максимальный катет шва: .

Минимальный катет шва по таблице 38* СНиП II-23-81* по tp = 14 мм принимаем kfmin = 5 мм.

Окончательно принимаем kf = 5 мм.

Проверяем опорное ребро на местную устойчивость:

Условная гибкость: ;

Местная устойчивость опорного ребра обеспечена.

2.4 Подбор сечения колонны

Колонну конструируем симметричного сечения, в виде составного сварного двутавра.

Определение расчетных длин колонны по осям Х-Х и У-У

Расчетная длина принимается равной расстоянию между точками закрепления колонны. Точки закрепления: верх фундамента и место крепления фермы.

С учётом выше изложенного геометрическая длина колонны будет равна

Расчетная длина колонны в плоскости определяется по формуле:

- коэффициент расчетной длины колонны в плоскости.

Расчетная длина колонны из плоскости определяется по формуле:

- коэффициент расчетной длины колонны из плоскости.

Установление размеров сечений колонны с проверкой на прочность и устойчивость

По таблице 50 СНиП II-23-81* для III группы конструкций и климатического района II5 принимаем сталь колонны С235. Далее по таблице 51 СНиП II-23-81* для стали С235 принимаем:

-, при толщине листа от 2 до 20 мм.

-, при толщине листа свыше 20 до 40 мм.

Расчетная максимальная комбинация для колонны (1,2,3,5,7):

Сечение колонны принимаем в виде сварного двутавра высотой.

Рис. 2.26 Сечение колонны

Требуемую площадь сечения определим по формуле:

где: ;

- коэффициент условия работы принимаемый при расчетах на устойчивость по табл. 6 СНиП II-23-81*;

Определим ширину и толщину полок колонны:

Принимаем .

Принимаем .

Толщину стенки определим из условия , отсюда . Учитывая, что и условие свариваемости стенки с полкой (), .

Принимаем

Таким образом фактическа площадь принятого сечения колонны составит:

Рис. 2.27 Принятое сечение колонны

Определим геометрические характеристики принятого сечения:

.

Проверку устойчивости колонны в плоскости действия момента производим по формуле , предварительно определив фактическую и условную гибкости стержня, приведенный относительный эксцентриситет и коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии .

где: - приведенный относительный эксцентриситет;

- относительный эксцентриситет;

- коэффициент влияния формы сечения;

- соответственно фактическая и условная гибкость стержня относительно оси Х.



где: - предельная гибкость.

где: .

При , а также согласно таблице 73 СНиП II-23-81* тип сечения 5 при

Далее по таблице 74 СНиП II-23-81* интерполяцией в зависимости от и определяем коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии .

.

Определим гибкость колонны относительно оси У - У:

.

Тогда коэффициент продольного изгиба принимается по таблице 72 СНиП II-23-81* в зависимости от и по интерполяции .

Определим значение коэффициента (учитывает влияние момента при изгибно-крутильной форме потери устойчивости), приняв за расчетный максимальный момент в пределах средней трети длины колонны (но не менее половины ).

Рис. 2.28 К расчету колонны

Следовательно за расчетный момент принимаем .

Относительный эксцентриситет:

В соответсвии с пунктом 5.3.1 СНиП II-23-81* значения коэффициента с при значениях определяются по формуле:



Коэффициент вычисляют по формулам таблицы 10 СНиП II-23-81* и для , он составит:

Так как

Проверим устойчивость стержня верхней части колонны из плоскости действия момента:

.

Проверка местной устойчивости полок

Ввиду того что , то проверку местной устойчивости полок производим по формуле:

Условие выполняется местная устойчивость полок обеспеченна.

Проверка местной устойчивости стенки

Так как при проверке устойчивости стержня , то проверку местной устойчивости стенки выполняем по формуле:

.

Так как , то .

.

Т.е. местная устойчивость стенки обеспечена.

Учитывая, что

- то постановка поперечных ребер не требуется

Ребра устанавливаем из конструктивных соображений.

Определяем размеры поперечных ребер жесткости:

Принимаем .

. Условие свариваемости соблюдено.

Расчет оголовка колонны

Принимаем из конструктивных соображений толдщину плиты оголовка . Ее размеры назначаем 340х480. Толщину ребра оголовка определяем из условия его работы на смятие при наличии пригонки:

.

По табл. 52 СНиП II-23-81* для стали С235 по принимаем .

Давление от фермы .

.

Принимаем .

По таблице 55 СНиП II-23-81* для 3 группы конструкций, района II5 и стали С235 для приварки ребер принимаем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа (ГОСТ 8050-85) и сварочную проволоку Св-08Г2С.

По таблице 56 для проволоки Св-08Г2С принимаем .

Принимаем диаметр проволоки 1,2 мм. Следовательно, по таблице 34 СНиП II-23-81* принимаем .

Определяем расчетное сечение углового шва:

;

.

Расчет ведем по металлу шва.

Высоту ребра оголовка hр определяем требуемой длиной швов.

.

По таблице 38 СНиП II-23-81* минимальный катет шва, соединяющего ребро со стенкой kf, min = 4 мм. Максимальный катеты швов определим из условия: . Принимаю .

.

С учетом того что шов является локально загруженным, высота ребра должна быть не более: . , т.е. условие соблюдено. Принимаем .

Проверим стенку колонны на срез вдоль ребра (толщина стенки tw=8 мм):

.

Прочность стенки на срез обеспечена.

Расчет прочности подкрановой консоли

Рис. 2.29 Подкрановая консоль

Расчетные усилия в заделке консоли:

,

.

Принимаем для консоли : h=291 мм; bf=200 мм; tf=11 мм; tw=8 мм; Ix=10400 см4; Wx=715 см3; Sx=398 см3.

Напряжения в консоли:

,

.

Так как напряжения в консоли много меньше расчетных сопротивлений, проверку по приведенным напряжения не производим.

Сварные швы крепления консоли к полке проверим в предположении, что изгибающий момент воспринимается только полками, а поперечная сила - стенкой.

.

Для наложения швов принимаем полуавтоматическую сварку проволокой Св-08Г2С в среде углекислого газа (табл. 55 СНиП).

По табл. 56 для сварочной проволоки Св-08Г2С принимаем расчетное сопротивление по металлу шва Rwf=215 МПа.

Расчетное сопротивление металла по границе сплавления
Rwz=0,45Run=0,45•360=162 МПа.

По табл. 34 принимаем .

Определяем расчетное сечение углового шва:

;

.

Расчет ведем по металлу границы сплавления.

По таблице 38 СНиП II-23-81* минимальный катет шва kf, min = 4 мм. Максимальный катеты швов определим из условия: . Принимаю .

Швы крепления полок:

.

Швы крепления стенки:

.

Прочность швов обеспечена.

Стенку колонны в месте примыкания подкрановой консоли укрепляем парными поперечными ребрами жесткости из листов 100х10 мм.

Рёбра жёсткости привариваем к стенке двухсторонними швами с min катетом (по табл. 38 [1]) .

Проверяем прочность швов крепления ребер к полке колонны:

Прочность швов обеспечена.

Проверяем прочность швов крепления ребер к стенке колонны:

Прочность швов обеспечена.

Проверяем прочность стенки колонны на срез по граням крепления ребер:

Прочность стенки колонны на срез обеспечена.

Под сосредоточенной силой от подкрановой балки конструктивно устанавливаем двухсторонние рёбра жёсткости. Ширина ребра - 90 мм, толщина - 10 мм. Приварку ребер осуществляем двухсторонними швами с min катетом (по табл. 38 [1]) .

Компоновка и расчет базы колонны

Рис. 2.30 База колонны

Класс бетона В15. Rb=8,5 Мпа.

По таблице 50* СНиП II-23-81* для конструкций третьей группы в климатическом районе II5 принимаем сталь С235.

По таблице 51 СНиП II-23-81* для стали С235 и листового проката при толщине 20 40 мм принимаем .

Расчетные усилия: N= -241,08 кН; M= - 55,34 кН?м

Расчетное сопротивление бетона при местном смятии при равно:

Ширину базы принимаем

Принимаю .

Принимаю конструктивно .

Определим фактические напряжения под опорной плитой:

,

.

Определяем изгибающие моменты в отсеках 1,2

В первом отсеке:

Так как , то

Во втором отсеке - консольный участок:

По наибольшему из двух моментов найдем толщину плиты:

Принимаю tпл=32 мм.

Для принятой толщины плиты , условие свариваемости не удовлетворяется, поэтому устанавливаем поперечные ребра, толщиной 12 мм, в первом отсеке.

, то

По наибольшему из двух моментов найдем толщину плиты:

Принимаю tпл=14 мм.

Для принятой толщины плиты , условие свариваемости соблюдается.

Расчетной схемой ребра базы колонны является консольная балка с защемлением на опоре. Исходя из этого, определим изгибающий момент и поперечную силу в ребре:

где - вылет ребра;

- погонная нагрузка на ребро.

Приняв высоту ребра =150 мм, а толщину =12 мм, проверим ребро на изгиб и срез:

,

,

где - момент сопротивления ребра.

По таблице 55 СНиП II-23-81* для 3 группы, района II5 и стали С235 принимаем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа (ГОСТ 8050-85) и сварочную проволоку Св-08Г2С.

По таблице 56 для проволоки Св-08Г2С принимаем .

Принимаем диаметр проволоки 1,2 мм. Следовательно, по таблице 54 СНиП II-23-81* принимаем .

Определяем расчетное сечение углового шва:

;

.

Расчет ведем по металлу шва.

Определим по конструктивным требованиям максимальный катет шва:

Приварку ребер к стенке колонны осуществляем угловыми швами с высотой катета =6. Тогда момент сопротивления швов

Нормальные и касательные напряжения в швах равны

Проверим швы по равнодействующим напряжениям:



Согласно принятой конструкции колонна приваривается к плите.

Определяем конструктивно минимальный катет шва: при , полуавтоматической сварке, с односторонними швами по таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем . Максимальный катеты швов определим из условия:

Назначаем катет шва.

Расчет анкерных болтов.

Определим напряжения в бетоне от действия усилий

Определим суммарное усилие во всех анкерных болтах, приходящихся на одну сторону базы:

где =0,56/2 -0,344/3=0,165 м; =0,56 -0,115 - 0,022 = 0,423 м

Требуемая площадь нетто данной группы болтов составит:

где - расчетное сопротивление растяжению фундаментных болтов, принимаемое по таблице 60 СНиП II-23-81*.

Принимаем болты 2 16 из стали С235. По таблице 62 СНиП II-23-81* площадь нетто одного болта 24 . Тогда .

2.5 Расчет стойки фахверка

Определение расчетных длин фахверка по осям Х-Х и У-У

Расчетная длина принимается равной расстоянию между точками закрепления фахверка. Такие точки - верх фундамента, место крепления листового шарнира к нижнему поясу фермы.

С учётом выше изложенного расчетная длина колонны будет равна:

Рис. 2.31 Расчетная схема фахверка

Расчетная длина колонны в плоскости:

- коэффициент расчетной длины колонны в плоскости;

Расчетная длина колонны из плоскости:



- расстояние между точками крепления стеновых панелей;

- коэффициент расчетной длины колонны из плоскости;

Установление размеров сечения фахверка с проверкой
на прочность и устойчивость

По таблице 50 СНиП II-23-81* для III группы конструкций и климатического района II5 принимаем сталь колонны С235. Далее по таблице 51 СНиП II-23-81* для стали С235 принимаем .

Расчетная максимальная комбинация для колонны (1,2,3):

Сечение фахверка принимаем в виде гнутого профиля по ТУ 36-2287-80.

Рис. 2.32 Сечение стойки фахверка

Требуемую площадь сечения определим по формуле:

,

где ;

- коэффициент условия работы принимаемый при расчетах на устойчивость по табл. 6 СНиП II-23-81*;

Принимаем двутавр 20Ш1 (

)

Рис. 2.33 Принятое сечение стойки фахверка

Проверку устойчивости фахверка в плоскости действия момента производим по формуле , предварительно определив фактическую и условную гибкости стержня, приведенный относительный эксцентриситет и коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии .

где - приведенный относительный эксцентриситет;

- относительный эксцентриситет;

- коэффициент влияния формы сечения;

- соответственно фактическая и условная гибкость стержня относительно оси Х.

где - предельная гибкость.

где .

При , а также согласно таблице 73 СНиП II-23-81* тип сечения 5 при .

Далее по таблице 74 СНиП II-23-81* интерполяцией в зависимости от и определяем .

.

Определим гибкость колонны относительно оси У - У:

.

Тогда коэффициент продольного изгиба принимается по таблице 72 СНиП II-23-81* в зависимости от и по интерполяции .

Определим значение коэффициента (учитывает влияние момента при изгибно-крутильной форме потери устойчивости), приняв за расчетный максимальный момент в пределах средней трети длины верхней части колонны (но не менее половины ).

Рис. 2.34 Эпюра изгибающих моментов

Следовательно, за расчетный момент принимаем .

Относительный эксцентриситет:

.

В соответсвии с пунктом 5.3.1 СНиП II-23-81* значения коэффициента с при значениях определяются по формуле:

Коэффициенты вычисляют по формулам таблицы 10 СНиП II-23-81* и для : .

- то

Проверим устойчивость стержня верхней части колонны из плоскости действия момента:

.

Так как и отсутствуют ослабления в верхней части сечения, то расчет на прочность выполнять не требуется

Учитывая, что

- то постановка поперечных ребер не требуется.

Компоновка и расчет базы стойки фахверка

Рис. 2.35 База колонны

Класс бетона В15. Rb=8,5 Мпа.

По таблице 50* СНиП II-23-81* для конструкций третьей группы в климатическом районе II5 принимаем сталь С235.

По таблице 51 СНиП II-23-81* для стали С235 принимаем .

Определим расчетное продольное усилие в колонне:

;

где k - учитывает собственный вес фахверка.

Определяем требуемую площадь плиты

Ширину базы принимаем

Принимаю .

Принимаю конструктивно .

Опорное давление фундамента:

Определяем изгибающие моменты в отсеках 1,2

В первом отсеке:

Так как , то

Во втором отсеке - консольный участок:

По наибольшему из двух моментов найдем толщину плиты:

Принимаю tпл=12 мм.

Для принятой толщины плиты , условие свариваемости соблюдено.

Согласно принятой конструкции колонна приваривается к плите.

По таблице 55 СНиП II-23-81* для 3 группы, района II5 и стали С235 принимаем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа (ГОСТ 8050-85) и сварочную проволоку

Св-08Г2С.

По таблице 56 для проволоки Св-08Г2С принимаем .

Принимаем диаметр проволоки 1,2 мм. Следовательно, по таблице 54 СНиП II-23-81* принимаем .

Определяем расчетное сечение углового шва:

;

.

Расчет ведем по металлу шва.

Определим по конструктивным требованиям максимальный катет шва:

Определяем конструктивно минимальный катет шва: при , полуавтоматической сварке, с односторонними швами по таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем .

Назначаем катет шва.

Для закрепления базы фахверка с фундаментом по конструктивным соображениям принимаем 2 анкерных болта из стали Вст3кп2. .

3. Раздел технологии строительства

3.1 Технологическая карта на монтаж конструкций покрытия

Область применения технологической карты

Технологическая карта разработана на монтаж стальных конструкций покрытия (стропильные фермы, стальные прогоны, профилированный настил) базы в осях 1 - 3.

Стропильные фермы с поясами из широкополочных тавров и решеткой из парных уголков пролетом 24 м доставляются на строительную площадку фермовозами отправочными марками длиной 12 м. В зоне монтажа производится их укрупнительная сборка. Укрупнение производится на вертикальном стенде (кондукторе). Эскиз ферма представлен на рис. 4.1.

Профилированный лист H75-750-0,8 имеет длину 12 м. Доставляются на строительную площадку в контейнерах во избежании повреждения защитного покрытия. В зоне монтажа производится его укрупнительная сборка до картин размером 12x6 м. Эскиз профлиста представлен на рис. 3.1.

Рис. 3.1 Эскизы монтируемых конструкций

(а - стропильная ферма, б - прогон, в-профнастил)

Привязка карты к местным условиям строительства заключалась в уточнении объёмов работ, средств механизации, потребности в материальных ресурсах, а также графической схемы организации процесса.

Спецификация монтируемых элементов

Таблица 3.1 Спецификация элементов

№	Наименование элементов	Вес, т	Размеры, м	Кол-во, шт.	Вес всех элементов, т
			длина	сечение, мм
1	Полуферма стропильная	0,758/0,86	12	сложное	5	8,09
3	Стальной прогон	0,110	6	Швеллер N20	36	3,96
2	Профилированный настил	0,8064	12	сложное	8	6,45

Выбор грузозахватных приспособлений, машин и механизмов

Монтаж строительных конструкций предусматривает применение комплексной механизации, когда все основные и вспомогательные операции (транспортировка, разгрузка, складирование и укрупнительная сборка элементов, подъем и установка их в проектное положение) выполняются при помощи соответствующих машин, механизированного инструмента и приспособлений, работа которых обеспечивает заданный темп возведения здания.

Ведущей машиной в комплекте, определяющей общую производительность монтажных работ, является монтажный кран.

Определение требуемых технических параметров крана

В данном дипломном проекте конструкции покрытия монтируются одним краном, который подбирается по максимальным расчетным параметрам: требуемая высота подъема крюка - определяется подъемом элемента на наиболее высокую точку, требуемый вылет стрелы крана - определяется исходя из монтажа наиболее удаленного от оси крана элемента, требуемая грузоподъёмность - подъемом наиболее тяжелого и наиболее удаленного от оси крана элемента.

Самым тяжелым элементом является стропильная ферма. Ее масса после укрупнительной сборки составляет 0,758+0,86=1,62 т.



Рис. 3.2 Определение требуемых технических параметров крана.

- высота подъема стрелы

,

где h - превышение опоры монтируемого элемента над уровнем стоянки монтажного крана, м;

hз - превышение нижней части монтируемого элемента над уровнем опоры, необходимое по условиям монтажа для завозки конструкций к месту установки (не менее 0,5 м);

hэ - высота элемента в монтажном положении, м;

hс - высота строповки в рабочем положении от верха монтируемого элемента до крюка крана, м;

hп - высота такелажного приспособления, м.

.

- требуемая грузоподъемность на расчетном вылете стрелы

Qтр = Мэ.max + Мо;

Мэ.max - масса наиболее тяжелого элемента, т;

Мо - масса такелажной оснастки, т.

Qтр (фермы) = 1,62 + 0,99=2,61 т

Qтр (профнастил) = 0,4032 + 0,5=0,9032 т

- требуемый вылет стрелы

;

hп - высота полиспаста или минимальное расстояние от крана до головки стрелы, м;

hс - высота строповки, м;

с - минимальное расстояние от конструкции стрелы до монтируемого элемента (0,5 м) или между конструкцией стрелы и ранее смонтированными конструкциями здания или сооружения (0,5…1,5 м);