Частей колонны
Узел сопряжения верхней и нижней частей колонны (траверса) является одним из важнейших узлов колонны. Его расчет и конструирование достаточно трудоемкий процесс, и, несмотря на то, что в настоящем пособии выполняется полное проектирование траверсы по серии 1.424.3-7, конкретный объем вычислений устанавливает руководитель проекта. Общий вид узла, необходимые разрезы и расчетная схема траверсы показаны на рисунке 2.12, причем все позиции и номера сварных швов приняты по указанной выше серии. Траверсу проектируем из стали С285.
Расчетными нагрузками на узел являются комбинация усилий, догружающая внутреннюю полку верхней части колонны в месте изменения сечения последней (сечение Сb), а также максимальное давление крана.
В условиях рассматриваемого примера имеем: N = 238,5кН,
М = -231,2кНм, Q=221,3кН, Dmax = 2033кН. Давление, передающееся от верхней части колонны на траверсу, F1 = N / 2 + | M | / hв = 238,5 / 2 + 231,2 / 0,691 = 453,84(кН).
Выполняем расчет стенки траверсы (поз. 1 на рис. 2.12). Параметры l1 и l2 находятся с учетом фактических размеров поперечных сечений колонны:
(см), 
(см), причем bf – ширина полки шатровой ветви.
Опорные реакции в однопролетной балке, загруженной сосредоточенной силой F1:
Рис. 2.12
(кН), 
,
где 
– часть кранового давления, передающаяся на стенку траверсы. Обычно считается, что крановая нагрузка на элементы траверсы передается пропорционально площадям опирания подкрановых балок на эти элементы. При этом необходимо учесть неравномерную передачу усилия от возможного перекоса подкрановых балок введением поправочного коэффициента k =1,2, а также то, что при определении величины F1 рассматривалось несколько временных нагрузок, поэтому следует умножить крановую нагрузку на коэффициент сочетаний, согласно [7]. В итоге получим
(кН),
откуда
(кН).
Изгибающий момент в стенке траверсы
(кНсм).
Высота траверсы была принята ранее, поэтому, предварительно оставляя 25мм на возможную толщину нижней полки траверсы t5, принимаем h1 = 0,975м, а толщина стенки определяется из условия ее смятия от давления крана. Давление передается через пластину 10 (рис. 12) и длина участка, на котором оно действует, определяется согласно формуле (48) [1] lef = bp + 2 t10 = 30 + 2· 3 = 36(см). Строго говоря, ширина ребра подкрановой балки определяется расчетом, однако, поскольку в курсовом проекте подкрановая балка не проектируется, из опыта проектирования ее можно принять равной 30см.
Толщина стенки траверсы
(см),
где Rp – расчетное сопротивление стали смятию, определяемое по таблице 2 [6]. Rp=Run/γm=385/1,025=375,6 (МПа), причем γm – коэффициент надежности по материалу, принимаемый по таблице 3 [6]. Коэффициент 1,2 в числителе выражения для определения t1 учитывает возможный перекос опорного ребра подкрановой балки. По сортаменту принимаем t1 = 1,8см.
Момент сопротивления стенки траверсы
(см3).
Прочность стенки по нормальным напряжениям
;
Прочность стенки из условия среза в опорном сечении по формуле (54) [6]
– проверка выполняется.
В последнем выражении Rs – расчетное сопротивление стали сдвигу, определяемое по таблице 2 [6].
Rs=0,58Ryn/γm=0,58·275/1,025=155,6 (МПа).
Толщина ребра 2 принимается такой же, как и толщина стенки траверсы, т.е. t2=1,8см.
Ширина плитки (поз. 10, рис. 12) принимается конструктивно, но не менее чем lef + 6см. Принимаем ширину плитки 42см.
Ширину ребра 3 назначаем конструктивно с учетом радиуса закругления двутавра подкрановой ветви – b3 = 125мм, при этом толщина ребра согласно п.п. 8.5.15 и 8.5.9 [6]
(см).
Принимаем t3=10мм.
Ширину и толщину ребра 4 принимаем такими же, как и у ребра 3. Следует заметить, что в рассматриваемом примере высота двутавров, составляющих нижнюю часть колонны менее 40см. В данном случае высота двутавров ветвей равна 40см, поэтому ребро 4 будет иметь другую форму и дополнительно привариваться к полкам шатровой ветви.
Ширину нижней полки траверсы 5 принимаем конструктивно, с учетом радиуса закругления двутавра подкрановой ветви – b5 = 270мм, при этом толщина полки согласно п.п. 8.5.15 и 8.5.9 [6] 
(см). Принимаем t5=10мм.
Толщину ребер жесткости 6 принимаем равной большей из двух толщин смежных элементов t4 и t5, т.е. 12мм.
Ширина вертикального ребра 7 принимается по ширине ребра 3 и назначается так, чтобы суммарная ширина двух ребер 7 плюс толщина стенки траверсы была не меньше ширины полки двутавра верхней части колонны. Назначаем b7=12,5см, тогда 
(см), что больше ширины полки двутавра 70Б1, равной 26см. Толщина ребра t7 принимается минимум на 4мм больше толщины полки двутавра верхней части колонны, однако из опыта проектирования и для удобства сборки колонны толщину ребра 7 назначают обычно 40 – 60мм. Принимаем t7 = 40мм.
Толщину накладки 9 (рис. 12) определяем в предположении, что максимальное усилие в ней может быть равно F1 = 453,84кН, а ширина накладки принимается обычно на 40-50мм больше высоты сечения двутавра шатровой ветви. Принимаем b9 = 450мм, тогда требуемая толщина накладки
(см).
Назначаем t9 = 6мм.
Вторым этапом расчета траверсы является проверка прочности сварных швов этого узла. Ранее, при расчете стропильной фермы было доказано, что в условиях настоящего примера следует выполнять расчет по металлу границы сплавления, т.к. в случае применения полуавтоматической сварки в углекислом газе проволокой Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70* диаметром 1,4 … 2мм Rwz ×bz = 171×1,05 = 179,6 (МПа), что меньше, чем Rwf ×bf.
Шов «ш1» (рис. 2.12) имеет расчетную длину lw1 = h1 – 10мм = 965мм, действующее усилие Qл = 230,63 кН. С учетом того, что таких швов два, находим требуемый катет шва:
(см).
Минимальный катет шва по табл. 38 [6] при толщине стенки траверсы 20мм равен 5мм. Принимаем kf1=6мм, тогда максимальная расчетная длина шва по п. 14.1.7 [6] 85bf kf = 85 · 0,9 · 0,6 = 45,9(см), при этом прочность шва
– обеспечена.
Катет шва «ш2» принимается конструктивно, в зависимости от толщины элементов 3 и 7. Минимальный катет шва по табл. 38 [6] при толщине более толстого из свариваемых элементов 40мм равен 6мм. Принимаем kf2=6мм.
Шов «ш3» – длина шва принимается по ширине свеса полки двутавра подкрановой ветви без учета закругления. Расчетная длина принимается в запас прочности на 15мм меньше полной длины.
lw3 = 90 – 15(мм) = 75мм, расчетное усилие Q = 221,3кН, швов четыре,
(см).
Минимальный катет шва равен 5мм. Принимаем kf3=6мм.
Шов «ш4» – длина шва принимается по ширине свеса полки двутавра подкрановой ветви без учета закругления. Расчетная длина принимается в запас прочности на 15мм меньше полной длины.
lw4 = 90 – 15(мм) = 75мм,
расчетное усилие
кН.
В последней формуле hw и tf – высота стенки и толщина полки двутавра верхней части колонны соответственно. Количество швов – четыре.
(см).
Принимаем kf4=6мм.
Усилия для расчета сварных швов «ш5» и «ш6» определяются по расчетному сочетанию усилий для верхней части колонны (табл. 3).
Шов «ш5» – длина этой части накладки принимается из условия размещения монтажных болтов (60см) lw5 = 600 – 10мм = 590мм, расчетное усилие с учетом размеров двутавра верхней части колонны 
кН, швов два.
Требуемый катет шва:
(см).
Принимаем kf5=8мм, тогда максимальная расчетная длина шва по п. 14.1.7 [6] 85bf kf = 85 · 0,9 · 0,8 = 61,2(см), при этом прочность шва
– обеспечена.
Шов «ш6» –длина накладки принимается на 50мм больше высоты траверсы (105см) lw6 = 1050 – 10мм = 1040мм, расчетное усилие F6=F5, швов два.
Требуемый катет шва:
(см).
Принимаем kf6=8мм, тогда максимальная расчетная длина шва по п. 14.1.7 [6] 85bf kf = 85 · 0,9 · 0,8 = 61,2(см), при этом прочность шва
– обеспечена.
Шов «ш7» – полная длина шва равна высоте стенки траверсы (97,5см) lw7 = 975 – 10мм = 965мм, расчетное усилие F7=F5, швов четыре.
Требуемый катет шва:
(см).
С учетом данных таблицы 38 [6] принимаем kf7=6мм, тогда максимальная расчетная длина шва по п. 14.1.7 [6] 85bf kf=85·0,9·0,6=45,9(см), при этом прочность шва
– обеспечена.
Швы «ш12» и «ш13» – полная длина шва равна высоте стенки траверсы (97,5см) lw12 = lw13 = 975 – 10мм = 965мм, расчетное усилие F12= F12= F13=1,2∙Dmax/2, швов два.
Требуемый катет шва:
(см).
Минимальный катет шва согласно серии 1.424.3-7 kf12=8мм, тогда максимальная расчетная длина шва по п. 14.1.7 [1] 85bf kf = 85 · 0,9 · 0,8 = 61,2(см), при этом прочность шва
– обеспечена.
Характеристики шва «ш13» принимаем такими же, как и у «ш12».
Дата добавления: 2014-12-02; просмотров: 4088;