Рабочая программа 8 страница

Требуемая площадь поясов приближенно определяется по формулам:

; .

Компоновка поясов выполняется как для симметричного сечения. Аналогично выполняются и все необходимые проверки.

Расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны.

Высота траверсы определяется при компоновке конструктивной схемы каркаса. Если нижняя часть ступенчатой колонны сквозная, то траверса работает как балка пролетом , загруженная усилием (вертикальное давление мостовых кранов), продольной силой и изгибающим моментом от верхней части колонны (в сечении колонны над уступом 3-3).

Поясами траверсы являются опорный лист подкрановой ступени и прокладка между стенкой верхней части колонны и стенкой траверсы, а снизу - горизонтальная диафрагма.

Толщина стенки траверсы определяется из условия смятия

,

где - длина сминаемой поверхности;

- ширина спорных ребер подкрановых балок;

- толщина плиты, принимаемая в пределах мм (см. рис.29);

- расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности стенки траверсы;

.

Рис. 29

Сечение нижнего пояса траверсы принимается конструктивно.

Траверса проверяется на изгиб и срез

; ,

где - изгибающий момент в траверсе;

- поперечная сила в траверсе;

- минимальный момент сопротивления сечения траверсы;

- коэффициент, учитывающий возможность неравномерной передачи усилия ;

- коэффициент сочетания, принимаемый , если в расчетной комбинации усилий учтены две или три кратковременные нагрузки; , если учитывается одна кратковременная нагрузка (от мостовых кранов);

.

При подсчете изгибающего момента в траверсе необходимо выявить расчетную комбинацию усилий в третьем сечении колонны, отвечающую максимальному значению . При подсчете поперечной силы обязательным является учет нагрузок от мостовых кранов (положение тележки у той колонны, которая рассчитывается). Максимальная поперечная сила возникает при максимальном по модулю отрицательном моменте в третьем сечении колонны. Если возможные сочетания кратковременных нагрузок не дают отрицательных изгибающих моментов, необходимо рассмотреть случай с минимальным положительным моментом. При положительном изгибающем моменте в третьем сечении от снега рекомендуется для выявления максимального значения рассмотреть случаи загружения со снеговой нагрузкой и без снеговой нагрузки.

Швы крепления стенки траверсы к подкрановой ветви колонны рассчитываются на усилие, равное

,

где - катет швов, принимаемый в зависимости от толщины свариваемых элементов с учетом условия ;

см. - расчетная длина одного участка швов ;

, - характеристики, принимаемые для одного из расчетных сечений шва.

Аналогично на усилие рассчитываются швы крепления ребра к стенке подкрановой ветви колонны. Толщина ребра как правило принимается равной толщине стенки траверсы.

Если в стенке подкрановой ветви колонны делается прорезь, в которую заводится стенка траверсы, то расчету подлежат 4 участка угловых швов и

, (14)

где - расчетное усилие.

Стенка подкрановой ветви в пределах высоты траверсы должна быть проверена на срез

, (15)

где - толщина стенки подкрановой ветви колонны. Если условие прочности (15) не выполняется, делается более толстая вставка стенки подкрановой ветви или увеличивается высота траверсы. Как правило во внутренней полке верхней части колонны также делается прорезь, в которую заводится стенка траверсы. Швы крепления полки и стенки рассчитываются на усилие (расчетная формула (14), в которой заменяется на ).

,

где - изгибающий момент в сечении 3-3, догружающий внутреннюю полку колонны;

- соответствующая продольная сила в сечении 3-3.

Если проверки прочности сварных швов не выполняются, можно увеличить катеты швов или их расчетные длины, изменив высоту траверсы в пределах .

Для колоны длиной более 18м необходимо предусматривать монтажный стык. Он располагается как правило в месте уступа (рис.30).

Прочность стыковых швов проверяется по нормальным напряжениям. При этом рассматриваются комбинации усилий с положительным и отрицательным изгибающим моментом в сечении 3-3 с целью выявления тех случаев, когда в стыке полок будут иметь место растягивающие напряжения:

а) в наружной полке: ;

б) во внутренней полке: ,

где - площадь и момент сопротивления сечения верхней части колонны;

;

.

Рис. 30

В случаях сжатия при обеспечении полного провара элементов по толщине стыковые соединения полок будут равнопрочные основному сечению.

Если толщина пояса верхней части колонны существенно отличается от толщины стенки наружной ветви нижней части колонны, их стык выполняется с использованием накладки (рис.31).

Рис. 31

Необходимая длина сварных швов крепления накладки и требуемая площадь ее сечения определяются исходя из наибольшего по абсолютной величине усилия в наружной полке верхней части колонны :

;

; ,

где .

В ступенчатых колоннах со сплошной нижней частью расчет траверсы на изгиб не производится. Четыре участка швов ( , ) и стенка двутавра ( - на рис.28) проверяются на усилие по формулам (14) и (15) с заменой на . Остальные расчеты выполняются также как для траверсы при сквозной нижней части колонны.

Расчет базы внецентренно-сжатой колонны.

При сквозной нижней части колонны и м проектируется, как правило, база раздельного типа (рис. 32).

Рис. 32

Базы ветвей рассчитываются как базы центрально-сжатых колонн на максимальные усилия сжатия от расчетных комбинаций усилий в нижнем сечении (1-1) колонны. Расчетные усилия в ветвях можно подсчитать по формулам (12) и (13). Расчетное сопротивление смятию бетона фундамента определяется в зависимости от коэффициента , принимаемого первоначально в пределах :

, (16)

где - расчетное сопротивление бетона сжатию (см. табл. 12).

Требуемые площади опорных плит определяются по формулам

; .

Размеры плит назначаются из конструктивных соображений с учетом и :

см; ;

После выбора размеров верхнего обреза фундамента , подсчитывается коэффициент , уточняется значение по формуле (16) и корректируются при необходимости площади опорных плит , . Плиты размещаются симметрично относительно центров тяжести сечения ветвей.

Толщина обеих плит , высота и толщина траверс принимаются одинаковыми. Требуемое значение определяется по формуле

,

где - расчетное сопротивление материала плиты;

- максимальный изгибающий момент в плите.

Для определения рассматриваются отдельные участки плит (I, II, III на рис. 32), отличающиеся условиями опирания и размерами (см. расчет базы центрально-сжатой колонны).

1) Участки, опертые на четыре стороны,

- в плите базы подкрановой ветви;

- в плите базы наружной ветви,

где - среднее напряжение в бетоне под плитой базы подкрановой ветви;

- то же под плитой базы наружной ветви;

, - коэффициенты, зависящие от отношения размера более длинной стороны участка к размеру более короткой и соответственно.

2) Участки, опертые на три стороны,

- в плите базы подкрановой ветви;

- в плите базы наружной ветви,

где , - коэффициенты, зависящие от отношения размера закрепленной стороны к размеру незакрепленной и соответственно. При отношении участок плиты рассчитывается как консоль: .

3) Участки, закрепленные по одной стороне,

- в плите базы подкрановой ветви;

- в плите базы наружной ветви.

Значения коэффициентов и приведены в таблицах 13 и 14.

Напряжения и не должны превышать расчетное сопротивление бетона фундамента смятию.

Толщина плиты назначается в пределах мм. Если требуемая толщина плиты получается большой и имеет место существенное различие изгибающих моментов на участках I-III, рекомендуется изменить конструкцию базы, укрепив участки с большими изгибающими моментами при помощи ребер жесткости, диафрагм и т.п.

Толщина траверсы назначается от 10 мм до 16 мм. Высота траверсы определяется из условия размещения швов крепления ее к ветви колонны

и не менее ,

где - число сварных швов (обычно );

- суммарная длина сварных швов,

- усилие в рассматриваемой ветви;

.

Если торцы ветвей колонны не фрезеруются, необходимо рассчитать на усилие швы крепления траверсы к плите.

При большом изгибающем моменте и небольшой продольной силе в нижнем сечении колонны в анкерных болтах могут возникать усилия растяжения

(17)

В формуле (17) подставляется значение , если рассматривается комбинация с отрицательным изгибающим моментом или значение , если рассматривается комбинация с положительным изгибающим моментом. Требуемая площадь сечения одного анкерного болта:

, (18)

где - количество анкерных болтов у каждой ветви (как правило или );

- расчетное сопротивление растяжению анкерных болтов, определяемое по табл. Г4[11]. Диаметр анкерных болтов можно подобрать по данным табл. 28. Если анкерные болты не испытывают растягивающих усилий, диаметр их назначают конструктивно, в пределах 24-36 мм.

Таблица 28.

, мм
, см2	2,25	3,24	5,19	7,59	10,34	13,8	18,74	25,12	32,3	40,97	53,68	67,32

Анкерные плитки рассчитываются как изгибаемые элементы сечением , загруженные силами :

, (19)

где - максимальный изгибающий момент в плите, равный - при к = 4 или - при к = 2;

- момент сопротивления сечения плитки;

- расчетное сопротивление материала плитки;

мм- диаметр отверстия;

- расстояние от оси анкерного болта до траверсы.

Если условие (19) не выполняется, можно уменьшить расстояние , увеличить толщину плиток или применить вместо плиток элементы, состоящие из двух швеллеров (см. рис. 33).

У сплошных и легких сквозных колонн проектируются общие базы.

Нормальные напряжения в бетоне фундамента для расчетных комбинаций усилий , и , определяются по формулам:

(20)

(21)

Рис. 33

При большом значении изгибающего момента напряжение может оказаться растягивающим. Из конструктивных соображений см. Размер определяется для расчетной комбинации усилий, обуславливающей наибольшее краевое сжатие бетона, по формуле, полученной из (20):

.

Толщина плиты определяется как в базе раздельного типа. При подсчете изгибающих моментов на отдельных участках плиты напряжения в бетоне фундамента условно принимается равномерно распределенным с максимальным значением для рассматриваемого участка. С целью уменьшения толщины плиты в базе можно установить ребра и диафрагмы.

Высота траверсы определяется из условия размещения наиболее нагруженных швов крепления ее к поясам колонны:

см,

где ;

- максимальное из значений и ;

- количество сварных швов у рассматриваемого пояса; или (если все участки доступны для сварки);

- усилие, передаваемое наружным поясом колонны на траверсу;

- усилие, передаваемое внутренним поясом колонны на траверсу.

Диафрагмы и ребра рассчитываются аналогично одноименным элементам в базах центрально сжатых колонн с учетом соответствующих грузовых площадей.

Растягивающее усилие в анкерных болтах определяется из уравнения равновесия сил относительно центра тяжести эпюры сжимающих напряжений (см. рис. 33):

,

где ;

- длина сжатой зоны бетона;

.

Для выявления максимального значения необходимо рассмотреть различные комбинации усилий в нижнем сечении колонны. Усилия растяжения в болтах вызывают нагрузки, для которых . Площадь сечения анкерных болтов подсчитывается по формуле (18), в которой - количество анкерных болтов у каждого из поясов колонны.

6. Расчёт и конструирование сплошных подкрановых балок.

Конструкции сплошных подкрановых балок

Подкрановые балки - основные несущие элементы подкрановых конструкций - могут иметь различную конструктивную форму. Наиболее распространены сплошные подкрановые балки. Типы сечений сплошных подкрановых балок показаны на рисунке 34.

Рис.34. Сечения подкрановых балок.

Для разрезных балок пролетом 6м при кранах грузоподъемностью до 10т применяются прокатные двутавры с усиленным верхним поясом (рис. 34 а, б). При кранах грузоподъемностью до 50т применяются сварные подкрановые балки с более развитым верхним поясом (рис. 34 в). При пролетах подкрановых балок более 6м и кранах грузоподъемностью 50т и выше устраиваются специальные тормозные конструкции: тормозные балки (рис.34 г) или тормозные фермы (рис.34 д). Поясами тормозных балок или ферм являются верхние пояса смежных подкрановых балок, расположенных на колоннах средних рядов или верхний пояс подкрановой балки и поддерживающий элемент (обычно швеллер), устанавливаемый между колоннами вдоль здания. В качестве стенок тормозных балок применяется рифленый лист толщиной 6-10мм. Решетка тормозных ферм выполняется, как правило, из одиночных уголков. Целесообразность применения тормозных ферм появляется при ширине тормозных конструкции свыше 1,25м, пролетах подкрановых балок более 6м и грузоподъемности мостовых кранов от 80т.

С целью экономия материала сварные подкрановые балки в ряде случаев проектируют из двух марок сталей: стенку - из малоуглеродистой, пояса - из низколегированной.

Подсчет нагрузок, действующих на подкрановые балки.

Вертикальные и горизонтальные нагрузки от мостовых кранов передаются на подкрановую конструкцию через колеса крана. В зависимости от грузоподъемности крана с каждой стороны моста может быть два, четыре и более колес. Подкрановые конструкции рассчитывают, как правило, на нагрузки от двух сближенных кранов наибольшей грузоподъемности с тележками, приближенными к одному из рядов колонн.

Расчетное значение вертикальных сил определяется по формуле

,

где – коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок.

Расчетное значение горизонтальных сил, вызываемых торможением грузовой тележки, определяется по формуле