Расчет и конструирование узла сопряжения

Верхней и нижней частей колонны.

 

Расчетные комбинации усилий в сечении 3–3 (над уступом):

1) , ;

2) , .

Давление кранов .

Рис. 5.10

Прочность стыкового шва (Ш1) проверяем в крайних точках сечения надкрановой части.

Первая комбинация:

наружная полка

,

где  – площадь сечения верней части колонны;

 – момент сопротивления сечения верней части колонны;

 – расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению и изгибу по пределу текучести, согласно п. 11.4 [1]: ;

внутренняя полка

,

где  – расчетное сопротивление стыкового шва при растяжении,

.

Вторая комбинация:

наружная полка

;

внутренняя полка

.

Получаем, что прочность шва обеспечена с запасом.

Определим толщину стенки траверсы из условия ее смятия:

,

где  – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности, для стали С255 (для проката толщиной 20…40 мм) по табл. 52 [1]: ;

 – длина сминаемой поверхности, ,

где  – ширина опорного ребра подкрановой балки;

 – толщина опорной плиты, принимается .

Принимаем , , тогда

.

Получим требуемую толщину траверсы:

.

Учитывая возможный перекос ребра подкрановой балки, принимаем .

Усилия во внешней полке (создаются максимальным из выбранных сочетаний), передаваемые на траверсу через вертикальные ребра:

.

Требуемая длина шва крепления вертикального ребра к стенке траверсы (Ш2), состоящая из четырех швов:

,

где  – наименьшее из значений  и ,

,  – коэффициенты, принимаемые по табл. 34* [1];

,  – расчетные сопротивления срезу по металлу шва и металлу границы сплавления соответственно, принимаются по табл. 56 [1];

,  – коэффициенты условий работы шва, принимаемые ;

 – катет сварного шва, принимается в соответствии с толщиной наиболее толстого из свариваемых элементов по табл. 38 [1].

Применяем полуавтоматическую сварку в нижнем положении под флюсом сварочной проволокой Св–08ГА, диаметр проволоки . При : , .

По табл. 56 [1]: ;

,

где  – нормативное временное сопротивление стали разрыву, для стали С255 (для проката толщиной 20…40 мм): .

По металлу шва:

;

по металлу границы сплавления:

.

Тогда принимаем .

Получим необходимую длину шва:

.

Максимальная длина сварного шва:

, условие выполняется.

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

Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви (Ш3), составляем комбинацию усилий в сечении 3–3, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы (наибольший по модулю отрицательный момент).

При , комбинация усилий 1, 2, 7: , .

Тогда опорная реакция траверсы:

,

где  – коэффициент сочетаний нагрузок, учитывающий, что усилия  и  приняты для 2-го основного сочетания нагрузок.

Тогда требуемая длина шва при :

.

Условие выполняется.

Условие прочности на срез стенки подкрановой ветви:

,

где  – высота траверсы;

 – толщина стенки подкрановой ветви, для двутавра I 30К3, ;

 – расчетное сопротивление стали срезу (сдвигу),

.

Из этого условия получим требуемую высоту траверсы:

.

Принимаем .

 

Принимаем сечение траверсы.

Нижний пояс траверсы – конструктивно из листа 260 ´ 12 мм.

Верхние горизонтальные ребра из двух листов 120 ´ 12 мм.

Найдем геометрические характеристики траверсы.

Положение центра тяжести сечения траверсы:

.

Рис. 5.11

Момент инерции относительно оси х–х:

.

Момент сопротивления:

.

Проверяем траверсу:

.

Максимальная поперечная сила в траверсе с учетом усилия от кранов, при той же комбинации усилий:

,

где  – коэффициент, учитывающий неравномерную передачу усилия .

Касательные напряжения в траверсе:

.

Условие выполнено.