Металлоконструкции

alt="" width="2048" height="969" />
нучкість

Приведена гнучкість

У
мова приведеної гнучкості

Для комбінації зусиль, довантажуючих зовнішню гілку (переріз 4-4)

M
= 1120,87 кНм; N = 1344,84 кН;

Д
ля комбінації зусиль, довантажуючих підкранову гілку (переріз 4-4)

M
= -912,77 кНм; N = 1232,9 кН;

З’єднання верхньої та нижньої частини колони

Розрахункова комбінація зусиль в перерізі над уступом (переріз 2-2)

1) M = 153,56 кНм; N = -385,7 кН;

2) M = -154,59 кНм; N = -503,96 кН;

Тиснення мостових кранів Dmax = 842,204 кН;

Міцність стикового шва (шов 1) перевіряємо по нормальним напруженням в крайніх точках надкранової частини колони по першій комбінації зусиль

M і N

• з
  овнішня полиця

• в
  нутрішня полиця

По другій комбінації зусиль

• з
  овнішня полиця

• в
  нутрішня полиця

Т
овщину стінки траверси визначаємо за умови зім'яття при товщині опорної плити tpl = 30 мм

де lef = bd +2tpl = 380 + 230 = 440 мм.

Приймаємо товщину стінки траверси 1см;

М
аксимальне зусилля, яке припадає на внутрішню полицю (друга комбінація зусиль)

Приймаємо напівавтоматичне зварювання дротом СВ-08А;

d = 1,4…2 мм; f = 0,9; z = 1,05; Rf = 18 кН/см²;

Rz = 0,45Run = 0,4536 = 16,2 кН/см².

Довжина зварного шва кріплення ребра до стінки траверси (шов 2) при

kf = 6 мм; (конструктивно мінімальний катет шва)


fRuf = 0,918 = 16,2 кН/см² < zRz = 1,0516,2 = 17 кН/см²;

Переріз вертикальних ребер траверси приймаємо 120х16 мм;

Визначаємо висоту траверси за умови жорсткості сполучення:

htr = 0,8 м; а саму траверсу заводимо в проріз стінки підкранової гілки колони.

Для розрахунку зварних швів кріплення траверси до стінки підкранової гілки колони вибираємо з таблиці сполучень зусиль для перерізу 2-2 значення M і N, які дають максимальну реакцію траверси зі сторони підкранової гілки колони, з урахуванням моментів від Dmax і T.

В даному прикладі

M = -153,56 кНм; N = -503,96 кН;

З
усилля для розрахунку зварних швів:

Н
еобхідна довжина зварного шва при kf = 9 мм;

Необхідна висота траверси за умови міцності стінки підкранової гілки колони на зріз

Т
аким чином прийняту висоту траверси залишаємо без змін.

Нижній пояс траверси приймаємо конструктивно з листа 560х14 мм,

а верхні горизонтальні ребра траверси – із двох листів 180х14 мм.

В
изначаємо геометричні характеристики траверси – положення центра ваги перерізу відносно нижній грані пояса траверси

М
омент інерції

М

інімальний момент опору:

Максимальний згинаючий момент в траверсі

Н

ормальні напруження в траверсі

Максимальна поперечна сила в траверсі

Д
отичні напруги:

міцність траверси забезпечена.

База колони

Вихідні дані: розрахункові сполучення зусиль – для розрахунку бази підкранової гілки колони на рівні зрізу фундаменту: M = -912,77 кНм;

N = -1232,9 кН; матеріал фундаменту – важкий бетон класу В10 матеріали елементів бази – сталь С235.

Р
озрахункове зусилля в підкрановій гілці колони

Н
еобхідна площа опорної плити бази

Товщину траверси приймаємо ttr = 12 мм; а звис плити призначаємо

c = 4,8 см;

Ш
ирина опорної плити

Н
еобхідна довжина плити

Так як Lpl < висоти перерізу підкранової гілки, тобто < 60 см; то приймаємо мінімально допустиму довжину бази, тобто:

Lpl = 60 + 22,5 = 65 см;

Ф
актичні напруження під опорною плитою

Для визначення товщини плити розглянемо три ділянки:

- консольна (ділянка 1);

- обперту на чотири сторони (ділянка 2);

- обперту на три сторони (ділянка 3);

З
гинаючий момент на ділянці 1.

Згинаючий момент на ділянці 2 визначаємо як в балці прольотом a, так як

b
/a = 58/9,6 = 6,04 > 2

Згинаючий момент на ділянці 3

Н
еобхідну товщину плити визначаємо по максимальному моменту (ділянка 3)

П
риймаємо товщину плити з урахуванням припуску на фрезерування 20 мм.

В
исоту траверси визначаємо за умови розміщення зварних швів, кріплення траверси до гілки колони (зусилля передаються через 4 шва). Зварювання напівавтоматичне дротом СВ-08А d = 1,4…2 мм при катеті шва kf = 5 мм;

Приймаємо htr = 20 см;

Р
івномірно розподілене лінійне навантаження на траверсу

З
гинаючий момент в траверси як в балці обпертій на полиці колони

П
оперечна сила

Г

еометричні характеристики траверси:

Нормальні напруження в траверси

Д
отичні напруження:

П
риведені напруження:

міцність траверси забезпечена.

III. Розрахунок підкранової балки

Ведемо розрахунок підкранової балки крайнього ряду прольотом 12 м

під два крана вантажепідйомністю Q = 50/10 т; Режим роботи крана – середній. Проліт цеху – 24 м. Матеріал балки – сталь Вст3Гпс 5-1;

R = 230 МПа = 23 кН/см²; Rср = 135 МПа = 13,5 кН/см².

Навантаження на підкранову балку

Для крана Q = 50/10 т середнього режиму роботи F^max = 470 кН; вага візка qm = 180 кН; тип кранового рельсу КР-80.

Для крану середнього режиму роботи горизонтальне зусилля на колесо крана Tк^н = 17 кН;

Р
озрахункові значення зусиль на колесо крану знаходимо по формулі з урахуванням коефіцієнту надійності по призначенню n = 0,95.

Визначення розрахункових зусиль:

Р
озрахунковий момент від вертикального навантаження:

Р
озрахунковий момент від горизонтального навантаження:

Розрахункове значення вертикальної та горизонтальної поперечних сил

Підбір перерізу балки

П
риймаємо підкранову балку симетричного перерізу з гальмівною конструкцією в вигляді листа з ріфльоної сталі t = 6 мм і швелера № 36. Значення коефіцієнту  знаходимо по формулі:

З
адаймося kст = hст/tст = 120

М
інімальна висота балки:

Приймаємо hб = 130 см (кратного 10 см).

Задаємося товщиною полиць tн = 2 см;

h
ст = hб  2tн = 130 22 = 126 см;

Приймаємо стінку товщиною 1 см; kст = 126/1 = 126;

Р
озміри поясних листів знаходимо:

Приймаємо пояс з листа перерізом 20х380 мм, An = 76 см²;

С
тійкість пояса забезпечена, так як

Перевірка міцності перерізу

В
изначаємо геометричні характеристики перерізу:

Геометричні характеристики гальмівної балки відносно осі y-y (у склад гальмівної балки входять верхній пояс, гальмівний лист і швелер).

-

відстань від осі підкранової балки до центру ваги перерізу

П
еревіряємо нормальні напруження в верхньому поясі (точка А).

Міцність на дію дотичних напружень на опорі забезпечена, так як товщина стінки більше той, яку ми знайшли виходячи з умов зрізу.

Жорсткість балки теж забезпечена, так як прийнята висота балки

hб > hmin.

П
еревіряємо міцність стінки балки від дії місцевих напружень під колесом крану.

IV. Розрахунок та конструювання кроквяних ферм

Збір навантажень на ферму

а) Постійні навантаження:

П
остійні навантаження за винятком ваги ліхтаря

В
еличина вузлових навантажень:

Р
еакції ферми від постійного навантаження:

б) Навантаження від снігу:

Р
озрахункове значення лінійного рівномірного навантаження від снігу:

в) Навантаження від рамних моментів

Перша комбінація (для оцінок можливостей додаткових зусиль в розкосах і опорній панелі верхнього поясу, а також розрахунку опорного вузла).

Н
айбільший по абсолютній величіні згинаючий момент

В
ідповідний момент для правої сторони при тих же навантаженнях

Д
руга комбінація (для оцінки можливих стискаючих зусиль в нижньому поясі). Стиск нижнього поясу від опорних моментів може виникнути при мінімальному розтягуючому зусиллі в поясі. Таке зусилля може виникнути при врахуванні тільки постійного навантаження, а тому з першої комбінації виключаємо навантаження від ригелю:

г) Навантаження від розпору рами

I
-а комбінація:

I
I-а комбінація:

Визначення розрахункових зусиль

Зусилля в стержнях ферми від постійного навантаження, навантаження від снігу і опорного моменту визначаємо шляхом побудови діаграми Максвела-Кремона, а результати заносимо в таблицю 2.

Таблиця 2 – Розрахункові зусилля в стержнях ферми (кН)	Розрахункове зусилля	Стиск ()		-653 -866	- -	-481 -204,3	-78,7 -78,7
		№ наван-таження		1+2 1+2	- -	1+2 1+2	1+2 1+2
		Розтяг-нення (+)		194	393,5 825,8	344 70,5
		№ наван-таження		3	1+2 1+2	1+2 1+2
	Розпор рами		5		-35,11 -35,11
	Опорні моменти	S2Mпр -11,6	4	0 1,4 1,4 2,9 2,9	-2,7 -3,54	0,754 -0,80 0,80 -0,80	0 0 0
		S1Mлів -437,2	3	194 151,3 151,3 108,4 108,4	-102 -133,4	-28,4 30,2 -30,2 30,2	0 0 0
		від S2 Mпр=1		0 -0,121 -0,121 -0,248 -0,248	0,233 0,305	-0,065 0,069 -0,069 0,069	0 0 0
		від S1 Mлів=1		0,444 -0,346 -0,346 -0,248 -0,248	0,402 0,305	0,065 -0,069 0,069 -0,069	0 0 0
	Снігове наван-таження		2	0 -199 -199 -264 -264	120 251,8	-146,5 109,1 -62,3 21,5	0 -24 -24
	Постій-не нава-нтаже-ння		1	0 -454 -454 -602 -602	273,5 574	-334 235 -142 49	0 -54,7 -54,7
	№ стер-жня			II-a III-c IV-d V-f VI-g	I-в I-e	а-в в-с d-e e-f	II-a c-d f-g
	Еле-мент			Верх-ній пояс	Ніжній пояс	Роз-коси	Стоя-ки

Підбір перерізів елементів ферми

Підбір і перевірку перерізів стержнів ферми виконуємо в табличний формі

Таблиця 3 – Підбір і перевірка перерізів стержнів ферми	Несуча здатність Ryc кН/см2		13	- 18<22,8 17,27<22,8	10,41<22,8 21,85<22,8	21,62<22,8 18,33<22,8 11,76<22,8 7,34<19,8	17,71<19,8 17,71<19,8
	c		12	- 0,95 0,95	0,95 0,95	0,95 0,95 0,95 0,8	- 0,8 0,8
	min		11	- 0,770 0,809	- -	0,800 - 0,556 -	- 0,46 0,46
			10	- 120 120	120 250	150 300 150 300	150 150
	x/y		9	- 67/50 59/42	71/115 155/250	42/62 122/101 98/83 196/148	113/85 113/85
	ix/iy		8	- 4,5/5,96 5,13/7,19	3,86/4,8 3,86/4,8	3,51/5,49 2,47/3,72 3,07/4,54 1,53/2,53	1,53/2,53 1,53/2,53
	в площині lx/ly із площини		7	250/250 300/300 300/300	275/550 600/1200	170/340 300/375 300/375 300/375	172/215 172/215
	A1тр см2		6	47 47 62	37,8 37,8	27,8 18,76 31,2 9,6	 9,6 9,6
	Переріз		5	Тт17,5шт1 Тт17,5шт1 Тт20шт1	т15шт2 т15шт2	 110х70х8  80х6  100х8  50х5	  50х5  50х5
	Розрахункові зусилля	Стиск	4	-653 -866		-481 -204	0 -78,7 -78,7
		Розтяг	3	194	393,5 826	344 70,5
	№ стер-жня		2	II-a III-c IV-d V-f VI-g	I-в I-e	а-в в-с d-e e-f	II-a c-d f-g
	Еле-мент		1	Верх-ній пояс	Ніж-ній пояс	Роз-коси	Стоя-ки

Розрахунок зварних швів кріплення розкосів і стояків до фасонок і поясів ферми

Для зварювання прийняте напівавтоматичне зварювання дротом Св-08Г2с d = 1,4…2 мм; f = 0,9; z = 1,05; Rf = 21,5 кН/см²; Rz = 0,45Run =

= 0,4537 = 16,65 кН/см²;

Визначимо добутки fRuf = 0,921,5 = 19,4 кН/см²;

zRz = 1,0516,65 = 17,5 кН/см²;

Так як fRuf > zRz то розрахунок ведемо по металу межи сплавлення. Розрахунок ведемо в табличний формі.

Таблиця 4 - Таблиця розрахунку швів

№ стер-жня	Переріз	N, кН	Шов по обушку			Шов по перу
			Nоб, кН	kf, см	l, см	Nоб, кН	kf, см	l, см
a-b	 110х70х8	481	365,8	0,8	14	120,3	0,6	7
b-c	 80х6	344	241	0,6	13	103	0,6	6
d-e	 100х8	204	143	0,6	8	61	0,6	4
e-f	 50х5	70,5	49	0,6	4	21	0,4	3
c-d	 50х5	78,7	55	0,6	4	24	0,4	3
f-g	 50х5	78,7	55	0,6	4	24	0,4	3

Розрахунок і конструювання вузлів ферми

Проміжний вузол

К
ріплення фасонки до стінки тавру розраховуємо на зріз суми зусиль в примикаючих розкосах, спроектованих на вісь поясу.

Необхідна довжина стикового шва при фізичному контролі якості (зварювання напівавтоматичне):

щ
о не перевищує фактичної, яка дорівнює 42 см

Опорний вузол

Розрахункові зусилля, які передаються колоною на ферму:

П
ерша комбінація опорних моментів і розпору (-M_л, N_л^відп)

Болти кріплення приймаємо з конструктивних міркувань  20 мм.

Для конструювання вузла визначаємо мінімальну довжину стикового шва, яким фасонка прикріплюється до тавру (нижній пояс)

Р
озрахункове зусилля зрізу

М
інімальна необхідна довжина стикового шва

Д
ля розрахунку кутових швів кріплення додатку фасонки нижче полиці визначимо долю зусилля що припадає на полицю тавра

З
усилля, яке можуть сприйняти зварні шви кріплення полиці до опорного фланця (конструктивна ширина фланця bф = 200 мм), при kf = 0,8 см;

М
інімальна необхідна довжина зварних швів при kf = 0,6 см;

Напруження в торці опорного фланця при його конструктивній товщині

t
f = 16 мм;
Міцність торця опорного фланця забезпечена.

Розрахунок зварних швів кріплення фланця до фасонки виконуємо на зусилля: F, NI і NI.l = M.

В
изначаємо напруження в швах при kf = 8 мм

і l = hф – 1 см = 45 – 1 = 44 см;

М
іцність шва на умовний зріз:

Для розрахунку опорного стільчика приймаємо його товщину tст = 30 мм; ширину bст = bфл + 20 мм = 200 + 20 = 220 мм;

В
исоту стільчика визначаємо при відсутності лобового шва на зусилля 2F/3 при kf = 0,6 см;

Що не перевищує 85fkf = 850,90,6 = 46 см;

hст = 17,5+1 = 18,5 см;

Приймаємо стільчик висотою hст = 200 мм;

Монтажний вузол

Н
еобхідна площа горизонтальної накладки (Т20шт1)

Ш
ирину накладки приймаємо з урахуванням можливості розміщення зварних швів:

Т
овщина накладки

З
варні шви кріплення горизонтальної накладки до поясу розраховуємо на зусилля, яке може сприйняти накладка (зварювання ручне електродами). Э46, Rf = 20 кН/см;

Приймемо довжину швів вздовж накладки 32 см;

Призначаємо ширину накладок з урахуванням розміщення зварних швів

bн = 14 см;

Товщина накладки: 42,6/214 = 1,52 см;

Прийнято розміри накладки 140х16 мм;

З
варні шви кріплення накладки до поясу розраховуємо на зусилля, яке може сприйняти накладка:

Приймемо довжину швів вздовж накладки 33 см;

Н
еобхідна площа вертикальних накладок за умови рівноцінності їх стінці тавру

При конструктивній висоті накладки hbн = 10 см;

Товщина накладки tн = Abн/hbн = 9,7/10 = 0,97 см;

Прийнято розміри вертикальної накладки 100х10 мм;

Н
еобхідну довжину зварних швів кріплення накладки з однієї сторони розраховуємо на зусилля в накладці

Приймемо довжину швів 22 см і розміщуємо їх вздовж скосу накладки.

Література

1. СНіП II-23-81 ”Стальні конструкції”.

2. СНіП 2.01.07-85 ”Нагрузки и воздействия ”.

3. “Металеві конструкції”. Загальний курс: В.А. Беленя, Г.С. Веденников та інші; під редакцією Беленя Е.И.: Стройиздат 1986 р.

4. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з металевих конструкцій “Визначення навантажень і розрахунок рами каркасу одноповерхової промислової будівлі” В.В. Пінський, В.М. Дмітрієнко, В.І. Вербицький 1995 р.

5. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з металевих конструкцій “Розрахунок та конструювання позацентрово стиснутих одноступінчатих колон”

6. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з металевих конструкцій ”Розрахунок та конструювання кроквяних ферм”