Столбов А.В. Металлические конструкции
Подождите немного. Документ загружается.
Рис. 29
Сечение нижнего пояса траверсы принимается конструктивно.
Траверса проверяется на изгиб и срез
cy
т
т
R
W
M
;
cs
ттw
т
R
th
Q
,
,
где
вн
н
в
н
т
hh
h
hN
h
M
M
2
- изгибающий момент в
траверсе;
22
max
Dm
h
M
h
hN
Q
нн
в
т
- поперечная сила в траверсе;
т
W
- минимальный момент сопротивления сечения траверсы;
2,1m
- коэффициент, учитывающий возможность
неравномерной передачи усилия
max
D
;
101
- коэффициент сочетания, принимаемый
9,0
, если в
расчетной комбинации усилий учтены две или три кратковременные
нагрузки;
1
, если учитывается одна кратковременная нагрузка
(от мостовых кранов);
1
c
.
При подсчете изгибающего момента в траверсе необходимо
выявить расчетную комбинацию усилий в третьем сечении колонны,
отвечающую максимальному значению
т
M
. При подсчете
поперечной силы
т
Q
обязательным является учет нагрузок от
мостовых кранов (положение тележки у той колонны, которая
рассчитывается). Максимальная поперечная сила возникает при
максимальном по модулю отрицательном моменте
M
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
т
Q
рассмотреть случаи загружения со снеговой нагрузкой и без снеговой
нагрузки.
Швы крепления стенки траверсы к подкрановой ветви колонны
1
w
рассчитываются на усилие, равное
т
Q
cw
wf
т
R
lk
Q
1
2
,
где
f
k
- катет швов, принимаемый в зависимости от толщины
свариваемых элементов с учетом условия
ffw
kl
85
1
;
1
,1
тww
hl
см. - расчетная длина одного участка швов
1
w
;
,
w
R
- характеристики, принимаемые для одного из
расчетных сечений шва.
Аналогично на усилие
2
max
2
Dm
F
рассчитываются швы
2
w
крепления ребра к стенке подкрановой ветви колонны. Толщина ребра
p
t
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
1
w
и
2
w
102
cww
wf
R
lk
F
1
1
4
, (14)
где
max1
2
D
h
M
h
hN
F
нн
в
- расчетное усилие.
Стенка подкрановой ветви в пределах высоты траверсы должна
быть проверена на срез
s
wтw
R
th
F
1,
1
2
, (15)
где
1w
t
- 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
3
w
крепления полки и стенки рассчитываются на усилие
3
F
(расчетная формула (14), в которой
1
F
заменяется на
3
F
).
в
h
MN
F
2
3
,
где
M
- изгибающий момент в сечении 3-3, догружающий
внутреннюю полку колонны;
N
- 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
нт
hh 8,05,0
.
Для колоны длиной более 18м необходимо предусматривать
монтажный стык. Он располагается как правило в месте уступа
(рис.30).
Прочность стыковых швов
4
w
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:
cwy
R
W
M
A
N
;
б) во внутренней полке:
cwy
R
W
M
A
N
,
103
где
WA,
- площадь и момент сопротивления сечения верхней
части колонны;
ywy
RR 85,0
;
1
c
.
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).
104
Рис. 31
Необходимая длина сварных швов
wн
l
крепления накладки и
требуемая площадь ее сечения
н
A
определяются исходя из
наибольшего по абсолютной величине усилия в наружной полке
верхней части колонны
n
N
:
ff
cwwf
n
wн
kсм
Rk
N
l
851
2
;
cy
n
н
R
N
A
;
в
n
h
M
N
N
2
,
105
где
1
c
.
В ступенчатых колоннах со сплошной нижней частью расчет
траверсы на изгиб не производится. Четыре участка швов (
1
w
,
2
w
) и
стенка двутавра (
1
A
- на рис.28) проверяются на усилие
max
D
по
формулам (14) и (15) с заменой
1
F
на
max
D
. Остальные расчеты
выполняются также как для траверсы при сквозной нижней части
колонны.
Расчет базы внецентренно-сжатой колонны.
При сквозной нижней части колонны и
1
н
h
м проектируется,
как правило, база раздельного типа (рис. 32).
106
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
5,12,1
:
bbp
RR
, (16)
где
b
R
- расчетное сопротивление бетона сжатию (см. табл. 12).
Требуемые площади опорных плит определяются по формулам
bp
в
ТРn
R
N
A
1
,1
;
bp
в
ТРn
R
N
A
2
,2
.
107
Размеры плит назначаются из конструктивных соображений с
учетом
ТРn
A
,1
и
ТРn
A
,2
:
8
21
bBB
см;
1
,1
1
B
A
L
ТРn
;
2
,2
2
B
A
L
ТРn
После выбора размеров верхнего обреза фундамента
f
L
,
f
B
подсчитывается коэффициент
3
2211
BLBL
BL
ff
, уточняется
значение
bp
R
по формуле (16) и корректируются при
необходимости площади опорных плит
1n
A
,
2n
A
. Плиты
размещаются симметрично относительно центров тяжести сечения
ветвей.
Толщина обеих плит
pl
t
, высота
tr
h
и толщина
tr
t
траверс
принимаются одинаковыми. Требуемое значение
pl
t
определяется по
формуле
y
pl
R
M
t
max
6
,
где
y
R
- расчетное сопротивление материала плиты;
max
M
- максимальный изгибающий момент в плите.
Для определения
max
M
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,
2
111
bM
вI
- в плите базы подкрановой ветви;
2
222
bM
вI
- в плите базы наружной ветви,
где
1
1
1
n
в
в
A
N
- среднее напряжение в бетоне под плитой базы
подкрановой ветви;
2
2
2
n
в
в
A
N
- то же под плитой базы наружной ветви;
1
,
2
- коэффициенты, зависящие от отношения размера
более длинной стороны участка к размеру более короткой
11
ba
и
22
ba
соответственно.
108
2) Участки, опертые на три стороны,
2
111
bM
вII
- в плите базы подкрановой ветви;
2
222
bM
вII
- в плите базы наружной ветви,
где
1
,
2
- коэффициенты, зависящие от отношения размера
закрепленной стороны к размеру незакрепленной
11
ba
и
22
ba
соответственно. При отношении
5,0
ba
участок плиты
рассчитывается как консоль:
2
2
aM
вII
.
3) Участки, закрепленные по одной стороне,
2
2
11
cM
вIII
- в плите базы подкрановой ветви;
2
2
22
cM
вIII
- в плите базы наружной ветви.
Значения коэффициентов
и
приведены в таблицах 13 и 14.
Напряжения
1в
и
2в
не должны превышать расчетное
сопротивление бетона фундамента смятию.
Толщина плиты назначается в пределах
4020
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
ff
w
tr
kсм
n
l
h
850,1
и не менее
b 9,07,0
,
где
n
- число сварных швов (обычно
4n
);
cwwf
в
w
Rk
N
l
- суммарная длина сварных швов,
в
N
- усилие в рассматриваемой ветви;
1
c
.
Если торцы ветвей колонны не фрезеруются, необходимо
рассчитать на усилие
в
N
швы крепления траверсы к плите.
При большом изгибающем моменте и небольшой продольной силе
в нижнем сечении колонны в анкерных болтах могут возникать
усилия растяжения
109
0
h
yNM
F
в
a
(17)
В формуле (17) подставляется значение
1
yy
в
, если
рассматривается комбинация с отрицательным изгибающим моментом
или значение
2
yy
в
, если рассматривается комбинация с
положительным изгибающим моментом. Требуемая площадь сечения
одного анкерного болта:
ва
a
ТРвп
Rk
F
A
,
, (18)
где
k
- количество анкерных болтов у каждой ветви (как правило
2k
или
4k
);
ва
R
- 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.
d
, мм
20
24
30
36
42
48
56
64
72
80
90
100
вп
A
, см
2
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
cc
tb
, загруженные силами
kFF
ac
/
:
y
c
c
R
W
M
, (19)
где
c
M
- максимальный изгибающий момент в плите, равный
cc
dF
- при к = 4 или
2
cc
dF
- при к = 2;
6
2
cотвcc
tdbW
- момент сопротивления сечения плитки;
y
R
- расчетное сопротивление материала плитки;
32 dd
отв
мм- диаметр отверстия;
c
d
- расстояние от оси анкерного болта до траверсы.
110