Конструирование и расчет узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

а) М = 315,046 кН м; N = - 436,859 кН;

б) М = - 283,41 кН м; N = - 138,248 кН.

Давление кранов D_max = 977,86 кН.

Прочность стыкового шва проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны. Принимаем полуавтоматическую сварку сварочной проволокой Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70^* в углекислом газе по ГОСТ 8050-85. Расчетное сопротивление сварного соединения R_wy = R_y = 230 МПа (23 кН/см²); коэффициент условия работы шва

γ_с = 1,05.

Первая комбинация М и N:

- наружная полка:

где R_wy γ_c = 23 1,05 = 24,15 кН/см² ;

- внутренняя полка:

Вторая комбинация М и N:

- наружная полка:

- внутренняя полка:

Толщину стенки траверсы определяем из условия ее смятия.

Расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (имея в виду наличие пригонки):

где:

R_un = 36 кН/см² – нормативное значение временного сопротивления для листовой стали С235 по ГОСТ 27772-88 при t = 2 20 мм и t от 20 до 40 мм [2];

γ_m = 1,025 коэффициент надежности по материалу.

Тогда:

где: , ( b_s – ширина опорного ребра подкрановой балки).

Принимаем t_tr = 8 мм.

Рисунок 13 Сечение траверсы

Усилие во внутренней полке верхней части колонны

(вторая комбинация М и N):

Определяем длину шва крепления внутренней полки верхней части колонны к стенке траверсы. По таблице Г.1 [2] принимаем полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08А по ГОСТ 2246-70*, d = (1,4 2) мм, по таблице 38 [2] k_{f min} = 4 мм, по таблице 39 [2] β_f = 0,9; β_z = 1,05; по таблице Г.2 [2] R_wf = 180 МПа, по таблице 4 [2] R_wz = 0,45 R_un = 0,45 360 = 162 МПа.

При этом условии:

Условие выполняется и, следовательно, расчёт можно вести только по металлу шва. По пункту 14.1.6[2] проверяем условие:

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

Для расчёта шва крепления траверсы к подкрановой ветви составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание (L1)*1+(L2)*1+(L3)*0,9+(L5)*0,9+(L8)*0,9+(L10)*0,9:

Здесь 0,9 учитывает, что N и M взяты для второго основного сочетания нагрузок.

Требуемая длина шва:

Требуемую высоту траверсы определяем из условия прочности стенки подкрановой ветви:

;

где t_ω=10 мм - толщина стенки двутавра №35К1.

Принимаем

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной N, M и D_max. Нижний пояс траверсы принимаем из листа мм, верхние горизонтальные рёбра из двух листов мм.

Геометрические характеристики траверсы:

- положение центра тяжести сечения:

- момент инерции относительно центральной оси «х»:

- момент сопротивления для наиболее удалённой точки сечения от центральной оси «х»:

Максимальный изгибающий момент в траверсе М_tr при комбинации усилий «б» (рис.5.1 по приложению 5):

Нормальное напряжение в траверсе:

Условие выполняется.

Максимальная поперечная сила в траверсе с учётом усилия от кранов (комбинация усилий та же, что и при расчёте сварного шва):

где k – коэффициент, учитывающий неравномерную передачу давления D_max .

Касательные напряжения:

Проверка выполняется.