внутрішня полиця
По другій комбінації зусиль
-
 |
зовнішня полиця
-
 |
внутрішня полиця
 |
Товщину стінки траверси визначаємо за умови зім'яття при товщині опорної плити t pl = 30мм
де l ef = b d +2×t pl = 380 + 2×30 = 440 мм .
Приймаємо товщину стінки траверси 1см ;
 |
Максимальне зусилля, яке припадає на внутрішню полицю (друга комбінація зусиль)
Приймаємо напівавтоматичне зварювання дротом СВ-08А ;
d = 1,4…2 мм ; b f = 0,9; b z = 1,05; R w f = 18 кН/см2 ;
R w z = 0,45×R un = 0,45×36 = 16,2 кН/см2 .
Довжина зварного шва кріплення ребра до стінки траверси (шов 2) при
k f = 6мм ; (конструктивно мінімальний катет шва)
 |
b f × R uf = 0,9×18 = 16,2 кН/см2 < b z × R w z = 1,05×16,2 = 17 кН/см2 ;
Переріз вертикальних ребер траверси приймаємо 120х 16 мм ;
Визначаємо висоту траверси за умови жорсткості сполучення:
h tr = 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 D max і T .
В даному прикладі
M = -153,56кН ×м ; N = -503,96 кН ;
 |
Зусилля для розрахунку зварних швів:
 |
Необхідна довжина зварного шва при k f = 9 мм ;
Необхідна висота траверси за умови міцності стінки підкранової гілки колони на зріз
 |
Таким чином прийняту висоту траверси залишаємо без змін.
Нижній пояс траверси приймаємо конструктивно з листа 560х 14 мм ,
а верхні горизонтальні ребра траверси – із двох листів 180х 14 мм .
 |
Визначаємо геометричні характеристики траверси – положення центра ваги перерізу відносно нижній грані пояса траверси
 |
Момент інерції
 |
Мінімальний момент опору:
Максимальний згинаючий момент в траверсі
 |
Нормальні напруження в траверсі
Максимальна поперечна сила в траверсі
 |
Дотичні напруги:
міцність траверси забезпечена.
8. База колони
Вихідні дані: розрахункові сполучення зусиль – для розрахунку бази підкранової гілки колони на рівні зрізу фундаменту: M = -912,77кН ×м ;
N = -1232,9кН ; матеріал фундаменту – важкий бетон класу В10 матеріали елементів бази – сталь С235.
 |
Розрахункове зусилля в підкрановій гілці колони
 |
Необхідна площа опорної плити бази
Товщину траверси приймаємо t tr = 12 мм ; а звис плити призначаємо
c = 4,8 см ;
 |
Ширина опорної плити
 |
Необхідна довжина плити
Так як L pl < висоти перерізу підкранової гілки, тобто < 60 см; то приймаємо мінімально допустиму довжину бази, тобто:
L pl = 60 + 2×2,5 = 65 см ;
 |
Фактичні 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);
 |
Згинаючий 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
 |
Необхідну товщину плити визначаємо по максимальному моменту (ділянка 3)
 |
Приймаємо товщину плити з урахуванням припуску на фрезерування 20 мм .
 |
Висоту 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 k f = 5 мм ;
Приймаємо h tr = 20 см ;
 |
Рівномірно розподілене лінійне навантаження на траверсу
 |
Згинаючий момент в траверси як в балці обпертій на полиці колони
 |
Поперечна сила
 |
Геометричні характеристики траверси:
Нормальні напруження в траверси
 |
Дотичні напруження:
Приведені 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 ; R ср = 135 МПа = 13,5 кН/см2 .
1. Навантаження на підкранову балку
Для крана Q = 50/10 т середнього режиму роботи Fmax = 470 кН ; вага візка q m = 180 кН ; тип кранового рельсу КР -80.
Для крану середнього режиму роботи горизонтальне зусилля на колесо крана T кн = 17 кН ;
 |
Розрахункові значення зусиль на колесо крану знаходимо по формулі з урахуванням коефіцієнту надійності по призначенню g n = 0,95.
2. Визначення розрахункових зусиль:
 |
 |
Розрахунковий момент від вертикального навантаження:
 |
Розрахунковий момент від горизонтального навантаження:
 |
Розрахункове значення вертикальної та горизонтальної поперечних сил
 |
3. Підбір перерізу балки
 |
Приймаємо підкранову балку симетричного перерізу з гальмівною конструкцією в вигляді листа з ріфльоної сталі t = 6 мм і швелера № 36. Значення коефіцієнту b знаходимо по формулі:
 |
Задаймося k ст = h ст /t ст = 120
 |
Мінімальна висота балки:
Приймаємоh б = 130 см (кратного 10 см ).
Задаємося товщиною полиць t н = 2 см ;
 |
h ст = h б -2×t н = 130 -2×2 = 126 см ;
Приймаємо стінку товщиною 1 см ; k ст = 126/1 = 126;
 |
Розміри поясних листів знаходимо:
Приймаємо пояс з листа перерізом 20х 380 мм , A n = 76 см2 ;
 |
Стійкість пояса забезпечена, так як
4. Перевірка міцності перерізу
 |
Визначаємо 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
 |
Перевіряємо 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
h б > h min .
 |
Перевіряємо міцність стінки балки від дії місцевих напружень під колесом крану.
IV. Розрахунок та конструювання кроквяних ферм
1. Збір навантажень на ферму
а) Постійні навантаження:
 |
Постійні навантаження за винятком ваги ліхтаря
 |
Величина вузлових навантажень:
 |
Реакції ферми від постійного навантаження:
б) Навантаження від снігу:
 |
Розрахункове 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).
 |
Найбільший по абсолютній величіні згинаючий момент
 |
Відповідний момент для правої сторони при тих же навантаженнях
 |
Друга 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:
2. 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 M пр =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 M лів =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 | |||
3. Підбір перерізів елементів ферми
Підбір і перевірку перерізів стержнів ферми виконуємо в табличний формі
| Таблиця 3 – Підбір і перевірка перерізів стержнів ферми | Несуча здатність s £ Ry × g 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 |
|
| g c | 12 | - 0,95 0,95 |
0,95 0,95 |
0,95 0,95 0,95 0,8 |
- 0,8 0,8 |
||
| j min | 11 | - 0,770 0,809 |
- - |
0,800 - 0,556 - |
- 0,46 0,46 |
||
| [l ] | 10 | - 120 120 |
120 250 |
150 300 150 300 |
150 150 |
||
| l x /l 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 |
||
A1 тр 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 |
ùé110х70х8 ùé80х6 ùé100х8 ùé50х5 |
- ùé50х5 ùé50х5 |
||
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 | ||
4. 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 ; b f = 0,9; b z = 1,05; R w f = 21,5 кН/см2 ; R w z = 0,45×R un =
= 0,45×37 = 16,65 кН/см2 ;
Визначимо добутки b f × R uf = 0,9×21,5 = 19,4 кН/см2 ;
b z × R w z = 1,05×16,65 = 17,5 кН/см2 ;
Так як b f × R uf > b z × R w 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 w , см |
Nоб , кН | kf , см |
l w , см |
|||
| a-b | ùé110х70х8 | 481 | 365,8 | 0,8 | 14 | 120,3 | 0,6 | 7 |
| b-c | ùé80х6 | 344 | 241 | 0,6 | 13 | 103 | 0,6 | 6 |
| d-e | ùé100х8 | 204 | 143 | 0,6 | 8 | 61 | 0,6 | 4 |
| e-f | ùé50х5 | 70,5 | 49 | 0,6 | 4 | 21 | 0,4 | 3 |
| c-d | ùé50х5 | 78,7 | 55 | 0,6 | 4 | 24 | 0,4 | 3 |
| f-g | ùé50х5 | 78,7 | 55 | 0,6 | 4 | 24 | 0,4 | 3 |
5. Розрахунок і конструювання вузлів ферми
Проміжний вузол
 |
Кріплення 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):
 |
що не перевищує фактичної, яка дорівнює 42 см
Опорний вузол
Розрахункові зусилля, які передаються колоною на ферму:
 |
Перша комбінація опорних моментів і розпору (- Mл , Nл відп )
Болти кріплення приймаємо з конструктивних міркувань Æ 20 мм .
Для конструювання вузла визначаємо мінімальну довжину стикового шва, яким фасонка прикріплюється до тавру (нижній пояс)
 |
Розрахункове зусилля зрізу
 |
Мінімальна необхідна довжина стикового шва
 |
Для розрахунку кутових швів кріплення додатку фасонки нижче полиці визначимо долю зусилля що припадає на полицю тавра
 |
Зусилля, яке можуть сприйняти зварні шви кріплення полиці до опорного фланця (конструктивна ширина фланця b ф = 200 мм ), при k f = 0,8 см ;
 |
Мінімальна необхідна довжина зварних швів при k f = 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 , N I і N I. × l = M .
 |
Визначаємо напруження в швах при kf = 8 мм
і l w = h ф – 1 см = 45 – 1 = 44 см ;
 |
Міцність шва на умовний зріз:
Для розрахунку опорного стільчика приймаємо його товщину t ст = 30 мм ; ширину b ст = b фл + 20 мм = 200 + 20 = 220 мм ;
 |
Висоту стільчика визначаємо при відсутності лобового шва на зусилля 2×F /3 при k f = 0,6 см ;
Що не перевищує 85×b f ×k f = 85×0,9×0,6 = 46 см ;
h ст = 17,5+1 = 18,5 см ;
Приймаємо стільчик висотою h ст = 200 мм ;
Монтажний вузол
 |
Необхідна площа горизонтальної накладки (Т20шт1)
 |
Ширину накладки приймаємо з урахуванням можливості розміщення зварних швів:
 |
Товщина накладки
 |
Зварні шви кріплення горизонтальної накладки до поясу розраховуємо на зусилля, яке може сприйняти накладка (зварювання ручне електродами). Э 46, R w f = 20 кН/см ;
Приймемо довжину швів вздовж накладки 32 см;
Призначаємо ширину накладок з урахуванням розміщення зварних швів
b н = 14 см ;
Товщина накладки: 42,6/2×14 = 1,52 см ;
Прийнято розміри накладки 140х 16 мм ;
 |
Зварні шви кріплення накладки до поясу розраховуємо на зусилля, яке може сприйняти накладка:
Приймемо довжину швів вздовж накладки 33 см ;
 |
Необхідна площа вертикальних накладок за умови рівноцінності їх стінці тавру
При конструктивній висоті накладки h b н = 10см ;
Товщина накладки t н = A b н /h b н = 9,7/10 = 0,97 см ;
Прийнято розміри вертикальної накладки 100х 10 мм;
 |
Необхідну 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”
29-04-2015, 04:05