Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого целого

;

Приведённая гибкость

,

где .

Для комбинации усилий, догружающих шатровую ветвь:

По прилож.9 [1]

Для комбинации усилий, догружающих подкрановую ветвь:

По прилож.9 [1]

Устойчивость сквозной колонны как единого стержня из плоскости действия момента проверять не нужно, т.к. она обеспечена проверкой устойчивости отдельных ветвей.

Расчёт и конструирование узла сопряжения верхней и нижней части колонны

Рис.18 Конструктивное решение узла

Рис.19 Расчётная схема и сечение траверсы

Расчётные комбинации усилий в сечении над уступом:

1) M = +299.19 кНм; N = 581.76 кН (загружение 1,3,4*,5*);

2) M = -242.83 кНм; N = 685.44 кН (загружение 1,2,5).

Давление кранов D_max = 1615.8 кН

Прочность стыкового шва (Ш1) проверяем по нормальным напряжениям в крайних точках сечения надкрановой части. Площадь шва равна площади сечения колонны.

1-я комбинация М и N:

наружная полка ;

внутренняя полка .

2-я комбинация M и N:

наружная полка ;

внутренняя полка .

Толщину стенки траверсы определяем из условия смятия:

,

где ;

Принимаем толщину стенки траверсы 14 мм.

Усилие во внутренней полке верхней части колонны (2-я комбинация):

Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы (Ш2):

Применяем полуавтоматическую сварку проволокой марки СВ-08А, d = 1.4…2 мм

Назначаем K_ш = 6 мм , ;

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы. Для расчёта шва крепления траверсы к подкрановой ветви (Ш3) составляем комбинацию усилий, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание 1,2,5 N=685.44 кН; M=-242.83 кНм

Коэффициент 0.9 учитывает, что усилия N и M приняты для 2-го основного сочетания нагрузок.

Требуемая длина шва:

Из условия прочности стенки подкрановой ветви в месте крепления траверсы определяем высоту траверсы h_тр по формуле:

t_ст.в. = 10.3 мм – толщина стенки I55K1; R_ср = 130 МПа – расчётное сопротивление срезу фасонного пролета из стали С255. Принимаем h_тр = 65 см.

Проверим прочность траверсы как балки, нагруженной усилиями N, M, D_max. Расчётная схема и сечение траверсы приведены на рис.19. Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 520х12 мм, верхние горизонтальные ребра из двух листов 180х12 мм. Найдём геометрические характеристики траверсы.

Положение центра тяжести сечения траверсы:

, где

Максимальный изгибающий момент в траверсе возникает при 1-ой комбинации усилий:

Максимальная поперечная сила в траверсе с учётом усилия от кранов:

Коэффициент k = 1.2 учитывает неравномерную передачу усилия D_max.

Расчёт и конструирование стропильной фермы.

Сбор нагрузки на ферму

Таблица 3. Сбор нагрузок на ферму

Снеговая нагрузка:

где для г.Астрахань S_o = 0.5 кН/м² ; для покрытия с углом наклона α = 4°, μ = 1

Расчётная нагрузка в целом:

Погонная нагрузка на ферму:

Узловая нагрузка:

Определение расчётных усилий в стержнях фермы, расчётные длины стержней

Геометрические размеры фермы и полученные в предыдущем пункте узловые нагрузки вводим в программу для расчёта усилий в элементах ферм. Полученные данные выводятся в виде распечатки, которая приведена на следующей странице.

Определяем расчётные длины элементов.

Таблица 4. Расчётные длины элементов

Подбор сечений стержней фермы

Подбор сечений стержней фермы производим в следующем порядке.

Для сжатых элементов задаёмся гибкостью (для пояса l = 60…80; для решетки l = 100…120), затем находим по нему коэффициент продольного изгиба j и вычисляем требуемую площадь сечения по формуле:

,

где R_y = 240 МПа для стали С245

Определяем требуемый радиус инерции:

По сортаменту подбираем сечение из двух уголков исходя из площади и требуемых радиусов инерции. Определяем для выбранного сечения гибкость, коэффициент продольного изгиба и вычисляем напряжения в сечении. Напряжения должны быть меньше чем R_y.

Для растянутых элементов вычисляем требуемую площадь сечения по формуле:

Затем вычисляем те же параметры подобранного сечения как и для сжатых элементов и проверяем напряжения. Гибкость растянутых раскосов не должна превышать предельную [l] = 400. Результаты произведённых вычислений сведены в таблице 5.

Расчёт узлов фермы

Расчёт узлов фермы сводится к определению размеров фасонок и расчёту сварных швов. Швы соединяющие раскосы и стойки с фасонками рассчитываем на усилие, действующее в соответствующем стержне фермы. Швы соединения фасонок с уголками поясов рассчитываем на срез от суммы расчётных усилий в этих поясах.

Для сварки узлов фермы применяем полуавтоматическую сварку проволокой Св-08Г2С d = 1.4...2 мм.

;

Несущая способность швов определяется прочностью по границе сплавления

Длина шва определяется по формуле: ,

где n – количество швов, K_ш – катет шва.

Результаты расчёта заносятся в таблицу 6.

Толщину фасонок принимаем в зависимости от максимального усилия в элементах фермы.

Таблица 6. Расчёт швов