Для крепления  траверсы принимаем k_f =8мм

        
 

Расчет  и конструирование  опорного узла фермы 

На основе рассчитанных длин швов (расчет фермы) намечаем расчетный контур опорной фасонки. Конструктивно длина швов получается больше расчетной. Требуемая ширина фасонки из условия смятия  с учетом увеличения реакции на 20% из-за неточной пригонки торца ребра к опорному листу (принимаем толщину фланца равной 20мм):

Конструктивно принимаем ширину фланца равной 180мм. Сварные швы, прикрепляющие  фланец к фасонке, рассчитываем на увеличенную  в 1,2 раза реакцию. Толщина  сварного шва:

Согласно  требованиям к минимальной толщине шва при толщине фланца 20мм принимаем толщину шва 7мм.

Напряжение  смятия в торце  фланца:

Расчет  прикрепления фланца (t=14мм) к фасонке (t=20мм) при k_f=7мм (расчет ведем по прочности металла шва). Требуемая длина шва:

Фактическая длина шва равна  высоте и много  больше требуемой  длины.

Проверка  фасонки на срез. Требуемая площадь среза:

Требуемая высота фасонки:

Фактическая высота фасонки много больше.

Под действием опорного давления F_R швы срезаются вдоль шва и в них возникают напряжения:

Усилие  H приводит к срезу шва в направлении, перпендикулярном оси шва:

Под действием момента  шов также работает на срез перпендикулярно оси шва:

Проверка  прочности шва:

 

Расчет  опорного столика: ширину столика принимаем 180мм, толщину 25мм. Длину столика определяем по расчетной длине шва. Если k_f=10мм, то:

 

  Принимаем l_w=23см 

Расчет  болтов. Определяем число болтов для крепления фланца к колонне при d=24мм и симметричном их расположении:

Принимаем шесть болтов d=24мм 
 
 

Опорный узел фермы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Расчет и конструирование базы колонны 

      Принимаем базу раздельного  типа с фрезерованными торцами ветвей колонны. Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении  колонны (сечение 4-4):

      1. М₁ =238 кН×м; N₁ =-1991 кН (для расчета базы подкрановой ветви);

      2. М₂ = -1358 кН×м; N₂ =-2209,5 кН (для расчета базы шатровой ветви).

      Усилия  в ветвях колонны:

подкрановая ветвь

шатровая  ветвь

База  шатровой ветви.

           Материал фундамента - бетон класса В15 с расчетным сопротивлением R_b=0,85кН/см².

    Определение размеров опорной  плиты в плане.

    Задавшись φ_b=1,2, вычисляем требуемую площадь опорной плиты по формуле:

    

,

    где N – расчетное усилие в колонне на уровне базы;

     - расчетное сопротивление бетона смятию.

      По  конструктивным  соображениям  свес  плиты  с₂ должен быть не менее 70 мм. Тогда ширина плиты

      В = b + 2×с₂ = 396+ 2×70 =536 мм,

принимаем В =550 мм;

Длина плиты

      

принимаем L =420 мм.

Площадь плиты

      A₂=L×B = 55×42 =2310см² > А_пл.тр =2299.1см². 

    Принимаем плиту с размерами в плане 550x420мм. Размеры верхнего обреза фундамента устанавливаем на 20 см больше размеров опорной плиты.

    Проверим  справедливость назначенного значения φ_b=1,2 при определении расчетного сопротивления бетона фундамента. Значение φ_b определим по формуле:

    

    Перерасчет  плиты не требуется. 

Напряжения  под плитой

      База  подкрановой  ветви.

    Определение размеров опорной  плиты в плане.

    Задавшись φ_b=1,2, вычисляем требуемую площадь опорной плиты по формуле:

    

,

В =550 мм;

Длина плиты

      

принимаем L =240мм.

Площадь плиты

      A₁=L×B = 55×24 =1320см² > А_пл.тр =861,73см². 

    Принимаем плиту с размерами в плане 550x240мм. Размеры верхнего обреза фундамента устанавливаем на 20 см больше размеров опорной плиты.

    Проверим  справедливость назначенного значения φ_b=1,2 при определении расчетного сопротивления бетона фундамента. Значение φ_b определим по формуле:

    

Напряжения под плитой

 

Так как под плитой шатровой ветви напряжение на фундаменте больше, чем в подкрановой  ветви, то расчет толщины  плиты ведем для  плиты шатровой ветви.

Из  условия симметричного  расположения траверс  относительно центра тяжести  ветви расстояния между траверсами в свету равно

      d = 2×(b_f + t_w - z_o) = 2×(14 + 1,6 - 4) =23,2 см.

При  толщине  траверсы 12 мм

      с₁ = (L - d - 2×t_тр)/2  = (42 - 23,2 - 2×1,2)/2 =8,2 см. 
 

Определяем  изгибающие моменты на отдельных участках плиты:

участок 1 (консольный свес с = с₁ = 8,2 см)

    Принимается сталь С345 ( при толщине 20…40мм)

    Требуемая толщина плиты:

    

 

участок 2 (плита, опертая по трем сторонам с = с₂ = 7,7 см)

     => рассматриваем как консольный участок

    Требуемая толщина плиты:

участок 3 (плита, опертая на четыре канта):

=> α₁=0.125

    Требуемая толщина плиты:

участок 4 (плита, опертая на четыре канта);

=> α₁=0.125

    Требуемая толщина плиты:

Принимаем t_пл = 30 мм (2 мм - припуск на фрезеровку). 

    Расчет  траверсы

            Прикрепление траверсы к колонне выполняем полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа сварочной проволокой Св-08Г2С, d = 1,4…2мм. Принимаем катет углового шва вдоль кромок k_f=8 мм . Соответствующие характеристики: R_wf = 215МПа, R_wz=166,5МПа; b_f = 0,9; b_z = 1,05. Расчет выполняем по границе сплавления, так как:

    b_f×∙R_wf·γ_wf =0,9×215×1=193,5МПа > b_z×R_wz·γ_wz =1,05×166,5×1 = 174,83МПа.

    Необходимая высота траверсы при четырех сварных  швах составляет:

    

    Округляя, принимаем  и производим проверку прочности траверсы на изгиб и на срез.

    Нагрузка  на 1см длины одного листа траверсы :

    

q_tr  = 0,5×σ_f×B = 0,5×1.015·52 =27.91 кН/см.

    Изгибающий  момент в месте  приварки траверсы к  ветви колонны

    

    Поперечная  сила:

    Q_tr = q_tr × b₂ =27.91 × 7.7 =214.91 кН.

    Момент  сопротивления листа  траверсы:

    

.

    Проверяем прочность траверсы по нормальным напряжениям:

    

    по  касательным напряжениям:

    

    Требуемый катет швов крепления траверсы к  плите:

    

    Конструктивно принимаем катет швов крепления  к опорной плите траверс k_f= 8 мм.

    Расчет  анкерных болтов крепления шатровой ветви (N=944кН; M=1100кН·м):

    усилие в анкерных болтах

    требуемая площадь сечения болтов из стали 09Г2С R_ba=23 кН/см²

Принимаем два болта d=42мм; A_ba=2·11.2=22.4см²

Для подкрановой ветви  принимаем те же болты.