Зміст
Завдання ................................................................................... 2
Розрахунок зварний колони .............................................................. 3
Розрахунок верхньої частини колони ...................................................... 3
Розрахунок нижній частині колони ...................................................... 5
Розрахунок і конструювання вузлів колони ........................................ 8
Список використаної літератури .............................................. 13
Специфікація ......................................................................... 14
Завдання
Розрахувати і спроектувати зварену ступінчасту колону промислового одноповерхової будівлі для підтримки покрівлі та підкранових колій. Колона закріплена до фундаментальної опорі болтами жорстко з дотриманням нерозкриття стику.
Рис.1. Розрахункова схема колони
Вихідні дані
-->>
Розрахунок зварний колони
Несучі елементи позацентрово стислій зварний колони будемо виконувати з низьковуглецевої спокійної сталі Ст3сп ГОСТ 380-88.
Розрахунок верхній частині колони
Розрахункова довжина верхньої частини колони
,
де - коефіцієнт приведення довжини; при шарнірному закріпленні верхнього кінця і жорсткому зчленуванні верхній і нижній гілок колони приймаємо
Визначаємо орієнтовно необхідну площу перерізу верхньої частини за формулою
,
де - коефіцієнт поздовжньої стійкості, при;
- розрахунковий опір металу, з якого проектується колона; ([2], с.98);
- коефіцієнт неповноти розрахунку, ([1], с.4)
Приймемо верхню гілку колони у вигляді зварного широкополочних двотавра.
Призначимо висоту поперечного перерізу двотавра з урахуванням довжини в межах 300 ... 600 мм.
Приймаємо висоту двотавра ; Товщину стінки; товщину полиць
Рис.2. Поперечний переріз верхньої гілки колон
Перетин колони:
пояса - 2 аркуша 250 Г— 16 мм, площею 2 Г— 25 Г— 1,6 = 80 см 2 ;
стінка - 1 аркуш 300 Г— 12 мм, площею 30 Г— 1,2 = 36см 2
Площа верхньої частини колони
Знаходимо геометричні характеристики прийнятого перерізу
При цьому повинно виконуватися співвідношення
Перевіримо правильність обраних розмірів перетину за формулою
де - площа фактично прийнятого перерізу;
- коефіцієнт поздовжнього згину гілки щодо осі з урахуванням дійсних значень
Місцева стійкість полиць двотавра буде забезпечена, якщо
,
де для сталі С38/23 при ([1], с.6)
Місцева стійкість стінки буде забезпечена, якщо
Розрахунок нижньої частини колони
Нижня частина колони сприймає, крім стискаючої сили, значний згинальний момент. Колона складеного перерізу працює як ферма з паралельними поясами.
Колону виготовляємо з прокатних двотаврів. Фасонний прокат вибираємо по ГОСТ 8239-72.
Рис.3. Схема поздовжніх зусиль в гілках колони.
Визначаємо подовжні зусилля в гілках колони в момент дії трьох сил (Р 1 , Р 2 , Р 2 ) за формулою
Розрахункова довжина стрижнів нижньої гілки площині колони
,
де
Призначимо двутавр № 45 ГОСТ 8239-72:
Призначимо найбільший розмір перетину
Рис.4. Перетин нижній частини колони
Тоді поздовжні зусилля в гілках колони при дії двох сил (Р 1 і Р 2 ) визначаємо за формулами:
,
де
Необхідна площа гілок колони
Площа перерізу призначеного двотавра № 45
Перевіримо стійкість обох гілок в площині колони за формулою:
,
де - коефіцієнт поздовжнього вигину при центральному стиску, взятий з таблиць в залежності від гнучкості гілки на відстані між вузлами планки
в†’
Стійкість гілок з площині колони
,
де - коефіцієнт поздовжнього вигину гілки щодо осі, з урахуванням розрахункової довжини гілки
в†’
Стійкість в площині дії моменту
,
де;
- коефіцієнт поздовжнього згину, визначуваний по умовній приведеної гнучкості
Так як у нас пряма решітка,, то
Розрахунок з'єднувальних планок
Визначаємо
,
де - найбільший момент;
При розрахунку сполучних планок будемо використовувати найбільший момент
У розрахунках будемо використовувати більшого значення
Висота планок. Приймаємо. Товщина планок
Найбільша довжина гілки
Приймаємо відстань між центрами планок, що при висоті планки дає розрахункову довжину гілки .
Зусилля в планках:
,
де - відстань між центрами тяжкості гілок,
Задаємося товщиною швів, прикріплюють планки до гілок, і перевіряємо їх міцність. Для цього спочатку знаходимо напруги в шві від вигину і зрізу:
рівнодіючої напруга
Розрахунок і конструювання вузлів колони
Оголовок колони
Тиск передається на плиту оголовка, товщину якої конструктивно призначаємо. З плити оголовка тиск передається на вертикальні ребра оголовка колони.
Необхідну площу вертикальних ребер оголовка колони з умови зминання визначимо за формулою:
Конструктивно приймаємо перетин ребра 160 Г— 12 мм, площа двох ребер 2 Г— 16 Г— 1,2 = 38,4 см 2 . Призначаємо товщину швів, що з'єднують опорні ребра зі стінкою колони 8 мм, і з цієї умови знаходимо необхідну довжину ребра по формулі:
Перевіряємо ребро і стінку колони на зріз за формулами:
Так як напруги зрізу в ребрі і стінці колони перевищують, збільшимо довжину ребра до 550 мм.
Розрахунок і конструювання стику верхньої і нижньої частин колони
Найбільша вертикальна сила, що діє на траверсу,
При цьому кожна полку верхньої гілки передає на траверсу
Траверса працює як двотаврова балка, навантажена двома вертикальними силами.
Конструктивно висоту траверси призначаємо в межах.
Приймаємо; товщину вертикального ребра.
Знаходимо товщину швів, з'єднують ребра з траверсою, за формулою:
Приймаються товщину швів.
Нижній пояс траверси приймаємо конструктивно з листа 450 Г— 10 мм, а верхній пояс - з листа 300 Г— 20 мм.
Знайдемо геометричні характеристики траверси і перевіримо її на міцність.
Положення центра ваги перетину траверси:
Розрахункові зусилля в траверсі як у балки, що спирається на гілки, від навантаження з верхньої частини колони будуть:
Тиск траверси на Підкранові гілку
Згинальний момент у межі верхній частині колони
Розрахункова поперечна сила траверси з урахуванням частини тиску від підкранової балки на траверсу
,
де
Напруги в траверсі від вигину і зрізу:
Кріплення вертикального аркуша траверси до підкранової гілки перевіряємо на силу.
Необхідну товщину швів визначимо за формулою:
Приймаємо ці шви товщиною.
База колони
Розрахункове поздовжнє зусилля в гілці. Необхідна площа опорної плити за формулою:
,
де - розрахунковий опір бетону при місцевому зминанні; - для бетону марки М100
Призначаємо розміри плити 540 Г— 500 мм; фактичне напруга під опорною плитою:
Згинальний момент у консольному ділянці плити за формулою:
Момент на ділянці плити, опертої по чотирьох сторонах, по формулі:
Необхідну товщину плити визначаємо по найбільшому моменту за формулою:
Приймаємо товщину плити.
Призначаємо перетин траверс висотою 400 мм з листа завтовшки 14 мм і перевіряємо її міцність як однопрогоновою балки, що спирається на полиці колони. Рівномірно розподілене навантаження на траверсу
Момент в середині прольоту
Поперечна сила
Геометричні характеристики траверси:
Міцність траверси:
Шви, прикрепляющие траверсу до полиць колони, розраховуємо на зсувне зусилля:
Необхідна товщина швів
Анкерні болти
Приймаємо ([2], с.226) чотири болта діаметром з площею нетто 4 Г— 7,58 = 30,32 см 2 . Довжина нарізаної частини болта 90 мм, довжина закладення болта в бетон 1300 мм.
Список використаної літератури
1.Дружінін Н.В., Селіванов М.І. Розрахунок і проектування позацентрово стислій зварний колони: Метод.указанія по виконання домашнього завдання № 3 з курсу В«Розрахунок і проектування зварних конструкцій В»/ Под ред. Н.В.Дружініна. - М.: Изд-во МГТУ, 1991. - 12с., Мул.
2.Васільев А.А. Металеві конструкції: Учеб. Посібник для технікумів. - 3-е изд., Перераб. і доп. - М.: Стройиздат, 1979. - 472с., Іл.