Сварная колонна

Содержание


Задание ………………………………………………………………….…….2

Расчет сварной колонны ……………………………………………….….…3

Расчет верхней части колонны ………………………………………………3

Расчет нижней части колонны ………………………………………………5

Расчет и конструирование узлов колонны ………………………………….8

Список использованной литературы ……………………………………….13

Спецификация ……………………………………………………………….14

Задание


Рассчитать и спроектировать сварную ступенчатую колонну промышленного одноэтажного здания для поддержания кровли и подкрановых путей. Колонна закреплена к фундаментальной опоре болтами жестко с соблюдением нераскрытия стыка.


Сварная колонна

Рис.1. Расчетная схема колонны


Исходные данные

Сварная колонна


Расчет сварной колонны


Несущие элементы внецентренно сжатой сварной колонны будем выполнять из низкоуглеродистой спокойной стали Ст3сп ГОСТ 380-88.

Расчет верхней части колонны


Расчетная длина верхней части колонны

Сварная колонна,

где Сварная колонна- коэффициент приведения длины; при шарнирном закреплении верхнего конца и жестком сочленении верхней и нижней ветвей колонны принимаем Сварная колонна

Сварная колонна

Определяем ориентировочно требуемую площадь сечения верхней части по формуле

Сварная колонна,

где Сварная колонна- коэффициент продольной устойчивости, Сварная колонна при Сварная колонна;

Сварная колонна- расчетное сопротивление металла, из которого проектируется колонна; Сварная колонна ([2], с.98);

Сварная колонна- коэффициент неполноты расчета, Сварная колонна([1], с.4)

Сварная колонна

Примем верхнюю ветвь колонны в виде сварного широкополочного двутавра.

Назначим высоту поперечного сечения двутавра с учетом длины Сварная колонна в пределах 300…600 мм.

Сварная колонна

Принимаем высоту двутавра Сварная колонна; толщину стенки Сварная колонна; толщину полок Сварная колонна

Сварная колонна

Рис.2. Поперечное сечение верхней ветви колонн


Сечение колонны:

пояса – 2 листа 250Ч16 мм, площадью 2Ч25Ч1,6 = 80 см2;

стенка – 1 лист 300Ч12 мм, площадью 30Ч1,2 = 36см2

Площадь верхней части колонны Сварная колонна

Находим геометрические характеристики принятого сечения

Сварная колонна

При этом должно выполняться соотношение Сварная колонна

Сварная колонна

Проверим правильность выбранных размеров сечения по формуле

Сварная колонна

где Сварная колонна- площадь фактически принятого сечения;

Сварная колонна- коэффициент продольности изгиба ветви относительно оси Сварная колоннас учетом действительных значений Сварная колонна

Сварная колонна

Сварная колонна

Сварная колонна

Сварная колонна

Местная устойчивость полок двутавра будет обеспечена, если

Сварная колонна,

где Сварная колонна для стали С38/23 при Сварная колонна ([1], с.6)

Сварная колонна

Местная устойчивость стенки будет обеспечена, если

Сварная колонна

Сварная колонна


Расчет нижней части колонны


Нижняя часть колонны воспринимает, кроме сжимающей силы, значительный изгибающий момент. Колонна составного сечения работает как ферма с параллельными поясами.

Колонну изготавливаем из прокатных двутавров. Фасонный прокат выбираем по ГОСТ 8239-72.


Сварная колонна

Рис.3. Схема продольных усилий в ветвях колонны.

Определяем продольные усилия в ветвях колонны в момент действия трех сил (Р1, Р2, Р2) по формуле

Сварная колонна

Расчетная длина стержней нижней ветви плоскости колонны

Сварная колонна,

где Сварная колонна

Сварная колонна

Назначим двутавр № 45 ГОСТ 8239-72:

Сварная колонна

Назначим наибольший размер сечения Сварная колонна


Сварная колонна

Рис.4. Сечение нижней части колонны

Тогда продольные усилия в ветвях колонны при действии двух сил (Р1 и Р2) определяем по формулам:

Сварная колонна,

где Сварная колонна

Сварная колонна

Требуемая площадь ветвей колонны

Сварная колонна

Площадь сечения назначенного двутавра № 45 Сварная колонна

Проверим устойчивость обеих ветвей в плоскости колонны по формуле:

Сварная колонна,

где Сварная колонна- коэффициент продольного изгиба при центральном сжатии, взятый из таблиц в зависимости от гибкости ветви на расстоянии между узлами планки

Сварная колоннаСварная колонна

Сварная колонна

Устойчивость ветвей из плоскости колонны

Сварная колонна,

где Сварная колонна- коэффициент продольного изгиба ветви относительно оси Сварная колонна, с учетом расчетной длины ветви Сварная колонна

Сварная колоннаСварная колонна

Сварная колонна

Устойчивость в плоскости действия момента

Сварная колонна,

где Сварная колонна;

Сварная колонна

Сварная колонна- коэффициент продольного изгиба, определяемый по условной приведенной гибкости

Так как у нас прямая решетка, Сварная колонна, то Сварная колонна

Сварная колонна

Расчет соединительных планок

Определяем

Сварная колонна,

где Сварная колонна- наибольший момент;

Сварная колонна

При расчете соединительных планок будем использовать наибольший момент Сварная колонна

Сварная колонна

В расчетах будем использовать большее значение Сварная колонна

Высота планок Сварная колонна. Принимаем Сварная колонна. Толщина планок Сварная колонна

Наибольшая длина ветви Сварная колонна


Принимаем расстояние между центрами планок Сварная колонна, что при высоте планки Сварная колонна дает расчетную длину ветви Сварная колонна.

Усилия в планках:

Сварная колонна,

где Сварная колонна- расстояние между центрами тяжести ветвей, Сварная колонна

Сварная колонна

Задаемся толщиной швов, прикрепляющих планки к ветвям, Сварная колонна и проверяем их прочность. Для этого сначала находим напряжения в шве от изгиба и среза:

Сварная колонна

Равнодействующее напряжение

Сварная колонна


Расчет и конструирование узлов колонны


Оголовок колонны

Давление Сварная колонна передается на плиту оголовка, толщину которой конструктивно назначаем Сварная колонна. С плиты оголовка давление передается на вертикальные ребра оголовка колонны.

Необходимую площадь вертикальных ребер оголовка колонны из условия смятия определим по формуле:

Сварная колонна

Конструктивно принимаем сечение ребра 160Ч12 мм, площадь двух ребер 2Ч16Ч1,2 = 38,4 см2. Назначаем толщину швов, соединяющих опорные ребра со стенкой колонны 8 мм, и из этого условия находим требуемую длину ребра по формуле:

Сварная колонна

Проверяем ребро и стенку колонны на срез по формулам:

Сварная колонна

Так как напряжения среза в ребре и стенке колонны превышают Сварная колонна, увеличим длину ребра до 550 мм.

Сварная колонна

Расчет и конструирование стыка верхней и нижней частей колонны

Наибольшая вертикальная сила, действующая на траверсу,

Сварная колонна

При этом каждая полка верхней ветви передает на траверсу

Сварная колонна

Траверса работает как двутавровая балка, нагруженная двумя вертикальными силами.

Конструктивно высоту траверсы назначаем в пределах Сварная колонна.

Принимаем Сварная колонна; толщину вертикального ребра Сварная колонна.

Находим толщину швов, соединяющих ребра с траверсой, по формуле:

Сварная колонна

Принимаем толщину швов Сварная колонна.

Нижний пояс траверсы принимаем конструктивно из листа 450Ч10 мм, а верхний пояс – из листа 300Ч20 мм.

Найдем геометрические характеристики траверсы и проверим ее на прочность.

Положение центра тяжести сечения траверсы:

Сварная колонна

Сварная колонна

Сварная колонна

Сварная колонна

Расчетные усилия в траверсе как у балки, опирающейся на ветви, от нагрузки с верхней части колонны будут:

Давление траверсы на подкрановую ветвь

Сварная колонна

Изгибающий момент у грани верхней части колонны

Сварная колонна

Расчетная поперечная сила траверсы с учетом части давления от подкрановой балки на траверсу

Сварная колонна,

где Сварная колонна

Сварная колонна

Напряжения в траверсе от изгиба и среза:

Сварная колонна

Сварная колонна

Крепление вертикального листа траверсы к подкрановой ветви проверяем на силу Сварная колонна.

Требуемую толщину швов определим по формуле:

Сварная колонна

Принимаем эти швы толщиной Сварная колонна.

База колонны

Расчетное продольное усилие в ветви Сварная колонна. Требуемая площадь опорной плиты по формуле:

Сварная колонна,

где Сварная колонна- расчетное сопротивление бетона при местном смятии; Сварная колонна- для бетона марки М100

Сварная колонна

Назначаем размеры плиты 540Ч500 мм; фактическое напряжение под опорной плитой:

Сварная колонна

Изгибающий момент в консольном участке плиты по формуле:

Сварная колонна

Момент на участке плиты, опертом по четырем сторонам, по формуле:

Сварная колонна

Требуемую толщину плиты определяем по наибольшему моменту по формуле:

Сварная колонна

Принимаем толщину плиты Сварная колонна.

Сварная колонна

Назначаем сечение траверс высотой 400 мм из листа толщиной 14 мм и проверяем ее прочность как однопролетной балки, опирающейся на полки колонны. Равномерно распределенная нагрузка на траверсу

Сварная колонна

Момент в середине пролета

Сварная колонна

Поперечная сила

Сварная колонна

Геометрические характеристики траверсы:

Сварная колонна

Сварная колонна

Прочность траверсы:


Сварная колонна


Швы, прикрепляющие траверсу к полкам колонны, рассчитываем на сдвигающее усилие:

Сварная колонна

Требуемая толщина швов

Сварная колонна

Анкерные болты

Принимаем ([2], с.226) четыре болта диаметром Сварная колонна с площадью нетто 4Ч7,58=30,32 см2. Длина нарезанной части болта 90 мм, длина заделки болта в бетон 1300 мм.

Список использованной литературы


1.Дружинин Н.В., Селиванов М.И. Расчет и проектирование внецентренно сжатой сварной колонны: Метод.указания по выполнению домашнего задания № 3 по курсу «Расчет и проектирование сварных конструкций»/ Под ред. Н.В.Дружинина. – М.: Изд-во МГТУ, 1991. – 12с., ил.

2.Васильев А.А. Металлические конструкции: Учеб. Пособие для техникумов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1979. – 472с., ил.

16


Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: