К курсовому проекту (курсовой работе)

Дисциплина: «Металлические конструкции»

ТЕМА: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ СКВОЗНОЙ ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТОЙ КОЛОННЫ»

Выполнил доцент Тимофеев Н.М.

Санкт-Петербург

2011 г.

Методические указания (МУ) следует рассматривать как основной материал для выполнения второй части курсового проекта (курсовой работы) на тему «Технологическая площадка промышленного здания» - центрально-сжатую колонну сквозного сечения. Сплошная колонна выделена в отдельную самостоятельную работу (МУ) из-за специфики проектирования и расчета подобных конструкций.

Настоящее пособие состоит из теоретической части, где подробно рассматриваются основные принципы расчета стержня колонны, решетки, оголовка и базы колонны с двухветвевой траверсой.

В конце пособия приведены все справочные сведения необходимые для выполнения этой части курсового проекта.

План проектирования центрально- сжатой сквозной колонны.

1. Определение геометрической длины колонны.

2. Подбор сечения колонны относительно материальной оси.

3. Компоновка сечения относительно свободной оси.

4. Расчет элементов решетки (боковые планки).

5. Учет влияния планок на общую устойчивость колонны относительно свободной оси.

6. Расчет крепления планок к ветвям колонны.

4. Расчет раскосной решетки.

5. Расчет крепления раскосов решетки к ветвям колонны.

6. Учет податливости решетки на общую устойчивость колонны относительно свободной
оси.

7. Проектирование оголовка колонны.

8. Проектирование базы колонны.

9. Определение плановых размеров опорной плиты.

10. Определение толщины опорной плиты.

11. Расчет сварных швов.

12. Проверка прочности траверсы.

Проектирование центрально - сжатой колонны
технологической площадки.

Область применения:
1. Поддержание между этажных перекрытий;
2. Колонн рабочих площадок промышленных и энергетических сооружений;
3. Колонн путепроводов, мостов, эстакад и т.д.

Центрально-сжатая составная колонна.
1. Основные обозначения.

2. Определение геометрической длины колонны.

(см)
Примечание: значение отметки настила, размеры сечения балки, толщину настила – принимать в см, используя результаты предыдущих расчетов.

Основные виды составных, сквозных колонн.

небольшая нагрузка – большая длина

1. Подбор сечения сквозной колонны с поперечными планками.

Вид поперечного сечения и основные обозначения.

– материальная ось;
– свободная ось;
для очистки от ржавчины и окраски

Основная задача: ветви расставить так, чтобы - (принцип равноустойчивости). Расчету
подлежит средняя колонна рабочей площадки как наиболее нагруженная.

1.1 Расчет относительно материальной оси .

где давление главной балки на колонну

Подбор сечения проводим по условию прочности с учетом потери устойчивости

основной метод подбора – итерация

Расчет проводим в следующей последовательности:
1.1.1 задаёмся начальной гибкостью при и
при

1.1.2 по графикам находим приложение П 1-2. Тогда требуемая площадь

1.1.3 . по сортаменту, приложения П 2 – 6 находим

1.1.4 ; .

1.1.5 . 1.1.6

1.1.7

1.1 Компоновка сечения относительно свободной оси

Механика потери устойчивости

а) б)

Местная потеря устойчивости каждой ветви на участке между планками (в свету)
Наиболее опасна общая потеря устойчивости и на неё следует ориентироваться
Общая потеря устойчивости как единого целого.
Это основная форма.

Планки или раскосы (связи) обладают некоторой податливостью и немного увеличивают общую гибкость стержня

,где
приведенная гибкость всего стержня с учетом податливости связей;
гибкость стержня без учета податливости связей (вместо связей – сплошные
стальные листы);
гибкость отдельной ветви на участке между связями на длине в свету.

Нормы требуют, чтобы гибкость ветви не превышала ;

;

теперь назначаем «» - кратно 2 см

;

1.2 Расчет элементов решетки (планок)

1.3.1. Определение условной поперечной силы
Назначение системы планок: предотвратить взаимный сдвиг одной ветви по
отношению к другой при случайном изгибе колонны; или иначе: решетка должна
воспринять поперечную силу, вызывающую взаимной сдвиг. Причина проявления
случайного момента и случайной поперечной силы - несоосность приложения
продольной силы и случайная погибь колонны.

1.3.2. Расчет поперечных планок.

Определяем – Т – усилия вос-принимаемые только одной планкой.
1)
2)
3) по сортаменту ,
или (по таблице П6),
4)
5) назначаем , распределяя
планки равномерно по длине
колонны (на эскизе), но крат-
но 5 см для удобства
разметки
6)
6’)

1.3.3. Определение толщины планки

7) Расчетная схема
8)
8’) по условию прочности
9) по условию местной
устойчивости
10) по срезу от
11) по по таблице П6

1.3 Учет влияния податливости боковых планок на общую гибкость колонны относительно свободной оси « »

1. гибкость ветви на участке между связями,
2. погонная жесткость планки,
3. погонная жесткость одной ветви на участке между связями,
4. соотношение жесткостей
5. Определяем приведенную гибкость колонны относительно «» с учетом податливости
планок
а) при планки считаем бесконечно жесткими, тогда
б) при податливость следует учесть, тогда
6. По
7.
при «» следует увеличить и считать заново
при «» уменьшить, но так чтобы

1.4 Расчет крепления планки к ветви

1.5.1. Определение усилий действующих на сварной шов (шов проходит по оси ветви)
Расчетная схема сварного шва

1.5.2. Назначаем катет сварного шва
а) б)

1.5.3. ,

1.5.4. ,

1.5.5. ; ,
1.5.6. ;
Сварка электродом Э42, или полуавтоматическая в среде , проволока Cв-08Г2С.

2. Центрально-сжатая колонна с раскосной решеткой.

Раскосную решетку применяют при , когда слишком велика

2.1 «» уже подобрано

2.2 Задаемся углом наклона раскоса к ветви

2.3 Длина ветви решетки

2.4

2.5 Гибкость ветви на участке между связями (узлами ре-
шетки) или , если это условие не
выполняется, следует поставить распорку _ _ _, тогда

2.6 Определение усилий в стержнях решетки

Усилие в раскосах решетки складывается из 2х состав-
ляющих:
а) от полностью воспринимается раскосами;
б) от от укорочения ветвей колонны от

а. от действия

; ;

б. только от действия силы

рассмотрим деформацию укорочения ветвей только в пределах одного участка с целью определения напряжения в раскосе

; ;

2.7 Подбор сечения раскоса
Задаемся сечением раскоса: уголок по сортаменту, смотри пп. 2.8 , , тогда ,
условие предельного состояния ( для одиночного уголка)

гибкость раскоса относительно оси : ;

если это условие не выполняется принимаем уголок большего калибра

	4.8	5.41	6.13	7.28	6.86	8.15
	0.98	1.1	1.25	1.24	1.39	1.38
	0.4	0.4	0.4	0.5	0.4	0.5

2.8 Выписка из сортамента

2.9 Крепление уголков раскосов к ветви
колонны

Принимаем одинаковыми катеты по перу и
обушку (смотри таблицу)

; ;

2.10 Учет податливости раскосой решетки на гибкость стержня колонны относительно свободной оси «»
Параметр ; тогда
Приведенная гибкость ,

чем мощнее решетка (раскосы), тем меньше : и наоборот при (сплошные листы по поясам), тем ближе к . При этом
нужно соблюдать условия ; , по , тогда
устойчивость стержня колонны обеспечена, если выполняется условие

требование к те же, что и в случае колонны с поперечными планками.

3. Проектирование оголовка центрально-сжатой колонны
составного сечения

Назначение – передать давление главной балки на ствол колонны.

3.1 Вариант 1 – торцевое расположение опорных ребер главной балки

3.1.1 Схема статической работы
«» передается от опорных ребер балки через фрезерованный торец на центральную
планку 1, затем на опорную плиту оголовка2 и затем (худший случай) на диафрагму 3,
сварные швы Ш1 и стенки колонны.

Центрирующая планка 1

ширина опорного ребра балки
условие прочности на сжатие

3.1.2 Расчет диафрагмы
Полагаем, что все давление балок передается на диафрагму

Ширина диафрагмы определяется из эскиза поперечного сечения колонны.
для [ ]
для
определяется по условию смятия верхнего
торца диафрагмы, .

Окончательно принимаем ближайшее большее по сортаменту листовой стали, П6.

Длина диафрагмы определяется:
1. Условием размещения сварных швов Ш1
2. Возможным срезом по материалу диафрагмы
3. Возможным срезом по металлу стенок ветвей

1.

2.

3.

За принимается большая из величин, но по условию размещения сварного шва Ш1.

3.2 Вариант 2 – внутреннее расположение опорных ребер главной балки.

3.2.1 Компоновка:

1. Опорные ребра балки располагаются над опорными ребрами
колонны

2. назначается конструктивно до осей ,

3. по таблице П6 из условия смятия верхнего
торца опорного ребра

4. Длина ребра опорного определяется:
а. длиной сварного шва Ш1.

;

Площадь разрушения одного шва - ;

; .

б. длиной скалывания по опорному ребру ①;

в. длиной скалывания по полкам ветвей ②;
назначаем больше, чем
4. База колонны составного сечения и двухветвевой траверсой.

4.1Порядок передачи усилий:

1. N от ветвей 1 через четыре угловых сварных шва (Ш1) передастся на две траверсы (2) и через швы (Ш2) или фрезерованные торцы траверс на строганную поверхность опорной плиты (3) - и через нижнюю поверх-ность на фундамент (бетонный) (4).

2. Конструктивно: ,

округлен до ближайшего стандартного разме-ра, табл. П6.

3. Задаемся классом прочности бетона фундамента и определяем расчетное сопротивление бетона смятию .

Класс бетона	В7.5	В10	В12.5
; кг/		59.5

, где
- коэффициент условий ра-боты бетонных фундаментов , ; .

4. ; (кратно 2 см)
полагаем, что плита – жесткий штамп.
в предельном состоянии , где отпор фундамента.

4.2. Определение толщины фундаментной плиты из условия прочности при изгибе
в каждом отсеке.

Отсек 1 – консоль, ширина расчетной полоски 1 см.

Отсек 2 – тонкая пластина, опертая шарнирно на 3 стороны (3 канта)

– свободная сторона

	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9		1.2	1.4		˃2
	0.06	0.074	0.088	0.097	0.107	0.112	0.12	0.126	0.132	0.133

;

Отсек 3 – тонкая пластина опертая по контуру

		1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6	1.8		˃2
	0.048	0.055	0.063	0.069	0.075	0.0815	0.086	0.094	0.10	0.125

полоска с большей кривизной соответствует короткой стороне пластинки

– более короткая сторона

;
Из выделяем , тогда ; ;

;

Окончательно принимаем стандартную . Если ,то в опасный отсек следует поставить ребро жесткости и заново провести расчет, или принять более высокую марку бетона.

В центрально-сжатых колоннах анкерные болты на отрыв не работают и принима-ем конструктивно диаметр анкерного болта и отверстия в плите ; , соответственно.

4.3. Расчет сварных швов.

Каждая из ветвей воспринимает – шов Высота траверсы определяется размещением сварных швов Ш1.
Принимаем: электрод Э-42А; ; ;

Катет шва Ш1 назначаем в зависимости от толщины наиболее тонкого из соединяемых элементов или .



принимаем из условия размещения Ш1

4.4. Проверка прочности траверсы
Раздельная траверса работает на изгиб как двухконсольная балка, опертая на сварные швы под воздействием отпора фундамента с ширины

Конструктивная схема

(смотри эскиз базы колонны)

- момент сопротивления сечения траверсы

1. Среднее сечение траверсы
;

2. Сечение на опоре ; ,где наибольшая из величин или
; ;
Замечание: от сварного шва усилие (реакции) передается по всей длине шва равномерно.

Приведенное напряжение по 4 теории прочности.

В случае невыполнения условия прочности 1 или 2 увеличивают .

Поиск по сайту: