Расчет сварной колонны

метки: Расчет, Колонна, Сварной, Проектирование, Гибкость, Длина, Требовать, Составить

Колонны называют вертикальный элемент передающий нагрузку от балок на фундамент.

Колонны состоят из трех основных конструктивных элементов: оголовок — он воспринимает нагрузку; стержень — несет нагрузку; база (башмак) — передает давление на фундамент.

Ветви стержня могут соединяться планками и раскосной решеткой, стержни могут быть сквозными и сплошными.

Тип колонны выбирают от нагрузки и высоты, так как колонны работают на сжатие, они проверяются не только на прочность, но и на устойчивость, при выборе сечения стержня стремятся к равноустойчивости колонны в главных плоскостях.

Наиболее простые в изготовлении являются сквозные колонны с безплоскостной решеткой в виде планок, но при значительных нагрузках и габаритных размерах сечения такая конструкция становится недостаточно жесткой, из-за деформации планок и самих ветвей.

Расчет колонн, как и балок, включает в себя предварительный подбор сечений и его окончательную проверку. Предварительный набор стержня сплошной колонны осуществляют в следующем порядке:

• определяют расчетную сжимающую нагрузку.
• устанавливают расчетную схему колонны исходя из предложено конструкции базы и оголовка.
• определяют требуемую площадь поперечного сечения.
• определяют радиусы инерции и расчетную длину колонны и их гибкость.
• используют приближенные зависимости радиусов инерции от конфигурации сечения.
• компонуют сечение балки, подбирают толщину стенки поясных листов.

1. Исходные данные

Вариант 13

F=2000kH

H=6м

µ=1

Сталь ВСт3пс

1.1 Проектирование сплошной колонны

Расчетная длина колонны:

Требуемая площадь поперечного сечения колонны:

где R _y =240H/мм² — расчетное сопротивление стали; — коэффициент продольного изгиба в первом приближении, соответствующий гибкости Определяем габариты поперечного сечения колонны

Радиус инерции:

Габариты поперечного сечения:

• коэффициенты поперечного сечения колонн

Принимаем с учетом сортамента на листовой прокат b=h _w =320mm

Подбираем толщину стенки и поясов поперечного сечения колонны:

По сортаменту на листовой прокат принимаем t _w =8мм.

Тогда на долю поясов приходится площадь:

Конструирование железобетонных колонн (2)

... площади сечения поперечной арматуры Аw к площади bSw ; б, щ, г b 2 - расчетные коэффициенты прочности железобетонных элементов, назначаемые по нормам [1]; ц l - коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки ... рабочих стержней. Диаметр поперечных стержней в сварных каркасах назначают из условия сварки [1, прил.3,4]. Для местного усиления железобетонных сборных колонн вблизи ...

Требуемая толщина одного пояса составит:

По сортаменту на листовой прокат принимаем t _f =16mm

Проверяем подобранное поперечное сечение колонны

Фактическая площадь:

Минимальный момент инерции:

Минимальный радиус инерции:

Наибольшая гибкость:

Условие гибкости:

При

Значение и отличается друг от друга, следовательно:

Нормальное напряжение:

Прочность поперечного сечения колонны обеспеченна, так как перегрузка не превышает 5%

Проверяем условие обеспечения устойчивости стенки и поясов поперечного сечения при условии гибкости

следовательно, укрепление стенки продольными ребрами жесткостями не требуется так как:

то и поперечных ребер жесткости так же не надо

Устойчивость поясов проверяется неравенством:

В нашем случае:

то есть устойчивость поясов обеспечена

Примечание:

При большой разнице между значениями и следует определить их среднеарифметическое значение и сделать перерасчет.

Рисунок 1 Поперечное сечение сплошной колонны

1.2 Проектирование сквозной колонны

Проектируем сквозную колонну, стержень которой состоит из двух швеллеров.

1.2.1 Расчет относительно материальной оси X

Задаемся, как и раньше . По полученной площади поперечного сечения А=10416 и используя сортамент фасонного проката подбираем два швеллера с суммарной площадью A=2A _w =2*53,4=106,8см² =10680мм² и с радиусом инерции i_x =142мм

Тогда гибкость:

Условная гибкость:

, где R _y =240Н/мм²

Коэффициент:

Напряжение:

Прочность подобранного сечения колонны обеспечена.

1.2.2 Расчет относительно свободной оси Y

Определяем ширину поперечного сечения колонны из условия ее равной устойчивости

Предварительно задаемся гибкостью ветви

Гибкость:

Радиус инерции:

Требуемое расстояние между обушками швеллеров с полками, ориентированными внутрь . Это расстояние должно быть не менее удвоенной ширины полки швеллера плюс зазора 100мм для возможности очистки и окраски ветвей стрежня колонны с внутренней стороны

2*100+100=320<470 — расчетная ширина приемлема

Рисунок 2 Поперечное сечение сквозной колонны

Производим окончательную проверку подобранного поперечного сечения сквозной колонны. По сортаменту на фасонный прокат для швеллера №36 выбираем: момент инерции относительно собственной оси Y I _{y 0} =513*10⁴ мм⁴ .Радиус инерции относительно собственно оси Y i_{y 0} =31мм=i_b . Расстояние от обушка до собственной оси Y z₀ =26,8мм

Момент инерции всего сечения колонны относительно общей оси Y:

Расчетная длина ветви:

Принимаем расстояние между планками в свету 900мм

Радиус инерции всего поперечного сечения колонны:

гибкость:

приведенная гибкость:

Полученное значение приведенной гибкости, чем значение гибкости относительно оси Х, то есть , следовательно, проверка напряжений не требуется.

Проектирование многопустотной железобетонной плиты перекрытия (2)

... 0,28 Многопустотная плита с ... м. Основные размеры поперечного сечения плиты (назначены по ... балок перекрытия в ... вычисления коэффициента условия работы sb по ... 2,43 Колонны 6 0,3 х 0,3 3,6 1,35 Плиты 48 ... сечение плиты Приведенная площадь сечения: м 2 . Приведенный статический момент относительно нижней грани сечения: м 3 . Положение центра тяжести приведенного сечения: м. Приведенный момент инерции: ...

Производим расчет планок

Ширина планки а=(0,5…0,75);b=(0,5…0,75)470=235…325. Принимаем а=300мм.

Толщина планки t=6…12мм; принимаем t=12мм

Планки заводят на

Должны соблюдаться условия и ; в нашем случае: и

Отношение жёсткостей планки и ветви стержня:

то есть деформацией планок можно пренебречь.

Рисунок 3 Расположение планок на стержне колонны

2. Сравнение вариантов и выбор конструкции стержня колонны

Для окончательного выбора варианта конструкции стержня колонны сравниваем площадь их поперечного сечения. Площадь поперечного сечения сплошной колонны: А=10416мм ² . Площадь поперечного сечения сквозной колонны:

Предпочтение отдаем варианту сквозного поперечного сечения колонны, так как его площадь меньше и, следовательно, экономичнее по расходу материала и менее трудоемкая.

3. Определение размеров опорной плиты

Расчетная сила давления на фундамент с учетом веса колонны:

• где -плотность стали;
• коэффициент надежности.

Материал фундамента бетон марки М100 с нормативным сопротивлением R _c =4,5Н/мм²

Задавшись коэффициентом, сопротивление бетона , определяем расчетное сопротивление бетона:

Требуемая площадь опорной плиты:

Принимаем ширину плиты: B _pl =560мм

При толщине листов траверсов: t _tr =10мм

Тогда размер выпуска:

Требуемая длина плиты:

Принимаем L _pl =610мм, тогда выпуск плиты за пояс стержня:

Рисунок 4 Опорная плита вместе со швеллерами в плане

Участок закрепленный по четырем сторонам(внутри стержня колонны), имеет размеры:

a ₁ =b-2d=110-2*7,5=95мм, где d-толщина стенки швеллера

b ₁ =h=360мм, где h-высота швеллера

Участок, закрепленный по трем сторонам(между листами траверсы), имеет размеры:

a ₂ =0,5(L_pl -b)=0,5(610-110)=250мм,

где b-ширина поперечного сечения стержня, L _pl -длина опорной плиты:

b ₂ =b₁ =h=360=360=360мм

При расстановке ребер жесткости:

b ₁ =0,5b₁ =0,5*360=180мм

Определяем толщину плиты

Среднее напряжение в бетоне:

На участках опертых по четырем сторонам(внутри поперечного сечения стрежня колонны):

b=0,5(b ₁ -t_w )=0,5(360-8)=176мм;

• a=95 и . По таблице определяем:

Величина изгибающего момента на этом участке составит:

На участках опертых по трем сторонам (между листами траверсы и поясом стержня колонны):

a ₁ =95мм; b₁ =360мм и . По таблице определяем .

Величина изгиба момента на этом участке составит:

На консольных участках величины изгибающего момента составит:

Вследствие большой разницы между моментами М ₁ , М₂ , М₃ , предусматриваем укрепление ребрами жесткости толщиной t_s =10мм

Конструирование утепленной ребристой плиты покрытия с фанерными обшивками

... здания по назначению - III . 2.2 Компоновка поперечного сечения плиты Предварительно принимаем продольные ребра из доски толщиной b р =40 мм. ... марки ФСФ (принимается по сортаменту). 2.1 Проектирование сборных плит покрытия с деревянным ре б ристым каркасом. 2.1. Исходны ... и определение расчётных усилий в колоннах 4.2 Конструктивный расчёт стержня колонны 4.2.1 Проверка устойчивости колоны в плоскости ...

Рисунок 5 Опорная плита вместе со швеллером и ребрами жесткости в плане

Тогда b ₁ =0,5(b₁ -t_s )=0,5(360-10)=175мм и .

По таблице выбираем . Изгибающий момент на этом участке составит:

Максимальный изгибающий момент:

Толщина плиты:

По таблице принимаем толщину плиты: t _pl =16мм

3.1 Расчет и конструирование траверсы

Принимаем катет сварных швов k=8мм. Тогда при четырех сварных швах необходимая высота траверсы:

Принимаем h _tr =500мм

Проверяем прочность траверсы на изгиб и срез.

Нагрузка на единицу одного листа траверсы:

Изгибающий момент в месте приварки траверсы к колонне:

Поперечная сила в месте приварки траверсы к колонне:

Момент сопротивления листа траверсы:

Нормальное напряжение в сечении траверсы:

Касательное напряжение в сечении траверсы:

Прочность траверсы обеспечена.

\

Рисунок 6 Траверса

3.2 Расчет конструирование ребра жесткости

Нагрузка на единицу длины ребра:

Изгибающий момент в месте проварки ребра:

Поперечная сила в местах приварки ребра:

Требуемая высота ребра:

Принимаем высоту ребра h _s =180мм по таблице.

Касательное напряжение:

Прочность ребра жесткости обеспечена.

Рисунок 7 Ребро жесткости

3.3 Конструирование оголовка колонны

Оголовок колонны представляет собой плиту, на которой располагается выше лежащий балки. Размеры оголовка зависят от поперечного сечения стержня колонны и назначаются конструктивно.

Рисунок 8 Оголовок

Толщину оголовка принимаем равной толщине опорной плиты — 16мм. Выпуск оголовка за стержень колонны принимаем 60мм с каждой стороны.

3.4 Расчет сварных швов

Швы, прикрепляющие ребро к колонне проверяем по результирующему напряжению:

Швы, прикрепляющие элементы базы к плите определяем по катету.

Катет шва, прикрепляющего траверсу:

Катет шва, прикрепляющий ребро жесткости:

Принимаем катеты швов в соответствии с толщиной плиты k _f =8мм.

Такого же катета назначаем швы, прикрепляющие к плите пояса и стенку стержня колонны, а так же и оголовок к стержню колонны.

3.5 Проверка прочности расчетного сопротивления бетона

Размеры верхнего обреза фундамента принимаем на 300мм больше размеров опорной плиты.

Тогда длина обреза фундамента:

L _f =L_pl +300=610+300=910мм

Ширина обреза фундамента:

B _f =B_pl +300=560+300=860мм

Коэффициент:

Полученный коэффициент не отличается от принятого ранее, следовательно, все конструктивные решения и расчеты верны.

Заключение

В данном курсовом проекте предоставлен расчет сварной колонны и выбран ее геометрические параметры.

колонна жесткость бетон сварочный

Библиографический список

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kontrolnaya/raschet-i-proektirovanie-svarnoy-kolonnyi/

1. Овчинников В.В. Расчет и проектирование сварных конструкций: учебник для студ. учреждений сред. проф. образований / В.В. Овчинников. — М.: Издательский центр « Академия » 2010. — 256с.

Расчет элементов балочной клетки

... требованиям жесткости. 4. Конструирование и расчет главной балки 4.1 Сбор нагрузок и статический расчет ... ребра): 1.5 698.77 100/(1856·120)=0.47 cм Rs=0.58*Ry=0.58 3200=1856 кг/смІ - расчетное сопротивление стали по сдвигу по табл. 1*. Толщина стенки: 120/150=0.8 cм Принимаем ... 1 — коэффициент условий работы сварного шва; =1 — коэффициент условий работы конструкции по табл. 6*. Из условия ...