ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Расчёт и конструирование стержня колонны

123

Ориентировочно принимаем коэффициент продольного изгиба

Определяем требуемую площадь поперечного сечения стержня колонны А_тр, см², по формуле

где N – расчетная нагрузки, кН;

R_y – расчетное сопротивление металла, кН/см² [1, с. 41].

Так как сечение колонны состоит из двух швеллеров, находим требуемую площадь одного швеллера , см², по формуле

По таблицам сортамента подбираем близкую к требуемой площади А'_тр действительную площадь поперечного сечения одного швеллера А'_д и вписываем геометрические характеристики швеллера:

- № швеллера 24 А;

- А¢_д 32.9 см²;

- I_х, 3180 см⁴;

- I_у, 254 см⁴;

- r_х, 9.84см;

- r_у, 2.78 см;

- z_о, 2.67 см.

Определяем действительное значение площади поперечного сечения стержня , см², по формуле

Определяем гибкость стержня колонны относительно оси х-х, λ_х, по формуле

где l_p – расчетная длина стержня колонны, зависящая от закрепления ее концов в соответствии с рисунком 1, см;

r_x – радиус инерции, см.

По λ_х определяем действительное значение коэффициента продольного изгиба φ_д [2, с. 348].

Проверяем стержень колонны на устойчивость σ, кН/см², по формуле

Стержень колонны должен иметь минимальное сечение, удовлетворяющее требованию устойчивости. Недонапряжение и перенапряжение не должно превышать 5 %.

Δ 19.66 - 22·0,9/22·0.9 = 0.007·100 = - 0.7%

l_p = 0.7h_k

1.4 Расчет и конструирование соединительных планок

Определяем расстояния l_в, см, между соединительными планками 2 в соответствии с рисунком 2, по формуле

где λ_в – гибкость одной ветви, λ_в= 30

r_у – радиус инерции одного швеллера 1 относительно собственной

оси, см.

Определяем расстояние между швеллерами b, исходя из условия равноустойчивости.

Для этого из условия равноустойчивости

91.4

Выражаем гибкость стержня относительно оси у-у, λ_у

Определяем необходимый радиус инерции сечения стержня r_y, см, относительно оси у-у, по формуле

Если полки швеллера расположены внутрь, в соответствии с рисунком 3, то расстояние между ветвями колонны b, см, определяем по формуле

Расчетные размеры (b) округляем до целого четного числа.

Определяем геометрические характеристики сечения стержня.

Определяем момент инерции сечения колонны относительно оси у-у I'_у, см⁴, по формуле:

Если полки швеллера расположены внутрь, то расстояние а, см, определяем по формуле

Определяем действительное значение радиуса инерции сечения стержня относительно оси у-у r²_у, см, по формуле

Определяем действительную гибкость стержня колонны относительно оси у-у λ'_у, по формуле

Определяем приведенную гибкость стержня, λ_пр, по формуле

Если λ_пр ≤ λ_х, то сечение стержня подобрано правильно и стержень на устойчивость не проверяем.

Если λ_пр ≥ λ_х, то по λ_пр определяем действительный коэффициент продольного изгиба φ_д и производим проверку стержня колонны на устойчивость.

Определяем условную поперечную силу F_усл, кН, возникающую в сечении стержня как следствие изгибающего момента.

Для сталей с σ_в до 330 МПа условную поперечную силу F_усл, кН, определяем по формуле

Определяем силу Т, кН, срезывающую планку, при условии расположения планок с двух сторон, по формуле

Определяем момент М, кН см, изгибающий планку в ее плоскости, при условии расположения планок с двух сторон, в соответствии с рисунком 4, по формуле

Принимаем размеры планок.

Высота планки d_пл, см

Толщина планки S_пл, см

Причем толщину планки принимаем S_пл= 10 мм.

1.5 Расчет сварных швов, прикрепляющих планки к ветвям

Колонны

Определяем напряжение t^м_w, кН/см², от изгибающего момента в шве в соответствии с рисунками 2,4, по формуле

где W_ш – момент сопротивления сварного шва, см³.

где β – коэффициент, зависящий от способа сварки;

К_f – катет сварного шва, К_f=(0,6...0,8) S_пл, см;

l_ш – длина сварного шва, прикрепляющего планку к стержню колонны, l_ш= d_пл+2l_н, см.

Определяем напряжение среза в сварном шве t^т_w, кН/см², по формуле

где А_ш – площадь поперечного сечения сварного шва, см²

Определяем равнодействующее напряжение t_пр, кН/см², по формуле

где R_wf – расчетное сопротивление сварного соединения, кН/см²

[1, с.41].

1.6 Расчет и конструирование базы колонны

База служит для распределения нагрузки от стержня равномерно по площади опирания и обеспечивает закрепление нижнего конца колонны.

База – рисунок 5 – состоит из опорной плиты 3 и 2х траверс 4. Для уменьшения толщины плиты, если по расчету она получилась больше номинальной, ее укрепляют ребрами жесткости. Анкерные болты фиксируют правильность положения колонны относительно фундамента.

Определяем требуемую (расчетную) площадь опорной плиты А_р, см², в соответствии с рисунком 5, по формуле

где N – расчетное усиление в колонне, кН;

R_см^б – расчетное сопротивление бетона (фундамента) на смятие,

R_см^б=0,6 кН/см²

Определяем ширину опорной плиты В, см, по формуле

где h – высота сечения профиля, см;

S_тр – толщина траверсы, S_тр=1,2S_пл, см;

С – консольная часть опорной плиты, см,

С=10…15 см.

Окончательный размер В_д принимаем согласно ГОСТ 82-70 [2, с.358].

Определяем длину опорной плиты L, см, по формуле

Окончательную длину опорной плиты L_д принимаем по ГОСТ 82-70 [2,с.358] в зависимости от конструкции сечения.

Определяем действительную площадь опорной плиты А_д, см², по формуле

Определяем толщину опорной плиты S_оп.пл из условия работы ее на изгиб.

Определяем изгибающий момент М₁, , на консольном участке 1 по длине 10 мм, в соответствии с рисунком 5, по формуле

где σ_б – опорное давление фундамента, кН/см².

где А_д – действительная площадь опорной плиты, см².

Определяем изгибающий момент М₂ на участке 2, опирающемся с четырех сторон, , по формуле

где α – коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны к более короткой на участке 2 – таблица 3.

Таблица 3 – Коэффициент для расчета плит, опертых с четырех сторон

Длинная		1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9		>2
Короткая
Α	0,048	0,055	0,063	0,069	0,075	0,081	0,086	0,091	0,094	0,098	0,1	0,125

Определяем изгибающий момент М₃, , на участке 3, по формуле

где β – коэффициент, зависящий от отношения закрепленной стороны а

к незакрепленной стороне h, в соответствии с таблицей 4.

Таблица 4 – Коэффициент для расчета плит, опертых с трех сторон

	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	0,120	0,125	0,132	0,133

Толщину плиты S_оп.пл определяем по максимальному из трех изгибающих моментов, мм, по формуле

Диаметры анкерных болтов принять конструктивно:

- для шарнирных баз d=20...30 мм;

- для жестких баз d=24...36 мм.

Для жестких баз применяем анкерные плитки 5, которые привариваются к траверсам в процессе монтажа колонны в соответствии с рисунком 6.

Толщина анкерных плиток S_а=30 мм.

Ширина плитки b_а, мм, принимается в зависимости от диаметра анкерных болтов, по формуле

Определяем суммарную длину сварных швов Σl_ш, см, прикрепляющих траверсу к ветвям колонны, по формуле

где β – коэффициент, зависящий от способа сварки;

К_f – катет сварного шва принимается по наименьшей толщине

металла по СНиП 11-23-81 (с.48, таблица 38), см.

Определяем высоту траверсы h_тр, см по формуле

Рисунок 6 – База колонны – крепление жесткое

1.7 Расчет и конструирование оголовка колонны и ее стыков

Оголовок служит опорой для балок, ферм и распределяет сосредоточенную нагрузку на колонну равномерно по всему сечению стержня.

Давление на колонну передается на опорную плиту 6 – рисунок 7, а затем на опорное ребро 7 и через ребро 8 на ветви колонны и далее равномерно распределяется по сечению колонны. Поперечное ребро 9 препятствует скручиванию опорных ребер.

Рисунок 7 – Оголовок колонны

Принимаем толщину опорной плиты оголовка S_о.пл= 16 мм.

Принимаем толщину опорных ребер S_р= 20 мм.

Если опорная плита оголовка устанавливается на фрезерованные торцы опорных ребер, то катеты сварных швов, прикрепляющих опорную плиту к опорным ребрам, принимаются конструктивно:

- К_f=6 мм при S_о.пл=16...20 мм;

- К_f=8 мм при S_о.пл=16...25 мм.

С опорных ребер давление на стенку колонны передается через вертикальные угловые швы.

Определяем требуемую длину вертикальных угловых швов l_ш, см, по формуле

где β – коэффициент, зависящий от способа сварки;

К_f – катет шва, принимается по минимальной толщине металла, см.

Проверяем ребро на срез t, кН/см², по формуле

где A_p – площадь ребра, см²;

R_s – расчетное сопротивление сдвигу, кН/см².

2 Технологический раздел

123