Реферат: Колонна сплошного сечения К7

СОДЕРЖАНИЕ

Лист

Введение 3

1

Назначение иописание конструкции 6

2

Выбор иобоснование материалов 7

3

Расчетная часть 9

Расчет иконструирование стержня колонны 9

Подбор сечениястержня колонны 9

Проверкаподобранного сечения 11

Расчет иконструирование оголовка колонны 13

Расчет иконструирование базы колонны 14

Заключение 19

Списоклитературы 20

Приложение– Чертеж общего вида. Колонна К 7 (формат А2)

Введение

Железо,являющееся ба

зой для изготовления металлическихконструкций, производилось в России до XVII в. в небольших количествах кустарным способом. B 1698 г. указом Петра I был основанпервый государственный металлургическийзавод в Невьянске, положившийначало промышленной металлургии. К началупервой мировой войны в России выплавлялось 4,2 млн. т стали в год. За годы Советской власти производство стали интенсивно возрастало и в 1977 г. достигло 144 млн. т.

Первыежелезные элементы для строительных конструкций в ви

де скреп-затяжек для восприятия распора каменных сводов начали применяться в XII—XIV вв. (Успенский собор во Владимире, XII в.).

В

XVII в.появляются первые несущие железные конструкции в видекаркасов куполов (колокольня Ивана Великого в Москве, 1600 г.) и железных стропил (перекрытие Архангельского собора в Москве, наслонные стропила Кремлевскогодворца, перекрытие над трапезной Троице-Сергиевскогомонастыря в Загорске).

В

XVIII в. был освоен процесс литья чугуна для строительных целей истали внедряться чугунные несущие конструкции. Первый чугунный мост в России был построен в 1784 г. в парке Царского Села под Петербургом, через 5 лет после сооруженияпервого в мире чугунного моста черезр. Северн в Англии.

В

XIXв. мостовые конструкции становятся ведущими среди других металлических конструкций. Развитие мостостроения в России связано с именами знаменитых инженеров и ученых,создавших металлические мостыоригинальной конструкции, значительно развивших теорию их расчета и оказавших большое влияние на дальнейшее развитие металлических конструкций.

Инж

. С. В. Кербедз (1810—1899 гг.) построил первый в России железныймост через р. Лугу с пролетными строениями из сквозных ферм, мост через р. Неман со сплошными клепаными балками высотой 7 м, арочный железный мост в Москве.

Инж

. Д. И Журавский (1821—1891 гг.)возглавлял отдел проектирования мостов Петербурго-Московскойжелезной дороги, разработал теорию расчета раскосных ферм и теорию скалывающихнапряжений при изгибе.

Проф. Ф.С. Ясинский (1856—1899 гг.) внес большой вклад в

развитиеинженерных методов расчета на устойчивость металлических стержней, что в большой степени расширило дальнейшее применение металлических конструкций.

Проф.Н. А. Белелюбский (1845—1922 гг.) создал метрический

сортамент стали, развил работы по испытанию строительных сталей, составилпервый курс строительной механики, улучшил конструктивную форму мостовых ферм, применив в них раскосную решетку. По его проектам построено много мостов, наиболеекрупными из которых являются Сызранский мост через Волгу, состоящий из 13 пролетов длиной по 107 м, и мосты Сибирскоймагистрали.

Проф. Л. Д. Проскуряков(1858—1926 гг.) ввел современную треугольнуюрешетку ферм, развил теорию о наивыгоднейшей конфигурациипоясов.

В начале

XIX в. вметаллических конструкциях начинает применятьсясварочное железо, а после появления конверторного и мартеновского производства — строительные стали.

В 40-хгг. прошлого века появился прокат в виде фасонного

железа, двутавровых балок и листа, и постепенно металлические конструкции начинают приобретать современные формы. Для соединенияэлементов применяются заклепки.

Вфабрично-заводском строительстве

XIX в. металлические конструкции широкоприменяются для покрытий. В конце прошлого столетияпоявились мостовые краны, которые повлияли на конструктивную форму производственных зданий.

Перваямировая и гражданская войны приостановили развитие

металлических конструкций. В апреле 1929 г. XVI партийной конференцией был принят первый пятилетний план развития народного хозяйства,которым намечались невиданные масштабы строительства.

Крупноестроительство с применением различных металлических

конструкций велось во все увеличивающихся объемах до начала Отечественной войны 1941 —1945 гг. За это время сформировались основные принципы советской школы металлостроителей:создание экономичных по расходу стали конструктивных решений при одновременном снижении трудоемкости изготовления конструкций, а также упрощении и ускорении их монтажа.

В начале30-х гг. для соединений металлических конструкций

начала применяться сварка, которая, к 40-м годам получила широкоераспространение. Сварка резко продвинула развитие металлических конструкций: конструкции стали легче, снизилась трудоемкость изготовления, упростились соединения и конструктивная форма.

Большуюроль металлические конструкции сыграли в Великую

Отечественнуювойну, когда требовалось в кратчайший срок возводитьсооружения в отдаленных районах при острой нехватке рабочей силы.

Достоинстваметаллических конструкций проявились и в восстановительный период: выведенныеиз строя металлические кон

струкции ремонтировались наиболее легкои с наименьшими затратами; требовалось только 15:—20%нового металла от массы восстанавливаемых конструкций.

Впослевоенный период металлические конструкции получают

дальнейшее развитие. В промышленных зданиях утверждается унифицированныйшаг несущих конструкций, разрабатываются типовые проекты отдельных элементовконструкций и целых сооружений. Развивается теория металлических конструкций вобласти их расчета, оптимального конструирования, особенностей действительнойработы. Большой вклад в развитие этой теории внесли советскиеученые и инженеры: почетный академик В. Г. Шухов (1853—1939 гг.),создавший ряд оригинальных конструкций и руководивший первойспециализированной организацией по проектированиюметаллических конструкций, проф. И. П. Прокофьев(1877—1958 гг.), акад. Е. О. Патон (1870—1953 гг.). Особая роль принадлежитпроф. Н. С. Стрелецкому (-1885—1967 гг.), выдвинувшему иразработавшему ряд фундаментальных идей по предельному состояниюконструкций, основам их расчета и проектирования. Проф. Н. С. Стрелецкий являлся создателем и руководителем советской школы проектирования металлических конструкций.

За этигоды выросли высококвалифицированные проектные и

научно-исследовательскиеорганизации: ЦНИИПроектстальконструкция, ЦНИИ строительных конструкций имениВ. А. Кучеренко, ЦНИИпромзданий, Гипромез, Промстройпроект,Гидростальпроект, ЦНИИ электросваркиимени акад. Е:. О. Патона, кафедры металлическихконструкций строительных вузов и др.

В последние годы металл применяют вбольшепролетных зданиях общественного назначении и в производственных зданиях.Все

более широкое применение получают стали повышенной ивысокой прочности, а также новые рациональные профили проката.

1 Назначение иописание конструкции

Колонны –элементы конструкции, работающие на сжатие или на сжатие с продольным изгибом.

Колонныслужат для передачи нагрузки от вышерасположенных конструкций через фундаментына грунт. Колонна состоит из 3 основных частей:

стержня –основного несущего элемента колонны;

оголовка,представляющего собой опору для вышележащей конструкции и распределяющегонагрузку по сечению стержня;

базы (башмака),распределяющей сосредоточенную нагрузку от стержня по поверхности фундамента изакрепляющей колонну в фундаменте.

Центрально-сжатыеколонны работают на продольную силу, приложенную по оси колонны и вызывающуюравномерное сжатие поперечного сечения.

Сплошностенчатыеколонныприменяют при больших нагрузках и небольших высотах.

Вцентрально-сжатых колоннах нагрузки приложены либо непосредственно к центрусечения колонны, либо симметрично относительно оси стержня.

Рисунок 1 – колонна сплошного сечения

1.

оголовок

2.

стержень

3.

база

2 Выбор иобоснование материала

Колоннасплошного сечения относится к 3 группе сварных конструкций. По таблице 50приложение 1 СНиП II-23-81* определяем материал для колонны сплошногосечения при эксплуатации в климатическом районе II3 срасчетной температурой эксплуатации от минус 40°С до минус 50°С.

Дляизготовления колонны сплошного сечения принять сталь марки.

С 255 по ГОСТ 27772 – 88,

где, С –сталь строительная.

255 – предел текучести δт = 255 МПа

Из таблицы51* СНиП II-23-81*выписываем в таблицу 1

Таблица 1 – Нормативные ирасчетные сопротивления проката

Сталь

Толщина проката, мм

Нормативное сопротивление проката, МПа

Расчетное сопротивление проката, МПа

Листового широкополосного универсального

Фасонного

Листового широкополосного универсального

Фасонного

Ryn

Run

Ryn

Run

C 255

2-3.9

255

(26)

380

(39)

—

250

(2550)

370

(3800)

—

4-10

245

(25)

380

(39)

255

(26)

380

(39)

240

(2450)

370

(3800)

250

(2500)

370

(3800)

11-20

245

(25)

370

(38)

245

(25)

370

(38)

240

(2450)

360

(3700)

240

(2450)

360

(3700)

21-40

235

(24)

370

(38)

235

(24)

370

(38)

230

(2350)

360

(3700)

230

(2350)

360

(3700)

По таблице 55приложение 2 СНиП II-23-81* выбираем материал для сварки, соответствующейстали и заносим в таблицу 2.

При сваркиколонны сплошного сечения ручную дуговую сварку штучно плавящемся электродом спокрытием применить при выполнении сборочных операций в качестве прихватки.Основную сварку выполнить полуавтоматом в среде защитного газа для колоннысплошного сечения. Поясные швы большой протяженности выполнить автоматическойдуговой сваркой под слоем флюса. Короткие швы выполнить полуавтоматическойсваркой в среде защитного газа.

Таблица 2 – Материалы для сварки,соответствующие маркам стали

Группы конструкций в климатических районах

Марка стали

Материалы для сварки

Под флюсом

В углекислом газе (по ГОСТ 8050-85) или в его смеси с аргоном (по ГОСТ 10157-79*)

Покрытыми электродами

Марки

Тип электродов (по ГОСТ 9467-75)

Флюсов (по ГОСТ 9087-81)

Сварочной проволоки (по ГОСТ 2246-70*)

1 во всех районах; 2, 3 и 4 в районах I1, I2, II2и II3

C255

АН-348-А

Св-08А

Св-08Г2С

Э42А

Из таблицы 56СНиП II-23-81*определяем нормативные и расчетные сопротивления материалов швов сварныхсоединений с угловыми швами и заносим в таблицу 3.

Таблица 3 – Нормативные ирасчетные сопротивления металла швов сварных соединений с угловыми швами

Сварочные материалы

Rwun,МПа

(кгс/см2)

Rwf, МПа

(кгс/см2)

Тип электрода (по ГОСТ 9467-75)

Марка проволоки

Э42, Э42А

Св-08, Св-08А

410(4200)

180(1850)

Из таблицы 1 ГОСТ 27772-88 определяем химическийсостав проката и заносим в таблицу 4.

Таблица 4 – Химический составпроката

Наименование стали

Массовая доля элементов %

Углерода, не более

Марганца, не более

кремния

Серы,

не более

Фосфора, не более

Хрома,

не более

Никеля,

не более

Меди,

не более

ванадия

Других элементов

С 255

0,22

0,65

0,15-0,30

0,050

0,040

0,30

—

3 Расчетная часть

Расчет иконструирование стержня колонны

Подбор сечениястержня колонны

Подобратьдвутавровое сечение стержня сплошной колонны высотой H=6.0 м. Колонна в обоих направлениях шарнирнозакреплена. Колонна нагружена расчетной сжимающей силой N=1500 кН. Материал сталь С 255 по ГОСТ 27772 – 88

Расчетнаясхема колонны, согласно условию, имеет вид, представлен-ныйна рисунке 2

Рисунок 2

Следовательно,расчетная длина lefв обоих направлениях lxи lyсучетом коэффициента μ=1, учитывающего закрепленияконцов стержня колонны, определяется по формуле

Определяем требуемую площадь сечения Атр

Согласноприложению листовой прокат толщиной от 4 до 10 мм из стали С 255 имеетрасчетное сопротивление Ry= 240 МПа = 24 кН/см²

Задаемся впервом приближении значением φ0 = 0.7, чему согласно приложениюсоответствует гибкость λ0 ≈ 75

Определяем габариты сечения.Находим требуемые радиусы инерции

Используяприближенные зависимости радиусов инерции от конфигура-циисечения ( для сечения на рисунке 2 )

Определяем требуемые высоту и ширину сечения

Для удобстваавтоматической приварки поясов к стенке принимаем

Подбортолщины стенки и поясов

Учитывая, чтона площадь стенки приходится около 20% общей площади сечения, толщина стенки

Округляя дореальной толщины листового проката, назначаем tw= 0.8 см = 8 мм. Тогда на долю поясов приходитсяплощадь

Отсюда требуемая толщина одного пояса

Округляя,назначаем tf= 0.8см =8мм. Полученные размеры проставляем на поперечном сечении стержня колонны (рисунок 3 )

Рисунок 3

Проверкаподобранного сечения

Фактическаяплощадь ( смотри рисунок 3 )

Минимальныймомент инерции

Моментинерции площади сечения стенки относительно оси yпренебрегаем ввиду малости

Минимальныйрадиус инерции

Наибольшаягибкость

Согласноприложению коэффициент продольного изгиба <img src="/cache/referats/18018/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1042">

Проверимустойчивость подобранного сечения при <img src="/cache/referats/18018/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1043">

Чтоуказывает на отсутствие излишков материала

Проверкаусловной обеспечения устойчивости стенки и поясов

Условнаягибкость

Местнаяустойчивость стенки без укрепления продольными ребрами жесткости обеспечена,если выполняется неравенство

Следовательно,укрепление стенки продольными ребрами не требуется

В поперечныхребрах нет необходимости, если выполняется неравенство

Устойчивостьпоясов обеспечена, если выполняется неравенство

Неравенствоне выполняется следовательно необходимо установить поперечные ребра жесткостина расстояние <img src="/cache/referats/18018/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1052">

3.2

Расчет иконструирование оголовка колонны

Рисунок 4 – оголовок

Определение длины ребраоголовка

Определяем толщину ребра

Конструктивно принимаем ширинуребра <img src="/cache/referats/18018/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1056">

<img src="/cache/referats/18018/image066.gif" v:shapes="_x0000_i1057"> — это расчетноесопротивление смятию торцевой поверхности равно расчетному сопротивлению попределу прочности, <img src="/cache/referats/18018/image068.gif" v:shapes="_x0000_i1058">

Принимаем <img src="/cache/referats/18018/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1060">

Подобранное ребропроверить на срез

Подобранноесечение опорного ребра выбрано правильно. Толщину опорной плиты назначаемконструктивно в пределах 10 – 20 мм, принимаем <img src="/cache/referats/18018/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1066">

3.3

Расчет и конструирование базы колонны

Рассчитать и законструировать базу центрально – сжатой колонны сплошногодвутаврового сечения ( рисунок 5 ). Сжимающая нагрузка действующая на колонну <img src="/cache/referats/18018/image086.gif" v:shapes="_x0000_i1067">B10 с расчетным сопротивлением осевому сжатию (призменная прочность ) <img src="/cache/referats/18018/image088.gif" v:shapes="_x0000_i1068">Св –08Г2С по <img src="/cache/referats/18018/image090.gif" v:shapes="_x0000_i1069">

Всоответствии с ранее принятой расчетной схемой колонны ( смотри рисунок 5 )предусматриваем шарнирную базу ( рисунок 6)

Рисунок 5

Рисунок 6

Расчетнаясжимающая нагрузка на фундамент с учетом веса колонны

где A– площадь поперечного сечения колонны ( смотририсунок 5 )

<img src="/cache/referats/18018/image100.gif" v:shapes="_x0000_i1074"> — объемный вес стали, <img src="/cache/referats/18018/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1075">

<img src="/cache/referats/18018/image104.gif" v:shapes="_x0000_i1076"> — коэффициент надежностидля собственного веса металлических конструкций, <img src="/cache/referats/18018/image106.gif" v:shapes="_x0000_i1077">

Задаваясь <img src="/cache/referats/18018/image108.gif" v:shapes="_x0000_i1078"> устанавливаемрасчетное сопротивление бетона смятию

Требуемаяплощадь опорной плиты

Ширина плитызависит от конструкции базы и размеров поперечного сечения стержня колонны.Чтобы плита не получилась слишком толстая, ее консольную часть принимаем <img src="/cache/referats/18018/image114.gif" v:shapes="_x0000_i1081"> ( рисунок 6 ) Толщинутраверсы принимаем <img src="/cache/referats/18018/image116.gif" v:shapes="_x0000_i1082">

Ширина плиты

Чтоудовлетворяет ГОСТ 82 – 70 на универсальную сталь

Требуемаядлина плиты

Округляяпринимаем <img src="/cache/referats/18018/image122.gif" v:shapes="_x0000_i1085">

Определениетолщины плиты

Плитаработает на изгиб от равномерно распределенной нагрузки ( реактивного давленияфундамента )

Рассматриваяразличные участки плиты определяем наибольший изгибающий момент в полосешириной 1см

Участок №1 – операние по четырем сторонам. Отношению <img src="/cache/referats/18018/image126.gif" v:shapes="_x0000_i1087"> в таблицесоответствует коэффициент <img src="/cache/referats/18018/image128.gif" v:shapes="_x0000_i1088">

Изгибающиймомент участка плиты опертой по четырем сторонам

Участок №2 – операние по трем сторонам

В этом случаеплита рассчитывается как консоль с вылетом <img src="/cache/referats/18018/image134.gif" v:shapes="_x0000_i1091">

Изгибающиймомент

Участок №3 –консольный

Такимобразом, по большому значению изгибающего момента <img src="/cache/referats/18018/image140.gif" v:shapes="_x0000_i1094"> определяем толщинуплиты

По приложениюназначаем <img src="/cache/referats/18018/image144.gif" v:shapes="_x0000_i1096"><img src="/cache/referats/18018/image146.gif" v:shapes="_x0000_i1097"> ( приложение длялистового проката толщиной от 4 до 20 мм )

Расчеттраверсы

Высоту листовтраверсы находим из условия полной передачи усилия со стержня на опорную плитучерез сварные швы ( при расчете по металлу шва )

Прикреплениетраверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газесварочной проволокой марки Св – 08Г2С

Расчетныехарактеристики

<img src="/cache/referats/18018/image150.gif" v:shapes="_x0000_i1099"> — коэффициентзависящий от условий сварки по приложению, <img src="/cache/referats/18018/image152.gif" v:shapes="_x0000_i1100">

<img src="/cache/referats/18018/image154.gif" v:shapes="_x0000_i1101"> — катет шва, <img src="/cache/referats/18018/image156

еще рефераты

Еще работы по технологии

Реферат по технологии

Промышленное здание с ЖБ каркасом

25 Июня 2015

Реферат по технологии

Стандартизация трикотажных изделий

29 Августа 2013

Реферат по технологии

Технология изготовления мебели

25 Июня 2015

Реферат по технологии

Технология изготовления древесно стружечных плит

25 Июня 2015