Расчет ступенчатой колонны производственного здания - Метрология, стандартизация и сертификация
1. Исходные данные:
Расчетные усилия верхней части колонны М=193,0кН*м; N=-300,6кН;
М=-346,32кН*м; N=-455,37кН
Расчетные усилия нижней части колонны
Подкрановая ветвь М=-523,3 кН*м; N=-1572,4кН;
Шатровая ветвь М=803,05 кН*м; N=-812,78кН; QМах=-123,51кН;
2. Определение расчетных длин колонны:
Так как
Определяем м1 и м2 (1); в однопролетной раме с жестким сопряжением ригеля с колонной верхний конец колонны закреплен только от поворота.
N= ;
Б=
Таким образом, для нижней части колонны
Для нижней части колонны
Расчетные длины из плоскости рамы для нижней и верхней частей равны соответственно:
Принимаем (1)
3. Расчет сквозной колонны ступенчатого типа.
Основой для конструктивного расчета колонны служат данные компоновочного решения поперечной рамы, статического расчета каркаса здания, работающего при тех или других возможных сочетаниях нагрузок. Основная задача конструктивного расчета колонны заключается в рациональном подборе сечений ее элементов и узлов, надежности всех соединений и креплений.
Главной целью расчета является обеспечение прочности и устойчивости колонны при самых неблагоприятных сочетаниях усилий.
Первоначальными данными для расчета решетчатых колонн ступенчатого типа являются:
- -длина нижней части колонны, -длина верхней части колонны, принимаем на основе компоновочных решений поперечной рамы.
Для одноступенчатой внецентренно сжатой сквозной колонны соотношение моментов инерции верхней к нижней части колонны рекомендуется назначать в пределах:
, принимаем
Класс стали для колонны принимаем в соответствии с табл. 50* (1), в зависимости от группы конструкций, к которой относится колонны производственного здания, и климатического района строительства. Принимаем сталь ВСт3пс ТУ 14-1-3023-6.
Расчетные усилия для подбора сечения надкрановой (верхней) и подкрановой (нижней) частей колонны принимаются по таблице комбинаций расчетных усилий из статического расчета поперечной рамы.
Определение расчетных длин колонны.
Расчетные длины для верхней и нижней частей колонны в плоскости рамы определим по формулам:
и
Так как и, значения и определим по табл. 14.1 (БеленяВ. А.).
В однопролетной раме с жестким сопряжением ригеля с колонной верхней конец колонны закреплен только от поворота:
, .
Таким образом, для нижней части колонны,
Для верхней.
Расчетные длины из плоскости рамы для нижней и верхней частей равны соответственно: , .
Расчет надкрановой части колонны.
Требуемая площадь сечения верхней части колонны определяется из расчета на устойчивость в плоскости действия момента по формуле:
,
Где N - продольная сила, действующая на верхнюю часть колонны, принимаемая для той комбинации усилий, которая создает максимальный изгибающий момент в верхней части колонны.
,
- расчетное сопротивление по пределу текучести.
Так как коэффициент заранее неизвестен и, в свою очередь зависит от геометрических характеристик сечения, то расчет в донном случае производится с помощью последовательных приближений. Для предварительного нахождения коэффициента принимается приближенное значение радиуса инерции. Это значение для проектируемого симметричного двутавра относительно оси х составляет, где - высота сечения верхней части колонны, назначенная при компоновке поперечной рамы.
Далее определяются следующие величины:
- - абсолютный эксцентриситет,
- - гибкость в плоскости действия момента,
- - относительный эксцентриситет
Находим условную гибкость:
Находим коэффициент влияния формы по табл. 73 (1) п. 5.
При, и данный коэффициент определится по формуле:
Определяем приведенный относительный эксцентриситет:
По табл. 74 (1) с помощью интерполяции находим
Подставляя его в расчетную формулу получаем:
- требуемая площадь верхней части колонны в первом приближение.
Необходимая толщина стенки при этом устанавливается из условия прочности на срез. Ориентировочно, назначая высоту стенки на 40мм меньше, определяется толщина стенки по формуле:
,
Где - максимальная поперечная сила в верхней части колонны,
,
- расчетное сопротивление сдвигу, принимаемое по табл. 1(1).
- - предел текучести стали ВСт3пс ТУ 14-1-3023-6 - коэффициент надежности по материалу.
,
Принимаем двутавр стальной горячекатаный с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83 №30К1
- - момент инерции - момент сопротивление
- ядровое сечение
- радиусы инерции.
По фактическим значениям геометрическим характеристик определяем гибкости в главных плоскостях:
.
Производим проверку устойчивости верхней части колонны в плоскости действия изгибающего момента.
Дл этого первоначально определим:
Определим новые значения относительного и приведенного эксцентриситета:
По таблице 74 (1) в зависимости от найденных величин и определяем значение коэффициента снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии.
Устойчивость верхней части колонны в плоскости действия момента будет обеспечена если:
Недонапряжения при этом составляют:
.
Проверка устойчивости верхней части колонны из плоскости действия момента производится по формуле:
Где - коэффициент продольного изгиба, принимаемый по табл. 72 (1) в зависимости от
,
С - коэффициент, учитывающий пространственную работу колонны, вычисляемый согласно пункту 5.31 (1).
Для определения коэффициента "с" необходимо вычислить значение относительного эксцентриситета:
При этом
принимаем по табл. 10 (1)
Проверка устойчивости стенки.
Устойчивость стенки зависит от:
и
- наибольшее сжимающие напряжение в стенке.
- соответствующее напряжение у противоположной грани.
Проверка местной устойчивости стенки производится в соответствии с расчетными формулами и указаниями изложенными в пунктах 7.14-7.21 (1). При этом
Принимаем что меньше фактического значения, следовательно местная устойчивость стенки обеспечена.
Расчет подкрановой части.
Высота сечения подкрановой части колонны определяется при компоновке поперечной рамы.
Так как положение центра тяжести сечения заранее неизвестно, то предварительно принимаем:
принимаем
принимаем
.
Определяются ориентировочно продольные усилия в ветвях колонны:
- в подкрановой ветви
При этом и приняты из расчетного сочетания нагрузок с максимальным положительным моментом.
- в наружной ветви
При этом и приняты из расчетного сочетания нагрузок с максимальным отрицательным моментом.
Предварительный подбор сечения.
Подкрановая ветвь.
Задаваясь коэффициентом продольного изгиба, определяем требуемую площадь сечения:
Сечение подкрановой ветви принимаем из прокатного двутавра с параллельными гранями полок ГОСТ 26029-83 45Б1
- момент инерции
Ширина ветви для обеспечения устойчивости колонны из плоскости рамы принимается длины ветви (длина нижней части колонны из плоскости рамы).
Наружная ветвь.
Требуемая площадь сечения при этом же коэффициенте продольного изгиба:
В данном случае сечение наружной ветви принято из двух уголков, соединенных сплошным листом общей площадью:
Принимаем, , (принимаем равнополочный уголок ГОСТ 8509-93)
Так как сечение несимметрично относительно вертикальной оси, то необходимо определить координату центра тяжести ветви относительно внешней грани листа:
Где - площадь каждого элемента, входящего в состав сечения ветви,
- расстояние от внешней грани листа до центра тяжести каждого элемента.
Радиусы инерции:
Так как заранее не было известно положение центра тяжести всего сечения и продольные усилия в ветвях колонны были определены ориентировочно, то необходимо уточнить эти величины.
Вычислим точное положение центра тяжести всего сечения нижней части колонны по формуле:
Где
Тогда
Момент инерции всего сечения нижней части колонны:
Собственным моментом инерции наружной ветви ввиду небольшого значения можно пренебречь, что и нашло отражение в приведенной формуле.
Радиус инерции:
Уточняем значения расчетных усилий в обеих ветвях.
- подкрановая ветвь:
- наружная ветвь:
Производим проверку устойчивости ветвей колонны.
Подкрановая ветвь.
Гибкость в плоскости рамы:
Где - расчетная длина, принимаемая равной расстоянию между центрами узлов соединительной решетки. Расстояние между центрами решетки определяется после расстановки раскосов. При расстановке раскосов необходимо иметь в виду, что оптимальный угол между раскосом и ветвью колонны должен приниматься в пределах 35...550. Принимаем
- радиус инерции.
Гибкость из плоскости рамы:
В зависимости от наибольшей гибкости определяется коэффициент продольного изгиба по табл. 72 (1).
Производим проверку устойчивости подкрановой ветви:
Наружная ветвь.
Гибкость в плоскости рамы:
Гибкость из плоскости рамы:
В зависимости от наибольшей гибкости определяется коэффициент продольного изгиба по табл. 72 (1).
Производим проверку устойчивости подкрановой ветви:
Расчет и конструирование базы колонны.
База колонны служит для передачи нагрузки от стержня на фундамент и закрепления колонны в фундаменте. Базы сплошностенчатых колонн применяют с двустенчатой траверсой. Принимаем для фундамента класс бетона В10, для которого RB = 6 МПа. Расчетное сопротивление бетона смятию:
RBp = RB-г = 6-1.2 =7,2 МПа.
Ширину траверсы В назначают из конструктивных соображений
B = bK + 2(tТр + с) = 400 + 2(12 + 43) = 510 мм,
Где bK -- ширина колонны;
TТр = 12 мм -- толщина траверсы;
С = 43 мм -- свободный свес плиты.
Для баз внецентренно сжатых колонн сплошного типа характерно неравномерное распределение давления на фундамент под опорной плитой. Рабочая площадь опорной плиты определяется из условия, что наибольшее суммарное напряжение в бетоне не должно превышать расчетного сопротивления бетона при осевом сжатии. Исходя из этого определяется длина опорной плиты:
Принимаем L = 100 см.
Определяем фактические нормальные напряжения в бетоне фундамента:
Толщина опорной плиты определяется ее работой на изгиб как пластинки, опертой на торец колонны, траверсы и ребра. Можно выделить участки пластинки, опертые по одной, трем и четырем сторонам (кантам), соответственно обозначенные цифрами 1,3,4. Вырезав из консольного участка 1,опертого по одному канту (1), полоску единичной ширины, можно рассматривать ее как консольную балку с пролетом с и с поперечным сечением 1?tОп. Изгибающий момент в месте заделки консольной балки:
В пластинке опертой по трем сторонам (3), так как 7.8 / 40 = 0.2 < 0.5, то противоположные защемления не влияют на работу пластинки, и она работает как консольная балка с пролетом 7.8 см. Изгибающий момент будет равен:
В пластинке опертой по четырем кантам (4), так как 43.5 / 19.6 = 2.2 > 2, то левое и правое защемления не влияют на работу пластинки, и она работает по балочной схеме с пролетом а. Изгибающий момент будет равен:
В пластинке опертой по трем сторонам (5), так как 7.8 / 40 = 0.2 < 0.5, то противоположные защемления не влияют на работу пластинки, и она работает как консольная балка с пролетом 7.8 см. Изгибающий момент будет равен:
Толщину опорной плиты найдем по максимальному моменту по формуле
Принимаем tОп = 30 мм. (1.3 мм. - припуск на фрезеровку)
Высота траверсы определяется из условия размещения шва крепления траверсы к ветви колонны. Сварка полуавтоматическая проволокой марки Св - 08А, d=1,4...2 мм. kШ=0,8. Требуемая длина шва:
Проверим прочность траверсы:
Похожие статьи
-
Вес конструкций покрытия Нагрузками от веса покрытия являются вес кровли и фермы со связями. На 1 погонный метр фермы нагрузки собираются с ширины...
-
Расчет стропильной фермы - Метрология, стандартизация и сертификация
Основные правила конструирования ферм. Фермы полетом до 18 м изготавливаются целиком, свыше 18 м - в виде отдельных полуферм (отправочных марок). Высота...
-
Стеновле ограждение с ленточным остеклением - Метрология, стандартизация и сертификация
На отметке d(рис1) к колонне крепятся 2стеновые панели общей высотой 2х18=3.6 м. Из табл 1 известна интенсивность нагрузки(вес 1мпанели при заданном...
-
Проектирование стержня центрально-сжатой колонны Рис 12. Сечение сквозной колонны Расчетное усилие на колонну: . Задаемся гибкостью: . Условная гибкость:...
-
Компоновка конструктивной схемы каркаса - Метрология, стандартизация и сертификация
Необходимая отметка: Где d - отметка головка рельса Н - вертикальный габарит крана = 0,3м-минимальный зазор между фермой и краном. Принимается d(кратно...
-
Для сопряжения колонны с балкой принимаем болты М20. Диаметр отверстий для болтов: . Толщина опорного столика: . Ширина опорного столика: . Верхний торец...
-
Надежная работа переливного устройства определяется скоростнями движения в перетоке и зазоре между нижним срезом переточной трубы и основанием кармана....
-
Гидравлический расчет аппарата, Определение диаметра колонны - Ректификационная установка
Определение диаметра колонны Диаметр тарельчатой колонны определяют, исходя из величины рабочего сечения тарелки. Под рабочим сечением тарелки понимают...
-
Сжатые винты проверяют на устойчивость по условию устойчивости: , Где - расчетный коэффициент запаса устойчивости; - допускаемый коэффициент запаса...
-
Расчет производственной мощности завода ведется по всем его подразделениям в следующей последовательности: -- по агрегатам и группам технологического...
-
Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Силовой расчет станочных приспособлений можно разбить на следующие этапы:...
-
Исходные данные Мощность электродвигателя Р1 = 1500 об/мин, N1 = nДв Кинематический расчет Р2 = Р1 - ? ; Р2 = 30 -0,96 = 28,8 кВт, Где ? - кпд,...
-
НОРМАТИВОВ) ВЫБРАННОЙ ФОРМЫ ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ В результате проведенных ранее расчетов выбранной организационной формой производственного подразделения, как...
-
Переход экономики на рыночные условия хозяйствования ставит предприятия перед необходимостью контролировать степень использования средств труда,...
-
Расчет гидравлического сопротивления колонны - Абсорбер для очистки газов от диоксида углерода
Гидравлическое сопротивление обуславливает энергетические затраты на транспортировку газового потока через абсорбер [6, с.201]. Для тарельчатых колонн...
-
Расчет переходных процессов проводим по выражениям: , , , Где МНач, IНач, щНач - начальные значения соответственно момента, тока и скорости; МКон, IКон,...
-
Сопротивление якоря горячее. Ом, Где ф= 75°С - перегрев обмоток двигателя относительно начальной температуры (15°С). Коэффициент полезного действия при...
-
Расчет численности основных производственных рабочих На ОППЛ численность производственных рабочих определяется исходя из количества рабочих мест согласно...
-
Расчет второй (первой нерегулируемой) ступени - Расчет паровой турбины
Для расчета ступени предварительно заданы или найдены следующие параметры: 1) располагаемый теплоперепад Н0= 90.544 кДж/кг; 2) примем длины сопловых и...
-
Расчет вала на статическую прочность в рассматриваемом сечении - Расчет валов редуктора
Проверку статической прочности производят в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (например, при...
-
Задача светотехнического расчета определить потребляемую мощность источников света для обеспечения нормированной освещенности. В результате прямого...
-
Расчет передач, Расчет пликлиноременной передачи - Конструирование узлов и деталей машин
Расчет пликлиноременной передачи Рисунок 3.1 - Параметры поперечного сечения поликлиновых ремней 1. Сечение ремня и размеры сечения (рис.3.1). - сечение...
-
Проверочный расчет валов - Проектирование и применение токарного станка модели 1К660Ф3
Проверочный расчет на прочность и жесткость двухопорных валов произведем с помощью ЭВМ. В ней учитывается тип зубчатой передачи, передающий крутящий...
-
Выбрана боковая литниковая система расположенная в плоскости разьема. Литниковая система состоит из: воронки, стояка, шлакоуловителя, и питателя. Расчет...
-
Проверочный расчет шпоночных соединений - Расчет редуктора электродвигателя
Назначаем призматические шпонки со скругленными торцами по ГОСТ 23360-78. Проведем расчет на смятие шпонок. Материал шпонок - сталь 45 нормализованная....
-
Барабаны диаметром меньше 100 мм исключают из дальнейших расчетов, т. к. наименьший из выходных валов редукторов с частью зубчатой полумуфты,...
-
Таблица 4.1 - Метрологическое обеспечение производства хлеба и хлебобулочных изделий Стадии технологического процесса требующих контроля измерений...
-
(12), Определение высоты колонны - Абсорбер для очистки газов от диоксида углерода
Принимаем стандартный диаметр обечайки, равным 2,6 м. При этом действительная скорость газа в колонне составит: Действительная скорость в колонне не...
-
Расчет стоимости здания производится исходя из общей площади (см. табл. 7), занимаемой участком, и стоимости 1м2 площади. Расчет производится в табличной...
-
Уточненный расчет валов - Проект привода к цепному конвейеру
Червячный вал проверять на прочность не следует, так как размеры его поперечных сечений, принятые при конструировании после расчета геометрических...
-
На базе одного и того же технологического процесса (или процессов) можно организовать (спроектировать) различные производственные процессы. Так,...
-
Расчет производственной площади участка - Расчет КПН и ТЭП ОППЛ по производству шестерни
Производственная площадь участка (цеха), занимаемая поточной линией, включает непосредственную площадь, занимаемую оборудованием исходя из его габаритных...
-
Проектирование и расчет формовочно-заливочно-выбивного отделения включает решение следующих задач: - расчет производственной программы отделения; - выбор...
-
Расчет производственной программы Производственная программа годового выпуска отливок литейным цехом рассчитывается по годовой программе выпуска...
-
Режим динамического торможения при реактивном характере нагрузке производственного механизма (участок 89 - рисунок 6) от до 0. RДв. гор+ RДТ= 2,33Ом; С....
-
В настоящее время первичным звеном сложных производственных систем крупных предприятий является поточное производство - форма организации производства,...
-
Расчет рабочей силы - Разработка производственной программы ресторана "Rio-GRANDE"
Расчет рабочей силы в цехе производится на основании производственной программы цеха и норм времени для приготовления блюд каждого вида, значащихся в...
-
Для определения необходимого количества производственных рабочих, управленческого и вспомогательного персонала необходимо произвести расчет. Число...
-
Затраты на технологическую энергию определяются по формуле: (4.9) Где - затраты на технологическую энергию на i-ой операции, руб. - установленная...
-
Где - затраты на ремонт оборудования; - норматив годовых затрат на ремонт механической части оборудования, руб./ед. р.с. (примем равным 87000 руб./ед....
Расчет ступенчатой колонны производственного здания - Метрология, стандартизация и сертификация