Методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку»




Скачать 321.61 Kb.
НазваниеМетодические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку»
страница1/3
Дата конвертации24.05.2013
Размер321.61 Kb.
ТипМетодические указания
  1   2   3

Министерство образования и науки Российской Федерации


Федеральное агентство по образованию
Саратовский государственный технический университет

Балаковский институт техники, технологии и управления


КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ

ЭЛЕМЕНТОВ СТАЛЬНОЙ КОЛОННЫ


Методические указания к проведению практических занятий по

дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку»

для студентов специальности 290300

всех форм обучения


Одобрено

редакционно-издательским советом

Балаковского института техники

технологии и управления




Балаково 2009




ВВЕДЕНИЕ


Целью настоящих методических указаний является закрепление и углубление теоретических знаний, полученных в процессе изучения дисциплины «Металлические конструкции, включая сварку», оказание помощи студентам специальности 290300 при работе на практических занятиях.

В методических указаниях рассматриваются вопросы расчета и конструирования стальной сплошной колонны, приводится последовательность расчета элементов колонны со ссылками на соответствующие источники технической информации, использование которых будет способствовать успешному усвоению теоретического материала.

В процессе работы на практических занятиях надлежит использовать нормативную литературу, а также дополнительные источники, содержащие материалы по конструированию и расчету элементов стальной центрально-сжатой колонны.


ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 1

Подбор сечения стержня сплошной колонны

Стальные колонны проектируются сплошными и сквозными. Сечение сплошной колонны выполняют обычно в виде широкополочного двутавра, прокатного или сварного. Чтобы колонна была равноустойчивой, гибкость ее в плоскости оси x должна быть равна гибкости в плоскости, т.е. относительно оси y. Зависимость радиуса инерции от типа сечения приближенно выражается формулами:

rx=1h; ry=2 b,

где h и b – соответственно высота и ширина сечения;

1 и 2 – коэффициенты для определения радиусов инерции.

Значения коэффициентов 1 и 2 приведены в табл. 1. Для более сложных сечений значения радиуса инерции приведены в приложении 10 [3].

Таблица 1

Значения радиусов инерции

Сечение













ix = α1h


0,21h

0,38h

0,43h

0,38h

0,43h

0,47h

iy = α2b


0,21b

0,44b

0,43b

0,60

0,24b

0,40b


Следовательно, для получения равноустойчивого сечения необходимо, чтобы 0,43 h = 0,24 b или b2h. Такое сечение практически не применяется, так как оно неудобно в конструктивном отношении.

Основным типом сечения сжатых колонн является сварной двутавр, состоящий из трех листов, в котором принимается b h.

Расчетная схема колонны определяется способом закрепления ее в фундаменте, а также способом прикрепления балок, передающих нагрузку на колонну (рис.1).



Рис. 1. Расчетные схемы колонн постоянного сечения


Соединение колонны с фундаментом может быть жестким и шарнирным. При расчете легких колонн соединение с фундаментом чаще всего принимают шарнирным.

Балки или другие поддерживающие конструкции могут опираться на колонны сверху или присоединяться сбоку. При опирании сверху колонна рассматривается как шарнирно закрепленная в верхнем конце.

Расчетная длина колонны определяется по формуле (рис.1):

=,

где – длина колонны.

Требуемая площадь сечения определяется по формуле:

Aтр = , (1)

где N – расчетная сжимающая сила, равная сумме опорных реакций от расчетных нагрузок всех установленных на колонну балок;

Ry – расчетное сопротивление стали по пределу текучести;

с – коэффициент условий работы;

φ– коэффициент продольного изгиба.

При предварительном определении коэффициента задаются гибкостью колонны . Для сплошных колонн с расчетной нагрузкой до 1500…2500 кН и длиной 5…6 м можно принимать предварительно гибкость  = 100…70; для более мощных колонн с нагрузкой 2500…4000 кН можно принять гибкость  = 70…50. Задавшись гибкостью и найдя соответствующий коэффициент (табл. 2 приложения), в первом приближении определяют требуемую площадь по формуле (1), требуемый радиус инерции и ширину сечения по формуле:

iтр=; bтр= iтр/2,. (2)

где α2 – коэффициент, принимаемый по табл. 1 в зависимости от формы поперечного сечения.

Установив размеры сечения b и h (рис.2), подбирают толщину поясных листов и стенки исходя из требуемой площади колонны Атр и условий местной устойчивости. Для полок принимают листы толщиной 8…40 мм, для стенки – толщиной 6…16 мм.



Рис. 2. Поперечное сечение сплошной колонны


В первом приближении обычно не удается подобрать рациональное сечение, которое удовлетворяло бы трем условиям Атр, bтр, hтр, поэтому вносятся коррективы. Если гибкость  принята слишком большой, то получается большая площадь при малых размерах b и h. В таком случае нужно уменьшить гибкость . Если гибкость  принята слишком малой, то получается малая площадь при сильно развитом сечении, тогда следует увеличить гибкость .

Пример. Требуется подобрать сечение сплошной центрально-сжатой колонны при следующих исходных данных:

колонна шарнирно оперта внизу и вверху;

длина (высота) колонны = 6,8 м; расчетное усилие N = 3150 кН;

коэффициент условий работы с = 1; материал – сталь класса С235;

расчетное сопротивление стали по пределу текучести Ry=22 кН/см2 при t = 20…41мм; Rу = 23 кН/см²; при t = 4…20мм.

Расчетная схема колонны представлена на рис.3. Принимаем двутавровое сечение стержня колонны, сваренное из трех листов. Расчетная длина стержня =  =6,8 м. Задаемся гибкостью  = 70 и находим соответствующее значение =0,757 (табл. 2 приложения 1).




Рис.3. Расчетная схема колонны


Требуемая площадь поперечного сечения колонны

Aтр ==

= см2.

Требуемый радиус инерции сечения

iтр =.


Ширина сечения bтр= iтр/2 = 9,7/0,24 = 40,5 см2 .

Принимаем сечение полки – 40х1,6 см и сечение стенки – 40х1,4 см (рис.4). Площадь поперечного сечения колонны А = 2х40х1,6 + 40х1,4 = 184см2.



Рис. 4. Поперечное сечение сплошной колонны


Скомпоновать поперечное сечение стальной колонны при других расчетных длинах колонны.


ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 2
Проверка устойчивости элементов колонны
После подбора поперечного сечения определяются его геометрические характеристики:

Iy = ; ;

iy = ; ix = ; у = ; x = . (3)

По значению max и Rу по табл.2 приложения 1 находится коэффициент  и производится проверка общей устойчивости по формуле:

  < Ryc, (4)
где c – коэффициент условий работы; c = 0,8…1,0.

Местная устойчивость стенки проверяется по формулам:

, при 2,

, при 2, но не более 2,3 ; (5)

где – условная гибкость колонны,

Местная устойчивость полки проверяется по формуле:

. (6)

Конструктивно для удобства транспортировки по высоте колонны принимается две пары поперечных рёбер.

Пример. Проверка устойчивости элементов колонны. Требуется проверить устойчивость элементов колонны, по скомпонованному поперечному сечению колонны (см. практическое занятие 1).

1. Проверка общей устойчивости. Определяем геометрические характеристики поперечного сечения колонны. Устанавливаем, что момент инерции сечения относительно оси у меньше момента инерции относительно оси х, поэтому проверяем общую устойчивость относительно оси у.

Iy =см4 ;

iy ==см; у = =.

По у и Ry по табл.2 приложения 1 определяем коэффициент  = 0,751.

Напряжение  3150/0,751184 = 22,8 кН/см2. Так как =22,8 кН/см2 < Ryс = 23 кН/см2, то общая устойчивость стержня колонны обеспечена.

Недонапряжение составляет:  5%.

2. Проверка местной устойчивости стенки.

Определяем условную гибкость стенки.

= ,

При  2 местная устойчивость стенки проверяется по формуле:

.

40/1,4  ,

28,6  60. Условие выполняется.

3. Проверка местной устойчивости полки



;

12,71  17,66. Условие выполняется.

Таким образом, расчеты показали, что стенка и полка сплошной колонны удовлетворяют требованиям местной устойчивости.


ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 3

Конструирование и расчет базы колонны

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с основанием. При сравнительно небольших расчетных усилиях в колоннах (до 4000…5000 т) рекомендуется применять базы с траверсами. Траверса воспринимает нагрузку от стержня колонны и передает ее на опорную плиту.

После выбора типа базы расчетом устанавливают размеры опорной плиты в плане и ее толщину. В центрально-сжатых колоннах размеры плиты в плане определяют из условия прочности фундамента. Требуемую площадь плиты определяют по формуле:

Aтр=, (7)

где Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию;

  • – коэффициент, принимаемый равным 1,2...1,3.

Таблица 2

Расчетное сопротивление бетона

Класс прочности

В 7.5

В 10

В 12.5

В 15

Расчетное сопротивление Rb, кН/см2

0,45

0,60

0,75

0,85


Размеры плиты (В и L) принимаются с учетом типа сечения колонны, расположения стержня в плане, а также размещения траверс и укрепляющих плиту ребер. Вылет консольной части плиты принимают вначале 80…120 мм и уточняют в процессе расчета толщины плиты. Плита работает как пластинка на упругом основании, воспринимающая давление стержня, траверс и ребер. Толщина опорной плиты определяется ее работой на изгиб как пластинки, опертой на торец колонны, траверсы и ребра и загруженную снизу равномерно распределенной нагрузкой от отпора фундамента q=N/Апл. Плита может иметь участки, опертые на четыре, три канта или два канта (рис. 5).





Рис. 5. База центрально сжатой колонны


Наибольшие изгибающие моменты, действующие на полосе шириной 1 см в пластинках, опертых на 3 или 4 канта, определяются по формулам:

при опирании на три канта:

М=qс2; (8)

при опирании на четыре канта:

М=qa2, (9)

где q – расчетное давление на 1 см2 плиты, принимаемое равным напряжению в железобетонном фундаменте;.

, – коэффициенты, зависящие от отношения сторон расчетного участка плиты, принимаются по табл.3 и табл.4;

 – от отношения более длинной стороны к короткой;

 – от отношения закрепленной стороны пластинки к свободной.
  1   2   3

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку» iconМетодические указания и задания к курсо- вому проекту и курсовой работе по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку»
Рабочая программа, методические указания и задания к курсо- вому проекту и курсовой работе по дисциплине «Металлические конструкции,...

Методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку» iconМетодические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку»
Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения специальности “Промышленное и гражданское строительство”. Их...

Методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку» iconМетодические указания по проведению практических занятий для студентов всех форм обучения
...

Методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку» iconМетодические указания по проведению практических занятий для студентов всех форм обучения
Методические указания по проведению практических занятий составлены на основании рабочей программы дисциплины «Менеджмент»

Методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку» iconМетодические указания по проведению практических занятий для студентов всех форм обучения
Методические указания по проведению практических занятий составлены на основании рабочей программы дисциплины «Менеджмент»

Методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку» iconРоссийской федерации
Изучение дисциплины «Металлические конструкции, включая сварку (общий курс)» направлено на формирование у студента следующих компетенций...

Методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку» iconМетодические указания по проведению практических занятий
Методические указания по проведению практических занятий рассмотрены и утверждены на заседании кафедры «Менеджмент»

Методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку» iconМетодические указания по проведению практических занятий
Методические указания по проведению практических занятий рассмотрены и утверждены на заседании кафедры «Менеджмент»

Методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку» iconМетодические указания по проведению семинарских занятий для студентов всех формы обучения
Методические указания по проведению практических занятий составлены на основании рабочей программы дисциплины «Международные транспортные...

Методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку» icon4 «Металлические конструкции включая сварку»
Строительные стали и алюминиевые сплавы: химический состав, микроструктура, свойства. Работа металла под нагрузкой, виды разрушений,...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница