Расчёт и проектирование центрально-сжатых сквозных колонн

 

 (25)

 

 

 

Определяем равнодействующее напряжение , кН/см2, по формуле:

 (26)

 

1,46 кН/см <15 кН/см ,

где Rwf – 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 3 – 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 Ар, см2, в соответствии с рисунком 3, по формуле:

 (27)

          где N – расчетное усиление в колонне, кН;

Rсмб – расчетное  сопротивление бетона (фундамента) на смятие;

Rсмб=0,6...0,75 кН/см2

Определяем ширину опорной  плиты В, см, по формуле

 

 (28)

         где h – высота сечения профиля, см;

Sтр – толщина траверсы;

 

Sтр=1,2 Sпл=1,2 1,05=1,26см

         С – консольная часть опорной плиты, см.

Окончательный размер Вд принимаем согласно ГОСТ 82-70 [2, с.358]      Вд=100см .

Определяем длину опорной  плиты L, см, по формуле:

 (29)

Рисунок 3 - База колонны

Окончательную длину  опорной плиты Lд принимаем по ГОСТ 82-70 [2,с.358] в зависимости от конструкции сечения; Lд =34 см

Определяем действительную площадь опорной плиты Ад, см2, по формуле:

 

 (30)

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

Определяем изгибающий момент М1,кНсм, на консольном участке 1 в соответствии с рисунком 3, по формуле:

 

 (31)

 

где σб – опорное давление фундамента, кН/см2.

 

 (32)

где Ад – действительная площадь опорной плиты, см2.

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

 

 (33)

 

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

Длинная	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2	>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

 

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

 

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

          (34)

 

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

Закрепл.	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	1,2	1,4	2	>2
Незакреп.
b	0,06	0,074	0,088	0,097	0,107	0,112	0,120	0,125	0,132	0,133

где β – коэффициент, зависящий  от отношения закрепленной стороны  а к незакрепленной стороне h; Таблица 4.

 

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

 

 (35)

 

Диаметры анкерных болтов принять конструктивно:

- для жестких баз d=24 мм.

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

 

 (36)

 

где β – коэффициент, зависящий от способа сварки;

Кf – катет сварного шва принимается по наименьшей толщине  металла

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

 

Определяем высоту траверсы hтр, см по формуле:

 

 (37)

 

 

1.7. Расчет и конструирование  оголовка колонны и ее стыков

сварная колонна стержень

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

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

Принимаем толщину опорных  ребер Sр=14 мм.

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

Кf=6 мм.

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

Определяем требуемую  длину вертикальных угловых швов lш, см, по формуле:

 

 (38)

          где β – коэффициент, зависящий от способа сварки;

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

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

 

 (39)

          где Ap – площадь ребра, см2;

Rs – расчетное сопротивление  сдвигу, кН/см2;

Rs=23 кН/см2.

 

 (40)

2. Технологический раздел

 

2.1 Выбор способа  сварки и методов контроля качества сварных соединений

 

Для сварки колонны применяется  механизированная сварка в смеси  аргона и углекислого газа (75%Ar+25%CO2).

Производительность сварки по сравнению с традиционной (в  защитной среде СО2) увеличивается  в 2 раза. Это происходит из-за меньшего поверхностного натяжения расплавленного металла, вследствие чего на 70-80% снижается разбрызгивание и набрызгивание электродного металла. Незначительное количество брызг и поверхностного шлака во многих случаях исключает работы по зачистке свариваемых элементов.

Применение механизированной сварки в смеси аргона и углекислого  газа обусловлено возможностью выполнения сварных швов любой длины, конфигурации и в различных пространственных положениях.

Для контроля качества сварных  соединений применяется внешний осмотр, где контролируются размеры сварных швов и геометрические размеры колонны, согласно чертежу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Выбор режимов сварки  и сварочного оборудования

 

Основными параметрами  режима механизированной сварки в смеси  аргона и углекислого газа являются: сила сварочного тока , напряжение на дуге, диаметр сварочной проволоки, вылет электрода, расход защитного газа.

Параметры режима сварки выбирают в зависимости от толщины  и свойства свариваемого металла, типа сварного соединения и положения сварного шва в пространстве.

Сила сварочного тока зависит от диаметра и состава  электродной проволоки, полярности, вылета электрода и состава защитного газа.

Оптимально выбранные  параметры позволяют получить сварные  швы заданной формы и размеров по всей длине сварного шва.

 

Таблица 5 – Режимы сварки

Катет сварного шва, мм	Диаметр проволоки, d, мм	Свароч-ный ток, Iсв, А	Напряжение дуги, Uд, В	Скорость подачи проволоки, Vпод, м/ч	Скорость сварки, Vсв, м/ч	Вылет электрода, lэ, мм	Расход газа, дм3/мм
6	1.6	230-260	28-30	217-245	19-21	15-25	15-17

 

Расчет режимов сварки производится всегда для конкретного  случая.

Определяем скорость сварки Vсв, м/ч, по формуле

 

 (41)

 

где αн– коэффициент  наплавки выбирается по диаметру электрода.

I – сила тока, А;

γ – удельная плотность,

γ=7,85 г/см3;

Аш– площадь поперечного сечения  шва, мм2.

 

 (42)

 

где Кf – катет шва, мм;

q – высота усиления шва, мм.

 

 (43)

Определяем скорость подачи сварочной проволоки Vпод, м/ч, по формуле

 

 (44)

  

 

где d – диаметр сварочной  проволоки, мм.

На основании рассчитанных режимов для сварки колонны выбираем сварочный аппарат ARC 250 (Z285)

Аппарат питается от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В и   сохраняет работоспособность при понижении сети питания до 160в. При номинальной сети (220в) допускается использование удлинителя 2,5 кв. мм. длиной до 100м.

Аппарат имеет микропроцессорное  управление, в нем реализованы  функции «антиприлипания», «форсирования дуги», защиты от перегрева, перенапряжения,  короткого замыкания.   Состояние отображается на цифровом индикаторе и светодиодах встроенного пульта.

В аппарате реализован импульсный режим сварки, который существенно  облегчает сварку в труднодоступных местах, напр., потолочные и вертикальные швы, а также сварку тонких материалов.

 

 

 

Технические характеристики ARC 250 (Z285)

Параметры электросети, В	380±15% / 50 Гц
Номинальная мощность, кВт	9,2
Рабочее напряжение дуги, В	28
Диапазон регулирования сварочного тока, А	10–250
Диапазон регулирования  сварочного тока, А	60
Напряжение на холостом ходу, В	65,3
КПД, %	85
Коэффициент мощности	0,96
Класс изоляции/защиты	F
Вес, кг	13,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Сквозные колонны соединены ветвями, которые выполнили при помощи раскосов или планок. Соединение ветвей колонны раскосами придает стержню большую жесткость, поэтому такие колонны применяют при значительных нагрузках, а также при возможных незначительных отклонениях продольной силы с оси стержня. Стержень колонны проверен на устойчивость. Для обеспечения необходимой жесткости стержня в сквозных колоннах с планками гибкость ветвей на участке между планками не превышает 40. Наибольшая гибкость всего стержня не больше предельной для сжатых колонн.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Список используемых источников

 

1 Блинов, А.Н. Сварные  конструкции / А.Н.Блинов, К.В.Лялин.  – Москва : Стройиздательство, 1990. – 353с.: ил.

2 Михайлов, А.М. Сварные  конструкции: учебное пособие  для техникума / А.М.Михайлов. – Москва : Стройиздательство, 1983. – 367 с.: ил.

3 Майзель, В.С. Сварные  конструкции: учебник для техникумов / В.С. Майзель, Д.И. Навроцкий,  под редакцией Д.И. Навроцкого  – Изд. 2-е, переработанное и дополненное - Ленинград : Машиностроение, 1973. – 304с.