Содержание
Задание ………………………………………………………………….…….2
Расчет сварной колонны ……………………………………………….….…3
Расчет верхней части колонны ………………………………………………3
Расчет нижней части колонны ………………………………………………5
Расчет и конструирование узлов колонны ………………………………….8
Список использованной литературы ……………………………………….13
Спецификация ……………………………………………………………….14
Задание
Рассчитать и спроектировать сварную ступенчатую колонну промышленного одноэтажного здания для поддержания кровли и подкрановых путей. Колонна закреплена к фундаментальной опоре болтами жестко с соблюдением нераскрытия стыка.
Рис.1. Расчетная схема колонны
Исходные данные
Расчет сварной колонны
Несущие элементы внецентренно сжатой сварной колонны будем выполнять из низкоуглеродистой спокойной стали Ст3сп ГОСТ 380-88.
Расчет верхней части колонны
Расчетная длина верхней части колонны
,
где 
- коэффициент приведения длины; при шарнирном закреплении верхнего конца и жестком сочленении верхней и нижней ветвей колонны принимаем 
Определяем ориентировочно требуемую площадь сечения верхней части по формуле
,
где 
- коэффициент продольной устойчивости, 
при 
;
- расчетное сопротивление металла, из которого проектируется колонна; 
([2], с.98);
- коэффициент неполноты расчета, 
([1], с.4)
Примем верхнюю ветвь колонны в виде сварного широкополочного двутавра.
Назначим высоту поперечного сечения двутавра с учетом длины 
в пределах 300…600 мм.
Принимаем высоту двутавра 
; толщину стенки 
; толщину полок 
Рис.2. Поперечное сечение верхней ветви колонн
Сечение колонны:
пояса – 2 листа 250×16 мм, площадью 2×25×1,6 = 80 см2;
стенка – 1 лист 300×12 мм, площадью 30×1,2 = 36см2
Площадь верхней части колонны 
Находим геометрические характеристики принятого сечения
При этом должно выполняться соотношение 
Проверим правильность выбранных размеров сечения по формуле
где 
- площадь фактически принятого сечения;
- коэффициент продольности изгиба ветви относительно оси 
с учетом действительных значений 
Местная устойчивость полок двутавра будет обеспечена, если
,
где 
для стали С38/23 при 
([1], с.6)
Местная устойчивость стенки будет обеспечена, если
Расчет нижней части колонны
Нижняя часть колонны воспринимает, кроме сжимающей силы, значительный изгибающий момент. Колонна составного сечения работает как ферма с параллельными поясами.
Колонну изготавливаем из прокатных двутавров. Фасонный прокат выбираем по ГОСТ 8239-72.
Рис.3. Схема продольных усилий в ветвях колонны.
Определяем продольные усилия в ветвях колонны в момент действия трех сил (Р1, Р2, Р2) по формуле
Расчетная длина стержней нижней ветви плоскости колонны
,
где 
Назначим двутавр № 45 ГОСТ 8239-72:
Назначим наибольший размер сечения 
Рис.4. Сечение нижней части колонны
Тогда продольные усилия в ветвях колонны при действии двух сил (Р1 и Р2) определяем по формулам:
,
где 
Требуемая площадь ветвей колонны
Площадь сечения назначенного двутавра № 45 
Проверим устойчивость обеих ветвей в плоскости колонны по формуле:
,
где 
- коэффициент продольного изгиба при центральном сжатии, взятый из таблиц в зависимости от гибкости ветви на расстоянии между узлами планки
→ 
Устойчивость ветвей из плоскости колонны
,
где 
- коэффициент продольного изгиба ветви относительно оси 
, с учетом расчетной длины ветви 
→ 
Устойчивость в плоскости действия момента
,
где 
;
- коэффициент продольного изгиба, определяемый по условной приведенной гибкости
Так как у нас прямая решетка, 
, то 
Расчет соединительных планок
Определяем
,
где 
- наибольший момент;
При расчете соединительных планок будем использовать наибольший момент 
В расчетах будем использовать большее значение 
Высота планок 
. Принимаем 
. Толщина планок 
Наибольшая длина ветви 
Принимаем расстояние между центрами планок 
, что при высоте планки 
дает расчетную длину ветви 
.
Усилия в планках:
,
где 
- расстояние между центрами тяжести ветвей, 
Задаемся толщиной швов, прикрепляющих планки к ветвям, 
и проверяем их прочность. Для этого сначала находим напряжения в шве от изгиба и среза:
Равнодействующее напряжение
