2.Проектно – технологічний розділ
Колона працює на центральне стиснення під дією тиску, який оказується балками які спираються .
Рисунок 1 – Розрахункова схема колони
2.1.Розрахунок перетину по першому варіанту
При першому варіанті розра хунку колони вибираємо двотавровий перетин стержня суцільної колони.
Визначення потрібної площі перетину
Задаємося в першому приближенні значенням коефіцієнту прокольного згину = 0.71 ( = 0,7 – 0,9) [4] .
Підбирається гнучкість стержня (таблиця 1 додатку 1 [1]), яка відповідає прийнятому значенню та розрахунковому опору на розтягнення R (таблиця ІV.І [1]).
, (1)
де R – роз рахунковий опір, мПА (для визначення необхідно перевести в кН/cм2);
N – навантаження на колону, кн.;
- коефіцієнт прокольного згину.
A=1800/(0,81· 28)=79.3
Визначення розрахункової довжини колони в залежності від способу закріплення кінцівок
lx = ly = lef = H , (2)
де H – висота колони см;
- коефіцієнт закріплення колони
lx = ly = lef = 0,5· 600 =300
Визначення габаритів пере тину
Рисунок 2 – Схема перетину колони
Визначаємо радіус інерції, іХ, см, за формулою
іХ = іy = , (3)
де - розрахункова довжина колони,см;
о- гнучкість стержня колони.
іХ = іy = 300/50 = 6
Визначаємо потрібну висоту h, см, та ширина b, см, перетину, які знаходяться з співвідношення
h = , (4)
b = , (5)
де та - коефіцієнти симетрії ( в роботі для усіх видів колон приймаємо = 0,43, = 0,24 )
h = = 13.9
b = = 25
Для найбільш розповсюдженого двотаврового перетину, в якого 2 , приймають b hw, керуючись конструктивними мисленнями та можливістю автоматичного зварювання поясів до стінок.
Приймаємо hw = 25см
Розрахунок товщини стінки та поясів tw , см , виконуємо за формулою
tw = , (6)
де hw – висота стержня колони см.
tw = = 0,6
Товщину необхідно округлити до цілого числа.
Площа двох поясів Аf, см2, визначається за формулою
Аf = А - hw tw (7)
Аf = 79.3 – 36,5· 0,4 = 64.5
Товщина одного поясу, tf, см, розраховується за формулою
tf = (8)
tf = = 1.5
Слід прагнути до такого розподілу загальної площі перетину, щоб біля 80% приходилося на долю поясів. Прийняти розміри перетину b, tf, hw, tw
Виконаємо перевірку підібраного перетину
Визначаємо фактичну площу перетину за прийнятими розмірами, А1, см2, за формулою
А1 = Аw + 2А f = hw tw + 2b tf (9)
А1 = 36,5· 0.4 + 2· 25· 1,5= 89.6
Визначаємо мінімальний мо мент інерції, Іmin ,см4, за формулою
Іmin = Iy 2I f = (10)
В курсовому проекті моментом інерції площини перетину стінки відносно осі y знехтуємо в виду його малості
Іmin = = 3906.25
Визначаємо мінімальний радіус інерції, іmin, см , за формулою
іmin = (11)
де А1 – фактична площа перетину, см2;
Iy – момент інерції площини перетину стінки відносно вісі у, см4.
іmin = = 7.78
Визначаємо найбільшу гнучкість max за формулою
max = (12)
де - не повинна перевищувати значення u = 120.
max = = 39
max<
39 ‹ 120
Визначаємо умовну гнучкість , за формулою
(13)
де Е – перехідний коефіцієнт, який дорівнює 206 * 103 МПа = 20600 кН/см2
=1,43
Так як умовна гнучкість лежить в межах 0 < 2,5 то подальший розрахунок коефіцієнту продольного згину виконуємо за наступною формулою
= 1 – (0,073 – 5,53 ) (14)
де - умовна гнучкість.
= 1 – (0,073 – 5,53 )1,16 √1,16=0,88
Якщо та відрізняються не значно, то переходять безпосередньо до перевірки перетину, а якщо коефіцієнт суттєво відрізняється від первинно прийнятого значення , то виконують перерахунок та коректування перетину по коефіцієнту за формулою
= (15)
=
Виконуємо перевірку перетину , кН/см2 ,за формулою
= Rу (16)
= = 27 < 28
Визначаємо недонапруження та перенапруження стержня колони за формулою
(17)
де - перетин стержня колони
= 3.57 < 5%
Якщо ‹ 5%, то це вказує на відсутність лишків матеріалу.
Допускається в розрахунку як перенавантаження, так не недовантаження до 5 %
Виконуємо перевірку умов забезпечення стійкості стінки та поясів, за формулою
(18)
62.5 > 40.78 Умова не виконується.
Стержень колони потрібно укріпити прокольними та поперечними ребрами
Для забезпечення стійкості поясу колони двотаврового перетину з умови гнучкості 0,8 4 необхідно щоб додержувалися нерівності
‹ (0,36 +0,1 ) (19)
‹ (0,36 +0,1· 1,43)
8.2 ‹ 13.64 Умова виконується.