Подбор сечения центрально-сжатой сквозной колонны из трёх двутавров, трубы, двух уголков, трёх листов.

Расчёт относительно материальной оси

Рисунок 13 – Схема сквозной колонны из двух швеллеров

Задаёмся . .

Определим требуемую площадь из условия устойчивости:

Из сортамента подбираем швеллер № 36 (

).

Определимгибкость:

Принимаем .

Проверка напряжений:

Условие устойчивости выполняется.

Расчёт относительно свободной оси

Задаёмся гибкостью ветви:

.

Назначаем толщину планки

Рисунок 14 – Сквозная колонна на планках

Высота планки .

Принимаем по ГОСТ 82-70

Ширина колонны в осях:

Принимаем

Расстояние между планками:

Принимаем

Расстояние между центрами планок:

Найдём соотношение погонных жёсткостей:

Тогда гибкость колонны относительно свободной оси:

Радиус инерции:

Определяем расстояние между ветвями:

Окончательно принимаем

Ширина колонны:

Определяем фактическую приведённую гибкость относительно свободной оси:

Согласно таблице 72 [1] принимаем .

Проверка напряжений:

Условие устойчивости выполняется.

 

3.3.Сравнение вариантов

Для сравнения вариантов центрально сжатых колонн подсчитываем расход стали на прокатные профили, составляющие стержни колонн. Показатели по каждому типу колонн сводим в таблицу 4.

Таблица 2 – Сравнение вариантов центрально сжатых колонн

№	Тип сечения колонны	Масса колонны, кг/м
1	Три двутавра	94,5
2	Труба	54,9
3	Два уголка	94,8
4	Три листа	97,96
5	Сквозная колонна	96,6

Наиболее экономичным является сечение сквозной колонны.

 

Расчёт соединительной решётки

Условная поперечная сила определяется по формуле:

где  – площадь поперечного сечения;

 – коэффициент, принимаемый меньшим из двух значений

 – меньший из коэффициентов в плоскости соединительных элементов или в перпендикулярной ей;

– коэффициент продольного изгиба в плоскости соединительных элементов;

 – сжимающее напряжение.

Принимаем .

Условная поперечная сила:

Срезывающая сила:

Изгибающий момент:

Расчёт сварных швов, прикрепляющих планку к ветвям, ведём по металлу шва:

где

 – катет шва;

 – высота планки.

Условие выполняется.

 

Расчёт и конструирование оголовка и базы с траверсой

Рисунок 16 – База с траверсой:

Сопряжение оголовка со стержнем колонны при  рационально осуществлять при фрезерованном торце стержня. В этом случае размеры плиты оголовка назначаются конструктивно, со свесами по 15..20 мм для наложения сварных швов. Толщина плиты принимается не менее 20 мм.

Ширина опорной плиты определяется по формуле:

где  – высота швеллера;

 – толщина траверсы;

 – вылет консоли, необходимый для размещения анкерных болтов.

Длина плиты определяется из условия прочности на сжатие по формуле:

где  – расчётное сопротивление бетона смятию

 – сопротивление бетона сжатию;

 – коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии, принимаемый в первом приближении как .

 – коэффициент для бетона класса C ⁵⁰ /₆₀ и меньше.

Принимаем

Давление на плиту:

Для дальнейшего определения толщины плиты, необходимо найти наибольший изгибающий момент, при различных условиях опирания плиты.

Опирание пластинки по четырём сторонам:

где

Опирание пластинки по трём сторонам:

где

Изгибающий момент консольной части плиты:

где

Толщина опорной плиты из условия её прочности на изгиб определяется по формуле:

Принимаем

Усилие от колонны на траверсу передаётся через вертикальные сварные швы. Суммарная длина этих швов определяется по формуле:

,

где  – толщина вертикального сварного шва;

Тогда необходимая высота траверсы:

,

где  – полное число сварных швов, соединяющих стержень колонны с траверсами.

Принимаем  по ГОСТ 82-70.

Проверка траверсы на прочность.

Изгибающие моменты в пролёте и на опоре:

Принимаем

Условие прочности:

Условие прочности обеспечено.

Нагрузку на траверсы передают черезгоризонтальные сварные швы, толщину которых находят по формуле:

,

где  – суммарная длина горизонтальных швов, соединяющих траверсу с плитой.

Принимаем .

 

 

Защита от коррозии

Коррозией называется разрушение поверхности металлов под влиянием химического и электрохимического воздействия внешней среды. Коррозия разъедает металл, делая непригодным его дальнейшее использование и эксплуатацию. С течением времени это приводит к снижению прочности, а в ряде случаев и к разрушению металлических изделий.

Современная защита металлов от коррозии базируется на следующих методах:

· повышение химического сопротивления конструкционных материалов,

· изоляция поверхности металла от агрессивной среды,

· понижение агрессивности производственной среды,

· снижение коррозии наложением внешнего тока (электрохимическая защита).

Эти методы можно разделитьна две группы. Первые два метода обычно реализуются до начала производственной эксплуатации металлоизделия (выбор конструкционных материалов и их сочетаний еще на стадии проектирования и изготовления изделия, нанесение на него гальванических и иных защитных покрытий). Последние два метода, напротив, могут быть осуществлены только в ходе эксплуатации металлоизделия (пропускание тока для достижения защитного потенциала, введение в технологическую среду специальных добавок-ингибиторов) и не связаны с какой-либо предварительной обработкой до начала использования.

При применении первых двух методов не могут быть изменены состав сталей и природа защитных покрытий данного металлоизделия при непрерывной его работе в условиях меняющейся агрессивности среды. Вторая группа методов позволяет при необходимости создавать новые режимы защиты, обеспечивающие наименьшую коррозию изделия при изменении условий их эксплуатации. Например, на разных участках трубопровода в зависимости от агрессивности почвы можно поддерживать различные плотности катодного тока или для разных сортов нефти, прокачиваемой через трубы данного состава, использовать разные ингибиторы.

Создание новых режимов защиты имеет особо важное значение для защиты готовых изделий, подвергающихся коррозионному разрушению.

Широко распространенный метод гальванического (металлического) антикоррозионного покрытия при больших площадях и объемах обрабатываемых поверхностей становится экономически невыгодным, т.к. требует больших затрат на подготовку процесса. Поэтому различные лакокрасочные покрытия не случайно занимают важное место среди противокоррозионных покрытий. Широкое применение на практике этого способа защиты металлов объясняется удачным сочетанием необходимых для защиты от коррозии свойств (гидрофобности, водоотталкивания, низких газо- и паропроницаемости, препятствующих доступу воды и кислорода к поверхности металла), технологичности и возможности получения различных декоративных эффектов. Другое преимущество лакокрасочных покрытий - их ремонт осуществляется легче и с меньшими экономическими затратами.

Однако, применение большинства широкораспространенных материалов влечет за собой ряд недостатков: неполное смачивание поверхности металла; нарушение адгезии покрытия к металлу, что может привести к накоплению электролита под защитным покрытием и усилит коррозию. Причиной повышения влагопроницаемости является также наличие пор на поверхности создаваемого покрытия. Тем не менее, лакокрасочное покрытие продолжает защищать металл от коррозии даже при частичном повреждении пленки, в то время как гальванические покрытия могут ускорять коррозию железа.

С целью повышения долговечности строительных конструкций, зданий, сооружений проводятся работы в области улучшения противокоррозионной защиты.

Широко применяются следующие основные решения защиты металлических конструкций от коррозии:

Защитные покрытия;

Обработка коррозионной среды с целью снижения коррозионной активности. Примерами такой обработки могут служить: нейтрализация или обескислороживание коррозионных сред, а также применение различного рода ингибиторов коррозии;

Электрохимическая защита металлов;

Разработа и производство новых металлических конструкционных материалов повышенной коррозионной устойчивости путем устранения из металла или сплава примесей, ускоряющих коррозионный процесс (устранение железа из магниевых или алюминиевых сплавов, серы из железных сплавов и т.д.), или введения в сплав новых компонентов, сильно повышающих коррозионную устойчивость (например хрома в железо, марганца в магниевые сплавы, никеля в железные сплавы, меди в никелевые сплавы и т.д.);

Переход в ряде конструкций от металлических к химически стойким материалам (пластические высокополимерныме материалы, стекло, керамика и др.);

Рациональное конструирование и эксплуатация металлических сооружений и деталей (исключение неблагоприятных металлических контактов или их изоляция, устранение щелей и зазоров в конструкции, устранение зон застоя влаги, ударного действия струй и резких изменений скоростей потока в конструкции и др.).

Для гарантированной защиты от коррозии следует использовать материалы с максимальными показателями гидрофобности, водоотталкивания, низких газо- и паропроницаемости, препятствующих доступу воды и кислорода к поверхности металла.

Органосиликатные композиции имеют высокую химическую стойкость, светостойкость, обладают гидрофобными свойствами, имеют низкоеводопоглощение. Кроме того, они имеют высокие показатели по адгезии (усилие на отрыв пленки превышает 2,5 Мпа) к бетону, металлу, керамике, атмосферостойкости, морозостойкости и срокам эксплуатации (безремонтный срок эксплуатации - 15 лет). Поэтому ОСК незаменимы в качестве антикоррозионного покрытия для различных, прежде всего металлических, поверхностей.

 

 

Списоклитературы

1. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990.

2. В. Д. Прасол, А. В. Степанова. Проектирование рабочей площадки. Гомель: БелГУТ, 2012.

3. И. Н. Чепурной, В. Д. Залеева. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования по строительным конструкциям. Гомель: БИИЖТ, 1988.