Выбор стали для изготовления конструкции

АННОТАЦИЯ

Цель ВКР: разработка технологического процесса сборки и сварки металлоконструкции «Сварная колонна».
     Задачи работы:
     1) обосновать выбор металла и сортамента для изготовления проектируемой конструкции и ее элементов;
     2) провести расчет элементов узлов и их сочленений;
     3) определить и обосновать выбор необходимых сечений элементов сочленений и рациональных конструкций узлов и сортамента элементов сварной колонны;
     4) описать технологический процесс сборки и сварки сварной колонны.
     В работе разработан технологический процесс изготовления сварной колонны для ее использования в качестве кранового пути. Исходя из условий эксплуатации колонны выбран материал для балки, а также определен тип сварки, подобраны сварочные материалы и современное технологическое оборудование.  Составлена последовательность процесса сборки и сварки колонны.
     ВКР основана на опыте, полученном в ходе прохождения производственной практики, а также данных литературных источников.
     Материалы работы могут быть использованы в практических целях.


СОДЕРЖАНИЕ
АННОТАЦИЯ	2
ВВЕДЕНИЕ	4
1. НАЗНАЧЕНИЕ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОЛОННЫ	6
2 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕТАЛЛА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНОЙ КОЛОННЫ	7
2.1. Выбор стали для изготовления конструкции	7
2.2. Выбор сварочных материалов	11
3.ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ, ЕЕ УЗЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ	16
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ	35
4.1. Технические требования на изготовление колонны	35
4.2. Подготовка кромок под сварку	37
4.3. Выбор способа раскроя материала	42
4.4. Меры борьбы со сварочными напряжениями и деформациями	44
4.5 Контроль сварных соединений	47
5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС СБОРКИ И СВАРКИ КОЛОННЫ	55
5.1 Выбор и обоснование способов сборки и сварки	55
5.2 Выбор оборудования	56
5.3 Выбор и расчет режима сварки	60
5.4 Описание технологического процесса изготовления колонны	62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	67
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК	68




ВВЕДЕНИЕ
     
     В начале третьего тысячелетия сварка продолжает оставаться одним из ведущих технологических процессов создания материальной основы современной цивилизации. Более половины валового национального продукта промышленно развитых стран создается с помощью сварки и родственных технологий. До 2/3 мирового потребления стального проката идет на производство стальных конструкций и сооружений. Во многих случаях сварка является наиболее эффективным и единственно возможным способом создания неразъемных соединений конструкционных материалов и получения ресурсосберегающих заготовок, максимально приближенных по геометрии и оптимальной форме готовой детали или конструкции. 
     Рост технического прогресса введение в эксплуатацию сложного сварочного оборудования, автоматических линий, сварочных роботов, повышает требования к общеобразовательной и технической подготовки кадров рабочих сварщиков. Сварка экономически выгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс, широко применяемый практически во всех отраслях машиностроения. Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок.
     Важно, что сварочное оборудование для многих массовых способов сварки отличается простотой устройства и обслуживания, а дефекты сварных швов в большинстве случаев исправимы. Поэтому заклепочные соединения вытесняются сваркой в транспортном машиностроении, автостроении, в производстве котлов и др. 
     На многих предприятиях широко используется автоматизированная и механизированная сварка в среде защитных газов, контактная точечная сварка, различные новые методы сварки, наплавки, напыления, резки, идет внедрение робототехнических комплексов, новейших средств технологического оснащения, а также современных методов контроля качества сварных конструкций [21].
     Важной задачей является повышение качества сварных конструкций, решение ее заложено во всех стадиях их создания: при проектировании, при разработке технологического процесса изготовления, транспортировке к месту установки, во время осуществления монтажных работ, включая испытания, а также при эксплуатации.
     На машиностроительных предприятиях разработаны и внедряются в производство новые конструкции источников питания сварочной дуги, которые потребляют меньшое количество электроэнергии, оборудование для механизированных автоматизированных способов сварки.



1. НАЗНАЧЕНИЕ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОЛОННЫ
     
     Колонна К-1-1 является частью здания завода АГНЦ-3.
     Колонна - металлическая конструкция, работающая на сжатие или сжатие с продольным изгибом, при этом все поперечное сечение испытывает равномерное сжатие, обеспечивающая передачу нагрузки от выше лежащей конструкции через фундамент на грунт. Способ закрепления колонны: шарнирное вверху и жесткое внизу, то есть горизонтальное смещение невозможно, поворот возможен, сечение колонны сплошное. По типу воспринимаемых нагрузок колонна является центрально-сжатой. Центрально сжатые колонны воспринимают продольную нагрузку, приложенную по оси колонны. При этом все поперечное сечение испытывает равномерное сжатие [22]. 
     Колонна состоит из трех основных частей: оголовка, стержня и базы. Оголовок состоит плиты, вертикальных и горизонтальных рёбер жёсткости и предназначен для установки конструкций нагружающих колонну. Плита передает нагрузку по сечению стержня через сварные швы. Для удовлетворения условий прочности оголовка предусмотрены вертикальные ребра жесткости, и поперечные ребра, которые дополнительно укрепляют стенку.
     Стержень состоит из двух швеллеров, расположенных полками вовнутрь, соединённых планками. Стержень является основным несущим элементом колонны.
     База служит для распределения равномерно по площади опирания и обеспечивает закрепление нижнего конца в фундаменте. База состоит из опорной плиты и траверс.
     Сечения элементов выбирают такими, чтобы обеспечить одинаковую жесткость в обоих направлениях. Такие колонны имеют достаточно высокую технологичность в изготовлении и экономичны по затратам металла. С точки зрения экономики еще более рациональны колонны трубчатого сечения. Однако ввиду дефицита труб такие колонны применяются редко [23].
2 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕТАЛЛА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНОЙ КОЛОННЫ
2.1. Выбор стали для изготовления конструкции

     Для обеспечения необходимых условий работы сварных соединений и конструкций, решающее значение имеет выбор материала. Правильным выбором основного металла можно обеспечить не только необходимую прочность несущих элементов в конструкции, но также и прочность околошовных зон. Для строительных конструкций применяют стали обладающие достаточной прочностью и пластичностью, хорошей свариваемостью, прочностью при динамических воздействиях, стойкостью при низких и отрицательных температурах [ 21].
     Выбор марки стали для конструкции К-1-1 производен согласно СНиП II-23-81 [5] в соответствии с режимами работы конструкции и температуры её эксплуатации. Качество и марки материалов, применяемых в соответствии с проектом при изготовлении и монтаже конструкций, должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов и технических условий и удостоверяться сертификатами или паспортами заводов-поставщиков. С учетом приложения 5 СНиП 2.01.-85 «Карты районирования территорий России по климатическим характеристикам», колонна располагается в области со среднегодовой температурой окружающей среды до -40 ?. В зависимости от степени ответственности конструкций зданий и сооружений, а также от условий их эксплуатации, все конструкции разделяются на четыре группы. Согласно СНиП II-23-81* табл. 50* сварные конструкции и их элементы, работающие при статической нагрузке подверженные сжатию или сжатию с изгибом, относятся к 3 группе (колонны), наиболее ответственные элементы конструкции изготавливаются из стали 345, а остальные из стали 245. Это группа конструкционных низкоуглеродистых сталей содержание каждого из легирующих компонентов не превышает 2%, а суммарное содержание легирующих компонентов менее 3,5%. Конструкционными называют стали, предназначенные для изготовления деталей машин, приборов и инженерных конструкций, подвергающихся механическим нагрузкам. Изделия из таких сталей работают при невысокой температуре (до 450 °С) и в неагрессивных средах. Содержание углерода в стали определяет ее основные физические, механические и технологические характеристики. Отличительной особенностью этих марок сталей является то, что в них содержится малое количество углерода, и они обладают высокими механическими характеристиками. Свариваются эти марки сталей без ограничений, всеми способами плавления и имеют высокие показатели по ударной вязкости. После сварки получается равнопрочное соединение, швы которого обладают удовлетворительной стойкостью к образованию кристаллизационных трещин, что обусловлено низким содержанием углерода до 0.25%. 
     Сталь должна поставляться в соответствии с ГОСТ 27772-88 [6], химический состав стали по плавочному анализу ковшовой пробы должен соответствовать нормам, приведенным в таблице 2.1.
     Таблица 2.1 - Химический состав применяемых сталей
Химический элемент
Массовая доля элементов, %

С245
С345
Углерод (C)
не более 0.22
не более 0.15
Марганец (Mn)
не более 0.65
1.3-1.7
Кремний (Si)
0.05-0.15
не более 0.080
Сера (S)
не более 0.050
0.040
Фосфор (P)
не более 0.040
не более 0.035
Хром (Cr)
не более 0.30
не более 0.30
Никель (Ni)
не более 0.30
не более 0.30
Медь (Cu)
не более 0.30
не более 0.30
Ванадий (V)
_
_
Другие элементы
_
_

     Механические характеристики дифференцированы в зависимости от толщины проката и марки стали.
     Механические свойства при растяжении, ударная вязкость, а также условия испытаний на изгиб должны соответствовать для листового и широкополосного универсального проката таблицы 2.2 и 2.3.
      Таблица 2.2 - Механические свойства стали С245 ГОСТ 27772 - 88 в холодном состоянии [3]
Предел прочности ?в, МПа
Предел текучести  ?T, МПа
Относительное удлинение d5 %
Ударная вязкость, Дж/см2
     
     

+20 0С
-20 0С
370
245
25
10
5
     
     Таблица 2.3 - Механические свойства стали С345 ГОСТ 27772 - 88 в холодном состоянии [3]



?в
?T
d5
-
мм
-
МПа
МПа
%
Лист, ГОСТ 27772-88
2 - 3.9

490
345
15
     
      Свариваемость – это способность металлов к образованию качественного сварного соединения. Свариваемость определяется внешними и внутренними факторами. К ним, помимо химического состава, относятся технология сварки (режимы), жесткость сварного узла, а также комплекс требований, предъявляемых к сварному соединению условиями эксплуатации.  Основными характеристиками свариваемости сталей является их склонность к образованию трещин и механические свойства сварного шва. 
      Воспользовавшись расчетно-статистическим методом, оценим стойкость стали С245 к образованию горячих трещин при наиболее неблагоприятном химическом составе.
       ,                          (2.1)
      где химическими элементами представлено их содержание в стали.
      Подставим числовые значения:
      
      Так как HCS=3,1 ? 4, то делаем вывод, что данная сталь не склонна к образованию горячих трещин. 
      Склонность к образованию холодных трещин проверяем по формуле:
      
               (2.2)
      Сэкв = 0,4445 ? 0,45, из этого следует, что  не подвержен возникновению  трещин. Повышение  шва против образования  трещин при сварке  за счет снижения в шве  серы и некоторых  элементов за счет  проволоки с пониженным  указанных элементов, а  выбором соответствующей  сварки (последовательность  швов, обеспечение  формы провара) и  конструкции изделия .
      В сталях данного  возможно образование пор за  выгорания углерода, а  могут вызвать  в металле газы N2 и Н2. 
         предотвращения образования  
      1) Металлургические (H + F ? HF ?, H +0 ? OH ?) 
      2) технологические  очистка кромок от  масел, краски). 
      3)  защита зоны  от азота. 
      4) Прокаливание  флюсов. 
      5) Уменьшение  сварки, чтобы  успели выделиться.
      В  2.4 представлен средний  металла шва,  на стали С245  сварочной проволокой  %.
      
      
      Таблица 2.4 - Средний  металла шва, % [4]

С
Si
Mn
S
P
С245
0,14-0,22
-

до 0,050
до 0,040
      
         С245 сваривается  всеми видами и  сварки плавлением. 
         и характеристики основного  должны подтверждаться  При отсутствии сертификата на  следует провести  предусмотренные ГОСТами или ТУ в  заводской лаборатории.
      На  листов не допускаются:  заусенцы, литейные  На кромках листов не  быть расслоений.
         металлов на складах  быть организовано  образом, чтобы  были промаркированы  и исключалась возможность  отдельных марок  и других материалов.
        подачей металла в  при необходимости зачистить его и  в цехе подготовки. 
         сталь должна  проверена с целью  ее полномерности.
      Металлопрокат,  для изготовления колонны, не  иметь расслоений,  зазоров [9].
     
2.2.  сварочных материалов
     
       материалы для изготовления  «сварная колонна»  ОТК внешней приёмки по  При отсутствии сертификата  испытывается в центральной  лаборатории.
     Для сварки  «сварная колонна» из  345 и 245 принимается сварочная  Св-08Г2С.
     Технические  на сварочную проволоку:
 с проволока должна  в мотках, кассетах,  или бухтах, сопровождающихся т или сертификатом по ГОСТ  -70 [13]. 
 проволока на  должна быть  ОТК внешней приёмки по 
 химические и механические  наплавленного металла  соответствовать основному 
     Таблица 2.5 - Химический  проволоки Св-08Г2С (%) по  2246-70
C
Si
Mn
Ni
S
P
Cr
N
0.05 - 
0.7 - 0.95
1.8 - 2.1
до 0.25
до 
до 0.03
до 0.2
до 0.01
     
       должна поставляться с  поверхностью или с не омедненной  но с удалением следов  смазки. При этом вид  поставляемой проволоки  изготовителем, если в  не оговорена поставка  с омедненной поверхностью.
       проволоки должна  чистой, не иметь  расслоений, цветов  ржавчины, масляного  и других дефектов.
     При  произвести очистку  проволоки механическим или  способом, в зависимости от  материала.
     На поверхности  допускаются риски (в том  затянутые), царапины,  рябизна и отдельные  Глубина указанных  не должна превышать  отклонения по диаметру  По требованию потребителя  поставляется с улучшенной  за счет ее шлифования или  в промежуточном или конечном 
     Проволока должна  принята техническим  предприятия-изготовителя по сертификату.  должен гарантировать  поставляемой проволоки  стандарта ГОСТ  -70 [8].
     Кассеты и бухты  состоять из одного  плотно увязанного  чтобы исключить  разматывания кассеты,  бухты.
     Маркировка,  транспортировка и хранение:
       моток должен  плотно перевязан  проволокой не менее чем в  местах, равномерно  по периметру мотка,  проволоки должны  легко находимы.  контактная стыковая  отдельных кусков  одной плавки: при  зона сварного  должна соответствовать  стандарта. 
     Масса  мотка или бухты не  превышать 80 кг.
     Возможно,  проволоки в кассетах  15-18 кг.
     На каждый моток,  или бухту проволоки  металлическую бирку, на  должны быть 
     а) наименование и товарный  предприятия-изготовителя;
     б) условное  проволоки;
     в) номер 
     г) клеймо технического  удостоверяющее соответствие  требованиям стандарта.
       должна транспортироваться в  крытых вагонах,  автофургонах и т. п. в условиях,  сохранность упаковки,  проволоку от загрязнения и  атмосферных осадков.
     С  потребителя допускается  проволоки на крупногабаритных  массой 1 тонна и  в открытом подвижном 
     Проволока должна  в сухом закрытом  защищающем ее от воздействия  осадков и почвенной  в условиях, предохраняющих  от ржавления, загрязнения и  повреждений.
     В качестве  зоны сварки и  изоляции сварочной  от атмосферного воздействия,  дугового разряда,  воздействия с жидким  и формирования поверхности шва при - и механизированной сварке  углекислый газ СО2 по ГОСТ  высшего сорта с  жидкого газа  поставляемого в баллонах по  949-73 под давлением 20 МПа в  виде [8].
     Технические  на углекислый газ.
     Углекислый газ  к окислительным газам,  его в основном применяют для  низкоуглеродистых и низколегированных  СО2 является активным , может вступать в  взаимодействие со свариваемыми  или растворяться в нем. 
          двуокись углерода в  транспортируют всеми  транспорта в соответствии с  перевозки грузов.  баллоны должны  в горизонтальном положении с  между ними или в  положении при наличии  колец и при условии  погрузки. Транспортная  наносится в соответствии с  14192-77 с нанесением  знака «Боится  и предупредительной надписью «Не 
     На каждый баллон  ярлык с обозначениями:  предприятия изготовителя и его  знак; наименования и  продукта; номера  и даты их изготовления;  настоящего стандарта.  окрашивают в черный  
     Для двуокиси углерода  на базе экспанзерного  очистки коксового  наносят предупредительную  надпись: «Применение для  целей не допускается». 
       двуокись углерода  давления хранят в  в специальных складских  или на открытых огражденных  под навесом, защищающим  от атмосферных осадков и  солнечных лучей.
       отклонение массы  наполненных баллонов не  превышать 2% от номинальной.  и другие сосуды  давления поступающие от  должны иметь  давление двуокиси  не ниже 4 кгс/см2.
     По  показателям жидкая  углерода должна  нормам, указанным в  2.6 [9].
     Таблица 2.6 - Нормы  двуокиси углерода по  показателям
Наименование 
Высший сорт
 доля двуокиси  (СО2), %
Не менее 99.8
 доля окиси  (СО)
Должна  испытание по п. 4.4 по ГОСТ 
Массовая концентрация  масел и механических  не более
0.1
Наличие 
Должна выдержать  по п. 4.6 по ГОСТ 8050-85
 соляной кислоты
 выдержать испытание по п. 4.7 по  8050-85
Наличие  и азотной кислот
 выдержать испытание по п. 4.8 по  8050-85
Наличие  и этаноламиаков
Должна  испытание по п. 4.9 по ГОСТ 
Наличие запаха и 
Должна выдержать  по п. 4.10 по ГОСТ 
Массовая доля 
Должна выдержать  по п. 4.11 по ГОСТ 
Массовая концентрация  паров при температуре  и давлении 101.3 кПа не  что соответствует температуре  двуокиси углерода  парами при давлении  при температуре 20°С не 
0.037
Минус 48
 ароматических углеводородов
 выдержать испытание по п. 
Наличие оксидов 
Должна выдержать  по п. 4.14
     
     

3.ОПИСАНИЕ  ЕЕ УЗЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ

         сварной колоны:
         – 10420 мм;
      ширина –1600 мм;
         – 450 мм;
      толщина основного  – 5…20 мм;
      вес сварной  – 50080 кг.
      Продольная  возникающая в сечениях  нагруженной колонны – N=  кН.
      
      Рисунок 3.1 - Нагрузка 
      
      При расчете центрально-сжатых  необходимо знать  длину. Для этого  установить расчетную  колонны. При опирании  балки на колонну  колонна рассматривается как  - закрепленная вверху .
      Расчетная длина  постоянного сечения:
      ,
          - коэффициент расчетной 
       - фактическая длина  колонны (принимаемая  вы-
      соте колонны).
         гибкостью колонны  длины в пределах ? = 100 – 60 для  с усилием до 2500 кН; ? = 60 – 40 – для  с усилием 2500 –  кН; для более мощных  принимают гибкость ? = 40 – 30.
         ? = 70.
      Условная гибкость:
                                           ( ?) ?=???(R_y/E)=70?(24/(2,06??10?^4 ))=1,7.                                          
      Условной гибкости ? ? = 1,7  коэффициент устойчивости при  сжатии j = 0,868.
         требуемую площадь  сечения по формуле:
      
                                                          А=N/(?R_y ?_c )                                                 
                                                А=2000/(0.868?24?1)=96.0 см2
      Требуемая площадь  ветви:
                                                  А_0=А/2=96/2=48 см2
      Требуемый  инерции относительно x-x:
                                                           i_x=l_x/?                                                 (3.3)
      i_x=1042/70=14.9 см
      По требуемым A0 и радиусу инерции ix   из сортамента (ГОСТ  два швеллера №36,  следующие характеристики 
      A0 = 53,4 см2; A = 2Ab = 53,4 ? 2 =  см2; Ix= 10820 см4; I1= 513 см4;
ix= 14,2 i1= 3,1 см; толщину стенки d = 7,5 мм;  полки bb= 110 мм; привязку к  тяжести zо= 2,68 см;  плотность (массу 1 м  41,9 кг/м.
        
      – гибкость колонны:
      ?_х=l_x/i_x =  1042/14.9=69.93
      –  гибкость:
      ? ?=69.93??(24/(2.06??10?^4 ))=2.38
      – для кривой  ''b'' коэффициент устойчивости ? =  Проверяем общую  колонны относительно 
      оси x-x:
      N/(??A?R_y?e_c )=2000/(0,833?106,8?24?1)=0,937 <1
      Общая  колонны обеспечена.
         в колонне:
      (1-0,937)/1?100%=6,3 %.
      
      Расчет  на устойчивость относительно  оси y-y
      Расчет на устойчивость  колонны сквозного  ветви которой  планками или решетками,  свободной оси (перпендикулярной  планок или решеток)  по приведенной гибкости lef.
         определить приведенную  в колоннах с треугольной  задаемся сечением  раскосов Ad1 = 2Ad (начиная с  уголка ?50?50?5/ГОСТ  с площадью Ad= 4,8 см2, в ходе  треугольной решетки  сечения при необходимости 
      Для треугольной решетки,  из одних раскосов,  между раскосом и  поперечной силы ? = 35о  3.2), для треугольной решетки с  распорками – ? = 45о.
      Приравнивая ?x= ?ef = ?(?_(у+)^2 ?_1?А/А_d1 ) требуемое значение  колонны относительно  оси:
                                           ?y =  ?(?_(х )^2-?_1?А/А_d1 )                                             (3.4)
      ?y =  ?(?69,63?^2-26?106,8/9,6)= ?(4890,2-289,25) ,
      где ?1 = 10ld3/(bo2l1) = 10/(cos2? sin?) = 10 / 2 ? 0,574) = 26 при ? = 35о
        
      Рисунок 3.2 - К  треугольной решетки
      
      По ?y  радиус инерции:
                                       iy =ly/?y = / 67,83 = 15,36  см. 
      Воспользовавшись приближенными  радиусов инерции,  ширину сечения:
                                                  b=i_y/0.44=  15,36/0,44=34,9  
      Принимаем b= 350 мм и проверяем  в свету между  швеллеров:
                                                            а=b-2b_b                                       (3.7)
      а= 350 -  = 130  мм > 100 мм.          
      Расстояние достаточно.
         расстояние между 
      b_0=b-2z=35-2?2,38=30,24 см
      
      Проверка колонны на  относительно оси у-у.  инерции сечения  относительно оси у-у
      Iy = 2[I1 + Ab(bо/2)2] = 2  + 53,4 (30,24 /2)2] =  см4.
      Радиус инерции:
                                        i_y=?(I_y/A)= ?(22926.7/106.8)=14.65 см  
      Гибкость стержня :
                                           ?y = ly/iy = 1042/ 14,65 = .
      Приведенная гибкость:
      ?ef = ?(?_(у )^2 ?+??_1?А/А_d1 ) = ?(?67,83?^2+26?106,8/9,6) = 
      Условная приведенная :
                                   (? ??_ef ) ?=? ?_ef ?(R_y/E)=69.93??(24/(2.06??10?^4 ))= 2.37                   (3.9)
      O коэффициент устойчивости при  сжатии ? = 0,830.
         проверку:
      N/(??A?R_y?e_c )=2000/(0,83?106,8?24?1)=0,94 <1
      Общая  колонны обеспечена.
         в колонне:
      (1-0,94)/1?100%=6,0 %.
      что допустимо в  сечении согласно  [6].
      Устойчивость  относительно оси y-y обеспечена.
         усилие:
                                           Nb = N/2 = 2000/2 =  кН.                            (3.10)
      Расчетная  ветви:
                                    l1 = 2botg? = 2 · 30,24 · 0,7 =  см.
      Площадь сечения Ab = 53,4 см2.
      Радиус  сечения 36 относительно 1-1 i1 = 3,1 см.
      Гибкость :
                                         ?_1=l_1/i_1 =  42.34/3.1=13.6                                         (3.11)   
      Условная гибкость :
      ? ?=13.6??(24/(2.06??10?^4 ))=0.46
      Коэффициент устойчивости при  сжатии  ? = 0,984.
         устойчивость отдельной 
      N_b/(??A_b?R_y?e_c )=1000/(0,984?53,4?24?1)=0,79<1
      Ветвь колонны на  между смежными  решетки устойчива.
         треугольной решетки
         треугольной решетки  колонны выполняется как  решетки фермы,  которой рассчитываются на  усилие от условной  силы Qfic (рис. 3.2). 
      При  перекрестных раскосов  решетки с распорками  учитывать дополнительное  возникающее в каждом  от обжатия ветвей  Усилие в раскосе  по формуле:
                                                N_d=Q_jic/(2cos?)                                        (3.12)
      N_d=26,82/((2?0,819) )=16,37кН
         раскоса из равнополочного  ?50?50?5, предварительно принятое при  стержня сквозной  (Ad = 4,8 см2), проверяем на устойчивость, для  вычисляем:
      – расчетную  раскоса:
                                   ld = bo/cos? = 0,819 = 36,92 см; 
      – максимальную гибкость :
                                                 ?_у0=l_d/i_y0 =36,92/0,98=37,7                                (3.14)
      где iyo =  см – минимальный радиус  сечения уголка  оси yо-yо (по сортаменту);
      –  гибкость раскоса:
                              (?_y0 ) ?=?_y0??(R_y/E)=37,7??(24/(2,06??10?^4 ))=1,28 
      – ?min = 0,925 – минимальный  устойчивости;
      – ?с = 0,75 –  условий работы,  одностороннее прикрепление  из одиночного уголка.
         проверку сжатого  на устойчивость по формуле:
                                      N_d/(??A_d?R_y?e_c )=16,37/(0,925?53,4?24?1)=0,014<1 
      Устойчивость раскоса 
      Распорки служат для  расчетной длины  колонны и рассчитываются на  равное условной  силе в основном  элементе (Qfic/2).  они принимаются такого же  как и раскосы. 
      Оголовок  колонны
      Оголовок  из плиты и диафрагмы,  горизонтальным ребром  (рис. 3.3).
        
      Рисунок 3.3 -  сквозной колонны
         диафрагмы td определяется  на смятие от продольной N:
                                   t_d=N/(l_ef?R_p??_c )=2000/(29?33,6?1)=2,05см,                               (3.17)
      где l_ef=b_h+2t_on=24+2?2.5=29 см                                           (3.18) 
        –  длина распределения на равная ширине  ребра главной bh плюс две толщины  оголовка колонны (ton 25 мм).
      Принимаем td = 21 мм.
         диафрагмы определяется из  среза стенок  колонны (d = 7,5 мм – толщина  для принятого швеллера):
                        hd = N/(4dRs?c) = (4 · 0,75 · 13,92 · 1) = 49,8 см. 
      Принимаем hd = 50 см.
      Проверяем  на срез как короткую 
                                     1,5Q/(h_d?t_d?R_s??_c )=(1.5?1000)/(50?2,1?13,92?1)=1,02 >1,                         (3.20)
      где Q = N/2 = 2 = 1000 кН.
      Условие прочности не  Принимаем толщину td = 25 мм и производим повторную 
                                  1,5Q/(h_d?t_d?R_s??_c )=(1.5?1000)/(50?2,5?13,92?1)=0,862 <1      
      Толщину горизонтального  жесткости принимаем ts= 10 мм, что      t_d/3=21/3=7.0 мм
      Ширину bs назначаем из  устойчивости ребра:
                      b_s=2?0.5?t_s??(E/R_y )=2?0,5?1??((2,06??10?^4)/24)=29,3 см  
      Принимаем bs= 30 см.
      
      
      
      Конструирование и  базы колонны
         является опорной  колонны и служит для  усилий с колонны на  При сравнительно небольших  усилиях в колоннах (до  – 5000 кН) применяют  с траверсами. Усилие от  колонны передается  сварные швы на плиту,  непосредственно на фундамент. Для  равномерной передачи  с плиты на фундамент  плиты при необходимости  быть увеличена  дополнительных ребер и 
      База закрепляется с  ее проектного положения на  анкерными болтами. В  от закрепления осуществляется  или жесткое сопряжение  с фундаментом. В базе с  сопряжением анкерные  диаметром 20 – 30 мм крепятся  за опорную плиту,  определенной гибкостью,  податливость при действии  моментов (рис. 3.4).
        
         3.4 - База колонны при  сопряжении с фундаментом
      Для  некоторой передвижки  колонны в процессе ее  в проектное положение  отверстий в плите для  болтов принимают в 1,5 – 2  больше диаметра  На анкерные болты  шайбы с отверстием,  на 3 мм больше диаметра  и после натяжения  гайкой шайбу  к плите. При жестком  анкерные болты  к стержню колонны  выносные консоли  имеющих значительную  жесткость, что устраняет  поворота колонны на  При этом болты  24 – 36 мм затягиваются с напряжением  к расчетному сопротивлению  болта. Анкерная  принимается толщиной tap= 20 – 40 мм и bap, равной четырем  отверстий под болты.
         базы должна  принятому в расчетной  колонны способу  ее с фундаментом. Принята к  и конструированию база  с жестким закреплением на 
      Определение размеров  плиты в плане
         расчетное усилие в  на уровне базы с  собственного веса 
      N^'=N+2A_b?l???k=2000+2?53,4?1042?7850??10?^(-8)?1,2=2010,5  кН,                                                                                                           (3.22)
      где k= 1,2 –  коэффициент, учитывающий вес  элементов базы и  колонны. Давление под  принимается равномерно  В центрально-сжатой колонне  плиты в плане  из условия прочности  фундамента:
                                  А_f=N'/(??R_bloc )=2010,5/(1?0,9)=2233,9 см2,                           (3.23)
        y – коэффициент, зависящий от  распределения местной  по площади смятия  равномерном распределении y =1);
      Rb,loc –  сопротивление бетона  под плитой, определяемое по :
                        Rb,loc= ??bRb = 1 ? 1,2 ? 7,5 = 9 МПа = 0,9 2,                (3.24)
      где a = 1 – для  класса ниже 
      Rb= 7,5 МПа для класса бетона  – расчетное сопротивление  сжатию, соответствующее его 
      jb – коэффициент, учитывающий  прочности бетона  в стесненных условиях под  плитой и определяемый по :
                                                   ?_b=?(A_f1/A_f ),                                                  (3.25)                              
      здесь Af1 –  верхнего обреза  незначительно превышающая  опорной плиты Af.
         задаемся jb= 1,2.
      
         опорной плиты
         плиты (ширина B и L) назначаются по требуемой Af, увязываются с контуром  (свесы опорной  должны быть не  40 мм) и согласуются с сортаментом  3.5).
      
      Рисунок 3.5 - К расчету  плиты
      Назначаем  плиты:
                               B = h + 2tt + 2c = 36 + 2 · 1 + 2 · 4 = 46 см, 
      где h= 36 см – высота  стержня колонны;
      ttт= 10 мм –  траверсы (принимают 8 – 16 
      с = 40 мм – минимальный вылет  части плиты  принимают равным 40 – 120 мм и при  уточняют в процессе  толщины плиты).
         длина плиты:
         L=A_f/B=2233,9/46=48,56 см>L_min=(b+2?4)=(40+8)=48 см   
      Для центрально-сжатой колонны  плита должна  близкой к квадрату  соотношение сторон  L/В  Принимаем квадратную  с размерами В = L= 480 мм.
         плиты Af = LВ = 48 · 48 =2304 см2.
         обреза фундамента  верхнего обреза  устанавливаем на 20 см больше  опорной плиты)
      А_f1=  = 4624 см2
      Фактический :
      ?_(b )=?(4624/2233,9)=1,26 >1,2.
      Расчетное сопротивление  смятию под плитой
      R1 ? 1,26 ? 7,5 = 9,45 МПа =  кН/см2.
      Проверяем  бетона под плитой:
      N'/(A_f?R_(b,loc) )=2010.5/(2233,9?0,95)=0,95<1
         размеров плиты не  так как она была принята с  размерами в плане.
         толщины опорной 
      Толщину опорной  опертой на торцы  траверс и ребер,  из условия ее прочности на  от отпора фундамента,  среднему напряжению под 
      
                                 ?_f=N'/A_f =2010,5/2233,9=0,9  кН/см2                                      (3.28)
         плиты не рекомендуется  больше 40 мм. Для расчета  выделяют участки  опертые по четырем,  и одной (консольные)  соответственно обозначенные  1, 2, 3 (рис. 3.5).
      В каждом  определяют максимальные  моменты, действующие на  шириной 1 см, от расчетной  распределенной нагрузки:
                                            q=?_f?1=0,9                                       (3.29)           
      На участке 1,  по четырем сторонам:
                       М_1=?_1?q?a^2=0,053?0,9??36?^2=61,82            (3.30)
      где a1=  – коэффициент, учитывающий  пролетного момента за  опирания плиты по  сторонам.
      Значения b и a по размерам в свету:
      b = 400 – 2d = 400 – 2 ? 7,5 = 385 а = 360 мм; b/а = 385 / 360 = 1,07.
      На 2, опертом по трем 
                                                  М_2=b?q?a^2,                                             (3.31)
      где b –  принимается в зависимости от  закрепленной стороны b1 = 40 мм к свободной а1 = 360 мм.
      
      Укрепление  диафрагмой
      Отношение b1/a1 = 40 / 360 = 0,11; при отношении b1/a1< 0,5 плита рассчитывается как  длиной b1 = 40 мм (рис. 3.6).
         момент:
                                        M_2=(q?b_1^2)/2=(0,9?4^2)/2=7,2 кН?см  
      На консольном участке 3:
                                     М_с=  (q?c^2)/2=(0,9?5^2)/2=11,25                              (3.33)                     
      
      Рисунок 3.6 -  плиты диафрагмой
      
      При  плиты на два канта,  под углом, расчет  момента в запас  производится как для плиты,  по трем сторонам,  размер a1 по диагонали  кантами, размер b1 расстоянию от вершины  до диагонали (рис. 3.7, а).
      При  отличии моментов по  на различных участках  необходимо внести  в схему опирания  чтобы по возможности  значения моментов. Это  постановкой диафрагм и  Разделяем плиту на 1 пополам диафрагмой td = 10 мм (рис. 3.6).
      Соотношение :
      b/a= 38,5 / 17,5 = 2,2 > 2,
      где
                                         a=((h-t_d ))/2=(36-1)/2=17,5 см  
      При опирании плиты на  канта с отношением b/a> 2 изгибающий момент  как для однопролетной балочной  пролетом а, свободно  на двух опорах:
                                 M_1^'=  (qa^2)/8=  (0,87??17,5?^2)/8=33,3                             (3.35)
      По наибольшему  из найденных для различных  плиты изгибающих  определяем требуемый  сопротивления плиты  1 см:
                                                 W_f=(1?t_f^2)/6=  M_max/(R_y?e_c ),                                          (3.36)
      откуда  плиты:
                                        t_f=?((6M_max)/(R_y??_c ))= ?((6?33,3)/(24?1))=2,95 см                         (3.37)
         лист толщиной 30 мм.
      При  изгибающего момента M1?в  шириной 1 см для рассматриваемого  плиты 1 допускается  разгружающее влияние  консольных участков  длинных сторон  в неразрезной балке) по :
      M1?= M1 – M3 =q(?1a2 – 0,5c2) = 0,9 (0,053 ? 362 – 0,5 ? 52) = 50,57 
      
      Расчет траверсы
         траверсы принята tt = 10 мм.
         траверсы определяется из  размещения вертикальных  крепления траверсы к  колонны. В запас  предполагается, что все усилие  на траверсы через  угловых шва (сварные  соединяющие стержень  непосредственно с плитой  не учитываются).
      Принимаем  сварного шва kf  = 9 мм  задаются в пределах 8 – 16 мм, но не  1,2tmin). Требуемая длина  шва, выполненного  сваркой, из расчета по  сплавления:
      lw = N/(4?zkf Rwz?wz?c) = 2/ (4 ? 1,05 ? 0,9 ? 16,65 ? 1 ? 1) =  см <
      < 85 ?f kf = 85 · 0,9 · 0,9 = 68,85 см.
      Принимаем  траверсы с учетом  1 см на дефекты в на.......................