На что работает колонна
Колонны,работающие на центральное сжатие
 |
Колонны служат для передачи нагрузки от вышележащих конструкции через фундаменты на грунт. Верхняя часть колонны, на который опираются вышележащие конструкции, называется оголовком. Основная часть колонны, передающая нагрузку сверху вниз, называется стержнем. Нижняя часть колонны, передающая, нагрузку от стержня па фундамент называется базой или башмаком. Если продольная сила, приложена по центру тяжести сечения стержня, то она называется центрально сжатой.
Если продольная сила не совпадает с центром тяжести сечения или к стержню приложены какие-либо поперечные нагрузки, то кроме сжатия возникает изгиб, и колонна называется внецентренно сжатой.
Центрально-сжатые колонны бывают сплошные и сквозные.
Сплошные колонны применяют при больших нагрузках и небольших высотах; сквозные, наоборот, при меньших нагрузках и больших высотах.
Максимальная нагрузка колонны:
— 2700-3500 кН;
— 5500-5600 кН, при нагрузках больше указанных более рациональны сплошные колонны.
Типы сечений стержня
Наиболее простая колонна получается из прокатного двутавра (а), однако вследствие относительно небольшой боковой жесткости такая колонна рациональна в тех случаях, когда в плоскости меньшей жесткости есть дополнительные раскрепления (связи). Наиболее распространены составные двутавровые сечения (б, в), они жестки в обоих направлениях и достаточно просты в изготовлении. По затрате металла наиболее экономичны колонны трубчатого сечения (г). В последние время нашли применение колонны из широкополочных двутавров. Это сечение обладает достаточно большой жесткостью как в плоскости, так и из плоскости стенки и является весьма экономичным. Другие сечения (с, д, е, ж, з)применяются редко.
Расчет колонны проводится в такой последовательности:
Расчет стержня колонны
1. Задаются типом сечения.
2. Выбирают расчетную схему.
3. Подсчитывается нагрузка на колонну.
Где коэффициент 1,01 учитывает собственный вес колонны.
4. Определяется расчетная длина в обоих направлениях.
где 
– коэффициент расчетной длины,
— геометрическая длина колонны.
5. Определяем требуемую площадь сечения.
Чтобы определить коэффициент 
, задаемся гибкостью 
при N=1500-2500 кН, l=5-6 м, 
при N=2500-4000 кН, 
В зависимости от класса стали и гибкости определяем по таблице СНиП. Определяем в первом приближении 
и 
, соответствующий заданной гибкости.
6. Определяем габариты сечения.
Зависимость радиуса инерции от типа сечения приближенно выражается по формулам:
Отсюда определяются требуемые генеральные размеры сечения:
Для сплошных двутавровых колонн 
поэтому обычно определяют «b», а «h» принимают по конструктивным и производственным соображениям.
7. Затем подбирают 
исходя из требуемой площади колонны и условий местной устойчивости.
Общая площадь сечения распределяется между поясами и стенкой так, чтобы около 80% приходилось на долю поясов. 
Толщина стенки 
Требуемая толщина одного пояса 
С учетом толщины проката округляют значения 
и 
.
Скомпоновав сечение, т.е. назначив размеры 
, 
, 
, 
, 
, производят проверку подобранного сечения.
8. Определяются фактические геометрические характеристики.
По наибольшей гибкости 
(которая не должна превышать предельного значения 
=120) по таблицам определяют значение 
.
9. Затем проверяют общую устойчивость стержня колонны.
При недонапряжении более чем на 5 % производят корректировку принятого сечения. Кроме того, проверяется местная устойчивость стенки ипоясов
10. Местная устойчивость пояса обеспечена если:
11. Местная устойчивость стенки обеспечена если:
при условной гибкости стержня колонны 
при условной гибкости стержня колонны 
, где
условная гибкость стержня колонны 
При 
стенки укрепляют поперечными ребрами жесткости на расстоянии 
, но не менее 2 ребра на отправочный элемент.
Сквозные колонны
Типы сечений и соединений ветвей сквозных колонн.
Ось X – материальная ось (пересекает материал),
Ось У – свободная ось (не пересекает материал).
Наиболее распространены колонны с одной свободной осью (а, б).
Сечение по типу (г) применяется при большой высоте и малых нагрузках.
У сквозных колонн должен быть обеспечен зазор между полками ветвей 100-150 мм для окраски внутренних поверхностей.
Отдельные ветви соединяются между собой решетками разных типов, которые обеспечивают совместную работу ветвей.
б) из раскосов и распорок
в) безраскосного типа в виде планок (применяется при N=2000-2500кН).
При расстоянии между ветвями больше 0,8-1 м элементы безраскосной решетки получаются тяжелыми и тогда применяют раскосную решетку.
Чтобы сохранить неизменяемость контура поперечного сечения сквозной колонны, ветви соединяют поперечными диафрагмами через 3-4м по высоте колонны.
Влияние решеток на устойчивость стержня сквозной колонны
Решетки, связывая ветви колонны, обеспечивают их совместную работу и общую устойчивость стержня. Вследствие деформативности решеток, гибкость стержня сквозной колонны относительно свободной оси больше гибкости относительно материальной оси и зависит от типа решетки.
Расчет относительно материальной оси х-х ведется аналогично сплошностенчатым колоннам.
Расчет относительно свободной оси у-у ведется по приведенной гибкости 
μ- коэффициент приведения длины составного стержня;
гибкость стержня в плоскости параллельной плоскости планок.
Приведенная гибкость с планками
Из требования равноустойчивости относительно осей х и у, приведенная гибкость 
должна быть равна гибкости относительно материальной оси 
Подбор сечения сквозной колонны
1. Устанавливаем расчетную схему.
2. Задаемся типом сечения.
3. Подсчитываем нагрузку.
4. Определяем расчетную длину в обоих направлениях.
5. Определяем требуемую площадь поперечного сечения.
Из расчета на устойчивость относительно материальной оси х-х:
Для определения 
задаемся гибкостью:
при N
| | | следующая лекция ==> |
| Конструирование болтовых соединений | | |
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Ректификационные колонны: принцип работы и рейтинг лучших моделей
При производстве спирта используют оборудование, в котором происходит нагрев браги или спирта-сырца, испарение и теплообмен между паром и жидкость. Колонна ректификационная – это как раз то приспособление, которое помогает получить достаточно чистый спирт.
Для промышленного производства применяют колонны высотой до 7–9 м. В домашних условиях такое оборудование просто некуда поместить, да и стоит оно дорого. Поэтому используют более низкие колонны. По сути, это те же самогонные аппараты, которые могут работать в режиме дистилляции и ректификации.
Принцип работы
Внешне колонна представляет собой длинную трубу. По ней пар из перегонного куба поднимается, охлаждается, частично конденсируется в виде флегмы. Наиболее легкие пары спирта проходят дальше, а жидкость стекает вниз. В этом и состоит принцип работы ректификационной колонны.
Она разделяет спиртосодержащую жидкость на разные по температуре кипения фракции, и на выходе получается 96–97% спирт без постороннего запаха и вкуса.
Чтобы процесс конденсации проходил эффективнее, внутри колонны помещают специальные металлические насадки или тарелки. Могут устанавливать дефлегматор, охлаждающий пар. Чем интенсивнее флегма будет контактировать с паром, тем крепче и чище получится напиток на выходе.
Как выбрать колонну
Преимущество первого варианта – есть комплект готового к работе оборудования.
Второй вариант позволяет постепенно выбирать оптимальные для пользования детали, из которых собирается аппарат.
Покупая колонну, надо учесть ее высоту, подготовить место для установки. Изучают характеристики изделия, продумывают способы нагрева емкости и подвода воды для охлаждения.
Среди параметров ректификационной колонны наиболее важны:
При любой покупке принимают во внимание цену. Если она не устраивает, то стоит задуматься. Может, лучше покупать части аппарата по отдельности, чем потратить деньги на недорогое, но малоэффективное изделие.
Обзор 10 самых популярных моделей
Вопрос, какая лучше ректификационная колонна, довольно сложный. Самым распространенным в домашних условиях считается царга 1,5 дюйма (38 мм). Более продвинутые винокуры предпочитают 2 дюйма и более. Аппарат с кламповыми соединениями можно совершенствовать, удлинять колонну дополнительной царгой, диоптрами.
Союз 1,5
Булат Богатырь
Крышка с биметаллическим термометром закрепляется винтовыми зажимами, предусмотрена заливная горловина. Высота в сборе 1,03 м. При объеме куба 21 л цена составляет от 16 000 р.
Добрый жар Маяк 20 л
Феникс Сириус Про
WEIN ReForm
Лидер 30 л, с диоптром
КОЛОННЫЙ ЛЮКС-4, Мастерская застолья
Brendimaster XO
Алковар УБК 60
ЧЗДА Горилыч 20/300/t
Под какие задачи подходят аппарат с колоннами
Практически все самогонные аппараты колонного типа можно использовать как дистилляторы и как ректификаторы. Тем, кто только начинает заниматься самогоноварением, лучше приобрести полный комплект оборудования, готового к работе. Можно остановить свой выбор ректификационной колонны для дома на модели типа Союз 1,5 и Феникс Сириус с царгой 1,5 дюйма. Надежным считаются аппараты марки ЧЗДА, WEIN.
Более опытным пользователям подойдут колонны с царгой на 2 дюйма. Можно подобрать колонну отдельно под конкретный бак – так предлагает Мастерская застолья. Или дооснастить необходимым оборудованием имеющийся самогонный аппарат. В этом случае даже в домашних условиях за 2 перегонки реально получить из браги спирт крепостью 96%.
Автор: Екатерина Листопадова,
специально для Tonnasamogona.ru
Полезное видео о принципах проведения ректификации
Колонна – все, что необходимо знать о предназначении и применении
Что такое колонна, каких видов бывает это сооружение и, вообще, какую функцию выполняет? Предлагаю разобраться со всеми этими моментами. Данная информация наверняка будет вам полезной в частном строительстве.
Колонны выполняют несущую и декоративную функции
Общие сведения
Колонны, по сути, представляют собой опоры, которые выполняют несущую функцию, т.е. придают строению жесткость по вертикали. Кроме того, очень часто они служат еще и декоративным элементом, который может украшать как фасад здания, так и интерьер помещения.
Надо сказать, что иногда колонны применяют исключительно в декоративных целях. К примеру, для украшения интерьера применяют колонны из полиуретана или даже гипсокартона. Соответственно, никакую несущую функцию они выполнять не могут.
Обсадная конструкция, именуемая колонной, укрепляет стенки скважины
Существуют еще обсадные колонны, которые к опорным не имеют никакого отношения, так как представляют собой трубу, предназначенную для укрепления стенок буровых скважин. Кроме того, в нефтяной и спиртовой промышленности используются еще ректификационные колонны. Они представляют собой цилиндрообразную емкость, в которой происходит деление жидкости на фракции.
Ректификационная конструкция, которая тоже называется колонной, применяется в нефтедобывающей отрасли
Разновидности колонн
Колоны различаются по следующим параметрам:
Далее подробней ознакомимся со всеми их видами.
Стальные колонны применяют при возведении различных металлических конструкций
Материалы
В наше время чаще всего опоры делают из следующих материалов:
Кирпичные опоры обычно применяют в частном строительстве
Надо сказать, что бетонные опоры в свою очередь делятся на два типа:
Колонны бывают круглыми и прямоугольными
Форма
Что касается формы, то чаще всего встречаются следующие их виды:
Надо сказать, что существуют еще так называемые полуколонны, который представляют опоры, выступающие из стены. Как и вышеописанные конструкции, они могут выполнять две функции одновременно – несущую и декоративную.
Строительство
Напоследок я расскажу как выполняется установка монолитных колонн. Как обычно, прежде чем приступить к строительству, нужно подготовит проект.
Так как колонны выполняют несущую функцию, крайне важно правильно выполнить расчет, чтобы несущая способность соответствовала нагрузке, которой они будут подвергаться. На этом этапе определяется количество колонн, их размер, а также шаг между ними.
Что касается монтажа, то эту операцию можно разбить на три основных этапа:
Основные этапы монтажа монолитной колонны
Подготовка основания
Так как колонны сами по себе имеют достаточно большой вес, к тому же выполняет несущую функцию, устанавливаются они на фундамент. Наиболее простой и быстрый вариант – это вкопать в грунт специальный стакан под колонну, т.е. готовый фундамент, выполненный на заводе ЖБИ.
Если же вы хотите сделать фундамент своими руками, нужно выполнить следующие действия:
