Konstruksi logam adalah topik yang kompleks dan sangat bertanggung jawab. Bahkan kesalahan kecil dapat menghabiskan biaya ratusan ribu dan jutaan dolar. Dalam beberapa kasus, harga kesalahan dapat berupa nyawa orang di lokasi konstruksi, serta selama operasi. Jadi, pengecekan dan pengecekan ulang perhitungan itu perlu dan penting.

Menggunakan Excel untuk menyelesaikan masalah perhitungan, di satu sisi, bukan hal baru, tetapi pada saat yang sama tidak terlalu familiar. Namun, perhitungan Excel memiliki sejumlah keunggulan yang tidak dapat disangkal:

• keterbukaan- setiap perhitungan tersebut dapat dibongkar dengan tulang.
• Ketersediaan- file itu sendiri ada di domain publik, ditulis oleh pengembang MK sesuai dengan kebutuhan mereka.
• Kenyamanan- hampir semua pengguna PC dapat bekerja dengan program dari paket MS Office, sementara solusi desain khusus mahal, dan, terlebih lagi, memerlukan upaya serius untuk menguasainya.

Mereka tidak boleh dianggap sebagai obat mujarab. Perhitungan seperti itu memungkinkan untuk memecahkan masalah desain yang sempit dan relatif sederhana. Tetapi mereka tidak memperhitungkan pekerjaan struktur secara keseluruhan. Dalam beberapa kasus sederhana, mereka dapat menghemat banyak waktu:

• Perhitungan balok untuk lentur
• Perhitungan balok untuk ditekuk secara online
• Periksa perhitungan kekuatan dan stabilitas kolom.
• Periksa pemilihan bagian bar.

File perhitungan universal MK (EXCEL)

Tabel untuk pemilihan bagian struktur logam, menurut 5 poin berbeda dari SP 16.13330.2011
Sebenarnya, dengan menggunakan program ini, Anda dapat melakukan perhitungan berikut:

• perhitungan balok berengsel bentang tunggal.
• perhitungan elemen terkompresi terpusat (kolom).
• perhitungan elemen yang diregangkan.
• perhitungan elemen terkompresi eksentrik atau bengkok terkompresi.

Versi Excel harus minimal 2010. Untuk melihat petunjuknya, klik tanda tambah di sudut kiri atas layar.

METALIK

Program ini adalah buku EXCEL dengan dukungan makro.
Dan itu dimaksudkan untuk perhitungan struktur baja menurut
SP16 13330.2013 "Struktur baja"

Pemilihan dan perhitungan lari

Pemilihan lari adalah tugas sepele hanya pada pandangan pertama. Langkah berjalan dan ukurannya bergantung pada banyak parameter. Dan alangkah baiknya jika Anda memiliki perhitungan yang tepat. Inilah tentang artikel yang harus dibaca ini:

• perhitungan lari tanpa untaian
• perhitungan lari dengan satu untai
• perhitungan lari dengan dua untai
• perhitungan lari dengan mempertimbangkan bimoment:

Tapi ada lalat kecil di salep - ternyata di file ada kesalahan di bagian perhitungan.

Perhitungan momen inersia suatu bagian dalam tabel excel

Jika Anda perlu dengan cepat menghitung momen inersia bagian komposit, atau tidak ada cara untuk menentukan GOST yang sesuai dengan struktur logam yang dibuat, maka kalkulator ini akan membantu Anda. Sedikit penjelasan ada di bagian bawah tabel. Secara umum, pekerjaannya sederhana - kami memilih bagian yang sesuai, mengatur dimensi bagian ini, dan mendapatkan parameter utama bagian:

• Momen inersia penampang
• Modulus bagian
• Jari-jari girasi bagian
• Luas penampang
• momen statis
• Jarak ke pusat gravitasi bagian.

Tabel berisi perhitungan untuk jenis bagian berikut:

• pipa
• empat persegi panjang
• Saya berseri-seri
• saluran
• pipa persegi panjang
• segi tiga

Seringkali, orang yang membuat kanopi tertutup untuk mobil di halaman atau untuk perlindungan dari matahari dan curah hujan tidak menghitung bagian rak tempat kanopi akan diletakkan, tetapi memilih bagian dengan mata atau setelah berkonsultasi dengan tetangga.

Anda dapat memahaminya, beban pada rak, yang dalam hal ini adalah kolom, tidak begitu panas, jumlah pekerjaan yang dilakukan juga tidak besar, dan penampilan kolom terkadang jauh lebih penting daripada daya dukungnya, jadi bahkan jika kolom dibuat dengan beberapa margin keamanan - tidak ada masalah besar di dalamnya. Selain itu, Anda dapat menghabiskan waktu yang tak terbatas untuk mencari informasi sederhana dan mudah dipahami tentang perhitungan kolom padat tanpa hasil apa pun - hampir tidak mungkin untuk memahami contoh perhitungan kolom untuk bangunan industri dengan beban yang diterapkan pada beberapa tingkat tanpa pengetahuan yang baik tentang kekuatan bahan, dan memesan perhitungan kolom dalam organisasi teknik dapat mengurangi semua penghematan yang diharapkan menjadi nol.

Artikel ini ditulis dengan tujuan setidaknya sedikit mengubah keadaan yang ada dan merupakan upaya untuk hanya menyatakan langkah-langkah utama dalam perhitungan kolom logam sesederhana mungkin, tidak lebih. Semua persyaratan dasar untuk perhitungan kolom logam dapat ditemukan dalam SNiP II-23-81 (1990).

Ketentuan umum

Dari sudut pandang teoretis, perhitungan elemen terkompresi terpusat, yang merupakan kolom, atau rak dalam rangka, sangat sederhana sehingga bahkan tidak nyaman untuk membicarakannya. Cukup membagi beban dengan resistansi desain baja dari mana kolom akan dibuat - itu saja. Dalam istilah matematika, terlihat seperti ini:

F=N/Rkamu (1.1)

F- luas penampang kolom yang diperlukan, cm²

n- beban terkonsentrasi diterapkan pada pusat gravitasi penampang kolom, kg;

Rkamu- Ketahanan desain logam terhadap tarik, tekan dan tekuk dalam hal kekuatan luluh, kg/cm². Nilai resistansi desain dapat ditentukan dari tabel yang sesuai.

Seperti yang Anda lihat, tingkat kerumitan tugas mengacu pada kelas dua, maksimum hingga kelas tiga sekolah dasar. Namun, dalam praktiknya, semuanya jauh dari sesederhana teori, karena beberapa alasan:

1. Secara teoritis hanya mungkin untuk menerapkan beban terpusat secara tepat ke pusat gravitasi penampang kolom. Pada kenyataannya, beban akan selalu terdistribusi dan juga akan ada beberapa eksentrisitas dari penerapan beban terpusat yang dikurangi. Dan jika terjadi eksentrisitas, maka terdapat momen lentur longitudinal yang bekerja pada penampang kolom tersebut.

2. Pusat gravitasi penampang kolom terletak pada garis lurus yang sama - sumbu pusat, juga hanya secara teoritis. Dalam praktiknya, karena ketidakhomogenan logam dan berbagai cacat, pusat gravitasi penampang dapat digeser relatif terhadap sumbu pusat. Dan ini berarti bahwa perhitungan harus dilakukan sesuai dengan bagian, yang pusat gravitasinya sejauh mungkin dari sumbu pusat, itulah sebabnya eksentrisitas gaya untuk bagian ini maksimum.

3. Kolom mungkin tidak berbentuk lurus, tetapi sedikit melengkung akibat deformasi pabrik atau rakitan, yang berarti bahwa penampang di bagian tengah kolom akan memiliki eksentrisitas aplikasi beban terbesar.

4. Kolom dapat dipasang dengan penyimpangan dari vertikal, yang berarti bahwa beban yang bekerja secara vertikal dapat menciptakan momen lentur tambahan, maksimum di bagian bawah kolom, atau lebih tepatnya, pada titik penempelan ke pondasi, namun, ini hanya relevan untuk kolom yang berdiri sendiri .

5. Di bawah aksi beban yang diterapkan padanya, kolom dapat berubah bentuk, yang berarti bahwa eksentrisitas dari aplikasi beban akan muncul lagi dan, sebagai akibatnya, momen lentur tambahan.

6. Bergantung pada bagaimana tepatnya kolom dipasang, nilai momen lentur tambahan di bagian bawah dan di tengah kolom tergantung.

Semua ini mengarah pada munculnya tekuk, dan pengaruh tekukan ini harus diperhitungkan dalam perhitungan.

Tentu saja, hampir tidak mungkin untuk menghitung penyimpangan di atas untuk struktur yang masih dirancang - perhitungannya akan sangat panjang, rumit, dan hasilnya masih diragukan. Tetapi sangat mungkin untuk memasukkan ke dalam rumus (1.1) suatu koefisien tertentu yang akan memperhitungkan faktor-faktor di atas. Koefisien ini adalah φ - koefisien tekuk. Rumus yang menggunakan koefisien ini terlihat seperti ini:

F = N/φR (1.2)

Berarti φ selalu kurang dari satu, ini berarti bahwa bagian kolom akan selalu lebih besar daripada jika Anda hanya menghitung menggunakan rumus (1.1), ini saya fakta bahwa yang paling menarik akan dimulai sekarang dan ingat itu φ selalu kurang dari satu - tidak ada salahnya. Untuk perhitungan awal, Anda dapat menggunakan nilai φ dalam 0,5-0,8. Berarti φ tergantung pada grade baja dan fleksibilitas kolom λ :

λ = aku ef / saya (1.3)

aku ef- Perkiraan panjang kolom. Panjang kolom yang dihitung dan sebenarnya adalah konsep yang berbeda. Perkiraan panjang kolom tergantung pada metode pemasangan ujung kolom dan ditentukan dengan menggunakan koefisien μ :

aku ef = aku (1.4)

aku - panjang kolom sebenarnya, cm;

μ - koefisien dengan mempertimbangkan metode pemasangan ujung kolom. Nilai koefisien dapat ditentukan dari tabel berikut:

Tabel 1. Koefisien untuk menentukan panjang efektif kolom dan rak penampang konstan (menurut SNiP II-23-81 (1990))

Seperti yang Anda lihat, nilai koefisien μ bervariasi beberapa kali tergantung pada metode pemasangan kolom, dan di sini kesulitan utama adalah skema desain mana yang harus dipilih. Jika Anda tidak tahu skema penetapan mana yang memenuhi kondisi Anda, maka ambil nilai koefisien =2. Nilai koefisien =2 diambil terutama untuk kolom berdiri bebas, contoh yang baik dari kolom berdiri bebas adalah tiang lampu. Nilai koefisien =1-2 dapat diambil untuk kolom kanopi di mana balok ditopang tanpa perlekatan kaku pada kolom. Skema desain ini dapat diterima bila balok kanopi tidak terikat secara kaku pada kolom dan bila balok memiliki defleksi yang relatif besar. Jika rangka batang yang diikatkan secara kaku pada kolom dengan pengelasan akan bertumpu pada kolom, maka nilai koefisien = 0,5-1 dapat diambil. Jika terdapat pengikat diagonal antar kolom, maka kita dapat mengambil nilai koefisien = 0,7 untuk pengikat diagonal tidak kaku atau 0,5 untuk pengikat kaku. Namun, diafragma kekakuan seperti itu tidak selalu dalam 2 bidang, dan oleh karena itu nilai koefisien tersebut harus digunakan dengan hati-hati. Saat menghitung rak gulungan, koefisien =0,5-1 digunakan, tergantung pada metode pemasangan rak.

Nilai koefisien fleksibilitas kurang lebih menunjukkan perbandingan antara panjang efektif kolom dengan tinggi atau lebar penampang. Itu. semakin besar nilainya λ , semakin kecil lebar atau tinggi penampang kolom dan, karenanya, semakin besar margin yang diperlukan untuk panjang kolom yang sama, tetapi lebih lanjut tentang itu nanti.

Sekarang kita telah menentukan koefisien μ , Anda dapat menghitung perkiraan panjang kolom menggunakan rumus (1.4), dan untuk mengetahui nilai fleksibilitas kolom, Anda perlu mengetahui jari-jari girasi bagian kolom saya :

di mana saya- momen inersia penampang relatif terhadap salah satu sumbu, dan di sini yang paling menarik dimulai, karena dalam menyelesaikan masalah kita hanya perlu menentukan luas penampang kolom yang diperlukan F, tetapi ini tidak cukup, ternyata kita masih perlu mengetahui nilai momen inersia. Karena kita tidak mengetahui salah satunya, pemecahan masalah dilakukan dalam beberapa tahap.

Pada tahap pendahuluan, biasanya diambil nilai λ dalam 90-60, untuk kolom dengan beban yang relatif kecil, = 150-120 dapat diambil (nilai maksimum untuk kolom adalah 180, nilai fleksibilitas ultimit untuk elemen lain dapat ditemukan pada Tabel 19 * SNiP II- 23-81 (1990).Kemudian berdasarkan Tabel 2 ditentukan nilai koefisien fleksibilitas φ :

Tabel 2. Koefisien tekuk elemen terkompresi terpusat.

Catatan: nilai koefisien φ dalam tabel diperbesar 1000 kali.

Setelah itu, radius girasi penampang yang diperlukan ditentukan dengan mengubah rumus (1.3):

saya = aku ef /λ (1.6)

Menurut bermacam-macam, profil bergulir dipilih dengan nilai jari-jari rotasi yang sesuai. Tidak seperti elemen lentur, di mana penampang dipilih hanya sepanjang satu sumbu, karena beban hanya bekerja pada satu bidang, pada kolom terkompresi terpusat, pembengkokan longitudinal dapat terjadi relatif terhadap salah satu sumbu, dan oleh karena itu semakin dekat nilai I z ke I y , semakin baik, dengan kata lain, profil bagian bulat atau persegi paling disukai. Nah, sekarang mari kita coba menentukan bagian kolom berdasarkan ilmu yang didapat.

Contoh perhitungan kolom terkompresi terpusat logam

Tersedia: keinginan membuat kanopi di dekat rumah kurang lebih bentuknya sebagai berikut:

Dalam hal ini, satu-satunya kolom terkompresi terpusat di bawah kondisi pengikatan apa pun dan di bawah beban yang didistribusikan secara merata adalah kolom yang ditunjukkan dengan warna merah pada gambar. Selain itu, beban pada kolom ini akan maksimal. Kolom yang ditandai dengan warna biru dan hijau pada gambar dapat dianggap sebagai terkompresi terpusat, hanya dengan solusi desain yang sesuai dan beban yang terdistribusi secara merata, kolom yang ditandai dengan warna oranye akan dikompresi secara terpusat atau dikompresi secara eksentrik atau rangka tegak, dihitung secara terpisah. Dalam contoh ini, kita akan menghitung bagian kolom yang ditandai dengan warna merah. Untuk perhitungan, kami akan mengambil beban konstan dari berat sendiri kanopi 100 kg/m² dan beban hidup 100 kg/m² dari penutup salju.

2.1. Dengan demikian, beban terpusat pada kolom, yang ditandai dengan warna merah, adalah:

N = (100+100) 5 3 = 3000 kg

2.2. Kami mengambil nilai awal λ = 100, maka menurut tabel 2, koefisien lentur φ = 0,599 (untuk baja dengan kekuatan desain 200 MPa, nilai ini diambil untuk memberikan margin keamanan tambahan), maka luas penampang kolom yang diperlukan:

F\u003d 3000 / (0,599 2050) \u003d 2,44 cm & sup2

2.3. Menurut tabel 1, kami menerima nilai μ \u003d 1 (karena atap geladak yang diprofilkan, dipasang dengan benar, akan memberikan kekakuan struktural pada bidang yang sejajar dengan bidang dinding, dan pada bidang yang tegak lurus, imobilitas relatif dari titik atas kolom akan memastikan pengikatan tiang kasau ke dinding), maka jari-jari inersia

saya= 1 250/100 = 2,5 cm

2.4. Menurut bermacam-macam untuk pipa profil persegi, persyaratan ini dipenuhi oleh profil dengan dimensi penampang 70x70 mm dengan ketebalan dinding 2 mm, memiliki radius girasi 2,76 cm. profil seperti itu adalah 5,34 cm & sup2. Ini jauh lebih dari yang dibutuhkan oleh perhitungan.

2.5.1. Kita dapat meningkatkan fleksibilitas kolom, sekaligus mengurangi radius girasi yang diperlukan. Misalnya, ketika λ = 130 faktor tikungan φ = 0,425, maka luas penampang kolom yang dibutuhkan:

F \u003d 3000 / (0,425 2050) \u003d 3,44 cm & sup2

2.5.2. Kemudian

saya= 1 250/130 = 1,92 cm

2.5.3. Menurut bermacam-macam untuk pipa profil persegi, persyaratan ini dipenuhi oleh profil dengan dimensi penampang 50x50 mm dengan ketebalan dinding 2 mm, memiliki radius girasi 1,95 cm.

Alih-alih pipa profil persegi, Anda dapat menggunakan sudut rak yang sama, saluran, balok-I, pipa biasa. Jika resistansi baja yang dihitung dari profil yang dipilih lebih dari 220 MPa, maka bagian kolom dapat dihitung ulang. Itu, pada prinsipnya, adalah semua yang menyangkut perhitungan kolom logam terkompresi terpusat.

Perhitungan kolom terkompresi secara eksentrik

Di sini, tentu saja, muncul pertanyaan: bagaimana menghitung kolom yang tersisa? Jawaban atas pertanyaan ini sangat bergantung pada bagaimana kanopi dipasang pada kolom. Jika balok kanopi melekat erat pada kolom, maka kerangka statis tak tentu yang agak kompleks akan terbentuk, dan kemudian kolom harus dianggap sebagai bagian dari kerangka ini dan bagian kolom harus dihitung tambahan untuk aksi melintang. momen lentur, tetapi kami akan mempertimbangkan lebih lanjut situasi ketika kolom yang ditunjukkan pada gambar , berengsel ke kanopi (kolom yang ditandai dengan warna merah tidak lagi dipertimbangkan). Misalnya, kepala kolom memiliki platform pendukung - pelat logam dengan lubang untuk mengunci balok kanopi. Karena berbagai alasan, beban pada kolom tersebut dapat ditransfer dengan eksentrisitas yang cukup besar:

Balok yang ditunjukkan pada gambar, dalam warna krem, akan sedikit menekuk di bawah pengaruh beban, dan ini akan mengarah pada fakta bahwa beban pada kolom tidak akan ditransfer sepanjang pusat gravitasi bagian kolom, tetapi dengan keanehan e dan ketika menghitung kolom ekstrim, eksentrisitas ini harus diperhitungkan. Ada banyak kasus pembebanan eksentrik kolom dan kemungkinan penampang kolom, yang dijelaskan oleh rumus perhitungan yang sesuai. Dalam kasus kami, untuk memeriksa penampang kolom terkompresi secara eksentrik, kami akan menggunakan salah satu yang paling sederhana:

(N/φF) + (M z /W z) R y (3.1)

Dalam hal ini, ketika kita telah menentukan bagian kolom yang paling banyak dimuat, cukup bagi kita untuk memeriksa apakah bagian tersebut cocok untuk kolom yang tersisa, karena kita tidak memiliki tugas membangun pabrik baja. , tetapi kami hanya menghitung kolom untuk kanopi, yang semuanya akan menjadi bagian yang sama karena alasan penyatuan.

Apa yang terjadi n, φ Dan R kita sudah tahu.

Rumus (3.1) setelah transformasi paling sederhana akan mengambil bentuk berikut:

F = (N/R y)(1/φ + e z F/W z) (3.2)

karena M z = N e z, mengapa nilai momennya persis seperti ini dan berapa momen hambatan W, dijelaskan secara cukup rinci dalam artikel terpisah.

pada kolom yang ditunjukkan pada gambar dengan warna biru dan hijau, akan menjadi 1500 kg. Kami memeriksa penampang yang diperlukan di bawah beban seperti itu dan ditentukan sebelumnya φ = 0,425

F \u003d (1500/2050) (1 / 0,425 + 2,5 3,74 / 5,66) \u003d 0,7317 (2,353 + 1,652) \u003d 2,93 cm & sup2

Selain itu, rumus (3.2) memungkinkan Anda untuk menentukan eksentrisitas maksimum yang dapat ditahan oleh kolom yang sudah dihitung, dalam hal ini eksentrisitas maksimum adalah 4,17 cm.

Penampang melintang yang dibutuhkan 2,93 cm² kurang dari 3,74 cm² yang diterima, dan oleh karena itu pipa profil persegi dengan penampang 50x50 mm dan ketebalan dinding 2 mm juga dapat digunakan untuk kolom terluar.

Perhitungan kolom terkompresi eksentrik dengan fleksibilitas bersyarat

Anehnya, tetapi untuk pemilihan bagian kolom yang dikompresi secara eksentrik - batang padat, ada rumus yang lebih sederhana:

F = N/φ e R (4.1)

e- koefisien tekuk tergantung pada eksentrisitas, itu bisa disebut koefisien tekuk eksentrik, jangan bingung dengan koefisien tekuk φ . Namun, perhitungan dengan rumus ini mungkin lebih lama daripada dengan rumus (3.2). Untuk menentukan rasio e Anda masih perlu mengetahui nilai ekspresi e z F/W z- yang kita temui dalam rumus (3.2). Ekspresi ini disebut eksentrisitas relatif dan dilambangkan M:

m = e z F/W z (4.2)

Setelah itu, eksentrisitas relatif tereduksi ditentukan:

M ef = hm (4.3)

H- ini bukan ketinggian bagian, tetapi koefisien yang ditentukan menurut tabel 73 dari SNiPa II-23-81. Saya hanya akan mengatakan bahwa nilai koefisien H bervariasi dari 1 hingga 1,4, h = 1,1-1,2 dapat digunakan untuk sebagian besar perhitungan sederhana.

Setelah itu, Anda perlu menentukan fleksibilitas bersyarat kolom λ¯ :

= (R y / E) (4.4)

dan baru setelah itu, sesuai tabel 3, tentukan nilainya φ e :

Tabel 3. Koefisien e untuk memeriksa stabilitas batang berdinding padat terkompresi secara eksentrik (membungkuk) pada bidang aksi momen, bertepatan dengan bidang simetri.

Catatan:

1. Nilai koefisien φ diperbesar 1000 kali.
2. Artinya φ tidak boleh diambil lebih dari φ .

Sekarang, untuk kejelasan, mari kita periksa bagian kolom yang dimuat dengan eksentrisitas, sesuai dengan rumus (4.1):

4.1. Beban terpusat pada kolom yang ditandai dengan warna biru dan hijau adalah:

N \u003d (100 + 100) 5 3/2 \u003d 1500 kg

Muat eksentrisitas aplikasi e= 2,5 cm, faktor tekuk φ = 0,425.

4.2. Kami telah menentukan nilai eksentrisitas relatif:

m = 2,5 3,74 / 5,66 = 1,652

4.3. Sekarang kita tentukan nilai koefisien tereduksi M ef :

M ef = 1,652 1,2 = 1,984 2

4.4. Fleksibilitas bersyarat dengan koefisien fleksibilitas yang diadopsi oleh kami λ = 130, kekuatan baja R y = 200 MPa dan modulus elastisitas E= 200000 MPa akan menjadi:

= 130√‾(200/20000) = 4.11

4.5. Menurut tabel 3, kami menentukan nilai koefisien φ e 0.249

4.6. Tentukan bagian kolom yang diperlukan:

F \u003d 1500 / (0,249 2050) \u003d 2,94 cm & sup2

Biarkan saya mengingatkan Anda bahwa ketika menentukan luas penampang kolom menggunakan rumus (3.1), kami mendapatkan hasil yang hampir sama.

Nasihat: Untuk mentransfer beban dari kanopi dengan eksentrisitas minimum, platform khusus dibuat di bagian penyangga balok. Jika balok adalah logam, dari profil yang digulung, maka biasanya cukup untuk mengelas sepotong tulangan ke flensa bawah balok.

Perhitungan pilar-B

Rak disebut elemen struktural yang bekerja terutama dalam kompresi dan lentur longitudinal.

Saat menghitung rak, perlu untuk memastikan kekuatan dan stabilitasnya. Memastikan stabilitas dicapai dengan pemilihan bagian rak yang benar.

Skema perhitungan tiang pusat diadopsi saat menghitung beban vertikal, seperti yang berengsel di ujungnya, karena dilas di bagian bawah dan atas (lihat Gambar 3).

Pilar B menanggung 33% dari total berat lantai.

Berat total lantai N, kg ditentukan oleh: termasuk berat salju, beban angin, beban dari isolasi termal, beban dari berat bingkai penutup, beban dari vakum.

N \u003d R 2 g,. (3.9)

di mana g adalah total beban yang terdistribusi secara merata, kg / m 2;

R adalah jari-jari dalam tangki, m.

Berat total lantai terdiri dari jenis beban berikut:

• 1. Beban salju, g 1 . Diterima g 1 \u003d 100 kg / m 2 .;
• 2. Beban dari insulasi termal, g 2. Diterima g 2 \u003d 45 kg / m 2;
• 3. Beban angin, g 3 . Diterima g 3 \u003d 40 kg / m 2;
• 4. Muat dari berat bingkai penutup, g 4 . Diterima g 4 \u003d 100 kg / m 2
• 5. Memperhatikan peralatan yang terpasang, g 5 . Diterima g 5 \u003d 25 kg / m 2
• 6. Beban vakum, g 6 . Diterima g 6 \u003d 45 kg / m 2.

Dan berat total tumpang tindih N, kg:

Gaya yang dirasakan oleh rak dihitung:

Luas penampang rak yang diperlukan ditentukan oleh rumus berikut:

Lihat 2 , (3.12)

dimana: N adalah berat total lantai, kg;

1600 kgf / cm 2, untuk baja Vst3sp;

Koefisien lentur longitudinal diterima secara struktural = 0,45.

Menurut GOST 8732-75, dipilih pipa dengan diameter luar D h \u003d 21 cm, diameter dalam db \u003d 18 cm dan ketebalan dinding 1,5 cm, yang dapat diterima karena rongga pipa akan diisi dengan beton .

Luas penampang pipa, F:

Momen inersia profil (J), jari-jari inersia (r) ditentukan. Masing-masing:

J = cm4, (3.14)

di mana adalah karakteristik geometris bagian.

Jari-jari Inersia:

r=, cm, (3.15)

di mana J adalah momen inersia profil;

F adalah luas bagian yang diperlukan.

Fleksibilitas:

Tegangan di rak ditentukan oleh rumus:

kgf/cm (3.17)

Pada saat yang sama, menurut tabel Lampiran 17 (A.N. Serenko) = 0,34

Perhitungan Kekuatan Rak Basis

Tekanan desain P pada pondasi ditentukan oleh:

P \u003d P "+ R st + R bs, kg, (3,18)

R st \u003d F L g, kg, (3,19)

R bs \u003d L g b, kg, (3.20)

di mana: P "-kekuatan rak vertikal P" \u003d 5885,6 kg;

R st - rak berat, kg;

g - berat jenis baja.g \u003d 7,85 * 10 -3 kg /.

R bs - beton berat dituangkan ke rak rak, kg;

g b - berat jenis beton kelas g b \u003d 2,4 * 10 -3 kg /.

Area pelat sepatu yang diperlukan pada tekanan yang diizinkan di dasar berpasir [y] f \u003d 2 kg / cm 2:

Pelat dengan sisi diterima: aChb \u003d 0,65×0,65 m Beban terdistribusi, q per 1 cm pelat ditentukan:

Estimasi momen lentur, M:

Perkiraan momen hambatan, W:

Ketebalan pelat d:

Ketebalan pelat d = 20 mm diambil.

Kolom adalah elemen vertikal dari struktur penahan beban bangunan yang mentransfer beban dari struktur yang lebih tinggi ke pondasi.

Saat menghitung kolom baja, perlu dipandu oleh SP 16.13330 "Struktur baja".

Untuk kolom baja, balok-I, pipa, profil persegi, bagian komposit saluran, sudut, lembaran biasanya digunakan.

Untuk kolom terkompresi terpusat, optimal untuk menggunakan pipa atau profil persegi - mereka ekonomis dalam hal massa logam dan memiliki penampilan estetika yang indah, tetapi rongga internal tidak dapat dicat, sehingga profil ini harus kedap udara.

Penggunaan balok-I rak lebar untuk kolom tersebar luas - ketika kolom dijepit dalam satu bidang, jenis profil ini optimal.

Yang sangat penting adalah metode pemasangan kolom di pondasi. Kolom dapat berengsel, kaku pada satu bidang dan berengsel pada bidang lainnya, atau kaku pada 2 bidang. Pilihan pengikatan tergantung pada struktur bangunan dan lebih penting dalam perhitungan, karena. perkiraan panjang kolom tergantung pada metode pengikatan.

Penting juga untuk mempertimbangkan metode pemasangan gorden, panel dinding, balok atau rangka ke kolom, jika beban dipindahkan dari sisi kolom, maka eksentrisitas harus diperhitungkan.

Ketika kolom terjepit di pondasi dan balok dilekatkan secara kaku ke kolom, panjang yang dihitung adalah 0,5l, tetapi 0,7l biasanya dipertimbangkan dalam perhitungan. balok menekuk di bawah aksi beban dan tidak ada jepitan total.

Dalam praktiknya, kolom tidak dianggap secara terpisah, tetapi kerangka atau model bangunan 3 dimensi dimodelkan dalam program, dimuat dan kolom dalam rakitan dihitung dan profil yang diperlukan dipilih, tetapi dalam program dapat sulit untuk memperhitungkan melemahnya bagian oleh lubang baut, sehingga mungkin perlu untuk memeriksa bagian secara manual.

Untuk menghitung kolom, kita perlu mengetahui tegangan dan momen tekan/tarik maksimum yang terjadi pada bagian-bagian kunci, untuk ini kita buat diagram tegangan. Dalam tinjauan ini, kami hanya akan mempertimbangkan perhitungan kekuatan kolom tanpa plot.

Kami menghitung kolom sesuai dengan parameter berikut:

1. Kekuatan tarik / tekan

2. Stabilitas di bawah kompresi pusat (dalam 2 bidang)

3. Kekuatan di bawah aksi gabungan gaya longitudinal dan momen lentur

4. Memeriksa fleksibilitas pamungkas batang (dalam 2 bidang)

1. Kekuatan tarik / tekan

Menurut SP 16.13330 hal 7.1.1 perhitungan kekuatan elemen baja dengan resistansi standar R yn 440 N/mm2 jika terjadi tegangan pusat atau tekan dengan gaya N harus dilakukan sesuai dengan rumus

SEBUAH n adalah luas penampang profil bersih, mis. dengan mempertimbangkan melemahnya lubangnya;

R y adalah resistansi desain baja canai (tergantung pada grade baja, lihat Tabel B.5 dari SP 16.13330);

γ c adalah koefisien kondisi kerja (lihat Tabel 1 dari SP 16.13330).

Dengan menggunakan rumus ini, Anda dapat menghitung luas penampang minimum yang diperlukan dari profil dan mengatur profil. Kedepannya, dalam perhitungan verifikasi, pemilihan bagian kolom hanya dapat dilakukan dengan metode pemilihan bagian, sehingga di sini kita dapat mengatur titik awal, yang tidak boleh kurang dari bagian tersebut.

2. Stabilitas di bawah kompresi pusat

Perhitungan stabilitas dilakukan sesuai dengan SP 16.13330 klausa 7.1.3 sesuai dengan rumus

SEBUAH- luas penampang profil kotor, yaitu tanpa memperhitungkan melemahnya lubangnya;

R

γ

φ adalah koefisien stabilitas di bawah kompresi pusat.

Seperti yang Anda lihat, rumus ini sangat mirip dengan yang sebelumnya, tetapi di sini koefisiennya muncul φ , untuk menghitungnya, pertama-tama kita perlu menghitung fleksibilitas bersyarat batang λ (dilambangkan dengan tanda hubung di atas).

di mana R y adalah resistansi desain baja;

E- modulus elastisitas;

λ - fleksibilitas batang, dihitung dengan rumus:

di mana aku ef adalah panjang batang yang dihitung;

saya adalah jari-jari inersia penampang.

Panjang efektif aku kolom ef (pilar) dari penampang konstan atau bagian individu dari kolom berundak sesuai dengan SP 16.13330 klausa 10.3.1 harus ditentukan dengan rumus

di mana aku adalah panjang kolom;

μ - koefisien panjang efektif.

Faktor panjang efektif μ kolom (pilar) penampang konstan harus ditentukan tergantung pada kondisi untuk memperbaiki ujungnya dan jenis beban. Untuk beberapa kasus pemasangan ujung dan jenis beban, nilainya μ ditunjukkan dalam tabel berikut ini:

Jari-jari girasi bagian dapat ditemukan di GOST yang sesuai untuk profil, mis. profil harus ditentukan sebelumnya dan perhitungan direduksi menjadi enumerasi bagian.

Karena jari-jari girasi pada 2 bidang untuk sebagian besar profil memiliki nilai yang berbeda pada 2 bidang (hanya pipa dan profil persegi yang memiliki nilai yang sama) dan pengikatannya dapat berbeda, oleh karena itu panjang yang dihitung juga dapat berbeda, maka perhitungan stabilitas harus dilakukan untuk 2 bidang.

Jadi sekarang kita memiliki semua data untuk menghitung fleksibilitas bersyarat.

Jika fleksibilitas ultimit lebih besar dari atau sama dengan 0,4, maka koefisien stabilitas φ dihitung dengan rumus:

nilai koefisien δ harus dihitung dengan menggunakan rumus:

kemungkinan α Dan β lihat tabel

Nilai koefisien φ , dihitung dengan rumus ini, harus diambil tidak lebih dari (7,6 / λ 2) pada nilai fleksibilitas bersyarat lebih dari 3,8; 4.4 dan 5.8 untuk masing-masing tipe bagian a, b dan c.

Untuk nilai λ < 0,4 для всех типов сечений допускается принимать φ = 1.

Nilai koefisien φ diberikan dalam Lampiran D SP 16.13330.

Sekarang setelah semua data awal diketahui, kami menghitung sesuai dengan rumus yang disajikan di awal:

Seperti disebutkan di atas, perlu untuk membuat 2 perhitungan untuk 2 pesawat. Jika perhitungan tidak memenuhi kondisi, maka kami memilih profil baru dengan nilai radius girasi bagian yang lebih besar. Dimungkinkan juga untuk mengubah model desain, misalnya, dengan mengubah lampiran berengsel menjadi kaku atau dengan memperbaiki kolom pada bentang dengan pengikat, perkiraan panjang batang dapat dikurangi.

Elemen terkompresi dengan dinding kokoh dari bagian terbuka berbentuk U direkomendasikan untuk diperkuat dengan papan atau kisi. Jika tidak ada tali pengikat, maka stabilitas harus diperiksa untuk stabilitas dalam bentuk puntir-tekuk tekuk sesuai dengan klausul 7.1.5 SP 16.13330.

3. Kekuatan di bawah aksi gabungan gaya longitudinal dan momen lentur

Sebagai aturan, kolom tidak hanya dibebani dengan beban tekan aksial, tetapi juga dengan momen lentur, misalnya, dari angin. Momen juga terbentuk jika beban vertikal diterapkan bukan di tengah kolom, tetapi dari samping. Dalam hal ini perlu dilakukan perhitungan verifikasi sesuai dengan klausul 9.1.1 SP 16.13330 dengan menggunakan rumus

di mana n- gaya tekan memanjang;

SEBUAH n adalah luas penampang bersih (dengan mempertimbangkan melemahnya lubang);

R y adalah resistansi desain baja;

γ c adalah koefisien kondisi kerja (lihat Tabel 1 dari SP 16.13330);

n, x Dan y- koefisien diambil menurut tabel E.1 dari SP 16.13330

Mx Dan Ku- momen tentang sumbu X-X dan Y-Y;

W xn,min dan W yn,min - modulus bagian relatif terhadap sumbu X-X dan Y-Y (dapat ditemukan di GOST pada profil atau di buku referensi);

B- bimoment, dalam SNiP II-23-81 * parameter ini tidak termasuk dalam perhitungan, parameter ini diperkenalkan untuk memperhitungkan warping;

W,min – modulus bagian sektoral.

Jika seharusnya tidak ada masalah dengan 3 komponen pertama, maka penghitungan bimoment menyebabkan beberapa kesulitan.

Bimoment mencirikan perubahan yang dimasukkan ke dalam zona linier dari distribusi tegangan deformasi bagian dan, pada kenyataannya, adalah sepasang momen yang diarahkan ke arah yang berlawanan.

Perlu dicatat bahwa banyak program tidak dapat menghitung bimoment, termasuk SCAD tidak memperhitungkannya.

4. Memeriksa fleksibilitas pamungkas batang

Fleksibilitas elemen terkompresi λ = kiri / i, sebagai aturan, tidak boleh melebihi nilai batas λ kamu berikan di tabel

Koefisien dalam rumus ini adalah faktor pemanfaatan profil, menurut perhitungan stabilitas di bawah kompresi pusat.

Seperti halnya perhitungan stabilitas, perhitungan ini harus dilakukan untuk 2 pesawat.

Jika profil tidak pas, perlu untuk mengubah bagian dengan meningkatkan radius girasi bagian atau mengubah skema desain (mengubah pengencang atau memperbaiki dengan ikatan untuk mengurangi perkiraan panjang).

Jika faktor kritisnya adalah fleksibilitas pamungkas, maka grade baja dapat diambil sebagai yang terkecil. kelas baja tidak mempengaruhi fleksibilitas tertinggi. Varian optimal dapat dihitung dengan metode seleksi.

Diposting di Tagged ,

Ketinggian rak dan panjang lengan penerapan gaya P dipilih secara konstruktif, sesuai dengan gambar. Mari kita ambil bagian rak sebagai 2Sh. Berdasarkan rasio h 0 /l=10 dan h/b=1,5-2, kami memilih bagian yang tidak lebih dari h=450mm dan b=300mm.

Gambar 1 - Skema pemuatan rak dan penampang.

Berat total struktur adalah:

m= 20,1+5+0,43+3+3,2+3 = 34,73 ton

Berat yang datang ke salah satu dari 8 rak adalah:

P \u003d 34,73 / 8 \u003d 4,34 ton \u003d 43400N - tekanan per rak.

Gaya tidak bekerja pada pusat penampang, sehingga menimbulkan momen sebesar:

Mx \u003d P * L; Mx = 43400 * 5000 = 217000000 (N*mm)

Pertimbangkan strut berpenampang kotak yang dilas dari dua pelat

Definisi eksentrisitas:

Jika eksentrisitas tx memiliki nilai dari 0,1 hingga 5 - rak terkompresi (meregangkan) secara eksentrik; jika T dari 5 sampai 20, maka tegangan atau tekan balok harus diperhitungkan dalam perhitungan.

tx\u003d 2.5 - rak (meregangkan) yang dikompresi secara eksentrik.

Menentukan ukuran bagian rak:

Beban utama untuk rak adalah gaya longitudinal. Oleh karena itu, untuk memilih bagian, perhitungan kekuatan tarik (tekan) digunakan:

Dari persamaan ini, cari luas penampang yang diperlukan

,mm2 (10)

Tegangan yang diizinkan [σ] selama pekerjaan ketahanan tergantung pada grade baja, konsentrasi tegangan di bagian, jumlah siklus pemuatan dan asimetri siklus. Dalam SNiP, tegangan yang diijinkan selama pekerjaan ketahanan ditentukan oleh rumus:

(11)

Ketahanan desain R U tergantung pada konsentrasi tegangan dan pada kekuatan luluh material. Konsentrasi tegangan pada sambungan las paling sering disebabkan oleh las. Nilai koefisien konsentrasi tergantung pada bentuk, ukuran dan lokasi jahitan. Semakin tinggi konsentrasi tegangan, semakin rendah tegangan yang diijinkan.

Bagian yang paling banyak dimuat dari struktur batang yang dirancang dalam pekerjaan terletak di dekat tempat pemasangannya ke dinding. Lampiran dengan lasan fillet frontal sesuai dengan kelompok ke-6, oleh karena itu, RU = 45 MPa.

Untuk kelompok ke-6, dengan n = 10 -6, = 1,63;

Koefisien pada mencerminkan ketergantungan tegangan yang diizinkan pada indeks asimetri siklus p, sama dengan rasio tegangan minimum per siklus dengan maksimum, yaitu.

-1≤ρ<1,

serta dari tanda stres. Ketegangan mempromosikan, dan kompresi mencegah retak, jadi nilainya γ untuk yang sama tergantung pada tanda max. Dalam kasus pembebanan berdenyut, ketika min= 0, =0 dalam gaya tekan =2 dalam gaya tarik = 1,67.

Sebagai → →∞. Dalam hal ini tegangan ijin [σ] menjadi sangat besar. Ini berarti bahwa risiko kegagalan kelelahan berkurang, tetapi tidak berarti bahwa kekuatan dipastikan, karena kegagalan selama pembebanan pertama mungkin terjadi. Oleh karena itu, ketika menentukan [σ], perlu memperhitungkan kondisi kekuatan dan stabilitas statis.

Di bawah tegangan statis (tidak ada tekukan)

[σ] = R y. (12)

Nilai resistansi desain R y sesuai dengan kekuatan luluh ditentukan oleh rumus

(13)

di mana m adalah faktor keandalan untuk material.

Untuk 09G2S = 325MPa, t = 1,25

Dalam kompresi statis, tegangan izin berkurang karena risiko tekuk:

dimana 0< φ < 1. Коэффициент φ зависит от гибкости и относительного эксцентриситета. Его точное значение может быть найдено только после определения размеров сечения. Для ориентировочного выбора Атрпо формуле следует задаться значением φ. Dengan eksentrisitas kecil dari aplikasi beban, dapat diambil = 0.6. Koefisien ini berarti bahwa kekuatan tekan batang berkurang menjadi 60% dari kekuatan tarik karena tekuk.

Kami mengganti data dalam rumus:

Dari dua nilai [ ] pilih yang terkecil. Dan di masa depan, itu akan dihitung.

Tegangan yang diijinkan

Masukkan data ke dalam rumus:

Karena 295,8 mm 2 adalah luas penampang yang sangat kecil, berdasarkan dimensi desain dan besarnya momen, kami meningkatkannya menjadi

Kami akan memilih nomor saluran sesuai dengan area.

Luas minimum saluran harus - 60 cm 2

Nomor saluran - 40P. Memiliki opsi:

h=400mm; b=115mm; s=8mm; t=13.5mm; F=18,1 cm 2 ;

Kami mendapatkan luas penampang rak, terdiri dari 2 saluran - 61,5 cm 2.

Substitusikan data dalam rumus 12 dan hitung tegangannya lagi:

= 146,7 MPa

Tegangan efektif pada penampang lebih kecil dari tegangan pembatas untuk logam. Ini berarti bahwa bahan konstruksi dapat menahan beban yang diberikan.

Perhitungan verifikasi stabilitas keseluruhan rak.

Pemeriksaan semacam itu hanya diperlukan di bawah aksi gaya longitudinal tekan. Jika gaya diterapkan ke pusat bagian (Mx=Mu=0), maka pengurangan kekuatan statis rak karena hilangnya stabilitas diperkirakan dengan koefisien , yang tergantung pada fleksibilitas rak.

Fleksibilitas rak relatif terhadap sumbu material (yaitu, sumbu yang memotong elemen bagian) ditentukan oleh rumus:

(15)

di mana - panjang setengah gelombang sumbu lengkung rak,

- koefisien tergantung pada kondisi pemasangan; di konsol = 2;

i min - jari-jari inersia, ditemukan dengan rumus:

(16)

Kami mengganti data dalam rumus 20 dan 21:

Perhitungan stabilitas dilakukan sesuai dengan rumus:

(17)

Koefisien y ditentukan dengan cara yang sama seperti dengan kompresi pusat, menurut tabel. 6 tergantung pada fleksibilitas rak y (λ yo) saat menekuk di sekitar sumbu y. Koefisien dari memperhitungkan penurunan stabilitas karena aksi momen M X.