Metalinės konstrukcijos – sudėtinga ir itin atsakinga tema. Net ir nedidelė klaida gali kainuoti šimtus tūkstančių ir milijonus dolerių. Kai kuriais atvejais klaidos kaina gali būti žmonių gyvybė statybvietėje, taip pat eksploatacijos metu. Taigi, skaičiavimų tikrinimas ir pakartotinis patikrinimas yra būtinas ir svarbus.

„Excel“ naudojimas sprendžiant skaičiavimo problemas, viena vertus, nėra naujas dalykas, bet kartu ir ne visai pažįstamas. Tačiau „Excel“ skaičiavimai turi keletą neabejotinų pranašumų:

• atvirumas- kiekvieną tokį skaičiavimą galima išardyti kaulais.
• Prieinamumas- patys failai yra viešajame domene, yra parašyti MK kūrėjų, kad atitiktų jų poreikius.
• Patogumas- beveik bet kuris asmeninio kompiuterio vartotojas gali dirbti su programomis iš MS Office paketo, o specializuoti dizaino sprendimai yra brangūs, be to, juos įvaldyti reikia rimtų pastangų.

Jų nereikėtų laikyti panacėja. Tokie skaičiavimai leidžia išspręsti siauras ir gana paprastas projektavimo problemas. Tačiau jie neatsižvelgia į visos struktūros darbą. Kai kuriais paprastais atvejais jie gali sutaupyti daug laiko:

• Sijos apskaičiavimas lenkimui
• Sijos skaičiavimas lenkimui internetu
• Patikrinkite kolonėlės stiprumo ir stabilumo apskaičiavimą.
• Patikrinkite juostos dalies pasirinkimą.

Universalus skaičiavimo failas MK (EXCEL)

Metalinių konstrukcijų pjūvių parinkimo lentelė pagal 5 skirtingus SP 16.13330.2011 punktus
Tiesą sakant, naudodamiesi šia programa galite atlikti šiuos skaičiavimus:

• vieno tarpatramio šarnyrinės sijos skaičiavimas.
• centralizuotai suspaustų elementų (stulpelių) skaičiavimas.
• ištemptų elementų skaičiavimas.
• ekscentriškai suspaustų arba suspaustų-lenktų elementų skaičiavimas.

„Excel“ versija turi būti bent 2010. Norėdami pamatyti instrukcijas, spustelėkite pliusą viršutiniame kairiajame ekrano kampe.

METALINIS

Programa yra EXCEL knyga su makrokomandų palaikymu.
Ir jis skirtas plieninių konstrukcijų skaičiavimui pagal
SP16 13330.2013 „Plieninės konstrukcijos“

Bėjimų parinkimas ir skaičiavimas

Bėgimo pasirinkimas yra nereikšminga užduotis tik iš pirmo žvilgsnio. Bėjimų žingsnis ir jų dydis priklauso nuo daugelio parametrų. Ir būtų malonu turėti atitinkamą skaičiavimą po ranka. Štai apie ką šis straipsnis, kurį būtina perskaityti:

• bėgimo be sruogų skaičiavimas
• bėgimo su viena gija apskaičiavimas
• bėgimo su dviem vijomis apskaičiavimas
• bėgimo apskaičiavimas atsižvelgiant į bimomentą:

Bet yra maža musė tepaluose - matyt faile yra klaidų skaičiavimo dalyje.

Atkarpos inercijos momentų skaičiavimas Excel lentelėse

Jei jums reikia greitai apskaičiuoti sudėtinės sekcijos inercijos momentą arba nėra galimybės nustatyti GOST, pagal kurį gaminamos metalinės konstrukcijos, tada šis skaičiuotuvas jums padės. Nedidelis paaiškinimas yra lentelės apačioje. Apskritai darbas paprastas – parenkame tinkamą sekciją, nustatome šių sekcijų matmenis ir gauname pagrindinius sekcijos parametrus:

• Pjūvio inercijos momentai
• Atkarpos modulis
• Sekcijos sukimosi spindulys
• Skerspjūvio plotas
• statinis momentas
• Atstumai iki atkarpos svorio centro.

Lentelėje pateikiami šių sekcijų tipų skaičiavimai:

• vamzdis
• stačiakampis
• Aš spindulys
• kanalas
• stačiakampis vamzdis
• trikampis

Dažnai dengtą stogelį automobiliui kieme arba apsaugai nuo saulės ir kritulių gaminantys žmonės ne skaičiuoja stelažų sekciją, ant kurios stovės stogelis, o atkarpą pasirenka akimis arba pasitarę su kaimynu.

Galite juos suprasti, stelažų, kurie šiuo atveju yra kolonos, apkrovos nėra tokios karštos, atliekamų darbų kiekis taip pat nėra didžiulis, o kolonų išvaizda kartais yra daug svarbiau nei jų laikomoji galia, todėl net jei kolonos padarytos su daugkartine saugos riba - didelės problemos tame nėra. Be to, be jokio rezultato galite praleisti be galo daug laiko ieškodami paprastos ir suprantamos informacijos apie kietųjų kolonų skaičiavimą – beveik neįmanoma suprasti stulpelių skaičiavimo pramoniniams pastatams, kurių apkrovos taikomos keliais lygiais, pavyzdžius be gerų žinių apie medžiagų stiprumo, o užsakius stulpelio skaičiavimą inžinerinėje organizacijoje, visas numatomas sutaupymas gali būti sumažintas iki nulio.

Šis straipsnis buvo parašytas siekiant bent šiek tiek pakeisti esamą padėtį ir yra bandymas tiesiog kaip įmanoma paprasčiau išdėstyti pagrindinius metalinės kolonos skaičiavimo veiksmus, nieko daugiau. Visus pagrindinius metalinių kolonų skaičiavimo reikalavimus galima rasti SNiP II-23-81 (1990).

Bendrosios nuostatos

Žvelgiant iš teorinės pusės, centralizuotai suspausto elemento, kuris yra kolona, ​​arba stelažas santvaroje, apskaičiavimas yra toks paprastas, kad net nepatogu apie tai kalbėti. Pakanka padalyti apkrovą iš plieno, iš kurio bus gaminama kolonėlė, projektinio atsparumo - tai viskas. Matematine prasme tai atrodo taip:

F=N/Ry (1.1)

F- reikalingas kolonos pjūvio plotas, cm²

N- koncentruota apkrova, taikoma kolonos skerspjūvio svorio centrui, kg;

Ry- projektinis metalo atsparumas tempimui, gniuždymui ir lenkimui pagal takumo ribą, kg/cm². Projektinio pasipriešinimo vertę galima nustatyti iš atitinkamos lentelės.

Kaip matote, užduoties sudėtingumo lygis reiškia antrąją, maksimalus – trečią pradinės mokyklos klasę. Tačiau praktiškai viskas toli gražu nėra taip paprasta, kaip teoriškai, dėl kelių priežasčių:

1. Koncentruotą apkrovą tiksliai pritaikyti kolonos skerspjūvio svorio centrui įmanoma tik teoriškai. Tiesą sakant, apkrova visada bus paskirstyta, o sumažintos koncentruotos apkrovos taikymas taip pat bus šiek tiek ekscentriškas. O jei yra ekscentriškumas, tai kolonos skerspjūvyje veikia išilginis lenkimo momentas.

2. Kolonos skerspjūvių svorio centrai išsidėstę toje pačioje tiesėje – centrinėje ašyje, taip pat tik teoriškai. Praktiškai dėl metalo nehomogeniškumo ir įvairių defektų skerspjūvių svorio centrai gali pasislinkti centrinės ašies atžvilgiu. O tai reiškia, kad skaičiavimas turi būti atliekamas pagal atkarpą, kurios svorio centras yra kuo toliau nuo centrinės ašies, todėl jėgos ekscentriškumas šiai atkarpai yra didžiausias.

3. Kolona gali būti ne tiesios formos, o šiek tiek išlenkta dėl gamyklinės ar surinkimo deformacijos, o tai reiškia, kad vidurinėje kolonos dalyje esantys skersiniai pjūviai turės didžiausią apkrovos taikymo ekscentriškumą.

4. Kolona gali būti montuojama su nukrypimais nuo vertikalės, o tai reiškia, kad vertikaliai veikianti apkrova gali sukurti papildomą lenkimo momentą, maksimalus kolonos apačioje, tiksliau, tvirtinimo prie pamatų taške, tačiau tai aktualu tik laisvai stovinčioms kolonoms .

5. Veikiant jai veikiančioms apkrovoms, kolona gali deformuotis, o tai reiškia, kad vėl atsiras apkrovos ekscentriškumas ir dėl to papildomas lenkimo momentas.

6. Priklausomai nuo to, kaip tiksliai fiksuojama kolonėlė, priklauso papildomo lenkimo momento vertė kolonos apačioje ir viduryje.

Visa tai veda prie įlinkio atsiradimo, o į šio lenkimo įtaką reikia kažkaip atsižvelgti atliekant skaičiavimus.

Natūralu, kad dar projektuojamai konstrukcijai minėtų nuokrypių apskaičiuoti praktiškai neįmanoma – skaičiavimas bus labai ilgas, sudėtingas, o rezultatas dar abejotinas. Bet labai galima į (1.1) formulę įvesti tam tikrą koeficientą, kuris atsižvelgtų į minėtus veiksnius. Šis koeficientas yra φ - lenkimo koeficientas. Formulė, kurioje naudojamas šis koeficientas, atrodo taip:

F = N/φR (1.2)

Reikšmė φ visada yra mažesnis už vienetą, tai reiškia, kad stulpelio atkarpa visada bus didesnė nei tiesiog apskaičiuojant pagal formulę (1.1), tai man į tai, kad įdomiausia prasidės dabar ir atminkite, kad φ visada mažiau nei vienas – neskauda. Preliminariems skaičiavimams galite naudoti vertę φ per 0,5-0,8. Reikšmė φ priklauso nuo plieno rūšies ir kolonos lankstumo λ :

λ = l ef / i (1.3)

l ef- Numatomas stulpelio ilgis. Apskaičiuotas ir tikrasis stulpelio ilgis yra skirtingos sąvokos. Numatomas kolonos ilgis priklauso nuo kolonos galų tvirtinimo būdo ir nustatomas naudojant koeficientą μ :

l ef = μ l (1.4)

l - tikrasis stulpelio ilgis, cm;

μ - koeficientas, atsižvelgiant į stulpelio galų tvirtinimo būdą. Koeficiento vertę galima nustatyti pagal šią lentelę:

1 lentelė. Koeficientai μ, skirti nustatyti pastovaus profilio kolonų ir stelažų efektyvų ilgį (pagal SNiP II-23-81 (1990))

Kaip matote, koeficiento vertė μ skiriasi kelis kartus, priklausomai nuo stulpelio tvirtinimo būdo, ir čia pagrindinis sunkumas yra tai, kokią dizaino schemą pasirinkti. Jei nežinote, kuri tvirtinimo schema atitinka jūsų sąlygas, paimkite koeficiento reikšmę μ=2. Koeficiento μ=2 reikšmė imama daugiausia laisvai stovinčioms kolonoms, geras laisvai stovinčios kolonos pavyzdys yra žibinto stulpas. Koeficiento μ=1-2 reikšmė gali būti paimta stogo kolonoms, ant kurių sijos remiamos be standaus tvirtinimo prie kolonos. Šią projektavimo schemą galima priimti, kai stogo sijos nėra tvirtai pritvirtintos prie kolonų ir kai sijos turi gana didelį įlinkį. Jei suvirintu prie kolonos standžiai pritvirtintos santvaros remsis ant kolonos, tada galima imti koeficiento reikšmę μ = 0,5-1. Jei tarp stulpelių yra įstrižiniai ryšiai, tai nestandžiam įstrižainių tvirtinimui galime imti koeficiento reikšmę μ = 0,7 arba standžiam tvirtinimui 0,5. Tačiau tokios standumo diafragmos ne visada yra 2 plokštumose, todėl tokias koeficientų vertes reikia naudoti atsargiai. Skaičiuojant santvarų stelažus, naudojamas koeficientas μ=0,5-1, priklausomai nuo stelažų tvirtinimo būdo.

Lankstumo koeficiento reikšmė apytiksliai parodo stulpelio efektyvaus ilgio ir skerspjūvio aukščio arba pločio santykį. Tie. tuo didesnė vertė λ , kuo mažesnis stulpelio skerspjūvio plotis arba aukštis ir, atitinkamai, didesnės paraštės virš pjūvio reikės tokio pat ilgio kolonai, bet apie tai vėliau.

Dabar, kai nustatėme koeficientą μ , apskaičiuotą stulpelio ilgį galite apskaičiuoti pagal formulę (1.4), o norint sužinoti stulpelio lankstumo reikšmę, reikia žinoti stulpelio sekcijos sukimo spindulį. i :

kur aš- skerspjūvio inercijos momentas vienos iš ašių atžvilgiu, ir čia prasideda įdomiausia, nes sprendžiant problemą tereikia nustatyti reikiamą kolonos pjūvio plotą F, bet to neužtenka, pasirodo, vis tiek turime žinoti inercijos momento reikšmę. Kadangi nežinome nei vieno, nei kito, problemos sprendimas vykdomas keliais etapais.

Pradiniame etape paprastai imama vertė λ 90-60 ribose, kolonoms su santykinai maža apkrova, galima imti λ \u003d 150-120 (maksimali stulpelių vertė yra 180, kitų elementų lankstumo ribojimo vertes galite rasti 19 lentelėje * SNiP II-23-81 (1990) Tada pagal 2 lentelę nustatoma lankstumo koeficiento reikšmė φ :

2 lentelė. Centriškai suspaustų elementų lenkimo koeficientai φ.

Pastaba: koeficientų reikšmės φ lentelėje yra padidintos 1000 kartų.

Po to reikalingas skerspjūvio sukimo spindulys nustatomas konvertuojant (1.3) formulę:

i = l ef /λ (1.6)

Pagal asortimentą parenkamas riedėjimo profilis su atitinkama sukimosi spindulio verte. Skirtingai nuo lenkimo elementų, kur sekcija parenkama tik išilgai vienos ašies, nes apkrova veikia tik vienoje plokštumoje, centre suspaustose kolonose išilginis lenkimas gali atsirasti bet kurios ašies atžvilgiu, todėl kuo I z reikšmė arčiau I y , tuo geriau, kitaip tariant, pirmenybė teikiama apvalios arba kvadratinės profilio profiliams. Na, o dabar pabandykime pagal įgytas žinias nustatyti stulpelio atkarpą.

Metalinės centralizuotai suspaustos kolonos skaičiavimo pavyzdys

Yra: noras prie namo pasidaryti maždaug tokios formos baldakimą:

Tokiu atveju vienintelė centre suspausta kolona bet kokiomis tvirtinimo sąlygomis ir esant tolygiai paskirstytai apkrovai bus paveikslėlyje raudonai pavaizduota kolona. Be to, šio stulpelio apkrova bus maksimali. Paveiksle mėlynai ir žaliai pažymėtos kolonos gali būti laikomos centralizuotai suspaustomis, tik esant atitinkamam konstrukciniam sprendimui ir tolygiai paskirstyta apkrova, oranžine spalva pažymėtos kolonos bus arba centralizuotai suspaustos arba ekscentriškai suspaustos arba rėminės statramsčios, skaičiuojant atskirai. Šiame pavyzdyje apskaičiuosime raudonai pažymėtą stulpelio atkarpą. Skaičiavimams imsime pastovią apkrovą nuo nuosavo stogelio svorio 100 kg/m² ir gyvąją apkrovą 100 kg/m² nuo sniego dangos.

2.1. Taigi koncentruota stulpelio apkrova, pažymėta raudona spalva, bus:

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

2.2. Mes imame preliminarią vertę λ = 100, tada pagal 2 lentelę lenkimo koeficientas φ = 0,599 (plienui, kurio projektinis stipris yra 200 MPa, ši vertė imama siekiant užtikrinti papildomą saugos ribą), tada reikalingas kolonėlės pjūvio plotas:

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

2.3. Pagal 1 lentelę mes priimame vertę μ \u003d 1 (kadangi profiliuota pakloto stogo danga, tinkamai pritvirtinta, suteiks konstrukcijos tvirtumą plokštumoje, lygiagrečioje sienos plokštumai, o statmenoje plokštumoje, santykinis kolonos viršutinio taško nejudumas užtikrins stogo tvirtinimą gegnės prie sienos), tada inercijos spindulys

i= 1 250/100 = 2,5 cm

2.4. Pagal kvadratinių profilių vamzdžių asortimentą šiuos reikalavimus atitinka profilis, kurio skerspjūvio matmenys 70x70 mm, sienelės storis 2 mm, sukimosi spindulys 2,76 cm. toks profilis yra 5,34 cm ir sup2. Tai daug daugiau, nei reikalaujama pagal skaičiavimus.

2.5.1. Galime padidinti stulpelio lankstumą, kartu sumažindami reikiamą sukimosi spindulį. Pavyzdžiui, kada λ = 130 lenkimo koeficientas φ = 0,425, tada reikalingas stulpelio pjūvio plotas:

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

2.5.2. Tada

i= 1 250/130 = 1,92 cm

2.5.3. Pagal kvadratinių profilių vamzdžių asortimentą šiuos reikalavimus atitinka 50x50 mm skerspjūvio profilis, kurio sienelės storis 2 mm, sukimosi spindulys 1,95 cm.

Vietoj kvadratinių profilių vamzdžių galite naudoti vienodo lentynos kampą, kanalą, I-siją, įprastą vamzdį. Jei pasirinkto profilio skaičiuojamoji plieno varža yra didesnė nei 220 MPa, tada kolonėlės sekciją galima perskaičiuoti. Iš esmės tai yra viskas, kas susiję su metalinių centralizuotai suspaustų kolonų skaičiavimu.

Ekscentriškai suspaustos kolonos skaičiavimas

Čia, žinoma, kyla klausimas: kaip apskaičiuoti likusius stulpelius? Atsakymas į šį klausimą labai priklauso nuo to, kaip baldakimas pritvirtintas prie kolonų. Jei baldakimo sijos yra standžiai pritvirtintos prie kolonų, susidaro gana sudėtingas statiškai neapibrėžtas rėmas, o tada kolonos turi būti laikomos šio rėmo dalimi ir papildomai skaičiuojamas kolonų pjūvis skersiniam veikimui. lenkimo momentas, bet toliau nagrinėsime situaciją, kai paveiksle pavaizduoti stulpeliai yra šarnyriškai pritvirtinti prie stogelio (raudona spalva pažymėta kolona nebelaikoma). Pavyzdžiui, kolonų galva turi atraminę platformą – metalinę plokštę su skylutėmis stogelio sijų varžtais. Dėl įvairių priežasčių tokių kolonų apkrova gali būti perkelta pakankamai dideliu ekscentriškumu:

Paveiksle pavaizduota smėlio spalvos sija, veikiama apkrovos, šiek tiek sulinks, ir tai lems, kad apkrova ant kolonos bus perkelta ne išilgai kolonos sekcijos svorio centro, o ekscentriškumas e o skaičiuojant kraštutinius stulpelius reikia atsižvelgti į šį ekscentriškumą. Yra labai daug kolonų ekscentrinės apkrovos ir galimų kolonų skerspjūvių atvejų, kurie aprašomi atitinkamomis skaičiavimo formulėmis. Mūsų atveju, norėdami patikrinti ekscentriškai suspaustos kolonos skerspjūvį, naudosime vieną iš paprasčiausių:

(N/φF) + (M z /W z) ≤ R y (3.1)

Tokiu atveju, kai jau nustatėme labiausiai apkrautos kolonos sekciją, mums pakanka patikrinti, ar tokia sekcija tinka likusioms kolonoms, nes neturime užduoties statyti plieno gamyklos. , bet mes tiesiog apskaičiuojame stogelio stulpelius, kurie suvienodinimo sumetimais bus tos pačios sekcijos.

Kas nutiko N, φ Ir R mes jau žinome.

Formulė (3.1) po paprasčiausių transformacijų bus tokia:

F = (N/R y) (1/φ + e z F/W z) (3.2)

nes M z =N e z, kodėl momento reikšmė yra būtent tokia ir koks yra pasipriešinimo momentas W, pakankamai išsamiai paaiškinta atskirame straipsnyje.

paveikslėlyje mėlyna ir žalia spalvomis nurodytose stulpeliuose bus 1500 kg. Mes patikriname reikiamą skerspjūvį esant tokiai apkrovai ir anksčiau nustatytą φ = 0,425

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

Be to, formulė (3.2) leidžia nustatyti maksimalų ekscentriškumą, kurį gali atlaikyti jau apskaičiuotas stulpelis, šiuo atveju didžiausias ekscentriškumas bus 4,17 cm.

Reikalingas 2,93 cm² skerspjūvis yra mažesnis nei priimtas 3,74 cm², todėl atokiausioms kolonoms taip pat galima naudoti kvadratinį profilio vamzdį, kurio skerspjūvis yra 50x50 mm ir sienelės storis 2 mm.

Ekscentriškai suspaustos kolonos apskaičiavimas sąlyginiu lankstumu

Kaip bebūtų keista, bet pasirenkant ekscentriškai suspaustos kolonos sekciją - tvirtą strypą, yra dar paprastesnė formulė:

F = N/φ e R (4.1)

φ e- lenkimo koeficientas, priklausomai nuo ekscentriškumo, gali būti vadinamas ekscentrinio lenkimo koeficientu, nepainioti su lenkimo koeficientu φ . Tačiau skaičiavimas pagal šią formulę gali būti ilgesnis nei pagal (3.2) formulę. Santykiui nustatyti φ e vis tiek turite žinoti išraiškos reikšmę e z F/W z- kurią mes sutikome formulėje (3.2). Ši išraiška vadinama santykiniu ekscentriškumu ir žymima m:

m = e z F/W z (4.2)

Po to nustatomas sumažintas santykinis ekscentriškumas:

m ef = hm (4.3)

h- tai ne sekcijos aukštis, o koeficientas, nustatytas pagal SNiPa II-23-81 73 lentelę. Aš tik pasakysiu, kad koeficiento reikšmė h svyruoja nuo 1 iki 1,4, h = 1,1-1,2 gali būti naudojamas daugeliui paprastų skaičiavimų.

Po to turite nustatyti sąlyginį stulpelio lankstumą λ¯ :

λ¯ = λ√‾(R y / E) (4.4)

ir tik po to pagal 3 lentelę nustatyti reikšmę φ e :

3 lentelė. Koeficientai φ e, skirti ekscentriškai suspaustų (suspaustų-lenktų) kietasienių strypų stabilumui patikrinti momento veikimo plokštumoje, sutampančioje su simetrijos plokštuma.

Pastabos:

1. Koeficientų reikšmės φ yra padidinami 1000 kartų.
2. Reikšmė φ neturėtų būti vartojama daugiau nei φ .

Dabar, aiškumo dėlei, pagal (4.1) formulę patikrinkime ekscentriškumu pakrautų stulpelių skyrių:

4.1. Mėlyna ir žalia spalvomis pažymėtų stulpelių koncentruota apkrova bus:

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

Apkrovos taikymo ekscentriškumas e= 2,5 cm, lenkimo koeficientas φ = 0,425.

4.2. Mes jau nustatėme santykinio ekscentriškumo reikšmę:

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

4.3. Dabar nustatome sumažinto koeficiento vertę m ef :

m ef = 1,652 1,2 = 1,984 ≈ 2

4.4. Sąlyginis lankstumas su mūsų priimtu lankstumo koeficientu λ = 130, plieno stiprumas R y = 200 MPa ir tamprumo modulis E= 200 000 MPa bus:

λ¯ = 130√‾ (200/200000) = 4,11

4.5. Pagal 3 lentelę nustatome koeficiento reikšmę φ e ≈ 0,249

4.6. Nustatykite reikiamą stulpelio dalį:

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

Priminsiu, kad nustatydami stulpelio skerspjūvio plotą pagal (3.1) formulę, gavome beveik tą patį rezultatą.

Patarimas: Norint perkelti apkrovą iš stogelio su minimaliu ekscentriškumu, atraminėje sijos dalyje yra pagaminta speciali platforma. Jei sija metalinė, iš valcuoto profilio, tai dažniausiai pakanka suvirinti armatūros gabalą prie apatinio sijos flanšo.

B ramsčio skaičiavimas

Stovai vadinami konstrukciniais elementais, kurie daugiausia veikia suspaudimo ir išilginio lenkimo metu.

Skaičiuojant stelažą, būtina užtikrinti jo tvirtumą ir stabilumą. Stabilumas užtikrinamas teisingai parinkus stelažo sekciją.

Skaičiuojant vertikalią apkrovą, naudojama centrinio stulpo skaičiavimo schema, kuri yra sulenkta galuose, nes jis yra suvirintas apačioje ir viršuje (žr. 3 pav.).

B statramstis tenka 33% viso grindų svorio.

Bendras grindų svoris N, kg nustatomas pagal: įskaitant sniego svorį, vėjo apkrovą, apkrovą nuo šilumos izoliacijos, apkrovą nuo dengiamojo rėmo svorio, apkrovą iš vakuumo.

N \u003d R 2 g,. (3.9)

čia g yra visa tolygiai paskirstyta apkrova, kg / m 2;

R yra vidinis bako spindulys, m.

Bendras grindų svoris susideda iš šių tipų apkrovų:

• 1. Sniego apkrova, g 1 . Priimta g 1 \u003d 100 kg / m 2 .;
• 2. Šilumos izoliacijos apkrova, g 2. Priimta g 2 \u003d 45 kg / m 2;
• 3. Vėjo apkrova, g 3 . Priimta g 3 \u003d 40 kg / m 2;
• 4. Apkrova nuo dengiamojo rėmo svorio, g 4 . Priimta g 4 \u003d 100 kg / m 2
• 5. Atsižvelgiant į sumontuotą įrangą, g 5 . Priimta g 5 \u003d 25 kg / m 2
• 6. Vakuuminė apkrova, g 6 . Priimta g 6 \u003d 45 kg / m 2.

Ir bendras persidengimo svoris N, kg:

Stovo suvokiama jėga apskaičiuojama:

Reikalingas stovo skerspjūvio plotas nustatomas pagal šią formulę:

Žr. 2 , (3.12)

čia: N – bendras grindų svoris, kg;

1600 kgf / cm 2, plienui Vst3sp;

Konstrukciškai priimtas išilginio lenkimo koeficientas = 0,45.

Pagal GOST 8732-75 pasirenkamas vamzdis, kurio išorinis skersmuo D h \u003d 21 cm, vidinis skersmuo db \u003d 18 cm ir sienelės storis 1,5 cm, o tai priimtina, nes vamzdžio ertmė bus užpildyta betonu. .

Vamzdžio skerspjūvio plotas, F:

Nustatomas profilio inercijos momentas (J), inercijos spindulys (r). Atitinkamai:

J = cm4, (3,14)

kur yra pjūvio geometrinės charakteristikos.

Inercijos spindulys:

r=, cm, (3,15)

čia J yra profilio inercijos momentas;

F yra reikiamos sekcijos plotas.

Lankstumas:

Įtampa stove nustatoma pagal formulę:

kgf/cm (3,17)

Tuo pačiu metu pagal 17 priedo lenteles (A.N. Serenko) = 0,34

Stovo pagrindo stiprumo apskaičiavimas

Projektinis slėgis P ant pamato nustatomas taip:

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)

kur: P "-vertikalaus stovo jėga P" \u003d 5885,6 kg;

R st - svorio lentynos, kg;

g - savitasis plieno svoris.g \u003d 7,85 * 10 -3 kg /.

R bs - į stelažo stovą pilamas betono svoris, kg;

g b - betono klasės savitasis svoris g b \u003d 2,4 * 10 -3 kg /.

Reikiamas batų plokštės plotas esant leistinam slėgiui ant smėlio pagrindo [y] f \u003d 2 kg / cm 2:

Priimama plokštė su bortais: aChb \u003d 0,65×0,65 m Paskirstyta apkrova, q 1 cm plokštės nustatoma:

Numatomas lenkimo momentas, M:

Numatomas pasipriešinimo momentas, W:

Plokštės storis d:

Imamas plokštės storis d = 20 mm.

Kolona – tai vertikalus pastato laikančiosios konstrukcijos elementas, perkeliantis apkrovas iš aukštesnių konstrukcijų į pamatus.

Skaičiuojant plienines kolonas, būtina vadovautis SP 16.13330 „Plieninės konstrukcijos“.

Plieninei kolonai dažniausiai naudojama I formos sija, vamzdis, kvadratinis profilis, kompozitinė kanalų sekcija, kampai, lakštai.

Centriškai suspaustoms kolonoms optimalu naudoti vamzdį arba kvadratinį profilį - jie yra ekonomiški metalo masės atžvilgiu ir turi gražią estetinę išvaizdą, tačiau vidinių ertmių negalima dažyti, todėl šis profilis turi būti sandarus.

Plačios lentynos I sijos naudojimas kolonoms yra plačiai paplitęs - kai kolona suspaudžiama vienoje plokštumoje, tokio tipo profilis yra optimalus.

Didelę reikšmę turi kolonos tvirtinimo prie pamatų metodas. Kolona gali būti šarnyrinė, standi vienoje plokštumoje ir šarnyrinė kitoje arba standi 2 plokštumose. Tvirtinimo pasirinkimas priklauso nuo pastato konstrukcijos ir yra svarbesnis skaičiuojant, nes. numatomas kolonos ilgis priklauso nuo tvirtinimo būdo.

Taip pat reikia atsižvelgti į stulpų, sienų plokščių, sijų ar santvarų tvirtinimo būdą prie kolonos, jei apkrova perkeliama iš kolonos pusės, tada reikia atsižvelgti į ekscentriškumą.

Kai kolona įspaudžiama pamatuose, o sija standžiai pritvirtinta prie kolonos, skaičiuojamas ilgis 0,5l, tačiau skaičiuojant dažniausiai atsižvelgiama į 0,7l. veikiant apkrovai sija sulinksta ir nėra visiško suspaudimo.

Praktikoje kolona nenagrinėjama atskirai, o programoje sumodeliuojamas karkasas arba 3 dimensijos pastato modelis, jis užkraunamas ir komplektacijoje apskaičiuojama kolonėlė bei pasirenkamas reikiamas profilis, tačiau programose jį galima sunku atsižvelgti į sekcijos susilpnėjimą varžtų skylėmis, todėl gali prireikti sekciją patikrinti rankiniu būdu.

Norėdami apskaičiuoti stulpelį, turime žinoti didžiausius gniuždymo / tempimo įtempius ir momentus, kurie atsiranda pagrindinėse sekcijose, tam sudarome įtempių diagramas. Šioje apžvalgoje mes apsvarstysime tik stulpelio stiprumo skaičiavimą be braižymo.

Stulpelį apskaičiuojame pagal šiuos parametrus:

1. Tempimo/gniuždymo stipris

2. Stabilumas esant centriniam suspaudimui (2 plokštumose)

3. Stiprumas kartu veikiant išilginei jėgai ir lenkimo momentams

4. Didžiausio strypo lankstumo patikrinimas (2 plokštumose)

1. Tempimo/gniuždymo stipris

Pagal SP 16.13330 p 7.1.1 standartinio atsparumo plieninių elementų stiprumo skaičiavimas R yn ≤ 440 N/mm2 esant centrinei įtampai arba suspaudimui jėga N turėtų būti atlikta pagal formulę

A n yra tinklo profilio skerspjūvio plotas, t.y. atsižvelgiant į jo skylių susilpnėjimą;

R y – projektinis valcuoto plieno atsparumas (priklauso nuo plieno rūšies, žr. SP 16.13330 lentelę B.5);

γ c – darbo sąlygų koeficientas (žr. SP 16.13330 1 lentelę).

Naudodami šią formulę galite apskaičiuoti minimalų reikalingą profilio skerspjūvio plotą ir nustatyti profilį. Ateityje patikros skaičiavimuose stulpelio atkarpos parinkimas gali būti atliekamas tik atkarpos parinkimo būdu, todėl čia galime nustatyti atspirties tašką, už kurį atkarpa negali būti mažesnė.

2. Stabilumas esant centriniam suspaudimui

Stabilumo apskaičiavimas atliekamas pagal SP 16.13330 7.1.3 punktą pagal formulę

A- stambiojo profilio skerspjūvio plotas, t.y. neatsižvelgiant į jo skylių susilpnėjimą;

R

γ

φ yra stabilumo koeficientas esant centriniam suspaudimui.

Kaip matote, ši formulė labai panaši į ankstesnę, tačiau čia pasirodo koeficientas φ , norėdami jį apskaičiuoti, pirmiausia turime apskaičiuoti sąlyginį strypo lankstumą λ (žymimas brūkšneliu aukščiau).

kur R y yra plieno projektinis atsparumas;

E- tamprumo modulis;

λ - strypo lankstumas, apskaičiuojamas pagal formulę:

kur l ef yra apskaičiuotas strypo ilgis;

i yra atkarpos inercijos spindulys.

Efektyvūs ilgiai l ef pastovaus skerspjūvio kolonos (stulpai) arba atskiri laiptuotų kolonų pjūviai pagal SP 16.13330 10.3.1 punktą turėtų būti nustatomi pagal formulę

kur l yra stulpelio ilgis;

μ - efektyvusis ilgio koeficientas.

Efektyvūs ilgio faktoriai μ pastovaus skerspjūvio stulpeliai (stulpai) turi būti nustatomi atsižvelgiant į jų galų tvirtinimo sąlygas ir apkrovos tipą. Kai kuriems galų tvirtinimo atvejams ir apkrovos tipui – reikšmės μ rodomi šioje lentelėje:

Sekcijos sukimo spindulį galima rasti atitinkamame profilio GOST, t.y. profilis turi būti iš anksto nurodytas, o skaičiavimas sumažinamas iki sekcijų surašymo.

Nes sukimo spindulys 2 plokštumose daugeliui profilių turi skirtingas reikšmes 2 plokštumose (tik vamzdis ir kvadratinis profilis turi tokias pačias vertes), o tvirtinimas gali skirtis, todėl skaičiuojami ilgiai taip pat gali skirtis, tada stabilumo skaičiavimas turi būti atliktas 2 plokštumoms.

Taigi dabar turime visus duomenis sąlyginiam lankstumui apskaičiuoti.

Jei didžiausias lankstumas yra didesnis arba lygus 0,4, tada stabilumo koeficientas φ apskaičiuojamas pagal formulę:

koeficiento vertė δ reikia apskaičiuoti pagal formulę:

šansai α Ir β žr. lentelę

Koeficientų reikšmės φ , apskaičiuotas pagal šią formulę, turėtų būti imtas ne daugiau kaip (7,6 / λ 2) kai sąlyginio lankstumo vertė viršija 3,8; 4.4 ir 5.8 atitinkamai a, b ir c sekcijų tipams.

Dėl vertybių λ < 0,4 для всех типов сечений допускается принимать φ = 1.

Koeficientų reikšmės φ yra pateiktos SP 16.13330 D priede.

Dabar, kai žinomi visi pradiniai duomenys, apskaičiuojame pagal pradžioje pateiktą formulę:

Kaip minėta aukščiau, 2 plokštumoms reikia atlikti 2 skaičiavimus. Jei skaičiavimas netenkina sąlygos, tada pasirenkame naują profilį su didesne atkarpos sukimosi spindulio verte. Taip pat galima keisti konstrukcijos modelį, pavyzdžiui, pakeitus šarnyrinį tvirtinimą į standų arba stulpą tarpatramyje fiksuojant raiščiais, numatomą strypo ilgį galima sumažinti.

Suspaustus elementus su vientisomis atviros U formos sekcijos sienelėmis rekomenduojama sutvirtinti lentomis arba grotelėmis. Jei diržų nėra, pagal SP 16.13330 7.1.5 punktą turi būti patikrintas stabilumas lenkimo-sukimo formoje.

3. Stiprumas kartu veikiant išilginei jėgai ir lenkimo momentams

Paprastai kolona apkraunama ne tik ašine gniuždymo apkrova, bet ir lenkimo momentu, pavyzdžiui, nuo vėjo. Momentas taip pat susidaro, jei vertikali apkrova veikiama ne kolonos centre, o iš šono. Tokiu atveju būtina atlikti patikros skaičiavimą pagal SP 16.13330 9.1.1 punktą naudojant formulę

kur N- išilginė gniuždymo jėga;

A n yra grynasis skerspjūvio plotas (atsižvelgiant į susilpnėjimą skylėmis);

R y yra plieno projektinis atsparumas;

γ c – darbo sąlygų koeficientas (žr. SP 16.13330 1 lentelę);

n, Сx Ir Сy- koeficientai, paimti pagal SP 16.13330 E.1 lentelę

Mx Ir mano- momentai apie ašis X-X ir Y-Y;

W xn,min ir W yn,min - sekcijos modulis, palyginti su X-X ir Y-Y ašimis (galima rasti GOST profilyje arba žinyne);

B- bimomentas, SNiP II-23-81 * šis parametras nebuvo įtrauktas į skaičiavimus, šis parametras buvo įvestas siekiant atsižvelgti į deformaciją;

Wω,min – sektoriaus atkarpos modulis.

Jei dėl pirmųjų 3 komponentų klausimų neturėtų kilti, tada bimomento apskaičiavimas sukelia tam tikrų sunkumų.

Bimomentas apibūdina pokyčius, įvestus į pjūvio deformacijos įtempių pasiskirstymo tiesines zonas, ir iš tikrųjų yra momentų pora, nukreipta priešingomis kryptimis.

Verta paminėti, kad daugelis programų negali apskaičiuoti bimomento, įskaitant SCAD, į jį neatsižvelgiama.

4. Meškerykočio galutinio lankstumo patikrinimas

Suspaustų elementų lankstumas λ = lef / i, kaip taisyklė, neturėtų viršyti ribinių verčių λ u pateikta lentelėje

Koeficientas α šioje formulėje yra profilio panaudojimo koeficientas pagal stabilumo apskaičiavimą esant centriniam suspaudimui.

Be stabilumo skaičiavimo, šis skaičiavimas turi būti atliktas 2 plokštumoms.

Jei profilis netelpa, reikia pakeisti sekciją padidinant sekcijos sukimo spindulį arba keičiant projektavimo schemą (keisti tvirtinimus arba pritvirtinti raiščiais, kad sumažintumėte numatomą ilgį).

Jei kritinis veiksnys yra didžiausias lankstumas, tada plieno rūšį galima laikyti mažiausia. plieno klasė neturi įtakos galutiniam lankstumui. Optimalų variantą galima apskaičiuoti pasirinkimo metodu.

Paskelbta žymėta ,

Stovo aukštis ir jėgos P taikymo peties ilgis parenkami konstruktyviai, pagal brėžinį. Paimkime stelažo sekciją kaip 2Sh. Pagal santykį h 0 /l=10 ir h/b=1,5-2, parenkame atkarpą ne daugiau h=450mm ir b=300mm.

1 paveikslas - stelažo ir skerspjūvio pakrovimo schema.

Bendras konstrukcijos svoris yra:

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

Vieno iš 8 lentynų svoris yra:

P \u003d 34,73 / 8 \u003d 4,34 tonos \u003d 43400N - slėgis viename stove.

Jėga neveikia pjūvio centre, todėl sukelia momentą, lygų:

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

Apsvarstykite dėžės profilio statramstį, suvirintą iš dviejų plokščių

Ekscentricijų apibrėžimas:

Jei ekscentriškumas t x turi reikšmę nuo 0,1 iki 5 - ekscentriškai suspaustas (ištemptas) stovas; jeigu T nuo 5 iki 20, tada skaičiuojant reikia atsižvelgti į sijos įtempimą arba suspaudimą.

t x\u003d 2,5 - ekscentriškai suspaustas (ištemptas) stovas.

Stovo sekcijos dydžio nustatymas:

Pagrindinė stelažo apkrova yra išilginė jėga. Todėl, norint pasirinkti sekciją, naudojamas tempimo (gniuždymo) stiprio skaičiavimas:

Iš šios lygties raskite reikiamą skerspjūvio plotą

,mm 2 (10)

Leistinas įtempis [σ] atliekant patvarumo darbus priklauso nuo plieno markės, įtempių koncentracijos pjūvyje, apkrovos ciklų skaičiaus ir ciklo asimetrijos. SNiP leistinas įtempis ištvermingo darbo metu nustatomas pagal formulę

(11)

Dizaino atsparumas R U priklauso nuo įtempių koncentracijos ir nuo medžiagos takumo ribos. Įtempių koncentraciją suvirintose jungtyse dažniausiai sukelia suvirinimo siūlės. Koncentracijos koeficiento reikšmė priklauso nuo siūlių formos, dydžio ir vietos. Kuo didesnė įtempių koncentracija, tuo mažesnis leistinas įtempis.

Labiausiai apkrauta darbe suprojektuota strypo konstrukcijos dalis yra šalia jos tvirtinimo prie sienos vietos. Tvirtinimas priekinėmis siūlėmis atitinka 6 grupę, todėl RU = 45 MPa.

6 grupei, su n = 10 -6, α = 1,63;

Koeficientas adresu atspindi leistinų įtempių priklausomybę nuo ciklo asimetrijos indekso p, lygią mažiausio ciklo įtempio ir didžiausio santykiui, t.y.

-1≤ρ<1,

taip pat nuo įtempimų ženklo. Įtempimas skatina, o suspaudimas neleidžia įtrūkti, todėl vertė γ tam pačiam ρ priklauso nuo σ max ženklo. Pulsuojančios apkrovos atveju, kai σmin= 0, ρ=0 gniuždant γ=2 esant įtempimui γ = 1,67.

Kaip ρ→ ∞ γ→∞. Tokiu atveju leistinas įtempis [σ] tampa labai didelis. Tai reiškia, kad sumažėja nuovargio gedimo rizika, bet nereiškia, kad užtikrinamas stiprumas, nes galimas gedimas pirmos apkrovos metu. Todėl nustatant [σ] būtina atsižvelgti į statinio stiprumo ir stabilumo sąlygas.

Esant statinei įtampai (be lenkimo)

[σ] = R y. (12)

Projektinės varžos R y reikšmė pagal takumo ribą nustatoma pagal formulę

(13)

kur γ m yra medžiagos patikimumo koeficientas.

09G2S σ Т = 325 MPa, γ t = 1,25

Statinio suspaudimo metu leistinas įtempis sumažėja dėl sulenkimo pavojaus:

kur 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. Esant nedideliam apkrovos ekscentriciškumui, galima imti φ = 0.6. Šis koeficientas reiškia, kad strypo stipris gniuždant sumažėja iki 60% tempimo stiprio dėl lenkimo.

Duomenis pakeičiame formulėje:

Iš dviejų [σ] reikšmių pasirinkite mažiausią. Ir ateityje jis bus skaičiuojamas.

Leidžiama įtampa

Duomenų įtraukimas į formulę:

Kadangi 295,8 mm 2 yra labai mažas skerspjūvio plotas, atsižvelgiant į projektinius matmenis ir momento dydį, padidiname jį iki

Kanalo numerį parinksime pagal sritį.

Mažiausias kanalo plotas turi būti - 60 cm2

Kanalo numeris - 40P. Yra parinktys:

h=400 mm; b = 115 mm; s = 8 mm; t = 13,5 mm; F = 18,1 cm 2;

Mes gauname stelažo, susidedančio iš 2 kanalų, skerspjūvio plotą - 61,5 cm 2.

Pakeiskite 12 formulės duomenis ir dar kartą apskaičiuokite įtempius:

=146,7 MPa

Efektyvūs įtempiai pjūvyje yra mažesni už ribinius metalo įtempius. Tai reiškia, kad konstrukcijos medžiaga gali atlaikyti taikomą apkrovą.

Bendro stelažų stabilumo patikros skaičiavimas.

Toks patikrinimas reikalingas tik veikiant gniuždomosioms išilginėms jėgoms. Jeigu jėgos veikia pjūvio centrą (Mx=Mu=0), tai stovo statinio stiprumo sumažėjimas dėl stabilumo praradimo įvertinamas koeficientu φ, kuris priklauso nuo stelažo lankstumo.

Stovo lankstumas medžiagos ašies (ty ašies, kertančios pjūvio elementus) atžvilgiu, nustatomas pagal formulę:

(15)

kur - stovo išlenktos ašies pusės bangos ilgis,

μ - koeficientas, priklausantis nuo tvirtinimo būklės; prie pulto = 2;

i min - inercijos spindulys, randamas pagal formulę:

(16)

Duomenis pakeičiame 20 ir 21 formulėse:

Stabilumo apskaičiavimas atliekamas pagal formulę:

(17)

Koeficientas φ y nustatomas taip pat, kaip ir centrinio suspaudimo atveju, pagal lentelę. 6 priklausomai nuo stovo lankstumo λ y (λ yo) lenkiant aplink y ašį. Koeficientas iš atsižvelgiama į stabilumo sumažėjimą dėl momento veikimo M X.