Metāla konstrukcijas ir sarežģīta un ārkārtīgi atbildīga tēma. Pat neliela kļūda var maksāt simtiem tūkstošu un miljonu dolāru. Dažos gadījumos kļūdas cena var būt cilvēku dzīvības būvlaukumā, kā arī ekspluatācijas laikā. Tātad aprēķinu pārbaude un atkārtota pārbaude ir nepieciešama un svarīga.

Excel izmantošana aprēķinu problēmu risināšanai, no vienas puses, nav nekas jauns, bet tajā pašā laikā ne visai pazīstams. Tomēr Excel aprēķiniem ir vairākas nenoliedzamas priekšrocības:

• atklātība- katru šādu aprēķinu var izjaukt ar kauliem.
• Pieejamība- paši faili pastāv publiskajā domēnā, tos ir rakstījuši MK izstrādātāji, lai tie atbilstu savām vajadzībām.
• Ērtības- gandrīz jebkurš datora lietotājs spēj strādāt ar programmām no MS Office pakotnes, savukārt specializētie dizaina risinājumi ir dārgi, turklāt to apgūšana prasa nopietnas pūles.

Tos nevajadzētu uzskatīt par panaceju. Šādi aprēķini ļauj atrisināt šauras un salīdzinoši vienkāršas projektēšanas problēmas. Bet tie neņem vērā struktūras darbu kopumā. Vairākos vienkāršos gadījumos tie var ietaupīt daudz laika:

• Sijas aprēķins liecei
• Sijas aprēķins liekšanai tiešsaistē
• Pārbaudiet kolonnas stiprības un stabilitātes aprēķinu.
• Pārbaudiet joslas sadaļas izvēli.

Universāls aprēķinu fails MK (EXCEL)

Metāla konstrukciju sekciju atlases tabula, atbilstoši 5 dažādiem SP 16.13330.2011 punktiem
Faktiski, izmantojot šo programmu, varat veikt šādus aprēķinus:

• viena laiduma šarnīra sijas aprēķins.
• centralizēti saspiestu elementu (kolonnu) aprēķins.
• stiepto elementu aprēķins.
• ekscentriski saspiestu vai saspiestu-liektu elementu aprēķins.

Programmas Excel versijai ir jābūt vismaz 2010. gadam. Lai skatītu instrukcijas, noklikšķiniet uz pluszīmes ekrāna augšējā kreisajā stūrī.

METĀLISKS

Programma ir EXCEL grāmata ar makro atbalstu.
Un tas ir paredzēts tērauda konstrukciju aprēķināšanai saskaņā ar
SP16 13330.2013 "Tērauda konstrukcijas"

Piegājienu izvēle un aprēķins

Skrējiena izvēle ir triviāls uzdevums tikai no pirmā acu uzmetiena. Ieskrējienu solis un to lielums ir atkarīgi no daudziem parametriem. Un būtu jauki, ja pa rokai būtu atbilstošs aprēķins. Par to ir šis raksts, kas jāizlasa:

• skrējiena aprēķins bez dzīslām
• skrējiena aprēķins ar vienu šķipsnu
• skrējiena aprēķins ar diviem pavedieniem
• skrējiena aprēķins, ņemot vērā bimomentu:

Bet ir maza muša ziedē - acīmredzot failā ir kļūdas aprēķinu daļā.

Sadaļas inerces momentu aprēķins Excel tabulās

Ja jums ātri jāaprēķina kompozītmateriālu sekcijas inerces moments vai nav iespējams noteikt GOST, pēc kura izgatavotas metāla konstrukcijas, tad šis kalkulators jums palīdzēs. Neliels paskaidrojums ir tabulas apakšā. Kopumā darbs ir vienkāršs - izvēlamies piemērotu sadaļu, iestatām šo sekciju izmērus un iegūstam sekcijas galvenos parametrus:

• Sekcijas inerces momenti
• Sekcijas modulis
• Sekcijas griešanās rādiuss
• Šķērsgriezuma laukums
• statisks moments
• Attālumi līdz posma smaguma centram.

Tabulā ir aprēķini šādiem sadaļu veidiem:

• caurule
• taisnstūris
• I-staru
• kanāls
• taisnstūra caurule
• trīsstūris

Statīva augstums un spēka P pielikšanas sviras garums tiek izvēlēts konstruktīvi saskaņā ar zīmējumu. Ņemsim statīva sekciju kā 2Sh. Pamatojoties uz attiecību h 0 /l=10 un h/b=1,5-2, izvēlamies posmu ne vairāk kā h=450mm un b=300mm.

1. attēls - statīva un šķērsgriezuma iekraušanas shēma.

Struktūras kopējais svars ir:

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

Svars, kas nāk uz vienu no 8 plauktiem, ir:

P \u003d 34,73 / 8 \u003d 4,34 tonnas \u003d 43400N - spiediens uz plauktu.

Spēks nedarbojas sekcijas centrā, tāpēc tas rada momentu, kas vienāds ar:

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

Apsveriet kārbas profila statni, kas metināta no divām plāksnēm

Ekscentriskuma definīcija:

Ja ekscentriskums t x ir vērtība no 0,1 līdz 5 - ekscentriski saspiests (izstiepts) statīvs; ja t no 5 līdz 20, tad aprēķinā jāņem vērā sijas spriegums vai saspiešana.

t x\u003d 2,5 - ekscentriski saspiests (izstiepts) statīvs.

Plaukta sekcijas izmēra noteikšana:

Galvenā slodze uz bagāžnieku ir gareniskais spēks. Tāpēc, lai izvēlētos sadaļu, tiek izmantots stiepes (spiedes) stiprības aprēķins:

(9)

No šī vienādojuma atrodiet vajadzīgo šķērsgriezuma laukumu

,mm2 (10)

Pieļaujamais spriegums [σ] izturīgā darbā ir atkarīgs no tērauda markas, sprieguma koncentrācijas griezumā, slogošanas ciklu skaita un cikla asimetrijas. SNiP pieļaujamo stresu izturības darba laikā nosaka pēc formulas

(11)

Dizaina pretestība R U atkarīgs no sprieguma koncentrācijas un materiāla tecēšanas robežas. Sprieguma koncentrāciju metinātajos šuvēs visbiežāk izraisa metinātās šuves. Koncentrācijas koeficienta vērtība ir atkarīga no šuvju formas, izmēra un atrašanās vietas. Jo augstāka sprieguma koncentrācija, jo mazāks pieļaujamais spriegums.

Darbā projektētās stieņa konstrukcijas visvairāk noslogotā daļa atrodas netālu no tās piestiprināšanas vietas pie sienas. Piestiprinājums ar frontālajām filejas šuvēm atbilst 6. grupai, tāpēc RU = 45 MPa.

6. grupai, ar n = 10 -6, α = 1,63;

Koeficients plkst atspoguļo pieļaujamo spriegumu atkarību no cikla asimetrijas indeksa p, kas vienāds ar ciklā minimālā sprieguma attiecību pret maksimālo, t.i.

-1≤ρ<1,

kā arī no spriegumu zīmes. Spriedze veicina, un saspiešana novērš plaisāšanu, tāpēc vērtība γ tam pašam ρ ir atkarīgs no σ max zīmes. Pulsējošas slodzes gadījumā, kad σmin= 0, ρ=0 kompresijā γ=2 spriegumā γ = 1,67.

Kā ρ→ ∞ γ→∞. Šajā gadījumā pieļaujamais spriegums [σ] kļūst ļoti liels. Tas nozīmē, ka tiek samazināts noguruma atteices risks, bet tas nenozīmē, ka tiek nodrošināta izturība, jo ir iespējama atteice pirmās slodzes laikā. Tāpēc, nosakot [σ], ir jāņem vērā statiskās stiprības un stabilitātes nosacījumi.

Zem statiskās spriedzes (bez lieces)

[σ] = R y. (12)

Projektētās pretestības R y vērtību atbilstoši tecēšanas robežai nosaka pēc formulas

(13)

kur γ m ir materiāla uzticamības koeficients.

09G2S σ Т = 325 MPa, γ t = 1,25

Statiskās saspiešanas gadījumā pieļaujamais spriegums tiek samazināts izliekšanās riska dēļ:

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. Ar nelielu slodzes pielietojuma ekscentriskumu var ņemt φ = 0.6. Šis koeficients nozīmē, ka izliekšanās dēļ stieņa spiedes izturība tiek samazināta līdz 60% no stiepes izturības.

Mēs aizstājam datus formulā:

No divām [ σ] vērtībām izvēlieties mazāko. Un nākotnē tas tiks aprēķināts.

Pieļaujamais spriegums

Datu ievietošana formulā:

Tā kā 295,8 mm 2 ir ārkārtīgi mazs šķērsgriezuma laukums, pamatojoties uz projektētajiem izmēriem un momenta lielumu, mēs to palielinām līdz

Mēs izvēlēsimies kanāla numuru atbilstoši apgabalam.

Kanāla minimālajam laukumam jābūt - 60 cm2

Kanāla numurs - 40P. Ir iespējas:

h=400 mm; b = 115 mm; s = 8 mm; t=13,5mm; F=18,1 cm2;

Mēs iegūstam statīva šķērsgriezuma laukumu, kas sastāv no 2 kanāliem - 61,5 cm 2.

Aizvietojiet datus formulā 12 un vēlreiz aprēķiniet spriegumus:

=146,7 MPa

Efektīvie spriegumi sekcijā ir mazāki nekā metāla ierobežojošie spriegumi. Tas nozīmē, ka konstrukcijas materiāls var izturēt pielikto slodzi.

Statīvu vispārējās stabilitātes pārbaudes aprēķins.

Šāda pārbaude ir nepieciešama tikai spiedes garenvirziena spēku iedarbībā. Ja sekcijas centram tiek pielikti spēki (Mx=Mu=0), tad statņa statiskās stiprības samazināšanos stabilitātes zuduma dēļ novērtē ar koeficientu φ, kas ir atkarīgs no statīva elastības.

Plaukta elastību attiecībā pret materiāla asi (t.i., asi, kas krustojas ar sekcijas elementiem) nosaka pēc formulas:

(15)

kur - statīva izliektās ass pusviļņa garums,

μ - koeficients atkarībā no fiksācijas stāvokļa; pie pults = 2;

i min - inerces rādiuss tiek atrasts pēc formulas:

(16)

Mēs aizstājam datus formulā 20 un 21:

Stabilitātes aprēķins tiek veikts pēc formulas:

(17)

Koeficients φ y tiek noteikts tāpat kā ar centrālo saspiešanu, saskaņā ar tabulu. 6 atkarībā no statīva elastības λ y (λ yo), liecoties ap y asi. Koeficients arņem vērā stabilitātes samazināšanos momenta darbības dēļ M X.

Praksē bieži vien ir nepieciešams aprēķināt statīvu vai kolonnu maksimālajai aksiālajai (gareniskajai) slodzei. Spēks, pie kura statīvs zaudē savu stabilo stāvokli (nestspēju), ir kritisks. Plaukta stabilitāti ietekmē statīva galu nostiprināšanas metode. Konstrukciju mehānikā statīva galu nostiprināšanai tiek apsvērtas septiņas metodes. Mēs apsvērsim trīs galvenās metodes:

Lai nodrošinātu noteiktu stabilitātes rezervi, ir jāievēro šāds nosacījums:

Kur: P - darbības spēks;

Ir iestatīts noteikts stabilitātes koeficients

Tādējādi, aprēķinot elastīgās sistēmas, ir jāspēj noteikt kritiskā spēka Рcr lielumu. Ja mēs ieviešam to, ka spēks P, kas pielikts statnei, rada tikai nelielas novirzes no statņa taisnvirziena formas ar garumu ι, tad to var noteikt no vienādojuma

kur: E - elastības modulis;
J_min - sekcijas minimālais inerces moments;
M(z) - lieces moments, kas vienāds ar M(z) = -P ω;
ω - novirzes lielums no statīva taisnvirziena formas;
Šī diferenciālvienādojuma atrisināšana

Integrācijas A un B konstantes nosaka robežnosacījumi.
Veicot noteiktas darbības un aizstāšanas, mēs iegūstam kritiskā spēka P galīgo izteiksmi

Mazākā kritiskā spēka vērtība būs pie n = 1 (vesels skaitlis) un

Statīva elastīgās līnijas vienādojums izskatīsies šādi:

kur: z - strāvas ordināta, pie maksimālās vērtības z=l;
Pieļaujamo kritiskā spēka izteiksmi sauc par L. Eilera formulu. Redzams, ka kritiskā spēka vērtība ir atkarīga no statīva stingrības EJ min tieši proporcionāli un no statīva garuma l - apgriezti proporcionāli.
Kā jau minēts, elastīgā statīva stabilitāte ir atkarīga no tā, kā tas ir fiksēts.
Ieteicamā drošības rezerve tērauda tapām ir
n y =1,5÷3,0; kokam n y =2,5÷3,5; čugunam n y =4,5÷5,5
Lai ņemtu vērā statīva galu nostiprināšanas metodi, tiek ieviests statņa samazinātās elastības galu koeficients.

kur: μ - samazināta garuma koeficients (tabula) ;
i min - statnes (galda) šķērsgriezuma mazākais griešanās rādiuss;
ι - statīva garums;
Ievadiet kritisko slodzes koeficientu:

, (tabula);
Tādējādi, aprēķinot statīva šķērsgriezumu, ir jāņem vērā koeficienti μ un ϑ, kuru vērtība ir atkarīga no statīva galu nostiprināšanas metodes un ir norādīta rokasgrāmatas tabulās stiprības materiāli (G.S. Pisarenko un S.P. Fesik)
Sniegsim kritiskā spēka aprēķināšanas piemēru taisnstūra formas cietā sekcijas stieņam - 6 × 1 cm, stieņa garums ι = 2m. Galu nostiprināšana saskaņā ar III shēmu.
Aprēķins:
Saskaņā ar tabulu atrodam koeficientu ϑ = 9,97, μ = 1. Posma inerces moments būs:

un kritiskais stress būs:

Ir skaidrs, ka kritiskais spēks P cr = 247 kgf radīs spriegumu stieņā tikai 41 kgf / cm 2, kas ir daudz mazāks par plūsmas robežu (1600 kgf / cm 2), tomēr šis spēks izraisīs stieni saliekt, kas nozīmē stabilitātes zudumu.
Apsveriet citu piemēru, kā aprēķināt apļveida šķērsgriezuma koka plauktu, kas ir saspiests apakšējā galā un ar eņģēm augšējā galā (S.P. Fesik). Statīva garums 4m, saspiešanas spēks N=6tf. Pieļaujamais spriegums [σ]=100kgf/cm 2 . Mēs pieņemam pieļaujamā sprieguma samazinājuma koeficientu saspiešanai φ=0,5. Mēs aprēķinām statīva šķērsgriezuma laukumu:

Nosakiet statīva diametru:

Sekcijas inerces moments

Mēs aprēķinām statīva elastību:
kur: μ=0,7, pamatojoties uz statīva galu saspiešanas metodi;
Nosakiet spriegumu statīvā:

Acīmredzot spriegums statīvā ir 100kgf/cm 2 un tieši tas ir pieļaujamais spriegums [σ]=100kgf/cm 2
Apskatīsim trešo piemēru tērauda statīva aprēķināšanai no I-profila, 1,5 m garš, spiedes spēks 50 tf, pieļaujamais spriegums [σ]=1600 kgf/cm 2 . Plaukta apakšējais gals ir saspiests, bet augšējais – brīvs (I metode).
Lai atlasītu sadaļu, mēs izmantojam formulu un iestatām koeficientu ϕ=0,5, pēc tam:

Izvēlamies no diapazona I-staru Nr.36 un tā datus: F = 61,9 cm 2, i min = 2,89 cm.
Nosakiet statīva elastību:

kur: μ no tabulas, vienāds ar 2, ņemot vērā statnes saspiešanas veidu;
Projektētais spriegums statīvā būs:

5kgf, kas ir aptuveni vienāds ar pieļaujamo spriegumu, un 0,97% vairāk, kas ir pieļaujams inženiertehniskajos aprēķinos.
Spiedienā strādājošo stieņu šķērsgriezums būs racionāls ar lielāko inerces rādiusu. Aprēķinot īpatnējo griešanās rādiusu
visoptimālākais ir cauruļveida sekcijas, plānsienu; kuriem vērtība ξ=1÷2,25 un cietajiem vai velmētajiem profiliem ξ=0,204÷0,5

atklājumiem
Aprēķinot statīvu, kolonnu izturību un stabilitāti, jāņem vērā statīvu galu nostiprināšanas metode, jāpiemēro ieteicamā drošības rezerve.
Kritiskā spēka vērtību iegūst no statīva izliektās centra līnijas diferenciālvienādojuma (L. Eilers).
Lai ņemtu vērā visus noslogoto statīvu raksturojošos faktorus, statīva elastības jēdziens - λ, nodrošinātais garuma koeficients - μ, sprieguma samazināšanas koeficients - ϕ, kritiskās slodzes koeficients - ϑ. To vērtības ir ņemtas no atsauces tabulām (G.S. Pisarenko un S.P. Fesik).
Tiek doti aptuvenie statņu aprēķini, lai noteiktu kritisko spēku - Рcr, kritisko spriegumu - σcr, statņa diametru - d, statņu elastību - λ un citus raksturlielumus.
Statīvu un kolonnu optimālā sekcija ir cauruļveida plānsienu profili ar vienādiem galvenajiem inerces momentiem.

Lietotas grāmatas:
G.S. Pisarenko "Materiālu stiprības rokasgrāmata."
S.P.Fesiks "Materiālu stiprības rokasgrāmata".
UN. Anurjevs "Dizainera-mašīnbūvētāja rokasgrāmata".
SNiP II-6-74 "Slodzes un triecieni, projektēšanas standarti".

B pīlāra aprēķins

Statīvus sauc par konstrukcijas elementiem, kas galvenokārt darbojas saspiešanā un garenvirziena liekšanā.

Aprēķinot plauktu, ir jānodrošina tā izturība un stabilitāte. Stabilitātes nodrošināšana tiek panākta, pareizi izvēloties statīva daļu.

Aprēķinot vertikālo slodzi, tiek izmantota centrālā statņa aprēķina shēma, kas ir savienota ar eņģēm galos, jo tā ir metināta apakšā un augšā (sk. 3. attēlu).

B statnis nes 33% no kopējā grīdas svara.

Grīdas kopējo svaru N, kg nosaka: tai skaitā sniega svars, vēja slodze, slodze no siltumizolācijas, slodze no pārsega rāmja svara, slodze no vakuuma.

N \u003d R 2 g,. (3.9)

kur g ir kopējā vienmērīgi sadalītā slodze, kg / m 2;

R ir tvertnes iekšējais rādiuss, m.

Grīdas kopējo svaru veido šāda veida slodzes:

• 1. Sniega slodze, g 1 . Pieņemts g 1 \u003d 100 kg / m 2 .;
• 2. Slodze no siltumizolācijas, g 2. Pieņemts g 2 \u003d 45 kg / m 2;
• 3. Vēja slodze, g 3 . Pieņemts g 3 \u003d 40 kg / m 2;
• 4. Slodze no pārsega rāmja svara, g 4 . Pieņemts g 4 \u003d 100 kg / m 2
• 5. Ņemot vērā uzstādīto aprīkojumu, g 5 . Pieņemts g 5 \u003d 25 kg / m 2
• 6. Vakuuma slodze, g 6 . Pieņemts g 6 \u003d 45 kg / m 2.

Un kopējais pārklāšanās svars N, kg:

Spēku, ko uztver statīvs, aprēķina:

Nepieciešamo statīva šķērsgriezuma laukumu nosaka pēc šādas formulas:

Skatīt 2 , (3.12)

kur: N ir grīdas kopējais svars, kg;

1600 kgf / cm 2, tēraudam Vst3sp;

Strukturāli pieņemts garenlieces koeficients = 0,45.

Saskaņā ar GOST 8732-75 tiek izvēlēta caurule ar ārējo diametru D h \u003d 21 cm, iekšējo diametru d b \u003d 18 cm un sienas biezumu 1,5 cm, kas ir pieņemami, jo caurules dobums tiks piepildīts ar betonu. .

Caurules šķērsgriezuma laukums, F:

Tiek noteikts profila inerces moments (J), inerces rādiuss (r). Attiecīgi:

J = cm4, (3,14)

kur ir sekcijas ģeometriskie raksturlielumi.

Inerces rādiuss:

r=, cm, (3,15)

kur J ir profila inerces moments;

F ir vajadzīgās sadaļas laukums.

Elastība:

Spriegumu statīvā nosaka pēc formulas:

kgf/cm (3,17)

Tajā pašā laikā saskaņā ar 17. pielikuma tabulām (A.N. Serenko) = 0,34

Rack pamatnes stiprības aprēķins

Projektēšanas spiedienu P uz pamatu nosaka:

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

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

Rbs \u003d L g b, kg, (3,20)

kur: P "- vertikālā statīva spēks P" \u003d 5885,6 kg;

R st - svaru statīvi, kg;

g - tērauda īpatnējais svars. g \u003d 7,85 * 10 -3 kg /.

R bs - statīva statīvā ieliets svars betons, kg;

g b - betona īpatnējais svars g b \u003d 2,4 * 10 -3 kg /.

Nepieciešamais apavu plāksnes laukums pie pieļaujamā spiediena uz smilšaino pamatni [y] f \u003d 2 kg / cm 2:

Tiek pieņemta plāksne ar malām: aChb \u003d 0,65×0,65 m. Sadalītā slodze, q uz 1 cm plātnes nosaka:

Paredzamais lieces moments, M:

Paredzamais pretestības moments, W:

Plāksnes biezums d:

Tiek ņemts plāksnes biezums d = 20 mm.

Kolonna ir vertikāls ēkas nesošās konstrukcijas elements, kas pārnes slodzes no augstākām konstrukcijām uz pamatiem.

Aprēķinot tērauda kolonnas, ir jāvadās pēc SP 16.13330 "Tērauda konstrukcijas".

Tērauda kolonnai parasti izmanto I-siju, cauruli, kvadrātveida profilu, saliktu kanālu sekciju, stūrus, loksnes.

Centrāli saspiestām kolonnām optimāli ir izmantot cauruli vai kvadrātveida profilu - tie ir ekonomiski metāla masas ziņā un ar skaistu estētisku izskatu, tomēr iekšējos dobumus nevar krāsot, tāpēc šim profilam jābūt hermētiskam.

Plaša plaukta I veida sijas izmantošana kolonnām ir plaši izplatīta - kad kolonna ir saspiesta vienā plaknē, šāda veida profils ir optimāls.

Liela nozīme ir kolonnas nostiprināšanas metodei pamatnē. Kolonna var būt šarnīra, stingra vienā plaknē un šarnīra citā vai stingra 2 plaknēs. Stiprinājuma izvēle ir atkarīga no ēkas konstrukcijas un ir svarīgāka aprēķinā, jo. paredzamais kolonnas garums ir atkarīgs no stiprinājuma metodes.

Jāņem vērā arī zaru, sienu paneļu, siju vai kopņu piestiprināšanas metode pie kolonnas, ja slodze tiek pārnesta no kolonnas sāniem, tad jāņem vērā ekscentriskums.

Kad kolonna ir iespiesta pamatos un sija ir stingri piestiprināta pie kolonnas, aprēķinātais garums ir 0,5l, bet aprēķinā parasti tiek ņemts vērā 0,7l. slodzes iedarbībā sija saliecas un nav pilnīgas saspiešanas.

Praksē kolonna netiek apskatīta atsevišķi, bet programmā tiek modelēts karkass vai 3 dimensiju ēkas modelis, tas tiek ielādēts un tiek aprēķināta kolonna montāžā un izvēlēts nepieciešamais profils, bet programmās to var ir grūti ņemt vērā sekcijas vājināšanos ar skrūvju caurumiem, tāpēc var būt nepieciešams pārbaudīt sekciju manuāli.

Lai aprēķinātu kolonnu, mums jāzina maksimālie spiedes / stiepes spriegumi un momenti, kas rodas galvenajās sadaļās, šim nolūkam mēs veidojam sprieguma diagrammas. Šajā pārskatā mēs apsvērsim tikai kolonnas stiprības aprēķinu bez diagrammas.

Mēs aprēķinām kolonnu pēc šādiem parametriem:

1. Stiepes/spiedes izturība

2. Stabilitāte pie centrālās kompresijas (2 plaknēs)

3. Izturība gareniskā spēka un lieces momentu kombinētā iedarbībā

4. Stieņa galīgās elastības pārbaude (2 plaknēs)

1. Stiepes/spiedes izturība

Saskaņā ar SP 16.13330 p.7.1.1 tērauda elementu ar standarta pretestību stiprības aprēķins R yn ≤ 440 N/mm2 centrālā spriedzes vai saspiešanas ar spēku N gadījumā jāveic saskaņā ar formulu

A n ir tīkla profila šķērsgriezuma laukums, t.i. ņemot vērā tā caurumu vājināšanos;

R y ir velmēta tērauda projektētā pretestība (atkarībā no tērauda markas, sk. SP 16.13330 B.5 tabulu);

γ c ir darba apstākļu koeficients (skat. SP 16.13330 1. tabulu).

Izmantojot šo formulu, varat aprēķināt minimālo nepieciešamo profila šķērsgriezuma laukumu un iestatīt profilu. Turpmāk pārbaudes aprēķinos kolonnas sadaļas atlasi varēs veikt tikai ar sadaļas atlases metodi, tāpēc šeit varam iestatīt sākuma punktu, par kuru sadaļa nevar būt mazāka.

2. Stabilitāte zem centrālās kompresijas

Stabilitātes aprēķinu veic saskaņā ar SP 16.13330 7.1.3. punktu pēc formulas

A- bruto profila šķērsgriezuma laukums, t.i., neņemot vērā tā caurumu vājināšanos;

R

γ

φ ir stabilitātes koeficients centrālās kompresijas apstākļos.

Kā redzat, šī formula ir ļoti līdzīga iepriekšējai, taču šeit parādās koeficients φ , lai to aprēķinātu, vispirms ir jāaprēķina stieņa nosacītā elastība λ (apzīmēts ar domuzīmi iepriekš).

kur R y ir tērauda projektētā pretestība;

E- elastības modulis;

λ - stieņa elastība, ko aprēķina pēc formulas:

kur l ef ir aprēķinātais stieņa garums;

i ir sekcijas inerces rādiuss.

Efektīvie garumi l ef nemainīga šķērsgriezuma kolonnas (stabi) vai atsevišķus pakāpienu kolonnu sekcijas saskaņā ar SP 16.13330 10.3.1. punktu jānosaka pēc formulas

kur l ir kolonnas garums;

μ - efektīvais garuma koeficients.

Efektīvie garuma faktori μ konstanta šķērsgriezuma kolonnas (stabi) jānosaka atkarībā no to galu nostiprināšanas apstākļiem un slodzes veida. Dažiem galu nostiprināšanas gadījumiem un slodzes veidam vērtības μ ir parādīti šajā tabulā:

Sekcijas griešanās rādiuss ir atrodams profilam atbilstošajā GOST, t.i. profilam jābūt iepriekš norādītam, un aprēķins tiek samazināts līdz sadaļu uzskaitīšanai.

Jo griešanās rādiusam 2 plaknēs lielākajai daļai profilu ir dažādas vērtības 2 plaknēs (vienādas vērtības ir tikai caurulei un kvadrātveida profilam), un stiprinājumi var atšķirties, tāpēc arī aprēķinātie garumi var atšķirties, tad stabilitātes aprēķins jāveic 2 plaknēm.

Tātad tagad mums ir visi dati, lai aprēķinātu nosacīto elastību.

Ja galīgā elastība ir lielāka vai vienāda ar 0,4, tad stabilitātes koeficients φ aprēķina pēc formulas:

koeficienta vērtība δ jāaprēķina, izmantojot formulu:

izredzes α un β skatīt tabulu

Koeficientu vērtības φ , kas aprēķināts pēc šīs formulas, jāņem ne vairāk kā (7,6 / λ 2) pie nosacītās elastības vērtībām virs 3,8; 4.4. un 5.8. attiecīgi a, b un c sekciju tipiem.

Par vērtībām λ < 0,4 для всех типов сечений допускается принимать φ = 1.

Koeficientu vērtības φ ir dotas SP 16.13330 D pielikumā.

Tagad, kad ir zināmi visi sākotnējie dati, mēs aprēķinām pēc formulas, kas parādīta sākumā:

Kā minēts iepriekš, ir nepieciešams veikt 2 aprēķinus 2 plaknēm. Ja aprēķins neapmierina nosacījumu, tad izvēlamies jaunu profilu ar lielāku sekcijas griešanās rādiusa vērtību. Ir iespējams arī mainīt konstrukcijas modeli, piemēram, mainot šarnīra stiprinājumu uz stingru vai nostiprinot kolonnu laidumā ar saitēm, var samazināt paredzamo stieņa garumu.

Presētos elementus ar atvērtas U formas sekcijas cietajām sienām ieteicams pastiprināt ar dēļiem vai režģiem. Ja siksnu nav, tad ir jāpārbauda stabilitāte attiecībā uz stabilitāti lieces-vērpes formā saskaņā ar SP 16.13330 7.1.5. punktu.

3. Izturība gareniskā spēka un lieces momentu kombinētā iedarbībā

Kā likums, kolonna tiek noslogota ne tikai ar aksiālo spiedes slodzi, bet arī ar lieces momentu, piemēram, no vēja. Momentu veido arī tad, ja vertikālā slodze tiek pielikta nevis kolonnas centrā, bet gan no sāniem. Šajā gadījumā ir nepieciešams veikt verifikācijas aprēķinu saskaņā ar SP 16.13330 9.1.1. punktu, izmantojot formulu

kur N- gareniskais spiedes spēks;

A n ir neto šķērsgriezuma laukums (ņemot vērā vājināšanu ar caurumiem);

R y ir tērauda projektētā pretestība;

γ c ir darba apstākļu koeficients (skat. SP 16.13330 1. tabulu);

n, Сx un Сy- koeficienti, kas ņemti saskaņā ar SP 16.13330 E.1 tabulu

Mx un Mans- momenti par asīm X-X un Y-Y;

W xn,min un W yn,min - sekcijas modulis attiecībā pret X-X un Y-Y asīm (var atrast GOST profilā vai atsauces grāmatā);

B- bimoments, SNiP II-23-81 * šis parametrs netika iekļauts aprēķinos, šis parametrs tika ieviests, lai ņemtu vērā deformāciju;

Wω,min – sektorālās sekcijas modulis.

Ja ar pirmajām 3 sastāvdaļām nevajadzētu būt jautājumiem, tad bimomenta uzskaite rada zināmas grūtības.

Bimoments raksturo griezuma deformācijas sprieguma sadalījuma lineārajās zonās ieviestās izmaiņas un faktiski ir pretējos virzienos vērstu momentu pāris.

Ir vērts atzīmēt, ka daudzas programmas nevar aprēķināt bimomentu, tostarp SCAD to neņem vērā.

4. Stieņa galīgās elastības pārbaude

Saspiesto elementu elastība λ = lef / i, kā likums, nedrīkst pārsniegt robežvērtības λ u norādīts tabulā

Koeficients α šajā formulā ir profila izmantošanas koeficients saskaņā ar stabilitātes aprēķinu pie centrālās saspiešanas.

Tāpat kā stabilitātes aprēķins, šis aprēķins jāveic 2 plaknēm.

Ja profils neder, nepieciešams mainīt sekciju, palielinot sekcijas griešanās rādiusu vai mainot konstrukcijas shēmu (mainīt stiprinājumus vai nostiprināt ar saitēm, lai samazinātu paredzamo garumu).

Ja kritiskais faktors ir maksimālā elastība, tad tērauda marku var uzskatīt par mazāko. tērauda marka neietekmē galīgo elastību. Optimālo variantu var aprēķināt pēc atlases metodes.

Posted in Tagged ,