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, saskaņā ar kuru tiek 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 galvenos sadaļas 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

Bieži vien cilvēki, kas taisa segtu nojumei automašīnai pagalmā vai aizsardzībai pret sauli un nokrišņiem, nevis aprēķina plauktu posmu, uz kura balstīsies nojume, bet gan izvēlas posmu pēc acs vai pēc konsultēšanās ar kaimiņu.

Tos var saprast, slodzes uz statīviem, kas šajā gadījumā ir kolonnas, nav tik karstas, arī veiktā darba apjoms nav milzīgs, un kolonnu izskats dažkārt ir daudz svarīgāks par to nestspēju, tāpēc pat ja kolonnas ir izgatavotas ar daudzkārtēju drošības rezervi - lielu problēmu tajā nav. Turklāt jūs varat pavadīt bezgalīgi daudz laika, meklējot vienkāršu un saprotamu informāciju par cieto kolonnu aprēķiniem bez rezultāta - ir gandrīz neiespējami saprast kolonnu aprēķināšanas piemērus rūpnieciskām ēkām ar slodzēm vairākos līmeņos bez labām zināšanām materiālu stiprība, un, pasūtot kolonnas aprēķinu inženiertehniskajā organizācijā, visus paredzamos ietaupījumus var samazināt līdz nullei.

Šis raksts tika uzrakstīts ar mērķi vismaz nedaudz mainīt esošo lietu stāvokli, un tas ir mēģinājums pēc iespējas vienkāršāk norādīt galvenos metāla kolonnas aprēķina posmus, neko vairāk. Visas pamatprasības metāla kolonnu aprēķināšanai ir atrodamas SNiP II-23-81 (1990).

Vispārīgi noteikumi

No teorētiskā viedokļa centrāli saspiesta elementa aprēķins, kas ir kolonna vai statīvs kopnēs, ir tik vienkāršs, ka par to ir pat neērti runāt. Pietiek sadalīt slodzi ar tērauda, ​​no kura tiks izgatavota kolonna, konstrukcijas pretestību - tas arī viss. Matemātiskā izteiksmē tas izskatās šādi:

F=N/Ry (1.1)

F- nepieciešamais kolonnas šķērsgriezuma laukums, cm²

N- koncentrēta slodze, kas pielikta kolonnas šķērsgriezuma smaguma centram, kg;

Ry- metāla konstrukcijas izturība pret stiepi, spiešanu un lieci tecēšanas robežās, kg/cm². Projektētās pretestības vērtību var noteikt no atbilstošās tabulas.

Kā redzat, uzdevuma sarežģītības pakāpe attiecas uz pamatskolas otro, maksimums uz trešo klasi. Tomēr praksē viss nebūt nav tik vienkārši kā teorētiski vairāku iemeslu dēļ:

1. Koncentrētu slodzi precīzi pielikt kolonnas šķērsgriezuma smaguma centram ir iespējams tikai teorētiski. Patiesībā slodze vienmēr tiks sadalīta, un būs arī zināma ekscentriskums samazinātās koncentrētās slodzes pielietošanā. Un, ja ir ekscentriskums, tad kolonnas šķērsgriezumā darbojas gareniskais lieces moments.

2. Kolonnas šķērsgriezumu smaguma centri atrodas uz vienas taisnes - centrālās ass, arī tikai teorētiski. Praksē metāla neviendabīguma un dažādu defektu dēļ šķērsgriezumu smaguma centri var tikt novirzīti attiecībā pret centrālo asi. Un tas nozīmē, ka aprēķins jāveic saskaņā ar sekciju, kuras smaguma centrs atrodas pēc iespējas tālāk no centrālās ass, tāpēc spēka ekscentriskums šim posmam ir maksimāla.

3. Kolonnai var nebūt taisna forma, bet gan rūpnīcas vai montāžas deformācijas rezultātā nedaudz izliekta, kas nozīmē, ka šķērsgriezumos kolonnas vidusdaļā būs vislielākā slodzes pielietojuma ekscentricitāte.

4. Kolonnu var uzstādīt ar novirzēm no vertikāles, kas nozīmē, ka vertikāli iedarbīga slodze var radīt papildus lieces momentu, maksimums kolonnas apakšā, vai precīzāk, piestiprināšanas vietā pie pamatiem, tomēr tas attiecas tikai uz brīvi stāvošām kolonnām .

5. Tai pielikto slodžu ietekmē kolonna var deformēties, kas nozīmē, ka atkal parādīsies slodzes pielikšanas ekscentriskums un rezultātā papildu lieces moments.

6. Atkarībā no tā, cik precīzi kolonna ir fiksēta, ir atkarīga papildu lieces momenta vērtība kolonnas apakšā un vidū.

Tas viss noved pie izliekuma parādīšanās, un aprēķinos kaut kā jāņem vērā šīs lieces ietekme.

Likumsakarīgi, ka konstrukcijai, kas vēl tiek projektēta, ir praktiski neiespējami aprēķināt augstākminētās novirzes - aprēķins būs ļoti garš, sarežģīts, un rezultāts joprojām ir apšaubāms. Bet ļoti iespējams formulā (1.1) ieviest noteiktu koeficientu, kas ņemtu vērā iepriekš minētos faktorus. Šis koeficients ir φ - liekuma koeficients. Formula, kas izmanto šo koeficientu, izskatās šādi:

F = N/φR (1.2)

Nozīme φ vienmēr ir mazāks par vienu, tas nozīmē, ka kolonnas sadaļa vienmēr būs lielāka nekā tad, ja jūs vienkārši aprēķinātu, izmantojot formulu (1.1), tas ir man par to, ka interesantākais sāksies tagad un atcerieties, ka φ vienmēr mazāk par vienu - nesāp. Iepriekšējiem aprēķiniem varat izmantot vērtību φ 0,5-0,8 robežās. Nozīme φ atkarīgs no tērauda markas un kolonnas elastības λ :

λ = l ef/ i (1.3)

l ef- Paredzamais kolonnas garums. Aprēķinātais un faktiskais kolonnas garums ir dažādi jēdzieni. Paredzamais kolonnas garums ir atkarīgs no kolonnas galu nostiprināšanas metodes un tiek noteikts, izmantojot koeficientu μ :

l ef = μ l (1.4)

l - faktiskais kolonnas garums, cm;

μ - koeficients, ņemot vērā kolonnas galu nostiprināšanas metodi. Koeficienta vērtību var noteikt no šādas tabulas:

1. tabula. Koeficienti μ konstanta sekcijas kolonnu un statņu efektīvā garuma noteikšanai (saskaņā ar SNiP II-23-81 (1990))

Kā redzat, koeficienta vērtība μ atšķiras vairākas reizes atkarībā no kolonnas nostiprināšanas metodes, un šeit galvenā grūtība ir izvēlēties dizaina shēmu. Ja nezināt, kura fiksācijas shēma atbilst jūsu nosacījumiem, tad ņemiet koeficienta vērtību μ=2. Koeficienta vērtība μ=2 ņemta galvenokārt brīvi stāvošām kolonnām, labs brīvi stāvošas kolonnas piemērs ir laternas stabs. Koeficienta vērtību μ=1-2 var ņemt nojumes kolonnām, uz kurām balstās sijas bez stingras stiprinājuma pie kolonnas. Šo konstrukcijas shēmu var pieņemt, ja nojumes sijas nav stingri piestiprinātas pie kolonnām un ja sijām ir salīdzinoši liela izliece. Ja kopnes, kas ir stingri piestiprinātas pie kolonnas ar metināšanu, balstās uz kolonnu, tad var ņemt koeficienta vērtību μ = 0,5-1. Ja starp kolonnām ir diagonālās saites, tad varam ņemt koeficienta vērtību μ = 0,7 diagonālo saišu stiprinājumam necietai vai 0,5 stingrai stiprināšanai. Tomēr šādas stingrības diafragmas ne vienmēr atrodas 2 plaknēs, un tāpēc šādas koeficienta vērtības jāizmanto piesardzīgi. Aprēķinot kopņu statīvus, tiek izmantots koeficients μ=0,5-1, atkarībā no statīvu stiprinājuma metodes.

Elastības koeficienta vērtība aptuveni parāda kolonnas efektīvā garuma attiecību pret šķērsgriezuma augstumu vai platumu. Tie. jo lielāka vērtība λ , jo mazāks ir kolonnas šķērsgriezuma platums vai augstums un attiecīgi lielāka starpība būs nepieciešama tāda paša garuma kolonnai, bet vairāk par to vēlāk.

Tagad, kad esam noteikuši koeficientu μ , jūs varat aprēķināt aptuveno kolonnas garumu, izmantojot formulu (1.4), un, lai uzzinātu kolonnas elastības vērtību, jums jāzina kolonnas sekcijas rotācijas rādiuss. i :

kur es- šķērsgriezuma inerces moments attiecībā pret vienu no asīm, un šeit sākas interesantākais, jo problēmas risināšanas gaitā mums vienkārši jānosaka kolonnas nepieciešamais šķērsgriezuma laukums F, bet ar to nepietiek, izrādās, mums tomēr ir jāzina inerces momenta vērtība. Tā kā mēs nezinām ne vienu, ne otru, tad problēmas risinājums tiek veikts vairākos posmos.

Sākotnējā posmā parasti tiek ņemta vērtība λ 90-60 robežās kolonnām ar relatīvi mazu slodzi var ņemt λ \u003d 150-120 (kolonnu maksimālā vērtība ir 180, citiem elementiem ierobežojošās elastības vērtības var atrast 19. tabulā * SNiP II-23-81 (1990.) Tad saskaņā ar 2. tabulu nosaka elastības koeficienta vērtību φ :

2. tabula. Centrāli saspiestu elementu izliekuma koeficienti φ.

Piezīme: koeficientu vērtības φ tabulā ir palielinātas 1000 reizes.

Pēc tam nepieciešamo šķērsgriezuma griešanās rādiusu nosaka, pārveidojot formulu (1.3):

i = l ef/λ (1.6)

Atbilstoši sortimentam tiek izvēlēts velmēšanas profils ar atbilstošu griešanās rādiusa vērtību. Atšķirībā no lieces elementiem, kur sekcija tiek izvēlēta tikai pa vienu asi, jo slodze darbojas tikai vienā plaknē, centrāli saspiestās kolonnās var rasties gareniskā liece attiecībā pret jebkuru no asīm, un tāpēc jo tuvāk I z vērtība I y , jo labāk, citiem vārdiem sakot, vispiemērotākie ir apaļas vai kvadrātveida profili. Nu, tagad mēģināsim noteikt kolonnas sadaļu, pamatojoties uz iegūtajām zināšanām.

Metāla centrāli saspiestas kolonnas aprēķina piemērs

Pieejams: vēlme pie mājas izgatavot nojumi aptuveni šādā formā:

Šajā gadījumā vienīgā centrāli saspiestā kolonna jebkuros stiprinājuma apstākļos un vienmērīgi sadalītas slodzes apstākļos būs kolonna, kas attēlā parādīta sarkanā krāsā. Turklāt šīs kolonnas slodze būs maksimāla. Attēlā zilā un zaļā krāsā iezīmētās kolonnas var uzskatīt par centralizēti saspiestām, tikai ar atbilstošu konstrukcijas risinājumu un vienmērīgi sadalītu slodzi, oranžā krāsā iezīmētās kolonnas būs vai nu centrāli saspiestas, vai ekscentriski saspiestas vai rāmja statņi, rēķinot atsevišķi. Šajā piemērā mēs aprēķināsim sarkanā krāsā atzīmētās kolonnas sadaļu. Aprēķiniem ņemsim pastāvīgu slodzi no nojumes pašsvara 100 kg/m² un dzīvslodzi 100 kg/m² no sniega segas.

2.1. Tādējādi koncentrētā slodze uz kolonnu, kas atzīmēta ar sarkanu krāsu, būs:

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

2.2. Mēs ņemam provizorisku vērtību λ = 100, tad saskaņā ar 2. tabulu lieces koeficients φ = 0,599 (tēraudam ar konstrukcijas izturību 200 MPa šī vērtība tiek ņemta, lai nodrošinātu papildu drošības rezervi), tad kolonnas nepieciešamais šķērsgriezuma laukums:

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

2.3. Saskaņā ar 1. tabulu mēs pieņemam vērtību μ \u003d 1 (tā kā profilētais klāja jumta segums, pareizi nostiprināts, nodrošinās konstrukcijas stingrību plaknē, kas ir paralēla sienas plaknei, un perpendikulārā plaknē, kolonnas augšējā punkta relatīvā nekustīgums nodrošinās kolonnas nostiprināšanu spāres pie sienas), tad inerces rādiuss

i= 1 250/100 = 2,5 cm

2.4. Saskaņā ar kvadrātveida profila cauruļu sortimentu šīm prasībām atbilst profils ar šķērsgriezuma izmēriem 70x70 mm ar sieniņu biezumu 2 mm ar riņķošanas rādiusu 2,76 cm. Šķērsgriezuma laukums šāds profils ir 5,34 cm & sup2. Tas ir daudz vairāk, nekā prasa aprēķini.

2.5.1. Mēs varam palielināt kolonnas elastību, vienlaikus samazinot nepieciešamo griešanās rādiusu. Piemēram, kad λ = 130 liekuma koeficients φ = 0,425, tad nepieciešamais kolonnas šķērsgriezuma laukums:

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

2.5.2. Tad

i= 1 250/130 = 1,92 cm

2.5.3. Saskaņā ar kvadrātveida profila cauruļu sortimentu šīm prasībām atbilst profils ar šķērsgriezuma izmēriem 50x50 mm ar sieniņu biezumu 2 mm ar griešanās rādiusu 1,95 cm.

Kvadrātveida profila cauruļu vietā var izmantot vienādu plauktu leņķi, kanālu, I-siju, parasto cauruli. Ja izvēlētā profila aprēķinātā tērauda pretestība ir lielāka par 220 MPa, tad kolonnas sekciju var pārrēķināt. Tas principā ir viss, kas attiecas uz centrāli saspiestu metāla kolonnu aprēķinu.

Ekscentriski saspiestas kolonnas aprēķins

Šeit, protams, rodas jautājums: kā aprēķināt atlikušās kolonnas? Atbilde uz šo jautājumu lielā mērā ir atkarīga no tā, kā nojume ir piestiprināta pie kolonnām. Ja nojumes sijas ir stingri piestiprinātas pie kolonnām, tad izveidosies diezgan sarežģīts statiski nenoteikts rāmis, un tad kolonnas jāuzskata par šī rāmja daļu un kolonnu griezums jāaprēķina papildus šķērsvirziena darbībai. lieces moments, bet mēs turpmāk izskatīsim situāciju, kad attēlā redzamās kolonnas ir piestiprinātas pie nojumes (sarkanā krāsā atzīmētā kolonna vairs netiek ņemta vērā). Piemēram, kolonnu galvā ir atbalsta platforma - metāla plāksne ar caurumiem nojumes siju pieskrūvēšanai. Dažādu iemeslu dēļ slodzi uz šādām kolonnām var pārnest ar pietiekami lielu ekscentriskumu:

Attēlā redzamā sija, bēšā krāsā, slodzes ietekmē nedaudz salieksies, un tas novedīs pie tā, ka slodze uz kolonnu netiks pārnesta pa kolonnas sekcijas smaguma centru, bet gan ar ekscentriskums e un, aprēķinot galējās kolonnas, šī ekscentriskums ir jāņem vērā. Pastāv ļoti daudzi kolonnu ekscentriskās noslogošanas gadījumi un iespējamie kolonnu šķērsgriezumi, kas aprakstīti ar atbilstošām aprēķina formulām. Mūsu gadījumā, lai pārbaudītu ekscentriski saspiestas kolonnas šķērsgriezumu, mēs izmantosim vienu no vienkāršākajiem:

(N/φF) + (M z /W z) ≤ R y (3.1)

Šajā gadījumā, kad esam jau noteikuši visvairāk noslogotās kolonnas posmu, mums pietiek pārbaudīt, vai šāda sekcija ir piemērota pārējām kolonnām, jo ​​mums nav uzdevuma būvēt tērauda rūpnīcu. , bet mēs vienkārši aprēķinām nojumes kolonnas, kuras apvienošanas nolūkos būs no vienas sadaļas.

Kas notika N, φ Un R mēs jau zinām.

Formula (3.1) pēc vienkāršākajiem pārveidojumiem būs šāda:

F = (N/R y) (1/φ + e z F/W z) (3.2)

jo M z = N e z, kāpēc momenta vērtība ir tieši tāda un kāds ir pretestības moments W, pietiekami detalizēti izskaidrots atsevišķā rakstā.

kolonnās, kas norādītas attēlā zilā un zaļā krāsā, būs 1500 kg. Mēs pārbaudām nepieciešamo šķērsgriezumu ar šādu slodzi un iepriekš noteiktu 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 & sup2

Turklāt formula (3.2) ļauj noteikt maksimālo ekscentriskumu, ko jau aprēķinātā kolonna var izturēt, šajā gadījumā maksimālā ekscentricitāte būs 4,17 cm.

Nepieciešamais šķērsgriezums 2,93 cm² ir mazāks par pieņemto 3,74 cm², un tāpēc tālākajām kolonnām var izmantot arī kvadrātveida profila cauruli ar šķērsgriezumu 50x50 mm un sienas biezumu 2 mm.

Ekscentriski saspiestas kolonnas aprēķins ar nosacītu elastību

Savādi, bet ekscentriski saspiestas kolonnas - cieta stieņa - sekcijas izvēlei ir vēl vienkāršāka formula:

F = N/φ e R (4.1)

φ e- izliekuma koeficients atkarībā no ekscentricitātes, to varētu saukt par ekscentriskās izliekuma koeficientu, nevis jaukt ar izliekuma koeficientu φ . Tomēr aprēķins pēc šīs formulas var būt ilgāks nekā pēc formulas (3.2.). Lai noteiktu attiecību φ e jums joprojām ir jāzina izteiksmes vērtība e z F/W z- kuru mēs satikām formulā (3.2). Šo izteiksmi sauc par relatīvo ekscentriskumu un apzīmē m:

m = e z F/W z (4.2)

Pēc tam tiek noteikta samazinātā relatīvā ekscentricitāte:

m ef = hm (4.3)

h- tas nav sekcijas augstums, bet koeficients, kas noteikts saskaņā ar SNiPa II-23-81 73. tabulu. Es tikai pateikšu, ka koeficienta vērtība h svārstās no 1 līdz 1,4, h = 1,1-1,2 var izmantot lielākajai daļai vienkāršu aprēķinu.

Pēc tam jums ir jānosaka kolonnas nosacītā elastība λ¯ :

λ¯ = λ√‾(R y/E) (4.4)

un tikai pēc tam saskaņā ar 3. tabulu nosaka vērtību φ e :

3. tabula. Koeficienti φ e ekscentriski saspiestu (presētu-saliektu) cietsienu stieņu stabilitātes pārbaudei momenta darbības plaknē, kas sakrīt ar simetrijas plakni.

Piezīmes:

1. Koeficientu vērtības φ tiek palielināti 1000 reizes.
2. Nozīme φ nedrīkst lietot vairāk kā φ .

Tagad skaidrības labad pārbaudīsim ar ekscentriskumu noslogoto kolonnu sadaļu saskaņā ar formulu (4.1):

4.1. Koncentrētā slodze uz kolonnām, kas atzīmētas zilā un zaļā krāsā, būs:

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

Slodzes pielietojuma ekscentriskums e= 2,5 cm, izliekuma koeficients φ = 0,425.

4.2. Mēs jau esam noteikuši relatīvās ekscentricitātes vērtību:

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

4.3. Tagad mēs nosakām samazinātā koeficienta vērtību m ef :

m ef = 1,652 1,2 = 1,984 ≈ 2

4.4. Nosacīta elastība ar mūsu pieņemto elastības koeficientu λ = 130, tērauda izturība R y = 200 MPa un elastības modulis E= 200 000 MPa būs:

λ¯ = 130√‾ (200/200000) = 4,11

4.5. Saskaņā ar 3. tabulu mēs nosakām koeficienta vērtību φ e ≈ 0,249

4.6. Nosakiet vajadzīgo kolonnas sadaļu:

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

Atgādināšu, ka, nosakot kolonnas šķērsgriezuma laukumu, izmantojot formulu (3.1), mēs saņēmām gandrīz tādu pašu rezultātu.

Padoms: Lai pārnestu slodzi no nojumes ar minimālu ekscentriskumu, sijas nesošajā daļā ir izveidota speciāla platforma. Ja sija ir metāla, no velmēta profila, tad parasti pietiek piemetināt armatūras gabalu pie sijas apakšējā atloka.

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 db \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 stieņu, 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 zīmēšanas.

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 ,

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:

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 projektētā stieņa konstrukcijas visvairāk noslogotā daļa atrodas netālu no tās stiprinājuma 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 noņem vērā stabilitātes samazināšanos momenta darbības dēļ M X.