محاسبه ستون های فلزی. محاسبات سازه ای فولادی اکسل محاسبه بار رک لوله های فولادی

ستون عضوی عمودی از ساختار تحمل کننده ساختمان است که بارها را از سازه های بالادست به پی منتقل می کند.

هنگام محاسبه ستون های فولادی ، لازم است با SP 16.13330 "سازه های فلزی" هدایت شوید.

برای یک ستون فولادی ، معمولاً از یک پرتو I ، یک لوله ، یک پروفیل مربع ، یک بخش ترکیبی از کانال ها ، گوشه ها ، ورق ها استفاده می شود.

برای ستون های فشرده شده مرکزی ، استفاده از لوله یا پروفیل مربع بهینه است - آنها از نظر وزن فلز مقرون به صرفه هستند و از زیبایی زیبایی برخوردار هستند ، با این وجود نمی توان حفره های داخلی را رنگ آمیزی کرد ، بنابراین این پروفیل باید هوا نباشد.

استفاده از یک پرتو I با فلنج گسترده برای ستون ها گسترده است - وقتی ستون در یک صفحه نیشگون می گیرد ، این نوع مشخصات بهینه است.

روش تثبیت ستون در پی از اهمیت زیادی برخوردار است. ستون می تواند لولا باشد ، در یک صفحه سفت و محکم باشد و در صفحه دیگر لولا شود ، یا در 2 صفحه صلب باشد. انتخاب بست بستگی به ساختار ساختمان دارد و در محاسبه از اهمیت بیشتری برخوردار است طول محاسبه شده ستون بستگی به روش بستن دارد.

همچنین لازم است که روش بستن purlins ، پانل های دیواری ، تیرها یا خرپاها به ستون در نظر گرفته شود ، اگر بار به کنار ستون منتقل شود ، باید خارج از مرکز بودن در نظر گرفته شود.

هنگامی که ستون در پایه فشرده می شود و تیر به سختی به ستون متصل می شود ، طول محاسبه شده 0.5 لیتر است ، اما در محاسبه معمولاً 0.7 لیتر در نظر گرفته می شود ، پرتو تحت عمل بار خم می شود و هیچ گونه خرج کردن وجود ندارد.

در عمل ، ستون به طور جداگانه در نظر گرفته نمی شود ، اما یک قاب یا یک مدل سه بعدی از یک ساختمان در برنامه مدل سازی می شود ، بارگیری می شود و ستون در مجموعه محاسبه می شود و مشخصات مورد نیاز انتخاب می شود ، اما در برنامه ها می توان آن را در نظر گرفتن ضعف بخش توسط سوراخ پیچ و مهره دشوار است ، بنابراین گاهی اوقات لازم است که بخش را به صورت دستی بررسی کنید ...

برای محاسبه ستون ، باید حداکثر تنش های فشاری / کششی و لحظه هایی را که در بخشهای اصلی اتفاق می افتد بدانیم ، برای این منظور ، نمودارهای تنش ساخته می شوند. در این بررسی ، ما فقط تجزیه و تحلیل قدرت ستون را بدون رسم نمودارها در نظر می گیریم.

ستون با توجه به پارامترهای زیر محاسبه می شود:

1. استحکام در کشش مرکزی / فشاری

2. پایداری تحت فشار مرکزی (در 2 صفحه)

3. مقاومت تحت عمل ترکیبی نیروی طولی و لحظه های خم شدن

4. بررسی انعطاف پذیری نهایی میله (در 2 صفحه)

1. استحکام در کشش مرکزی / فشاری

طبق SP 16.13330 بند 7.1.1 محاسبه مقاومت عناصر فولادی با مقاومت استاندارد R yn ≤ 440 N / mm2 در کشش مرکزی یا فشرده سازی توسط نیروی N باید مطابق فرمول انجام شود

آ n سطح مقطع مشخصات خالص است ، به عنوان مثال با در نظر گرفتن تضعیف سوراخ های آن ؛

R y - مقاومت در برابر طراحی فولاد نورد شده (به درجه فولاد بستگی دارد ، به جدول B.5 SP 16.13330 مراجعه کنید) ؛

γ с - ضریب شرایط کار (جدول 1 SP 16.13330 را ببینید).

با استفاده از این فرمول می توانید حداقل سطح مقطع مورد نیاز پروفیل را محاسبه کرده و پروفایل را تنظیم کنید. در آینده ، در محاسبات تأیید ، انتخاب بخش از ستون را می توان تنها با انتخاب بخش انجام داد ، بنابراین در اینجا ما می توانیم نقطه شروع را تنظیم کنیم ، کمتر از آن بخش نمی تواند باشد.

2. پایداری تحت فشار مرکزی

محاسبه پایداری مطابق با SP 16.13330 بند 7.1.3 مطابق فرمول انجام می شود

آ- سطح مقطع مشخصات ناخالص ، به استثنای تضعیف سوراخ های آن ؛

φ - ضریب پایداری در فشار مرکزی.

همانطور که می بینید ، این فرمول بسیار شبیه فرمول قبلی است ، اما در اینجا ضریب ظاهر می شود φ برای محاسبه آن ، ابتدا باید انعطاف پذیری شرطی نوار را محاسبه کنیم λ (با یک میله در بالا نشان داده شده است).

جایی که R y مقاومت فولاد محاسبه شده است.

E- مدول الاستیک ؛

λ - انعطاف پذیری نوار ، محاسبه شده توسط فرمول:

جایی که من ef طول محاسبه شده میله است.

من- شعاع ژیراسیون بخش.

طول های تخمینی منستونهای ef (مقاطع) مقطع ثابت یا جداگانه ستونهای پلکانی مطابق با SP 16.13330 بند 10.3.1 باید با فرمول تعیین شوند

جایی که من- طول ستون ؛

μ - ضریب طول محاسبه شده.

ضرایب موثر μ ستون ها (قفسه ها) با سطح مقطع ثابت باید بسته به شرایط ثابت شدن انتهای آنها و نوع بار تعیین شوند. برای برخی از موارد رفع نهایی و نوع بار ، مقادیر μ در جدول زیر نشان داده شده است:

شعاع ژیراتسیون بخش را می توان در GOST مربوطه برای مشخصات مشاهده کرد ، به عنوان مثال مشخصات باید قبلاً از قبل مشخص شده باشد و محاسبه به تعداد بخشها تقلیل یابد.

زیرا شعاع ژیراسیون در 2 صفحه برای اکثر پروفیل ها دارای مقادیر مختلف در 2 صفحه است (فقط لوله و پروفیل مربع دارای مقادیر یکسان هستند) و اتصال می تواند متفاوت باشد ، بنابراین طول های محاسبه شده نیز می توانند متفاوت باشند ، سپس محاسبه پایداری باید برای 2 هواپیما انجام شود.

بنابراین اکنون همه داده ها را برای محاسبه انعطاف پذیری مشروط در اختیار داریم.

اگر انعطاف پذیری محدود کننده بیشتر یا برابر 0.4 باشد ، ضریب پایداری است φ محاسبه شده توسط فرمول:

مقدار ضریب δ باید با استفاده از فرمول محاسبه شود:

شانس α و β جدول را ببینید

مقادیر ضریب φ محاسبه شده توسط این فرمول نباید بیشتر از (7.6 / λ 2) وقتی مقادیر باریک بودن شرطی بیش از 3.8 باشد. 4.4 و 5.8 به ترتیب برای بخشهای a ، b و c.

با ارزش λ < 0,4 для всех типов сечений допускается принимать φ = 1.

مقادیر ضریب φ در پیوست D SP 16.13330 آورده شده است.

اکنون که تمام داده های اولیه مشخص است ، ما با استفاده از فرمول ارائه شده در ابتدا محاسبه می کنیم:

همانطور که در بالا ذکر شد ، انجام 2 محاسبه برای 2 هواپیما ضروری است. اگر محاسبه شرایط را برآورده نمی کند ، سپس یک پروفایل جدید با مقدار بزرگتر شعاع ژیراسیون بخش انتخاب می کنیم. شما همچنین می توانید مدل طراحی را تغییر دهید ، به عنوان مثال ، با تغییر انتهای لولا به سفت و سخت یا با بستن یک ستون در دهانه ، می توانید طول محاسبه شده میله را کاهش دهید.

عناصر فشرده با دیواره های جامد از یک بخش U شکل باز توصیه می شود که با نوارها یا شبکه تقویت شوند. در صورت عدم وجود نوارها ، پایداری باید از نظر پایداری در شکل خمشی پیچشی کمانش مطابق با بند 7.1.5 از SP 16.13330 بررسی شود.

3. مقاومت تحت عمل ترکیبی نیروی طولی و لحظه های خم شدن

به عنوان یک قاعده ، ستون نه تنها توسط یک فشار فشاری محوری ، بلکه همچنین توسط یک لحظه خمش ، به عنوان مثال ، از باد بارگیری می شود. اگر بار عمودی نه در مرکز ستون ، بلکه از طرف اعمال شود ، گشتاور نیز تشکیل می شود. در این مورد ، لازم است یک محاسبه راستی آزمایی مطابق با بند 9.1.1 SP 16.13330 مطابق فرمول انجام شود

جایی که N- نیروی فشاری طولی ؛

آ n مساحت سطح مقطع خالص است (با در نظر گرفتن ضعیف شدن سوراخ ها) ؛

R y - مقاومت در برابر فولاد طراحی شده ؛

γ с - ضریب شرایط کار (جدول 1 SP 16.13330 را ببینید) ؛

n ، Сxو Сy- ضرایبی که طبق جدول E.1 SP 16.13330 گرفته شده است

Mxو من- لحظاتی در مورد محورهای X-X و Y-Y ؛

دبلیو xn ، min و دبلیو yn ، min - لحظه های مقاومت مقطع نسبت به محورهای X-X و Y-Y (را می توان در GOST در نمایه یا در کتاب مرجع یافت)

ب- bimoment ، در SNiP II-23-81 * این پارامتر در محاسبات موجود نبود ، این پارامتر برای در نظر گرفتن تاب دادن معرفی شد.

دبلیوω ، دقیقه - لحظه مقاومت بخشی بخش.

اگر در مورد 3 م firstلفه اول س questionsالی وجود نداشته باشد ، بنابراین حسابداری برای دو باره باعث برخی مشکلات می شود.

bimoment مشخصه تغییرات ایجاد شده در مناطق توزیع تنش خطی برش خوردگی مقطع است و در حقیقت ، یک جفت لحظه است که در جهت مخالف کار می کند

لازم به ذکر است که بسیاری از برنامه ها نمی توانند دو باره را محاسبه کنند ، از جمله SCAD آن را در نظر نمی گیرد.

4. بررسی انعطاف پذیری نهایی میله

انعطاف پذیری اعضای فشرده λ = lef / i ، به عنوان یک قاعده ، نباید از مقادیر حداکثر فراتر رود λ در جدول آورده شده است

ضریب α در این فرمول با توجه به محاسبه ثبات تحت فشار مرکزی ، ضریب استفاده از مشخصات است.

همچنین محاسبه پایداری ، این محاسبه باید برای 2 هواپیما انجام شود.

اگر پروفیل متناسب نیست ، لازم است با افزایش شعاع اینرسی قطعه یا تغییر مدل طراحی ، بخش را تغییر دهید (برای کاهش طول محاسبه شده ، اصلاحات را تغییر دهید یا با گره ها تعمیر کنید).

اگر عامل مهم انعطاف پذیری نهایی باشد ، می توان درجه فولاد را کوچکترین در نظر گرفت درجه فولاد بر انعطاف پذیری نهایی تأثیر نمی گذارد. بهترین گزینه را می توان با روش اتصالات محاسبه کرد.

ارسال شده در برچسب گذاری شده ،

محاسبه نیروها در رک ها با در نظر گرفتن بارهای وارد شده به رک انجام می شود.

قفسه های میانی

ستون های میانی قاب ساختمان کار می کنند و به عنوان عناصر فشرده متمرکز برای عملکرد بیشترین فشار فشاری N از وزن مرده تمام سازه های روسازی (G) و بار برف و بار برف (P cn).

شکل 8 - بارهای روی قفسه میانی

محاسبه رک های میانی فشرده شده مرکزی انجام می شود:

الف) برای قدرت

مقاومت محاسبه شده چوب در برابر فشار در طول دانه کجاست؟

سطح مقطع خالص عنصر ؛

ب) ثبات

ضریب کمانش کجاست؟

- سطح مقطع محاسبه شده عنصر ؛

بارها از منطقه تحت پوشش طبق برنامه ، در هر رک میانی جمع می شود ().

شکل 9 - مناطق بار ستون های میانی و شدید

قفسه های شدید

قوس شدید با توجه به محور قوس تحت عمل بارهای طولی قرار دارد (G و P) cn) ، که از منطقه و عرضی جمع شده اند ، و حعلاوه بر این ، یک نیروی طولی از عمل باد ناشی می شود.

شکل 10 - بارهای روی قفسه بیرونی

G بار از وزن خود سازه های روسازی است.

X نیروی متمرکز افقی است که در محل اتصال میلگرد به دندانه دار اعمال می شود.

در مورد خاتمه سختگیرانه لوازم جانبی برای یک قاب تک دهانه:

شکل 11 - طرح بارها با فشار دادن سفت و سخت قفسه ها در پی

بارهای افقی باد به ترتیب از باد به چپ و راست کجا هستند ، در محلی که میلگرد به آن می چسبد ، روی قفسه اعمال می شود.

ارتفاع سطح مقطع تیرچه یا تیر کجاست؟

اگر تیرچه بر روی تکیه گاه ارتفاع قابل توجهی داشته باشد ، تأثیر نیروها قابل توجه خواهد بود.

در مورد یاتاقان محوری بر روی پایه برای یک قاب تک دهانه:

شکل 12 - طرح بارهای دارای پشتیبانی محوری قفسه ها بر روی پایه

برای سازه های قاب چند دهانه با باد از سمت چپ p 2 و w 2 ، و با باد از سمت راست p 1 و w 2 برابر صفر خواهد بود.

پست های انتهایی به عنوان عناصر خمش فشرده سازی محاسبه می شوند. مقادیر نیروی طولی N و گشتاور خمشی M برای چنین ترکیبی از بارهایی که بیشترین فشارهای فشاری در آنها اتفاق می افتد ، گرفته می شوند.

1) 0.9 (G + P c + باد باقی مانده)

2) 0.9 (G + P c + باد از سمت راست)

برای دندانه دار ، که بخشی از قاب است ، حداکثر لحظه خمش از حداکثر محاسبه شده برای حالت باد در سمت چپ M و در سمت راست M pr گرفته می شود:

جایی که e غیر متمرکز اعمال نیروی طولی N است ، که شامل نامطلوب ترین ترکیب بارهای G ، P c ، P b است - هر کدام دارای علامت خاص خود هستند.

خارج از مرکز برای قفسه هایی با ارتفاع مقطع ثابت صفر است (0 = e) و برای قفسه هایی با ارتفاع مقطع متغیر ، این تفاوت بین محور هندسی مقطع پشتیبانی و محور اعمال نیروی طولی در نظر گرفته می شود.

محاسبه رک های انتهایی منحنی فشرده انجام می شود:

الف) قدرت:

ب) برای پایداری خم صاف در صورت عدم بستن یا با برآورد طول بین نقاط بستن l p> 70b 2 / n مطابق فرمول:

مشخصات هندسی موجود در فرمول ها در بخش مرجع محاسبه می شود. از صفحه قاب ، پایه ها به عنوان یک عنصر فشرده مرکزی محاسبه می شوند.

محاسبه مقاطع ترکیبی فشرده و خم شدهطبق فرمول های فوق انجام می شود ، با این حال ، هنگام محاسبه ضرایب φ و ξ ، این فرمول ها افزایش انعطاف پذیری رک را به دلیل انعطاف پذیری پیوندهای اتصال شاخه ها در نظر می گیرند. این افزایش انعطاف پذیری کاهش انعطاف پذیری λ n نامیده می شود.

محاسبه رک های مشبکمی تواند به محاسبه مزارع کاهش یابد. در این حالت ، بار باد توزیع شده یکنواخت به بارهای متمرکز در گره های مزرعه کاهش می یابد. اعتقاد بر این است که نیروهای عمودی G ، Pc ، P b فقط توسط آکورد های قدم زدن درک می شوند.

سازه های فلزی موضوعی پیچیده و فوق العاده مسئولیت پذیر است. حتی یک اشتباه کوچک می تواند صدها هزار و میلیون روبل هزینه داشته باشد. در برخی موارد ، هزینه یک اشتباه می تواند زندگی افراد در محل ساخت و ساز و همچنین در حین کار باشد. بنابراین ، بررسی و بررسی مجدد محاسبات ضروری و مهم است.

استفاده از اکسل برای حل مشکلات محاسباتی از یک سو جدید نیست ، اما در عین حال کاملاً آشنا نیست. با این حال ، محاسبات اکسل دارای چندین مزیت غیر قابل انکار است:

باز بودن- هر یک از محاسبات را می توان توسط استخوان ها جدا کرد.
دسترسی- پرونده ها خود در دامنه عمومی وجود دارند ، و توسط توسعه دهندگان MK برای نیازهای آنها نوشته شده است.
راحتی- تقریباً هر کاربر رایانه قادر به کار با برنامه های بسته MS Office است ، در حالی که راه حل های طراحی ویژه گران هستند و علاوه بر این ، برای تسلط به تلاش های جدی نیاز دارند.

نباید آنها را نوش دارویی دانست. چنین محاسباتی امکان حل مشکلات طراحی باریک و نسبتاً ساده را فراهم می کند. اما آنها به طور کلی کار ساختار را در نظر نمی گیرند. در تعدادی از موارد ساده ، آنها می توانند در زمان زیادی صرفه جویی کنند:

محاسبه تیر برای خم شدن
محاسبه خمش تیر بصورت آنلاین
محاسبه مقاومت و پایداری ستون را بررسی کنید.
انتخاب مقطع میله را بررسی کنید.

پرونده محاسبه جهانی MK (EXCEL)

جدول انتخاب بخشهای سازه های فلزی ، برای 5 نقطه مختلف SP 16.13330.2011
در واقع ، با استفاده از این برنامه می توانید محاسبات زیر را انجام دهید:

محاسبه یک پرتو لولایی تک دهانه.
محاسبه عناصر فشرده شده مرکزی (ستون ها).
محاسبه عناصر کشیده شده.
محاسبه عناصر متمرکز یا خمشده فشرده.

نسخه اکسل باید حداقل 2010 باشد. برای دیدن دستورالعمل ها ، روی علامت مثبت در گوشه سمت چپ بالای صفحه کلیک کنید.

فلزی

این برنامه یک کتاب EXCEL با پشتیبانی کلان است.
و برای محاسبه سازه های فولادی مطابق با
SP16 13330.2013 "سازه های فلزی"

انتخاب و محاسبه اجراها

انتخاب اجرا در نگاه اول فقط یک کار پیش پا افتاده است. مرحله اجرا و اندازه آنها به پارامترهای زیادی بستگی دارد. و خوب است که محاسبات مناسب را در دست داشته باشید. در واقع ، این همان چیزی است که مقاله اجباری در مورد آن می گوید:

محاسبه یک اجرا بدون رشته
محاسبه اجرای تک رشته
محاسبه دویدن با دو رشته
محاسبه اجرا با در نظر گرفتن اولین مرحله:

اما یک مگس کوچک در پماد وجود دارد - ظاهرا فایل حاوی خطاهایی در قسمت محاسبه است.

محاسبه لحظه های اینرسی یک بخش در جداول اکسل

اگر شما نیاز به سرعت محاسبه گشتاور اینرسی یک بخش ترکیبی دارید ، یا تعیین GOST که توسط آن سازه های فلزی ساخته شده امکان پذیر نیست ، پس این ماشین حساب به کمک شما می آید. یک توضیح کوچک در پایین جدول وجود دارد. به طور کلی ، کار ساده است - ما بخش مناسب را انتخاب می کنیم ، ابعاد این بخش ها را تنظیم می کنیم ، پارامترهای اصلی بخش را بدست می آوریم:

لحظه های سکون بخش
لحظه های مقاومت برش
شعاع بخش ژیراسیون
سطح مقطع
لحظه ایستا
فاصله تا مرکز ثقل مقطع.

جدول شامل محاسبات مربوط به انواع زیر است:

شیپور
مستطیل
پرتو من
کانال
لوله مستطیلی
مثلث

محاسبه پست مرکز

رک ها عناصر ساختاری هستند که اساساً در فشرده سازی و کمانش کار می کنند.

هنگام محاسبه دندانه دار کردن ، اطمینان از مقاومت و پایداری آن ضروری است. ثبات با انتخاب سطح مقطع صحیح قفسه به دست می آید.

طرح محاسبه پست مرکزی هنگام محاسبه بار عمودی پذیرفته می شود ، همانطور که در انتها لولا می شود ، زیرا در پایین و بالا با جوشکاری جوش داده می شود (شکل 3 را ببینید).

ستون B 33٪ از وزن کل کف را حمل می کند.

وزن کل دال N ، کیلوگرم تعیین خواهد شد: شامل وزن برف ، بار باد ، بار ناشی از عایق حرارتی ، بار از وزن قاب پوشش ، بار از خلا vac.

N = R 2 گرم ، (3.9)

جایی که g کل بار توزیع شده یکنواخت است ، کیلوگرم بر متر مربع ؛

R شعاع داخلی مخزن ، متر است.

وزن کل دال شامل انواع زیر بار است:

1. بار برف ، گرم 1. g 1 = 100 kg / m 2 پذیرفته شده است.
2. بار از عایق حرارتی ، گرم 2. g 2 = 45kg / m 2 پذیرفته شده
3. بار باد ، g 3. g 3 = 40kg / m 2 پذیرفته شده
4. از وزن قاب پوشش بار بگیرید ، g 4. g 4 = 100 کیلوگرم در متر مربع پذیرفته شده است
5. با در نظر گرفتن تجهیزات نصب شده ، g 5. g 5 = 25kg / m 2 پذیرفته شده است
6. از خلا from بارگیری کنید ، g 6. g 6 = 45kg / m 2 پذیرفته شده است.

و وزن کلی همپوشانی N ، کیلوگرم:

نیروی درک شده توسط قفسه محاسبه می شود:

سطح مقطع مورد نیاز قفسه با استفاده از فرمول زیر تعیین می شود:

مشاهده 2 ، (3.12)

جایی که: N کل وزن کف ، کیلوگرم است.

1600 kgf / cm 2 ، برای فولاد VSt3sp ؛

ضریب کمانش به طور سازنده 45/0 = است.

طبق GOST 8732-75 ، یک لوله با قطر خارجی D h = 21 سانتی متر ، قطر داخلی d b = 18 سانتی متر و ضخامت دیواره 1.5 سانتی متر از نظر ساختاری انتخاب شده است که مجاز است زیرا حفره لوله با بتن پر می شود.

سطح مقطع لوله ، F:

گشتاور اینرسی نیمرخ (J) و شعاع ژیراسیون (r) مشخص می شود. به ترتیب:

J = cm4 ، (3.14)

مشخصات هندسی مقطع کجاست