محاسبه ستون های فلزی ماشین حساب اکسل برای سازه های فولادی

ستون یک عنصر عمودی از سازه باربر ساختمان است که بارها را از سازه های بالاتر به پی منتقل می کند.

هنگام محاسبه ستون های فولادی، لازم است که توسط SP 16.13330 "سازه های فولادی" هدایت شود.

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

برای ستون های فشرده مرکزی، استفاده از لوله یا پروفیل مربع بهینه است - از نظر جرم فلزی مقرون به صرفه هستند و ظاهر زیبایی دارند، با این حال، حفره های داخلی را نمی توان رنگ کرد، بنابراین این پروفیل باید هوابند باشد.

استفاده از تیرآهن I قفسه گسترده برای ستون ها گسترده است - هنگامی که ستون در یک صفحه فشرده می شود، این نوع پروفیل بهینه است.

روش تثبیت ستون در فونداسیون از اهمیت بالایی برخوردار است. ستون را می توان لولایی، صلب در یک صفحه و لولایی در دیگری، یا صلب در 2 صفحه. انتخاب بست به ساختار ساختمان بستگی دارد و در محاسبه اهمیت بیشتری دارد، زیرا. طول تخمینی ستون به روش چفت و بست بستگی دارد.

همچنین لازم است نحوه اتصال پرلین، پانل دیوار، تیر یا خرپا به ستون در نظر گرفته شود، در صورتی که بار از کنار ستون منتقل شود، باید خروج از مرکز را در نظر گرفت.

هنگامی که ستون در فونداسیون فشرده می شود و تیر به طور محکم به ستون متصل می شود، طول محاسبه شده 0.5l است، اما معمولاً 0.7l در محاسبه در نظر گرفته می شود. تیر تحت تأثیر بار خم می شود و هیچ گونه نیشگون گرفتن کامل وجود ندارد.

در عمل ستون به طور جداگانه در نظر گرفته نمی شود، بلکه یک قاب یا یک مدل ساختمانی 3 بعدی در برنامه مدل سازی می شود، بارگذاری می شود و ستون در مجموعه محاسبه می شود و نیمرخ مورد نیاز انتخاب می شود، اما در برنامه ها می توان در نظر گرفتن ضعیف شدن بخش توسط سوراخ های پیچ دشوار است، بنابراین ممکن است لازم باشد بخش را به صورت دستی بررسی کنید.

برای محاسبه ستون، ما باید حداکثر تنش ها و ممان های فشاری / کششی را که در بخش های کلیدی رخ می دهد، بدانیم، برای این کار نمودار تنش می سازیم. در این بررسی، ما فقط محاسبه مقاومت ستون را بدون ترسیم در نظر خواهیم گرفت.

ما ستون را با توجه به پارامترهای زیر محاسبه می کنیم:

1. استحکام کششی / فشاری

2. پایداری تحت فشار مرکزی (در 2 صفحه)

3. استحکام تحت عمل ترکیبی نیروی طولی و لنگرهای خمشی

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

1. استحکام کششی / فشاری

بر اساس SP 16.13330 p. 7.1.1 محاسبه مقاومت عناصر فولادی با مقاومت استاندارد آر yn ≤ 440 نیوتن بر میلی‌متر مربع در صورت کشش مرکزی یا فشردگی توسط نیروی N باید طبق فرمول انجام شود.

آ n سطح مقطع پروفیل خالص است، یعنی. با در نظر گرفتن ضعیف شدن سوراخ های آن؛

آر y مقاومت طراحی فولاد نورد است (به درجه فولاد بستگی دارد، جدول B.5 از SP 16.13330 را ببینید).

γ c ضریب شرایط کاری است (جدول 1 از SP 16.13330 را ببینید).

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

2. پایداری تحت فشار مرکزی

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

آ- سطح مقطع پروفیل ناخالص، یعنی بدون در نظر گرفتن ضعیف شدن سوراخ های آن.

آر

φ ضریب پایداری تحت فشار مرکزی است.

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 مشروط میله را محاسبه کنیم λ (با یک خط تیره در بالا مشخص می شود).

جایی که آر y مقاومت طراحی فولاد است.

E- مدول الاستیک؛

λ - انعطاف پذیری میله، با فرمول محاسبه می شود:

جایی که ل ef طول محاسبه شده میله است.

منشعاع اینرسی مقطع است.

طول های موثر لستون های ef (ستون ها) مقطع ثابت یا مقاطع جداگانه ستون های پلکانی مطابق با SP 16.13330 بند 10.3.1 باید با فرمول تعیین شوند.

جایی که لطول ستون است؛

μ - ضریب طول موثر

عوامل طول موثر μ ستون ها (ستون ها) با مقطع ثابت باید بسته به شرایط تثبیت انتهای آنها و نوع بار تعیین شوند. برای برخی از موارد ثابت کردن انتهای و نوع بار، مقادیر μ در جدول زیر نشان داده شده است:

شعاع چرخش بخش را می توان در GOST مربوطه برای مشخصات یافت، یعنی. مشخصات باید از قبل مشخص شده باشد و محاسبه به شمارش بخش ها کاهش یابد.

زیرا شعاع چرخش در 2 صفحه برای اکثر پروفیل ها دارای مقادیر متفاوتی در 2 صفحه است (فقط یک لوله و یک پروفیل مربع مقادیر یکسانی دارند) و بست می تواند متفاوت باشد و بنابراین طول های محاسبه شده نیز می تواند متفاوت باشد. سپس محاسبه پایداری باید برای 2 هواپیما انجام شود.

بنابراین اکنون ما تمام داده ها را برای محاسبه انعطاف پذیری مشروط داریم.

اگر انعطاف پذیری نهایی بزرگتر یا مساوی 0.4 باشد، ضریب پایداری φ با فرمول محاسبه می شود:

مقدار ضریب δ باید با استفاده از فرمول محاسبه شود:

شانس α و β جدول را ببینید

مقادیر ضرایب φ ، محاسبه شده با این فرمول، نباید بیشتر از (7.6 / λ 2) در مقادیر انعطاف پذیری شرطی بیش از 3.8؛ 4.4 و 5.8 به ترتیب برای انواع بخش a، b و c.

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

مقادیر ضرایب φ در پیوست D به SP 16.13330 آورده شده است.

اکنون که تمام داده های اولیه مشخص است، طبق فرمول ارائه شده در ابتدا محاسبه می کنیم:

همانطور که در بالا ذکر شد، لازم است 2 محاسبه برای 2 هواپیما انجام شود. اگر محاسبه شرایط را برآورده نکرد، یک نمایه جدید با مقدار بزرگتر شعاع چرخش بخش انتخاب می کنیم. همچنین می توان مدل طراحی را تغییر داد، به عنوان مثال، با تغییر اتصال لولایی به یک صلب یا با ثابت کردن ستون در دهانه با بند، می توان طول تخمینی میله را کاهش داد.

عناصر فشرده با دیوارهای جامد از یک بخش U شکل باز توصیه می شود که با تخته یا توری تقویت شوند. در صورت عدم وجود تسمه، باید پایداری را از نظر پایداری در شکل خمشی-پیچشی کمانش مطابق با بند 7.1.5 SP 16.13330 بررسی کرد.

3. استحکام تحت عمل ترکیبی نیروی طولی و لنگرهای خمشی

به عنوان یک قاعده، ستون نه تنها با بار فشاری محوری، بلکه با یک لحظه خمشی، به عنوان مثال، از باد بارگذاری می شود. در صورتی که بار عمودی نه در مرکز ستون، بلکه از کنار اعمال شود، لحظه شکل می گیرد. در این مورد، لازم است محاسبه تأیید مطابق با بند 9.1.1 SP 16.13330 با استفاده از فرمول انجام شود.

جایی که ن- نیروی فشاری طولی؛

آ n سطح مقطع خالص است (با در نظر گرفتن تضعیف سوراخ ها).

آر y مقاومت طراحی فولاد است.

γ c ضریب شرایط کار است (جدول 1 از SP 16.13330 را ببینید).

n، Сxو Сy- ضرایب بر اساس جدول E.1 از SP 16.13330

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

دبلیو xn،min و دبلیو yn،min - مدول بخش نسبت به محورهای X-X و Y-Y (در GOST در نمایه یا در کتاب مرجع یافت می شود).

ب- bimoment، در SNiP II-23-81 * این پارامتر در محاسبات لحاظ نشده است، این پارامتر برای محاسبه تاب برداشتن معرفی شده است.

دبلیوω,min – مدول بخش بخش.

اگر در مورد 3 مؤلفه اول سؤالی وجود نداشته باشد، حسابداری برای bimoment مشکلاتی را ایجاد می کند.

بیممنت تغییرات وارد شده به مناطق خطی توزیع تنش تغییر شکل مقطع را مشخص می کند و در واقع یک جفت گشتاور است که در جهت مخالف هدایت می شوند.

شایان ذکر است که بسیاری از برنامه ها نمی توانند بیمومنت را محاسبه کنند، از جمله SCAD آن را در نظر نمی گیرد.

4. بررسی انعطاف پذیری نهایی میله

انعطاف پذیری عناصر فشرده λ = lef / i، به عنوان یک قاعده، نباید از مقادیر حد تجاوز کند λ u در جدول آورده شده است

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

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

در صورت عدم تناسب پروفیل، لازم است با افزایش شعاع چرخش بخش یا تغییر طرح طراحی، بخش را تغییر دهید (تغییر بست ها یا ثابت کردن با بند برای کاهش طول تخمینی).

اگر عامل بحرانی انعطاف‌پذیری نهایی باشد، می‌توان عیار فولاد را به عنوان کوچک‌ترین در نظر گرفت. درجه فولاد بر انعطاف پذیری نهایی تأثیر نمی گذارد. نوع بهینه را می توان با روش انتخاب محاسبه کرد.

نوشته شده در برچسب گذاری شده

محاسبه تلاش در قفسه ها با در نظر گرفتن بارهای اعمال شده به قفسه انجام می شود.

قفسه های وسط

متوسط قفسه های اسکلت ساختمان به عنوان عناصر فشرده مرکزی برای اعمال بیشترین نیروی فشاری N از وزن خود تمام سازه های روسازی (G) و بار برف و بار برف (P) محاسبه می شوند. sn).

شکل 8 - بارهای روی قفسه میانی

محاسبه رک های میانی فشرده شده مرکزی انجام می شود:

الف) قدرت

مقاومت محاسبه شده چوب در برابر فشرده سازی در امتداد الیاف کجاست.

سطح مقطع خالص عنصر؛

ب) ثبات

ضریب کمانش کجاست

سطح مقطع محاسبه شده عنصر است.

بارها از منطقه تحت پوشش طبق برنامه در هر یک قفسه میانی () جمع آوری می شوند.

شکل 9 - قسمت های بار ستون های میانی و بیرونی

قفسه های افراطی

پست افراطی تحت تاثیر بارهای طولی نسبت به محور پست قرار دارد (G و P sn) که از مربع و عرضی و ایکس.علاوه بر این، یک نیروی طولی از عمل باد ایجاد می شود.

شکل 10 - بارگذاری روی پست انتهایی

G بار ناشی از وزن خود سازه های پوشش است.

X نیروی متمرکز افقی است که در نقطه اتصال میله متقاطع به تیرک اعمال می شود.

در مورد پایان صلب قفسه ها برای یک قاب تک دهانه:

شکل 11 - طرح بارها با گیرکردن محکم قفسه ها در فونداسیون

که در آن - بارهای باد افقی، به ترتیب، از باد سمت چپ و راست، به قفسه در محل اتصال میله متقاطع به آن اعمال می شود.

ارتفاع قسمت پشتیبان تیر میل یا تیر در کجاست.

اگر میله متقاطع روی تکیه گاه دارای ارتفاع قابل توجهی باشد، تأثیر نیروها قابل توجه خواهد بود.

در مورد تکیه گاه لولایی قفسه روی پایه برای یک قاب تک دهانه:

شکل 12 - طرح بارهای زمانی که قفسه ها به پایه لولا می شوند

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 با صفر خواهد بود.

پست های پایانی به عنوان عناصر فشرده-انعطاف پذیر محاسبه می شوند. مقادیر نیروی طولی N و گشتاور خمشی M برای چنین ترکیبی از بارها که در آن بیشترین تنش های فشاری رخ می دهد، گرفته می شود.

1) 0.9 (G + P c + باد چپ)

2) 0.9 (G + P c + باد راست)

برای قفسه ای که بخشی از قاب است، حداکثر گشتاور خمشی حداکثر از ممان های محاسبه شده برای حالت باد در سمت چپ Ml و در سمت راست M pr گرفته می شود:

که در آن e گریز از مرکز اعمال نیروی طولی N است، که شامل نامطلوب ترین ترکیب بارهای G، Pc، Pb است - هر کدام با علامت خاص خود.

خروج از مرکز برای پست هایی با ارتفاع مقطع ثابت برابر با صفر است (e = 0) و برای پست هایی با ارتفاع مقطع متغیر، به عنوان اختلاف بین محور هندسی مقطع مرجع و محور اعمال طولی در نظر گرفته می شود. زور.

محاسبه قفسه های فشرده - منحنی شدید انجام می شود:

الف) قدرت:

ب) در مورد پایداری شکل صاف خم در صورت عدم وجود بست یا با طول تخمینی بین نقاط اتصال l p\u003e 70b 2 / n طبق فرمول:

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

محاسبه مقاطع مرکب فشرده و منحنی فشردهطبق فرمول های فوق تولید می شود، با این حال، هنگام محاسبه ضرایب φ و ξ، این فرمول ها افزایش انعطاف پذیری قفسه را به دلیل انطباق باندهای اتصال شاخه ها در نظر می گیرند. این افزایش انعطاف پذیری، انعطاف پذیری کاهش یافته λ n نامیده می شود.

محاسبه قفسه های مشبکرا می توان به محاسبه مزارع کاهش داد. در این حالت، بار باد توزیع شده یکنواخت به بارهای متمرکز در گره های خرپایی کاهش می یابد. اعتقاد بر این است که نیروهای عمودی G، Pc، Pb تنها توسط تسمه های قفسه درک می شوند.

سازه های فلزی موضوعی پیچیده و بسیار مسئولیت پذیر است. حتی یک اشتباه کوچک می تواند صدها هزار و میلیون دلار هزینه داشته باشد. در برخی موارد، بهای یک اشتباه می تواند جان افراد در محل ساخت و ساز و همچنین در حین بهره برداری باشد. بنابراین بررسی و بررسی مجدد محاسبات ضروری و مهم است.

استفاده از اکسل برای حل مسائل محاسباتی، از یک سو، چیز جدیدی نیست، اما در عین حال کاملاً آشنا نیست. با این حال، محاسبات اکسل دارای تعدادی مزیت غیرقابل انکار است:

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

آنها را نباید یک دارو در نظر گرفت. چنین محاسباتی حل مشکلات طراحی باریک و نسبتاً ساده را ممکن می سازد. اما آنها کار ساختار را به عنوان یک کل در نظر نمی گیرند. در تعدادی از موارد ساده، آنها می توانند زمان زیادی را ذخیره کنند:

محاسبه تیر برای خمش
محاسبه تیر برای خم شدن به صورت آنلاین
محاسبه استحکام و پایداری ستون را بررسی کنید.
انتخاب بخش نوار را بررسی کنید.

فایل محاسبه جهانی MK (EXCEL)

جدول انتخاب مقاطع سازه های فلزی با توجه به 5 نکته مختلف SP 16.13330.2011
در واقع با استفاده از این برنامه می توانید محاسبات زیر را انجام دهید:

محاسبه تیر لولایی تک دهانه
محاسبه عناصر فشرده مرکزی (ستون ها).
محاسبه عناصر کشیده شده
محاسبه عناصر غیرعادی فشرده یا فشرده خم شده.

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

فلزی

این برنامه یک کتاب EXCEL با پشتیبانی ماکرو است.
و برای محاسبه سازه های فولادی با توجه به در نظر گرفته شده است
SP16 13330.2013 "سازه های فولادی"

انتخاب و محاسبه اجراها

انتخاب یک اجرا فقط در نگاه اول یک کار بی اهمیت است. مرحله اجراها و اندازه آنها به پارامترهای زیادی بستگی دارد. و خوب است که یک محاسبه مناسب در دست داشته باشیم. این مقاله ای است که باید بخوانید:

محاسبه یک اجرا بدون رشته
محاسبه یک اجرا با یک رشته
محاسبه یک اجرا با دو رشته
محاسبه ران با در نظر گرفتن بیمومنت:

اما یک مگس کوچک در پماد وجود دارد - ظاهراً در پرونده اشتباهاتی در قسمت محاسبه وجود دارد.

محاسبه ممان اینرسی یک مقطع در جداول اکسل

اگر نیاز به محاسبه سریع لحظه اینرسی یک بخش کامپوزیت دارید، یا راهی برای تعیین GOST که طبق آن سازه های فلزی ساخته شده است وجود ندارد، این ماشین حساب به کمک شما می آید. توضیح کمی در پایین جدول آمده است. به طور کلی، کار ساده است - ما یک بخش مناسب را انتخاب می کنیم، ابعاد این بخش ها را تنظیم می کنیم و پارامترهای اصلی بخش را به دست می آوریم:

لحظه های اینرسی مقطع
مدول مقطع
شعاع چرخش مقطع
سطح مقطع
لحظه ایستا
فواصل تا مرکز ثقل بخش.

جدول شامل محاسبات برای انواع بخش های زیر است:

لوله
مستطیل
من پرتو
کانال
لوله مستطیل شکل
مثلث

محاسبه ستون B

قفسه ها به عناصر سازه ای گفته می شود که عمدتاً در فشار و خمش طولی کار می کنند.

هنگام محاسبه قفسه، لازم است از استحکام و پایداری آن اطمینان حاصل شود. اطمینان از ثبات با انتخاب صحیح بخش قفسه به دست می آید.

طرح محاسباتی پست مرکزی هنگام محاسبه بار عمودی، به عنوان لولا در انتها اتخاذ می شود، زیرا در پایین و بالا جوش داده شده است (شکل 3 را ببینید).

ستون B 33 درصد وزن کل کف را تحمل می کند.

وزن کل کف N، کیلوگرم بر اساس: از جمله وزن برف، بار باد، بار ناشی از عایق حرارتی، بار از وزن قاب پوشش، بار از خلاء تعیین می شود.

N \u003d R 2 گرم،. (3.9)

که در آن g کل بار توزیع شده یکنواخت، کیلوگرم بر متر مربع است.

R شعاع داخلی مخزن، m است.

وزن کل کف از انواع بارهای زیر تشکیل می شود:

1. بار برف، g 1 . پذیرفته شده g 1 \u003d 100 kg / m 2 .;
2. بار از عایق حرارتی، g 2. مورد قبول g 2 \u003d 45 kg / m 2؛
3. بار باد، g 3. مورد قبول g 3 \u003d 40 kg / m 2؛
4. بار از وزن قاب پوشش، g 4 . پذیرفته شده گرم 4 \u003d 100 کیلوگرم بر متر مربع
5. با در نظر گرفتن تجهیزات نصب شده، g 5 . پذیرفته شده گرم 5 \u003d 25 کیلوگرم در متر مربع
6. بار خلاء، g 6. مورد قبول g 6 \u003d 45 kg / m 2.

و وزن کل همپوشانی N، کیلوگرم:

نیروی درک شده توسط قفسه محاسبه می شود:

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

رجوع کنید به 2، (3.12)

که در آن: N وزن کل کف، کیلوگرم است.

1600 کیلوگرم بر سانتی متر مربع، برای فولاد VSt3sp؛

ضریب خمش طولی از نظر ساختاری 0.45 = پذیرفته شده است.

طبق GOST 8732-75، لوله ای با قطر بیرونی D h \u003d 21 سانتی متر، قطر داخلی db \u003d 18 سانتی متر و ضخامت دیواره 1.5 سانتی متر انتخاب شده است که قابل قبول است زیرا حفره لوله با بتن پر می شود. .

سطح مقطع لوله، F:

ممان اینرسی پروفیل (J)، شعاع اینرسی (r) تعیین می شود. به ترتیب:

J = cm4، (3.14)

مشخصات هندسی بخش کجاست.