Metallipylväiden laskenta. Excel Teräsrakennelaskimet Teräsputkitelineen kuormituslaskenta

Pilari on rakennuksen tukirakenteen pystysuora osa, joka siirtää kuormia yllä olevilta rakenteilta perustukselle.

Teräspylväitä laskettaessa on noudatettava SP 16.13330 "Teräsrakenteet" -ohjetta.

Teräspilarissa käytetään yleensä I-palkkia, putkea, neliömäistä profiilia, kanavien, kulmien, levyjen yhdistelmäosaa.

Keskitetysti puristetuissa pylväissä on optimaalista käyttää putkea tai neliömäistä profiilia - ne ovat metallimassan suhteen taloudellisia ja niillä on kaunis esteettinen ulkonäkö, mutta sisäisiä onteloita ei voida maalata, joten tämän profiilin on oltava ilmatiivis.

Laajalaippaisen I-palkin käyttö pilareissa on yleistä - kun pilari puristetaan yhteen tasoon, tämäntyyppinen profiili on optimaalinen.

Tapa, jolla pylväs kiinnitetään perustaan, on erittäin tärkeä. Pylväs voi olla saranoitu, jäykkä yhdessä tasossa ja saranoitu toisessa tai jäykkä kahdessa tasossa. Kiinnityksen valinta riippuu rakennuksen rakenteesta ja on tärkeämpi laskennassa, koska pilarin laskettu pituus riippuu kiinnitystavasta.

On myös otettava huomioon orien, seinäpaneelien, palkkien tai ristikon kiinnitys pylvääseen, jos kuorma siirretään pilarin sivulle, tulee ottaa huomioon epäkeskisyys.

Kun pilari puristetaan perustukseen ja palkki on kiinnitetty jäykästi pylvääseen, laskennallinen pituus on 0,5 l, mutta yleensä sen katsotaan laskennassa 0,7 l, koska palkki taipuu kuorman vaikutuksesta eikä täydellistä puristamista tapahdu.

Käytännössä pilaria ei tarkastella erikseen, vaan ohjelmassa mallinnetaan runko tai kolmiulotteinen rakennuksen malli, se ladataan ja kokoonpanossa oleva pilari lasketaan ja valitaan tarvittava profiili, mutta se voidaan ohjelmien pultinreikien aiheuttamaa osan heikkenemistä on vaikea ottaa huomioon, joten joskus on tarpeen tarkistaa leikkaus manuaalisesti ...

Pylvään laskemiseksi meidän on tiedettävä avainosissa esiintyvät suurimmat puristus- / vetojännitykset ja momentit; tätä varten rakennetaan jännityskäyrät. Tässä katsauksessa tarkastelemme vain sarakkeen lujuusanalyysiä ilman kaavioita.

Sarake lasketaan seuraavien parametrien mukaan:

1. Keskiveto/puristusvoima

2. Vakaus keskipuristuksen alaisena (2 tasossa)

3. Lujuus pituussuuntaisen voiman ja taivutusmomenttien yhteisvaikutuksessa

4. Vavan äärimmäisen joustavuuden tarkistus (2 tasossa)

1. Keskiveto/puristusvoima

SP 16.13330 kohdan 7.1.1 mukainen lujuuslaskenta teräselementeille, joilla on vakiovastus R yn ≤ 440 N / mm2 keskijännitys tai puristus voimalla N tulee suorittaa kaavan mukaisesti

A n on verkkoprofiilin poikkileikkausala, ts. ottaen huomioon sen reikien heikkeneminen;

R y - valssatun teräksen mitoituskestävyys (riippuu teräslajista, katso Taulukko B.5 SP 16.13330);

γ с - työolojen kerroin (katso taulukko 1 SP 16.13330).

Tämän kaavan avulla voit laskea profiilin vähimmäispoikkileikkausalan ja asettaa profiilin. Jatkossa varmistuslaskelmissa sarakkeen osan valinta voidaan tehdä vain osan valintamenetelmällä, joten tässä voidaan asettaa aloituspiste, jota pienempi osa ei voi olla.

2. Vakaus keskipuristuksen alaisena

Vakavuuslaskenta suoritetaan SP 16.13330 kohdan 7.1.3 mukaisesti kaavan mukaisesti

A- bruttoprofiilin poikkileikkausala, eli sen reikien heikkeneminen pois lukien;

φ - vakauskerroin keskipuristuksessa.

Kuten näet, tämä kaava on hyvin samanlainen kuin edellinen, mutta tässä kerroin ilmestyy φ sen laskemiseksi meidän on ensin laskettava tangon ehdollinen joustavuus λ (merkitty yläpuolella olevalla palkilla).

missä R y on laskettu teräksen vastus;

E- kimmomoduuli;

λ - tangon joustavuus, laskettuna kaavalla:

missä l ef on tangon laskettu pituus;

i- osan pyörimissäde.

Arvioidut pituudet l ef vakiopoikkileikkaukselliset pilarit (pylväät) tai porrastettujen pilarien yksittäiset osat SP 16.13330 kohdan 10.3.1 mukaisesti määritetään kaavalla

missä l- pylvään pituus;

μ - lasketun pituuden kerroin.

Teholliset pituuskertoimet μ poikkileikkaukseltaan vakiopylväät (telineet) on määritettävä niiden päiden kiinnitysolosuhteiden ja kuorman tyypin mukaan. Joissakin pään kiinnitystapauksissa ja kuormatyypeissä arvot μ näkyvät seuraavassa taulukossa:

Leikkauksen kiertosäde löytyy profiilin vastaavasta GOST:sta, ts. profiilin on oltava määritetty jo etukäteen, ja laskenta rajoittuu osien luetteloon.

Koska pyörimissäde kahdessa tasossa useimmilla profiileilla on eri arvot kahdessa tasossa (vain putkella ja neliöprofiililla on samat arvot) ja kiinnitys voi olla erilainen, joten myös lasketut pituudet voivat olla erilaisia, sitten vakavuuslaskelma on tehtävä kahdelle tasolle.

Joten nyt meillä on kaikki tiedot ehdollisen joustavuuden laskemiseen.

Jos rajoittava joustavuus on suurempi tai yhtä suuri kuin 0,4, niin stabiilisuuskerroin φ lasketaan kaavalla:

kertoimen arvo δ tulee laskea kaavalla:

kertoimet α ja β katso taulukko

Kerroin arvot φ tällä kaavalla laskettuna ei tulisi ottaa enempää kuin (7.6 / λ 2) kun ehdollisen hoikkuuden arvot ovat yli 3,8; 4.4 ja 5.8 osatyypeille a, b ja c.

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

Kerroin arvot φ ovat liitteessä D SP 16.13330.

Nyt kun kaikki lähtötiedot ovat tiedossa, laskemme käyttämällä alussa esitettyä kaavaa:

Kuten edellä mainittiin, on tarpeen tehdä 2 laskelmaa 2 tasolle. Jos laskenta ei täytä ehtoa, valitsemme uuden profiilin, jolla on suurempi leikkaussäteen arvo. Voit myös muuttaa suunnittelumallia, esimerkiksi vaihtamalla saranoidun pääteosan jäykiksi tai sitomalla jänneväliin pilarin, voit pienentää tangon laskettua pituutta.

Puristetut elementit, joissa on avoimen U-muotoisen osan kiinteät seinät, on suositeltavaa vahvistaa nauhoilla tai ristikoilla. Jos liuskoja ei ole, vakavuus on tarkistettava vakavuuden suhteen taivutus-vääntömuodossa SP 16.13330:n kohdan 7.1.5 mukaisesti.

3. Lujuus pituussuuntaisen voiman ja taivutusmomenttien yhteisvaikutuksessa

Pääsääntöisesti pilaria ei kuormita vain aksiaalinen puristuskuorma, vaan myös taivutusmomentti, esimerkiksi tuulesta. Momentti muodostuu myös, jos pystysuuntaista kuormaa ei kohdisteta pilarin keskustaan, vaan sivulta. Tässä tapauksessa on tarpeen tehdä SP 16.13330:n kohdan 9.1.1 mukainen varmennuslaskelma kaavan mukaan

missä N- pituussuuntainen puristusvoima;

A n - nettopoikkipinta-ala (ottaen huomioon reikien heikkeneminen);

R y - suunnitteluteräksen kestävyys;

γ с - työolojen kerroin (katso taulukko 1 SP 16.13330);

n, Сx ja Сy- kertoimet on otettu taulukon E.1 SP 16.13330 mukaisesti

Mx ja Minun- hetket X-X- ja Y-Y-akseleista;

W xn, min ja W yn, min - osan vastusmomentit suhteessa X-X- ja Y-Y-akseleihin (löytyy GOST:sta profiilista tai hakuteoksesta);

B- bimoment, SNiP II-23-81 * tätä parametria ei sisällytetty laskelmiin, tämä parametri otettiin käyttöön vääntymisen huomioon ottamiseksi;

Wω, min - osan sektorillinen vastusmomentti.

Jos ensimmäisten 3 komponentin kanssa ei pitäisi olla kysymyksiä, niin bimomentin laskeminen aiheuttaa vaikeuksia.

Bimomentti kuvaa leikkausvääristymän lineaaristen jännitysjakaumavyöhykkeiden muutoksia ja on itse asiassa vastakkaisiin suuntiin suunnattu momenttipari

On huomattava, että monet ohjelmat eivät voi laskea bimomenttia, mukaan lukien SCAD ei ota sitä huomioon.

4. Tangon äärimmäisen joustavuuden tarkistaminen

Puristettujen osien hoikkaus λ = lef / i, ei pääsääntöisesti saisi ylittää raja-arvoja λ u annettu taulukossa

Kerroin α tässä kaavassa on profiilin käyttökerroin keskipuristuksen stabiilisuuden laskennan mukaan.

Vakavuuslaskelman lisäksi tämä laskenta on tehtävä kahdelle tasolle.

Jos profiili ei sovi, on tarpeen vaihtaa leikkausta lisäämällä profiilin hitaussädettä tai muuttamalla suunnittelumallia (muuta kiinnikkeitä tai kiinnitä siteillä lasketun pituuden pienentämiseksi).

Jos äärimmäinen joustavuus on kriittinen tekijä, voidaan valita pienin teräslaatu. teräslaatu ei vaikuta äärimmäiseen joustavuuteen. Paras vaihtoehto voidaan laskea sovitusmenetelmällä.

Lähetetty Tagged,

Telineissä olevien voimien laskeminen suoritetaan ottaen huomioon telineeseen kohdistuvat kuormat.

Keskimmäiset telineet

Rakennuksen rungon keskipilarit toimivat ja lasketaan keskitetysti puristetuiksi elementeiksi suurimman puristusvoiman N vaikutukselle kaikkien päällysterakenteiden omapainosta (G) sekä lumikuormasta ja lumikuormasta (P) cn).

Kuva 8 - Kuormat keskitelineessä

Keskitetysti puristettujen keskitelineiden laskenta suoritetaan:

a) vahvuuden vuoksi

missä on puun laskettu puristuskestävyys syitä pitkin;

Elementin netto poikkileikkausala;

b) vakaus

missä on nurjahduskerroin;

- elementin laskettu poikkileikkausala;

Kuormat kerätään peittoalueelta suunnitelman mukaan, yhtä keskitelinettä kohti ().

Kuva 9 - Keski- ja ääripylväiden lastitilat

Äärimmäiset telineet

Äärimmäinen tuki on pitkittäisten kuormien vaikutuksen alaisena suhteessa tuen akseliin (G ja P cn), jotka kerätään alueelta ja poikittaisesti, ja X. Lisäksi tuulen vaikutuksesta syntyy pitkittäisvoima.

Kuva 10 - Kuormat ulkotelineeseen

G on päällysterakenteiden omasta painosta aiheutuva kuorma;

X on vaakasuora keskittynyt voima, joka kohdistetaan poikkipalkin ja telineen risteyskohdassa.

Yksijänteisen rungon tukien jäykkä pääte:

Kuva 11 - Kuormakaavio, jossa telineet jäykästi puristuvat perustukseen

missä ovat vaakasuuntaiset tuulivoimat vasemmasta ja oikeasta tuulesta, jotka kohdistuvat telineeseen kohdassa, jossa poikkipalkki on sen vieressä.

missä on palkin tai palkin poikkileikkauksen korkeus.

Voimien vaikutus on merkittävä, jos kannattimella on merkittävä korkeus.

Kun kyseessä on kääntölaakeri yksijänteisen rungon perustassa:

Kuva 12 - Kuormakaavio telineiden kääntyvällä tuella perustukselle

Monijänteisissä runkorakenteissa, joissa tuuli vasemmalta p 2 ja w 2 ja tuuli oikealta, p 1 ja w 2 on nolla.

Päätytolpat lasketaan puristustaivutuselementeiksi. Pituusvoiman N ja taivutusmomentin M arvot otetaan sellaiselle kuormitusyhdistelmälle, jossa esiintyy suurimmat puristusjännitykset.

1) 0,9 (G + P c + tuuli vasen)

2) 0,9 (G + P c + tuuli oikealta)

Telineessä, joka on osa runkoa, suurin taivutusmomentti on max niistä, jotka on laskettu tuulen tapauksessa vasemmalla M l ja oikealla M pr:

missä e on pituussuuntaisen voiman N käytön epäkeskisyys, joka sisältää kuormien G, P c, P b epäsuotuisimman yhdistelmän - jokaisella on oma etumerkkinsä.

Poikkileikkauksen vakiokorkeuden omaavien telineiden epäkeskisyys on nolla (e = 0), ja telineiden, joiden poikkileikkauskorkeus vaihtelee, otetaan tukiosan geometrisen akselin ja pituussuuntaisen voiman kohdistamisakselin erona.

Puristettujen kaarevien päätetelineiden laskenta suoritetaan:

a) vahvuuden vuoksi:

b) tasaisen mutkan stabiiliudelle ilman kiinnitystä tai arvioitu pituus kiinnityspisteiden välillä l p> 70b 2 / n kaavan mukaan:

Kaavoihin sisältyvät geometriset ominaisuudet on laskettu viiteosassa. Rungon tasosta katsottuna tuet lasketaan keskitetysti puristetuksi elementiksi.

Puristettujen ja kokoonpuristettujen yhdistelmäprofiilien laskeminen suoritetaan yllä olevien kaavojen mukaisesti, mutta kertoimia φ ja ξ laskettaessa nämä kaavat ottavat huomioon telineen joustavuuden kasvun, joka johtuu haaroja yhdistävien liitosten joustavuudesta. Tätä lisääntynyttä joustavuutta kutsutaan vähentyneeksi joustavuudeksi λ n.

Hilatelineiden laskenta voidaan supistaa maatilojen laskemiseen. Tällöin tasaisesti jakautunut tuulikuorma pienennetään keskittyneiksi kuormituksiksi tilan solmukohdissa. Uskotaan, että pystysuuntaiset voimat G, P c, P b havaitaan vain tuen jänteillä.

Metallirakenteet on monimutkainen ja erittäin vastuullinen aihe. Pienikin virhe voi maksaa satoja tuhansia ja miljoonia ruplaa. Joissakin tapauksissa virheen hinta voi olla ihmisten elämä rakennustyömaalla sekä käytön aikana. Joten on välttämätöntä ja tärkeää tarkistaa ja vielä kerran tarkistaa laskelmat.

Excelin käyttäminen laskennallisten ongelmien ratkaisemisessa ei toisaalta ole uutta, mutta ei täysin tuttuakaan. Excel-laskelmilla on kuitenkin useita kiistattomia etuja:

Avoimuus- jokainen tällainen laskelma voidaan purkaa luista.
Saatavuus- itse tiedostot ovat julkisesti saatavilla, ne ovat MK-kehittäjien kirjoittamia tarpeidensa mukaan.
Sopivuus- melkein kaikki tietokoneen käyttäjät voivat työskennellä MS Office -paketin ohjelmien kanssa, kun taas erikoistuneet suunnitteluratkaisut ovat kalliita ja vaativat lisäksi vakavia ponnisteluja.

Niitä ei pidä pitää ihmelääkkeenä. Tällaiset laskelmat mahdollistavat kapeiden ja suhteellisen yksinkertaisten suunnitteluongelmien ratkaisemisen. Mutta ne eivät ota huomioon rakenteen työtä kokonaisuutena. Useissa yksinkertaisissa tapauksissa ne voivat säästää paljon aikaa:

Palkin laskenta taivutusta varten
Palkin taivutuslaskenta verkossa
Tarkista pylvään lujuuden ja vakauden laskenta.
Tarkista tangon poikkileikkauksen valinta.

Universaali laskentatiedosto MK (EXCEL)

Taulukko metallirakenteiden osien valintaan, SP 16.13330.2011 5 eri kohtaan
Itse asiassa tämän ohjelman avulla voit suorittaa seuraavat laskelmat:

yksijänteisen saranoidun palkin laskeminen.
keskitetysti puristettujen elementtien (sarakkeiden) laskenta.
venytettyjen elementtien laskeminen.
epäkeskisesti puristettujen tai kokoonpuristettujen taivutuselementtien laskeminen.

Excel-version on oltava vähintään 2010. Näet ohjeet napsauttamalla näytön vasemmassa yläkulmassa olevaa plusmerkkiä.

METALLINEN

Ohjelma on EXCEL-kirja makrotuella.
Ja se on tarkoitettu teräsrakenteiden laskemiseen
SP16 13330.2013 "Teräsrakenteet"

Ajojen valinta ja laskeminen

Juoksun valinta on ensisilmäyksellä vain triviaali tehtävä. Ajojen vaihe ja niiden koko riippuvat monista parametreista. Ja olisi kiva saada sopiva laskelma käsillä. Itse asiassa pakollinen artikkeli kertoo tästä:

ajon laskeminen ilman säikeitä
yhden juosteen ajon laskeminen
kahden säikeen juoksun laskeminen
ajon laskenta ottaen huomioon bimomentti:

Mutta siinä on pieni kärpänen - ilmeisesti tiedosto sisältää virheitä laskentaosassa.

Leikkauksen hitausmomenttien laskenta excel-taulukoissa

Jos sinun on laskettava nopeasti komposiittiosan hitausmomentti tai ei ole mahdollista määrittää GOST:ia, jolla metallirakenteet valmistetaan, tämä laskin tulee avuksesi. Taulukon alaosassa on pieni selitys. Yleensä työ on yksinkertaista - valitsemme sopivan osan, asetamme näiden osien koot, saamme osan pääparametrit:

Leikkauksen hitausmomentit
Leikkauksen vastusmomentit
Poikkileikkauksen pyörimissäde
Poikkileikkauksen pinta-ala
Staattinen hetki
Etäisyydet osan painopisteeseen.

Taulukko sisältää laskelmia seuraavan tyyppisille osiolle:

putki
suorakulmio
I-palkki
kanava
suorakaiteen muotoinen putki
kolmio

Keskipilarin laskenta

Telineet ovat rakenneosia, jotka toimivat ensisijaisesti puristuksessa ja nurjahduksessa.

Telinettä laskettaessa on varmistettava sen lujuus ja vakaus. Vakaus saavutetaan valitsemalla telineen oikea poikkileikkaus.

Keskipylvään suunnittelukaavio hyväksytään pystysuoraa kuormaa laskettaessa päistä saranoituna, koska se on hitsattu alhaalta ja ylhäältä hitsaamalla (katso kuva 3).

B-pilari kantaa 33 % lattian kokonaispainosta.

Katon kokonaispaino N, kg määritetään: mukaan lukien lumen paino, tuulikuorma, lämpöeristyskuorma, kattorungon paino, tyhjiökuorma.

N = R 2 g,. (3.9)

missä g on tasaisesti jakautunut kokonaiskuorma, kg / m 2;

R on säiliön sisäsäde, m.

Laatan kokonaispaino koostuu seuraavista kuormista:

1. Lumikuorma, g 1. Hyväksytty g 1 = 100 kg / m 2 .;
2. Kuorma lämpöeristyksestä, g 2. Hyväksytty g 2 = 45 kg / m 2;
3. Tuulikuorma, g 3. Hyväksytty g 3 = 40 kg / m 2;
4. Kuorma peitekehyksen painosta, g 4. Hyväksytty g 4 = 100 kg / m 2
5. Ottaen huomioon asennetut laitteet, g 5. Hyväksytty g 5 = 25 kg / m 2
6. Kuorma tyhjiöstä, g 6. Hyväksytty g 6 = 45 kg / m 2.

Ja katon kokonaispaino N, kg:

Telineen havaitsema voima lasketaan:

Telineen vaadittu poikkileikkauspinta-ala määritetään seuraavalla kaavalla:

Katso 2, (3.12)

jossa: N on lattian kokonaispaino, kg;

1600 kgf / cm 2, teräkselle VSt3sp;

Nurjahduskerroin on konstruktiivisesti oletettu = 0,45.

GOST 8732-75:n mukaan rakenteellisesti valitaan putki, jonka ulkohalkaisija D h = 21 cm, sisähalkaisija d b = 18 cm ja seinämän paksuus 1,5 cm, mikä on sallittua, koska putken onkalo täytetään betonilla.

Putken leikkausala, F:

Profiilin hitausmomentti (J) ja pyörimissäde (r) määritetään. Vastaavasti:

J = cm4, (3,14)

missä ovat leikkauksen geometriset ominaisuudet.