Расчет металлической колонны. Подбор сечения колонны. Конструирование базы колонны
Страницы работы
Содержание работы
3.5 Расчет металлической колонны
3.5.1 Подбор сечения колонны
Согласно данным статического расчета поперечной рамы максимальные усилия в стойке (элемент7) равны:
Принимаем сквозное сечение из швеллеров №20.
Геометрические характеристики поперечного сечения:
А=2340*2=4680 мм 2
ширина сечения b=300 мм координаты центра тяжести zo=20.7 мм уо=(b/2-zo)=(300/2-20.7)=129.3 мм момент инерции швеллера относительно собственных осей в соответствии с сортаментом
момент инерции сечения
Iy=Iy1+A*yo 2 =86+46.8*12.93 2 =7.91*10 3 см 4
момент сопротивления сечения
Wy=Iy/0.5*b=7.91*10 3 /0.5*30=527.35 см 3
Проверяем прочность стойки по формуле 49 /2/:
где R=210 МПа – расчетное сопротивление стали ст3,
n,сy – коэффициенты, учитывающие степень развития пластический деформаций в зависимости от формы поперечного сечения, принимаем по приложению 5 /2/.
Так как условие (3.1) выполняется, то прочность стойки обеспечена.
Расчет на устойчивость стойки.
Расчетные длины стойки
Lx=9600 мм Ly=9600 мм
Радиусы инерции сечения:
Для отдельной ветви:
iy1=22 мм l=800 мм λy1=l/iy1=800/22=36.364
bs=8 мм hs=200 мм
Is=bs*hs 3 /12=8*200 3 /12=533.33 см 4
Приведенная гибкость согласно таблицы 7 /2/ при
Условная приведенная гибкость:
λef1=λef* =82.309* =2.667
Коэффициент продольного изгиба φe=0.9
Проверяем устойчивость стойки по формуле 7 /2/:
σ=N/(φe*A)=151.9/(0.9*46.8)=36 МПа 2
Принимаем плиту размером 600х300 мм площадью Апл=1800 см 2 .
Толщину плиты определяем по максимальному моменту:
Принимаем плиту толщиной 12 мм.
Прикрепление траверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св08Г2С. Толщину траверс принимаем равной 10мм, высоту 400мм.
Расчет металлической колонны
Расчет металлической колонны. Подбор сечения колонны. Конструирование базы колонны Страницы работы Содержание работы 3.5 Расчет металлической колонны 3.5.1 Подбор сечения колонны
Источник: vunivere.ru
РАСЧЕТ СТАЛЬНЫХ КОЛОНН СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ
РАСЧЕТ СТАЛЬНЫХ КОЛОНН СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ
Определяем нагрузку на колонну (если не данo делаем сбор нагрузок).
Определяем и вычерчиваем расчетную схему колонны.
В зависимости от расчетной схемы находим расчетную длину колонны (lef)(см п. 10.3.1 СП «Стальные констр.»)
µ-коэффициент расчетной длины колонны (см. СП «Стальные конструкции» п10.3.3 или лекции),
l – геометрическая длина колонны.(см. расчетную схему).
Назначаем тип поперечного сечения стержня колонны (труба, прокатный швеллер или двутавр, составное сечение).
Принимаем сталь для колонны. Если она не дана, то в целях упрощения курса, принимаем любую из С235, С245, С275, С345).
Для принятой стали определяем нормативное сопротивление по пределу текучести .
А) Если ,то дополнительно находим значениерасчетного сопротивления по временному сопротивлению , (см. п. 6.1 (табл. 2, 3) и приложение В (табл В.5.) в СП «Стальные конструкции»),
Б) Если , то дополнительно находим расчетное значение сопротивления по пределу текучести (см. п. 6.1 (табл. 2, 3) и приложение В (табл В.5.) в СП «Стальные конструкции»).
Определяем коэффициент условий работы колонны (см. табл 1 СП «Стальные конструкции»),
Выписываем формулы для определения требуемой площади сечения стержня:
А) при расчете на прочность :
Б) При расчете на устойчивость:
. Требуемой площадью сечения стержня будет является, наибольшая из получившихся минимальных значений площадей А и Аn.
Находим требуемую площадь сечения стержня при расчете на прочность:
Аn – площадь сечения нетто (с учетом ослаблений),
N – максимальная нагрузка на колонну,
Ry – Расчетное сопротивление по пределу текучести (см.п.6.1 и Прил. В (табл В.5) СП «Стальные конструкции»),
Ru – Расчетное сопротивление по временному сопротивлению (см.п.6.1 и Прил. В (таб В.5) СП «Стальные констр.»),
–Коэффициент условий работы конструкции (см.п.4.3.2 СП «Стальные конструкции»),
–Коэффициент надежности (см п. 4.3.2 СП «Стальные конструкции»)
Выписываем формулу для определения требуемой площади сечения стержня при расчете на устойчивость:
N, Ry, – аналогичны п. 9
A – площадь сечения брутто,
–Коэффициент устойчивости элемента при центральном сжатии (п.7.1.3 СП «Стальные конструкции»)
Неизвестны только 2 величины А и . Одной из них необходимо задаться. Рекомендуется задаваться
Задаемся гибкостью , которая не должна превышать (см. по п.10.4.1 (табл. 32)). Гибкость колонны обычно находится в пределах от 100 до 70.
Находим условную гибкость стержня по формуле:
– принятая гибкость стержня, см.п. 11,
Ry – расчетное сопротивление по пределу текучести,
Е – модуль упругости (см. приложение Г (табл. Г.10) СП «Стальные конструкции»). Для прокатной стали Е=2,06*10 5 .
Находим коэффициент , если
, переходим к п.15
Если выбираем тип сечения(см.п.7.1.3 (табл.7) СП «Стальные конструкции»).
Находим (по приложению Д (табл. Д.1), соблюдая условия п. 7.1.3 СП «Стальные конструкции»)
Выписываем формулу п.10 , находим требуемую площадь А сечения стержня при расчете на устойчивость
Определяем требуемый радиус инерции по формуле:
– принятая гибкость стержня, см. п.11
По найденным площади и радиусу инерции, пользуясь сортаментом прокатных элементов, принимают сечение стержня колонны и выписываем (А, , ). Для сварных колонн ,сечение колонн назначать самостоятельно.(См. примечание 1). Полученное сечение колонны можно изменять при дальнейших расчетах.
Проверка принятого сечения и при необходимости выполнить уточнение размеров(для сварных элементов).
Проверку устойчивости производят по формуле:
Ry и ϒc, те же что и в п. 6,7
А – принятая площадь сечения стержня
ϕ – коэффициент продольного изгиба ,необходимо найти заново!
Находим коэффициент продольного изгиба, для этого нам необходимо:
а) найти наибольшую гибкость колонны по формуле:
меньший радиус инерции принятого сечения (ix, iy).
б)Находим условную гибкость стержня , где
– реальная гибкость стержня ( см п. 18а),
Ry – расчетное сопротивление по пределу текучести (см.п.12),
Е – модуль упругости (см. п.12).
в) Находим коэффициент продольного изгиба ϕ (по Приложению Д (табл. Д.1) СП «Стальные конструкции»).
Проверить условие ( ), если условие выполняется , то несущая способность колонны обеспечена.
P.S. Оптимально, если левая часть неравенства не превышает 5%.
Независимо от выполненного расчета необходимо, чтобы гибкость колонны не превышала предельной . Предельная гибкость сжатых элементов принимаются по табл. 5.4 (для основных колонн они определяются по формуле 180-60α (п.10.4.1 СП «Стальные конструкции»), где .
Высота сечения колонны в виде двутавра принимают обычно в пределах , ширинаb принимается равной высота сечения h.
. Назначенное сечение должно иметь площадь ≈ требуемой площади сечения .
Наименьший расход металла 80% – на долю поясов, 20% – стенка,те
РАСЧЕТ СТАЛЬНЫХ КОЛОНН СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ
РАСЧЕТ СТАЛЬНЫХ КОЛОНН СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ РАСЧЕТ СТАЛЬНЫХ КОЛОНН СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ Определяем нагрузку на колонну (если не данo делаем сбор нагрузок). Определяем и вычерчиваем расчетную
Источник: studfiles.net
CadSupport
Все о BIM, CAD, ERP
Excel Калькуляторы для металлических конструкций
Металлические конструкции тема сложная, крайне ответственная. Даже небольшая ошибка может стоить сотни тысяч и миллионы рублей. В некоторых случаях ценой ошибки может стать жизнь людей на стройке, а так же в процессе эксплуатации. Так, что проверять и перепроверять расчеты — нужно и важно.
Использование Эксель для решения расчетных задач — дело с одной стороны не новое, но при этом не совсем привычное. Однако, у Эксель расчетов есть ряд неоспоримых преимуществ:
- Открытость — каждый такой расчет можно разобрать по косточкам.
- Доступность — сами файлы существуют в общем доступе, пишутся разработчиками МК под свои нужды.
- Удобство — практически любой пользователь ПК способен работать с программами из пакета MS Office, тогда как специализированные конструкторские решения — дороги, и кроме того требуют серьезных усилий для своего освоения.
Не стоит их считать панацеей. Такие расчеты позволяют решать узкие и относительно простые конструкторские задачи. Но они не учитывают работы конструкции как целого. В ряде простых случаев могут спасти много времени:
- Расчет балки на изгиб
- Расчет балки на изгиб онлайн
- Проверить расчет прочности и устойчивости колонны.
- Проверить подбор сечения стержня.
Универсальный расчетный файл МК (EXCEL)
Таблица для подбора сечений металлоконструкций, по 5 различным пунктам СП 16.13330.2011
Собственно с помощью этой программы можно выполнить следующие расчеты:
- расчет однопролетной шарнирной балки.
- расчет центрально сжаты элементов (колонн).
- расчет растянутых элементов.
- расчет внецентренно-сжатых или сжато-изгибаемых элементов.
Версия Excel должна быть не ниже 2010. Чтобы увидеть инструкцию, нажмите на плюс в верхнем левом углу экрана.
Программа представляет из себя книгу EXCEL с поддержкой макросов.
И предназначена для расчета стальных конструкций согласно
СП16 13330.2013 «Стальные конструкции»
Подбор и расчет прогонов
Подбор прогона — задача лишь на первый взгляд тривиальная. Шаг прогонов и их размер зависят от многих параметров. И хорошо бы иметь под рукой соответствующий расчет. Собственно об этом и рассказывает статья обязательная к ознакомлению:
Кроме того автор разработал эксель файл с расчетом. Точнее в файле четыре разных расчета:
- расчет прогона без тяжей
- расчет прогона с одним тяжем
- расчет прогона с двумя тяжами
- расчет прогона с учетом бимомента:
Но есть небольшая ложка дегтя — судя по всему в файле имеются ошибки в расчетной части.
Расчет моментов инерции сечения в таблицы excel
Если вам надо быстро посчитать момент инерции составного сечения, или нет возможности определить ГОСТ по которому сделаны металлоконструкции, тогда вам на помощь придет этот калькулятор. Внизу таблицы небольшое пояснение. В целом работа проста — выбираем подходящее сечение, задаем размеры этих сечений, получаем основные параметры сечения:
- Моменты инерции сечения
- Моменты сопротивления сечения
- Радиус инерции сечения
- Площадь сечения
- Статического момента
- Расстояния до центра тяжести сечения.
В таблице реализованы расчеты для следующих типов сечений:
- круг
- труба
- прямоугольник
- двутавр
- швеллер
- тавр
- прямоугольная труба
- треугольник
Скачать и поблагодарить автора можно тут: Расчет моментов инерции сечения в excel
Ссылки на актуальную документацию по МК
СП 16.13330.2011 — СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ Актуализированная редакция СНиП II-23-81*
Расчет металлической колонны
CadSupport Все о BIM, CAD, ERP Excel Калькуляторы для металлических конструкций Металлические конструкции тема сложная, крайне ответственная. Даже небольшая ошибка может стоить сотни тысяч
Источник: cadsupport.ru
Информационный блог о строительстве зданий
- Home
- /
- Стальные конструкции
- /
- Расчет стальной колонны
Расчет стальной колонны
Колонна — это вертикальный элемент несущей конструкции здания, которая передает нагрузки от вышерасположенных конструкций на фундамент.
При расчете стальных колонн необходимо руководствоваться СП 16.13330 «Стальные конструкции».
Для стальной колонны обычно используют двутавр, трубу, квадратный профиль, составное сечение из швеллеров, уголков, листов.
Для центрально-сжатых колонн оптимально использовать трубу или квадратный профиль — они экономны по массе металла и имеют красивый эстетический вид, однако внутренние полости нельзя окрасить, поэтому данный профиль должен быть герметично.
Широко распространено применение широкополочного двутавра для колонн — при защемлении колонны в одной плоскости данный вид профиля оптимален.
Большое значение влияет способ закрепления колонны в фундаменте. Колонна может иметь шарнирное крепление, жесткое в одной плоскости и шарнирное в другой или жесткое в 2-х плоскостях. Выбор крепления зависит от конструктива здания и имеет больше значение при расчете т.к. от способа крепления зависит расчетная длина колонны.
Также необходимо учитывать способ крепления прогонов, стеновых панелей, балки или фермы на колонну, если нагрузка передается сбоку колонны, то необходимо учитывать эксцентриситет.
При защемлении колонны в фундаменте и жестком креплении балки к колонне расчетная длина равна 0,5l, однако в расчете обычно считают 0,7l т.к. балка под действием нагрузки изгибается и полного защемления нет.
На практике отдельно колонну не считают, а моделируют в программе раму или 3-х мерную модель здания, нагружают ее и рассчитывают колонну в сборке и подбирают необходимый профиль, но в программах бывает трудно учесть ослабление сечения отверстиями от болтов, поэтому бывает необходимо проверять сечение вручную.
Чтобы рассчитать колонну нам необходимо знать максимальные сжимающие/растягивающие напряжения и моменты, возникающие в ключевых сечениях, для этого строят эпюры напряжения. В данном обзоре мы рассмотрим только прочностной расчет колонны без построения эпюр.
Расчет колонны производим по следующим параметрам:
1. Прочность при центральном растяжении/сжатии
2. Устойчивость при центральном сжатии (в 2-х плоскостях)
3. Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов
4. Проверка предельной гибкости стержня (в 2-х плоскостях)
1. Прочность при центральном растяжении/сжатии
Согласно СП 16.13330 п. 7.1.1 расчет на прочность элементов из стали с нормативным сопротивлением Ryn ≤ 440 Н/мм2 при центральном растяжении или сжатии силой N следует выполнять по формуле
где N — нагрузка на сжатие/растяжение,
An — площадь поперечного сечения профиля нетто, т.е. с учетом ослабления его отверстиями,
Ry — расчетное сопротивление стали проката (зависит от марки стали см. Таблицу В.5 СП 16.13330),
γс — коэффициент условий работы (см. Таблицу 1 СП 16.13330).
По этой формуле можно вычислить минимально-необходимую площадь сечения профиля и задать профиль. В дальнейшем в проверочных расчетах подбор сечения колонны можно будет сделать только методом подбора сечения, поэтому здесь мы можем задать отправную точку, меньше которой сечение быть не может.
2. Устойчивость при центральном сжатии
Расчет на устойчивость производится согласно СП 16.13330 п. 7.1.3 по формуле
где N — нагрузка на сжатие/растяжение,
A — площадь поперечного сечения профиля брутто, т.е.без учета ослабления его отверстиями,
Ry — расчетное сопротивление стали,
γс — коэффициент условий работы (см. Таблицу 1 СП 16.13330),
φ — коэффициент устойчивости при центральном сжатии.
Как видим эта формула очень напоминает предыдущую, но здесь появляется коэффициент φ, чтобы его вычислить нам вначале потребуется вычислить условную гибкость стержня λ (обозначается с чертой сверху).
где Ry — расчетно сопротивление стали,
E — модуль упругости,
λ — гибкость стержня, вычисляемая по формуле:
где lef — расчетная длина стержня,
i — радиус инерции сечения.
Расчетные длины lef колонн (стоек) постоянного сечения или отдельных участков ступенчатых колонн согласно СП 16.13330 п. 10.3.1 следует определять по формуле
где l — длина колонны,
μ — коэффициент расчетной длины.
Коэффициенты расчетной длины μ колонн (стоек) постоянного сечения следует определять в зависимости от условий закрепления их концов и вида нагрузки. Для некоторых случаев закрепления концов и вида нагрузки значения μ приведены в следующей таблице:
Радиус инерции сечения можно найти в соответствующем ГОСТ-е на профиль, т.е. предварительно профиль должен быть уже задан и расчет сводится к перебору сечений.
Т.к. радиус инерции в 2-х плоскостях для большинства профилей имеет разные значения на 2-х плоскостей (одинаковые значения имеют только труба и квадратный профиль) и закрепление может быть разным, а следственно и расчетные длины тоже могут быть разные, то расчет на устойчивость необходимо произвести для 2-х плоскостей.
Итак теперь у нас есть все данные чтобы рассчитать условную гибкость.
Если предельная гибкость больше или равна 0,4, то коэффициент устойчивости φ вычисляется по формуле:
значение коэффициента δ следует вычислить по формуле:
коэффициенты α и β смотрите в таблице
Значения коэффициента φ, вычисленные по этой формуле, следует принимать не более (7,6/ λ 2) при значениях условной гибкости свыше 3,8, 4,4 и 5,8 для типов сечений соответственно а, b и с.
Расчет металлической колонны
Расчет стальной колонны
Источник: buildingbook.ru
Расчет стальной центрально сжатой колонны
Цель работы: Изучить основы расчета колонн. Научиться выполнять проверку устойчивости и подбирать сечение стальной колонны из прокатного двутавра.
Рис.9 План и разрез здания, используемые для примеров решения задач
Дано:
Назначение здания – магазин
Сталь колонны – С245
Расчетная нагрузка на низ колонны N=566,48 кН,
Коэффициент ответственности по надежности γn=0,95
Ход работы
Расчетная длина колонны принимается равной высоте этажа lef=3,6 м
Определяем расчетное сопротивление стали по СП 16.13330.2011, принимая толщину проката 20 мм. Ry=240 Мпа=24 кН/см 2 .
Задаемся гибкостью колонны λ=100, что соответствует коэффициенту продольного изгиба φ=0,542 (СП 16.13330.2011). Определяем требуемую площадь:
Определяем требуемый минимальный радиус инерции
По полученным данным подбираем двутавр с параллельными гранями полок по сортаменту. Ближе всего подходит двутавр 23Ш1 А=46,08 см 2 , iх=9,62 см, iу=3,67 см.
Наибольшая фактическая гибкость будет по оси у-у , так как радиус инерции по данной оси меньше, чем по оси х-х.
Определяем фактическое значение коэффициента продольного изгиба φ=0,556 (СП 16.13330.2011)
Проверяем условие, чтобы гибкость не превышала установленной СП 16.13330.2011. Для основных колонн гибкость определяется по формуле:
λу=98,09 2 (предварительно задаемся шириной и высотой сечения больше 13 см).
Коэффициент условий работы в соответствии с требованиями СП 64.13330.2011 принимаем равным единице.
Задаемся коэффициентом продольного изгиба φ=0,8 и определяем требуемую площадь сечения из формулы устойчивости
По сортаменту пиломатериалов для деревянных конструкций принимаем сечение бруса bh=200х250 см, фактическая площадь сечения F=500 см 2 , колонна не имеет врезок, стойка не имеет врезок в расчетном сечении, поэтому расчетная площадь сечения Fрасч равна площади сечения брутто Fбр=500 см 2 .
Определяем радиусы инерции относительно главных осей:
Находим гибкость и коэффициент продольного изгиба, используя меньший по величине радиус инерции, получаем большее значение гибкости:
По СП 64.13330.2011 определяем, что предельная гибкость для колонн λmax= 120, отсюда делаем вывод, что гибкость стойки в пределах нормы. Определяем коэффициент продольного изгиба:
φ=1-0,8·(λ/100) 2 = 1-0,8·(62,3/100) 2 =0,689
Напряжение при расчете на устойчивость меньше расчетного сопротивления древесины сжатию σ=15,6
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ – конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Расчет стальной центрально сжатой колонны
Расчет стальной центрально сжатой колонны Цель работы: Изучить основы расчета колонн. Научиться выполнять проверку устойчивости и подбирать сечение стальной колонны из прокатного двутавра.
Источник: cyberpedia.su
Станьте первым!