Turinys

1. Sijyno komponavimas ir skaičiavimo varianto parinkimas..................................................................................2

1.1. Sijyno komponavimas.................................................................................................................................2

1.2. Pakloto sijų projektavimas..........................................................................................................................3

1.3. Lenkimo momentų ir skersinių jėgų skaičiavimas.......................................................................................4

1.4. Pakloto sijų skerspjūvio parinkimas ir tikrinimas........................................................................................5

1.5. Sijyno variantų palyginimas........................................................................................................................9

2. Pagrindinės sijos projektavimas........................................................................................................................11

2.1. Optimalaus sijos aukščio skaičiavimas......................................................................................................11

2.2. Minimalaus sijos aukščio skaičiavimas......................................................................................................13

2.3. Juostų skerspjūvio matmenų nustatymas.................................................................................................14

2.4. Sijos stiprumo ir įlinkio tikrinimas.............................................................................................................15

2.5. Sijos skerspjūvio keitimas.........................................................................................................................17

2.6. Bendrasis sijos pastovumas......................................................................................................................19

2.7. Sijos sienelės pastovumas.........................................................................................................................19

2.8. Gniuždomosios juostos, pastovumo tikrinimas.........................................................................................21

2.9. Sijos juostų privirinimo prie sienelės skaičiavimas....................................................................................21

3. Pakloto sijų prijungimo prie pagrindinių sijų skaičiavimas................................................................................24

4. Centriškai gniuždomos kolonos projektavimas.................................................................................................26

4.1. Kolonos skerspjūvio parinkimas ir tikrinimas............................................................................................26

4.2. Kolonos bazės skaičiavimas.......................................................................................................................30

4.3. Kolonos viršūnės konstrukcija...................................................................................................................33

Literatūra..................................................................................................................................................................34

1

1. Sijyno komponavimas ir skaičiavimo varianto parinkimas.

1.1. Sijyno komponavimas.

Sijyno schema

1.1 pav.1 variantas.

Užsiduota anga: a = 1,8 m

Tuomet anga a:

Pirmas variantas:

Antras variantas:

2

1.2. Pakloto sijų projektavimas.

Skaičiavimo schema

gs – sijos savasis svorisgp – perdangos ir grindų svorisq – naudojimo apkrova

1.2 pav.

Apkrovų tenkančių pakloto 1 m2

1.1 lentelė

Eil. Nr.

Apkrovos pavadinimasCharakteristinė apkrova, kN/m2

Daliniai koeficientai, γg, γq

Skaičiuojamoji apkrova, kN/m2

1Cementinės grindys

1 ∙ 1 ∙ 0,03 ∙ 220,66 1,3 0,858

3

wu

2Betoninė pakloto plokštė

1 ∙ 1 ∙ 0,12 ∙ 253,0 1,1 3,3

3 Naudojimo apkrova 23 1,2 27,6

Vk = 26,66 V = 31,758

Skaičiuojame du pakloto sijų variantus:

1 variantas. Užsiduodame, kad pakloto sija yra dvitėjinio profilio IPE 400.

Skaičiuojame apkrovas tenkančias sijos tiesiniam metrui.

Charakteristinė apkrova:

; (1.1)

Skaičiuotinė apkrova:

; (1.2)

2 variantas. Užsiduodame, kad pakloto sija yra dvitėjinio profilio IPE 360.

gs = 57,1 kg/m = 0,571 kN

Skaičiuojame charakteristinę apkrovą pagal 1.1 formulę:

Skaičiuotinė apkrova pagal 1.2 formulę:

1.3. Lenkimo momentų ir skersinių jėgų skaičiavimas.

Skaičiuojame didžiausią veikiantį lenkimo momentą ties sijos viduriu:

; (1.3)

1 variantas.

4

2 variantas.

Skaičiuojame skersines jėgas:

; (1.4)

1 variantas.

2 variantas.

1.4. Pakloto sijų skerspjūvio parinkimas ir tikrinimas.

1 variantas.

Siją veikia tokios didžiausios įražos:

Saugumo ribinos būvis:

Lenkiant vienoje svarbiausių plokštumų, kai τ ≤ 0,9 fs,d

Tuomet stiprumas tikrinamas:

; (1.5)

Čia MEd – maksimali skaičiuojamoji lenkimo momento reikšmė, Mpl,Rd – skerspjūvio lenkiamojo atspario pagal takumo ribą reikšmė.

5

; (1.6)

Čia cpl,1 – koeficientas įvertinantis plastinį darbą.

Pasirenkame plieną S275, pagal LST EN 10025-2 [3].

Plieno skaičiavimas:

čia γm – medžiagos patikimumo koeficientas.

Plieno skaičiuojamasis šlyties stipris:

Užsiduota sija IPE 400:

h = 400 mm

b = 180 mm

tw = 8,6 mm

tf = 13,5 mm

A = 84,5 cm2

Iy = 2313 cm4

W = 1156 cm3 1.3 pav.

Iš 7.5 lentelės pasirenkame plieno cpl:

;

; (1.7)

Pagal (1.6) formulę skaičiuojame skerspjūvio lenkiamąjį atsparį:

6

Sijos skerspjūvis lenkiant yra su atsarga, kuri yra pakankama, todėl sąlyga tenkinama

Tinkamumo ribinis būvis:

Tikriname sijos įlinkį nuo charakteristinių apkrovų.

Skaičiuojame įlinkį:

; (1.8)

d ≤ dlim ;

0.016 m < 6 / 200 0,03 m

Sijos standumas pakankamas, įlinkis neviršija ribinio įlinkio.

2 variantas.

Siją veikia tokios didžiausios įražos:

Užsiduota sija IPE 360:

h = 360 mm

b = 170 mm

tw = 8 mm

tf = 12,7 mm

A = 72,7 cm2

Iy = 16270 cm4

W = 904 cm3

Iš 7.5 lentelės pasirenkame plieno cpl:

;

7

Pagal (1.6) formulę skaičiuojame skerspjūvio lenkiamąjį atsparį:

.

Sijos skerspjūvis lenkiant yra su atsarga, kuri yra pakankama, todėl sąlyga tenkinama.

Tinkamumo ribinis būvis:

Tikriname sijos įlinkį nuo charakteristinių apkrovų.

Skaičiuojame įlinkį:

d ≤ dlim ;

0,018 m < 6 / 200 0,03 m

Sijos standumas pakankamas, įlinkis neviršija ribinio įlinkio.

1.5. Sijyno variantų palyginimas.

Duomenys apie pakloto sijų variantus surašomi į 1.2 lentelę:

Sijyno variantų palyginimas

1.2 lentelė

PROFILIO NR.

SIJOS MASĖ, kg/m

SIJOS ILGIS, m

PLIENO KIEKIS VIENAM SIJYNO NARVELIUI

montuojamų elementų

skaičius, vnt.

bendras ilgis, m

bendra masė, kg

masė, kg/m2

IPE 400

IPE 36066.3

57.1

6.0

6.0

8

10

48.0

60.0

3182.4

3426.0

39.58

42.61

8

Išvada:

Tolimesniam skaičiavimui pasirenkame IPE 400, kadangi masė į vieną kvadratinį metrą yra mažesnė.

2. Pagrindinės sijos projektavimas.

2.1. Optimalaus sijos aukščio skaičiavimas.

Projaktuojama dvitėjinio profilio sija yra suvirinta iš 3 lakštų ir pavaizduota 2.1 pav.

Dvitėjinio profilio sijos schema

2.1 pav.

Sudarome sijos skaičiavimo schemą:

Pagrindinės sijos skaičiavimo schema

9

2.2 pav.

; (2.1)

; (2.2)

; (2.3)

Pirmiausiai nustatome maksimalę skaičiuotinę lenkiamojo momento reikšmę:

Sijos skerspjūvis sudėtinis, virintinis, pagamintas iš lakštų, kurių plienas S275.

Plieno

Plieno skaičiuotinis lenkiamasis stipris:

Pagal (2.2) formulę atsparumo momentas, bus lygus:

10

Orientacinis sijos aukštis:

Orientacinis sienelės storis:

2.2. Minimalaus sijos aukščio skaičiavimas.

; (2.4)

Priimame tokį sienelės aukštį:

Minimalų sienelės storį galime nustatyti pagal:

Čia: k – koeficientas, kuris priklauso nuo sąstandos įrengimo. Jeigu sąstanda įrengta ne prie sijos galo, tai k = 1,2, jei prie galo – k = 1,5.

11

Todėl priimame tokius galutinius matmenis:

2.3. Juostų skerspjūvio matmenų nustatymas.

Orientaciniai juostų matmenys turi tenkinti tokius reikalavimus:

Priimame tokius matmenis:

; tuomet

Sienelės inercijos momentas:

Sijos inercijos momentas:

Juostos inercijos momentas:

12

Reikalingas juostos skerspjūvio plotas renkamas pagal formulę:

Sijos plotis:

;

Galutinai priimame:

2.4. Sijos stiprumo ir įlinkio tikrinimas.

Saugos ribinis būvis.

Sijos stiprumo sąlygos:

Sijos lenkiamasis stiprumas tikrinamas pagal formulę:

; (2.5)

; (2.6)

Čia: ;

Skaičiuojame sijos inercijos momentą:

13

Skaičiuojame sijos atsparumo momentą:

Tuomet lenkiamasis tamprumo atsparis:

Sijos stiprumas:

Sijos skerspjūvio lenkiamasis stiprumas yra pakankamas.

Sijos kerpamasis stiprumas:

;

(2.7)

Kerpamasis atsparis:

; (2.8)

Skaičiuojame pusės sijos skerspjūvio statinį momentą:

Tuomet kerpamasis sijos stiprumas:

Sijos kerpamasis stiprumas didžiausios skersinės jėgos veikimo srityje yra pakankamas.

Tinkamumo ribinis būvis:

14

Tikriname sijos įlinkį nuo charakteristinių apkrovų.

Sijos standumas pakankamas.

2.5. Sijos skerspjūvio keitimas.

Sudėtinės sijos skerspjūvio keitimo schema ir lenkimo momentų ir skersinių jėgų diagramos pateiktos 2.3 paveiksle.

Sijos skerspjūvio keitimo schema

2.3 pav.

Juostos plotį keitimo vietoje priimame:

15

Priimame

Pakeisto skerspjūvio inercijos momentas:

Lenkimo momentas, kurį šis skerspjūvis atlaikys, bus toks:

Skersinė jėga skerspjūvio pakeitimo vietoje:

2.6. Bendrasis sijos pastovumas.

Sijos bendrojo pastovumo tikrinti nereikia, nes apkrova perduodama, per paklotą, ištisai paremtą ir sujungtą su sijos gniuždomąja juosta.

16

2.7. Sijos sienelės pastovumas.

Sijos sienelės pastovumą tikriname sijos skerspjūvio pasikeitimo vietoje.

Sijos sąlyginis liaunis:

; (2.9)

Čia: heff = hw – sijos sienelės aukštis.

Kadangi , tai sijos sienelę būtina sustandinti skersinėmis sąstandomis.

Atstumas tarp sąstandų

Simetrinio skerspjūvio sijos sienelių sustandintų tik skersinėmis, pagrindinėmis sąstandomis pastovumas,

kai nėra vietinio įtempio (σw,loc,Ed = 0) ir kai sienelės sąlyginis liaunis yra tikrinamas pagal formulę:

; (2.10)

Krirtiniai normaliniai sienelės įtempiai:

Vyrintinėms sijoms ccr parenkamas (7.20 lent. [1]), atsižvelgiant į .

Kadangi perdangos plokštė atremta ištisai, tai β = ∞ (7.21 lent. [1]).

Kritiniai tangentiniai sienelės įtempiai:

Čia: n – didžiausios kraštinė santykis su mažesne.

Plokštelės aprėmintos juostomis ir sąstandomis mežesnioji kraštinė:

O didžiausioji kraštinė:

17

Tuomet:

, nes

Tuomet kritiniai įtempiai:

Gniuždomos sienelės stiprumas:

Vidutiniai tangentinai sienelės įtempiai:

Tuomet sienelės pastovumas pagal (2.10) formulę:

Patikriname didžiausius normalinius įtempius sijos skerspjūvio keitimo vietoje:

Sąlyga tenkinama.

2.8. Gniuždomosios juostos, pastovumo tikrinimas.

Juostos nuosviros pločio ir juostos storio santykis:

Taigi gniuždoma sijos juosta pastovi.

18

2.9. Sijos juostų privirinimo prie sienelės skaičiavimas.

Juostų privirinimo siūles tikriname pavojingose vietose, ties atramomis, kur veikia skersinės jėgos, o juostos skerspjūvis sumažintas.

VEd = Vmax = 1358,83 kN

bf,1 = 318 mm

hw = 1100 mm

tf = 30 mm

tw = 10 mm

Iy = 7,19 ∙ 10-3 m4

Juostos statinis momentas apie viso skerspjūvio sunkio ašį:

Kampinės siūlės skaičiuojamos sąlyginiam kirpimui dviejuose pjūviuose per siūlės metalą:

; (2.9)

Per sulydimo siūlės metalą:

; (2.10)

Čia: lw,eff – vienos virintinės siūlės skaičiuojamasis ilgis, imamas 10 mm trumpesnis negu geometrinis;

βwf,wz – koeficientai naudojami, kai virinamų elementų takumo riba iki 530 MPa pagal reglamento (7.30

[1]) lentelę ir kai didesnė kaip 530 Mpa, tuomet βwf = 0,7; βwz = 1.

kf – siūlės statinio aukštis.

fvw,f,d – skaičiuotinis kampinis siūlės kerpamasis metalo stipris.

fvw,f,d – skaičiuotinis kampinis per sulydimo siūlės metalo stipris.

Iš reglamento 6 priedo (3.13 [2]) lentelės pasirenkame glaistytus elektrodus E38:

Pagal (3.12) lentelės formules nustatome:

19

čia: fu – sijos plieno charakteristinė stiprio riba.

fvw,u – charakteristinis kampinės siūlės stipris, pagal stiprumo ribą. (3.13 [1])

γm – siūlių metalo patikimumo koeficientas. (3.12 [2])

Iš reglamento (7.30 [1]) lentelės nustatome βwf = 0,7 ir βwz = 1. Kai takumo riba iki 285 MPa, turi būti

naudojami glaistyti elektrodai arba viela, kurių , bet , jei

virinama rankiniu būdu. (155p. [1])

Tikriname šias sąlygas:

Elektrodai parinkti gerai.

Patikriname, kuris jungties suirimo atvejis yra pavojingesnis.

Per siūles pavojingesnis, todėl šį atvejį ir tikrinsime.

Pagal reglamento [1] (7.29) lentelę pasirenkame mažiausią siūlės statinio aukštį:

hf = 8 mm, jis turi būti toks, kad jis atlaikytų siūlės ilgio vienete veikiančią šlyties jėgą.

Iš (2.9) formulės gausime išraišką siūlės statinio aukščiui patikrinti.

.

Priimame hf,1 = 8 mm.

20

3. Pakloto sijų prijungimo prie pagrindinių sijų skaičiavimas.

Sijų prijungimo schema pateikta 3.1 pav.

Sijų prijungimo schema

21

3.1 pav.

Varžtų kirpimas ir jungimas.

Skaičiuotinis vieno varžto kerpamasis atsparis apskaičiuojamas:

; (3.1)

Čia: fb,s,d – skaičiuotinis varžtinės jungties kerpamasis stipris. (6.17 [2])

Ab – πd2/4 – varžto skerspjūvio plotas.

ns – varžto kirpimo plokštumos skaičius.

γb – varžtinės jungties darbo salygos koefcientas. (7.33 [1])

22

Pasirenkame 4.6 stiprumo klasės M22 diametro varžtus. (6.18 [1])

čia: ; fb,u – charakteristinis varžto plieno stipris pagal stiprumo

ribą. (6.18 [1])

γb = 0,9 (7.33 [1])

Skaičiuotinis vieno varžto glemžiamasis atsparis apskaičiuojamas:

; (3.2)

čia: fb,p,d – skaičiuotinis varžtinės jungties glemžiamasis stipris. (6.17 [1])

d – varžto skersmuo.

Σt – mažiausias suminis glemžiamų viena kryptimi elementų storis.

Tuomet glemžimasis atsparis:

Tuomet varžtų vienoje pusėje skaičius:

čia: Fmin – mažiausia skaičiuotinė atspario reikšmė.

Išdėstant varžtus, reikia vadovautis jų išdėstymo atstumais. (7.31 [1])

Mažiausias atstumas: ; čia: do – varžto skylė.

4. Centriškai gniuždomos kolonos projektavimas.

4.1. Kolonos skerspjūvio parinkimas ir tikrinimas.

Kolona projektuojama ištisinio dvitėjinio skerspjūvio.

Kolonos schema

23

4.1 pav.

Numatoma, kad vienas kolonos galas bus įtvirtintas standžiai, o kitas šarnyriškai tuomet:

; čia:

Kolonoje veikianti įraža apskaičiuojama pagal formulę:

; (4.1)

Koloną projaktuojame ištisinę dvitėjinio profilio plieno S235.

HE 400 A

Šio profilio vieno tiesinio metro svoris:

Tuomet Gkl:

24

Tuomet kolonoje veikianti įraža pagal (4.1) formulę:

Parinktos kolonos skerspjūvio charakteristikos:

G = 125 kg/m

h = 390 mm

b = 300 mm

tw = 11 mm

tf = 19 mm

r = 27 mm

A = 159 m2

Iy = 45070 cm4

Wy = 2311 cm3 4.2 pav.

iy = 16.84 cm

Dvitėjinio plieno charakteristinis stipris pagal takumo ribą:

Tikrinant centriškai gniuždomo elemento pastovumą, turi būti tenkinama sąlyga:

; (4.2)

Pastovumo atsparis:

; (4.3)

Kolonos liaunis rėmo plokštumoje:

Kolonos sąlyginis liaunis:

Tuomet klampumo koeficientas φ gali būti nustatytas pagal reglamento 1 priedo lentelę [1] arba apskaičiuojamas pagal formulę.

25

Kai , tuomet:

; (4.4)

Tuomet pagal (4.3) formulę, elemento atsparumo atsparis:

Pagal (4.2) formulę tikriname kolonos pastovumą:

Centriškai gniuždomo elemento skerspjūvio lentynos (juostos) pastovumo sąlyga užrašoma taip:

; (4.5)

Juostos liaunis:

čia: beff – juostos skaičiuotinis plotis. (104 p. [2])

tf – juostos storis.

λfu – ribinis juostos liaunis. (4.1 [2])

Pagal 4.1 lentelę nustatome λfu:

Juostos liaunis:

Tuomet kolonos juostos pastovumas, pagal (4.5) formulę:

Centriškai gniuždomų elementų skerspjūvių, sienelės pastovumo sąlyga užrašoma taip:

; (4.6)

čia: – sienelės sąlyginis liaunis.

26

– sąlyginis ribinis sienelės liaunis. (7.26 [1])

Sienelės :

Sienelės sąlyginis ribinis liaunis:

Tuomet sienelės liaunio sąlyga pagal (4.6) formulę:

.

4.2. Kolonos bazės skaičiavimas.

Bazės schema

27

4.3 pav.

Kolonos bazės pado plotas nustatomas pagal gelžbetonio stiprį:

; (4.7)

Čia: Ap – pado plokštės plotas.

NEd – veikianti jėga.

fcu,d – skaičiuotinis betono stipris vietiniam gniuždymui.

; (4.8)

Čia: fc,d – pamato betono skaičiuotinis stipris gniuždymui.

28

; (4.9)

Čia: fck – charakteristinis betono stiris gniuždymui.

γc = 1,8 – dalinis koeficientas.

Tuomet pagal (4.8) formulę:

Reikiamas pamato pado plokštės plotas pagal (4.7) formulę:

B = 590 mm

L = 540 mm

Norint rasti pado plokštės storį, turime apskaičiuoti kolonos slėgį į padą:

Skaičiuojame lenkimo momentą veikiantį atskiruose pado plokštės pjūviuose. Momentą priimame pirmame laukelyje:

4.4 pav.

; (4.10)

29

Lenkimo momentą priimame trečiame laukelyje:

4.5 pav.

Tuomet plokštelės labiau įtempto laisvojo krašto momentas:

Pado plokštės storį nustatome iš lenkimo sąlygos:

Skaičiuojame 1 cm pločio plokštelės juostą, tuomet:

Bazei S235:

30

4.3. Kolonos viršūnės konstrukcija.

4.6 pav.

Literatūra

1) STR 2.05.08:2005. Poveikiai ir apkrovos. Plieninių konstrukcijų projektavimas, pagrindinės nuostatos.

2) STR 2.05.08:2005. Poveikiai ir apkrovos. 6 priedas. Praktinio taikymo vadovas. Medžiagos elementų skaičiavimas.

3) LST EN 10025-2:2005

31

4) J. Paulauskas, A. Kvedaras. Metalinės konstrukcijos. Vilnius, 1977m.

32