Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego
Wydział Inżynierii i Kształtowania Środowiska
Katedra Budownictwa i Geodezji
Zakład Mechaniki i Konstrukcji Budowlanych
Budownictwo MSUZ rok I
Praca projektowa nr 1
Słup stalowy osiowo ściskany
Wykonał:
Łukasz Pluta
Budownictwo MSU rok I
Warszawa 2008
Zawartość projektu
Załączniki
1. Słup stalowy osiowo ściskany - rysunek ogólny
2. Wykaz stali użytej do budowy słupa
I Opis techniczny
Niniejsze opracowanie zostało wykonane na zlecenie Katedry Budownictwa i Geodezji SGGW w Warszawie. Projekt dotyczy zaprojektowania dwugałęziowego słupa spawanego, osiowo ściskanego siłą 950kN. Długość słupa wynosi 6,30m, stal 18G2. W obliczeniach opierano się na wytycznych zawartych w normie PN-90/B-03200. Głowica słupa jest podparta swobodnie. W głowicy słupa przewidziano wzmocnienie za pomocą żeber, zapobiegających deformacji blachy głowicy. Głowica posiada blachę centrującą. Trzon słupa został zaprojektowany z dwóch ceowników C280 połączonych przewiązkami. Podstawa słupa jest utwierdzona sztywno za pomocą dwóch blach o ściętych dwóch górnych rogach. Blachy kotwiące kształtowniki z blachą podstawy będą przyspawane spoinami o grubości 6mm. W blasze podstawy zaprojektowano 4 śruby kotwiące słup do podłoża. Blacha podstawy grubości 22mm. Projektując słup posłużono się metodą stanów granicznych.
II Obliczenia projektowe
Dane wyjściowe
Zaprojektować stalowy słup osiowo ściskany złożony z kształtowników dla następujących danych:
Przekrój trzonu słupa:
Wysokość słupa: 6,30m
Sposób podparcia głowicy: swobodny
Połączenie gałęzi: przewiązki
Całkowita siła pionowa, obliczeniowa: 950 kN
Stal: 18G2
Re=355 MPa, Rm=490 MPa, fd=305 MPa
Konstrukcja słupa: spawana
Przyjęcie przekroju słupa
Wstępne ustalenie pola przekroju poprzecznego słupa
Przyjmuję 2xC280 o łącznym polu powierzchni 2x53,3=106,6 cm2
Charakterystyka geometryczna przekroju:
A1=53,30cm2
Ix1= 6280cm4
Iy1=399 cm4
Wx1=448 cm3
Wy1=57,2 cm3
ix1=10,9cm
iy1=2,74 cm
h=280mm
s=95mm
g=10 mm
t=15 mm
e=2,53 cm
r= 15 mm
r1=7,5 mm
Dobieram rozstaw kształtowników, aby był spełniony warunek:
Przyjmuję rozstaw a=30 cm
Moment bezwładności względem osi X:
Promień bezwładności względem osi X:
ix=10,90cm
Moment bezwładności przekroju względem osi Y:
Promień bezwładności względem osi Y:
Przyjęcie rozstawu przewiązek:
Sprawdzenie nośności względem osi X.
Długość wyboczeniowa:
Przyjęto
ponieważ głowica słupa jest swobodnie podparta.
Smukłość pręta:
Smukłość porównawcza:
Smukłość zastępcza słupa złożonego z dwóch gałęzi:
m - liczba gałęzi słupa
Smukłość względna elementu:
Tabl. 11 krzywa b
Smukłość względna
Warunek nośności spełniony
Przyjmuję 2xC280.
Projektowanie przewiązek
Przyjęto blachę o wymiarach: 220x220x12 mm
Zastępcza siła do projektowania przewiązek:
Wyznaczenie siły poprzecznej i momentu zginającego działającego na przewiązkę:
m - liczba gałęzi słupa
n - liczba płaszczyzn przewiązek przeciętych płaszczyzną Y-Y
Wskaźnik wytrzymałości przewiązki:
Nośność obliczeniowa przewiązki na zginanie:
Pole przekroju przewiązki
Nośność przewiązki
Przyjęto ostatecznie przewiązki o wymiarach: 220x210x12mm
Obliczenie długości spoin przewiązki
Powierzchnia ścinania spoin
Moment bezwładności spoin
Wskaźnik wytrzymałości spoin
Naprężenia ścinające w spoinach
Sprawdzenie klasy przekroju C280
Smukłość półki
- półka jest klasy 1
Smukłość ścianki
- ścianka jest klasy 1
Przekrój jest klasy 1.
Wymiarowanie głowicy słupa
Obliczenie wymaganej powierzchni płytki centrującej głowicy słupa
fdb =1,25fd - wytrzymałość stali na ściskanie [MPa]
bpc, lpc - odpowiednio szerokość i długość płytki centrującej [cm]
Przyjmuję długość płytki centrującej 330mm
Szerokość płytki
Przyjęto szerokość płytki 20mm
Przyjęto płytkę centrującą o wymiarach:330x20x20mm oraz blachę pod płytkę centrującą o wymiarach: 330x320x20mm
Długość spoin
Głowica będzie frezowana. Założono do obliczeń, że spoiny przenoszą 25% wartości obciążenia. Pozostała część obciążenia jest przenoszona przez kształtowniki poprzez docisk.
n - liczba spoin
a - grubość spoiny - przyjęto 4mm
0,2t2 ≤ a = 4mm ≤ 0,7t1
t1, t2 - grubości cieńszej i grubszej z łączonych blach
6,08+2a = 6,88cm
Przyjęto
Obliczenie żeber usztywniających
Przyjęto żebro o wymiarach 280x150x12mm
Wyznaczenie środka ciężkości przekroju
Moment bezwładności
Wskaźnik wytrzymałości żeber
Moment zginający działający na żebro
Wytrzymałość żebra
l - odległość pomiędzy przewiązkami [cm]
Wymiarowanie podstawy słupa
Ciężar słupa
m=41,8 kg/m masa mb 1 kształtownika
Przyjęto Nc = 957 kN
Przyjęto beton stopy pod podstawą słupa B-15 PN-B-03264/2002
Wymagana powierzchnia blachy podstawy:
Przyjęto blachę podstawy słupa o wymiarach: 440x340mm
Pole powierzchni docisku
Aco=44x34=1496cm2
Sprawdzenie docisku stopy
Nośność betonu pod stopą
Naprężenia pod blachą stopy
Pole powierzchni rozdziału
Współczynnik rozdziału wn ≤ 2,5
Przyjęto wn = 2,5
Średnie naprężenie ściskające na powierzchni rozdziału poza powierzchnią docisku
- spełniony SGN
Wymiarowanie grubości blachy podstawy słupa
σc - rzeczywiste naprężenie pod stopą
u - współczynnik określający wpływ momentu zginającego w płycie umownej
płyta wspornikowa o wysięgu 2,0cm
2.
;
;
3. płyta wspornikowa o wysięgu 7,0cm ;
Przyjęto ostatecznie blachę wymiarach: 440x340x22mm.
Wykaz stali
L.p. |
Rodzaj i wymiary |
Masa elementu |
Ilość |
Masa całkowita |
|
|
|
|
[kg] |
[szt.] |
[kg] |
1 |
|
330x20x20 |
1,0 |
1 |
1,0 |
2 |
|
330x320x20 |
16,6 |
1 |
16,6 |
3 |
|
330x220x12 |
6,8 |
2 |
13,7 |
4 |
C280 |
L=6238 |
260,7 |
2 |
521,5 |
5 |
|
220x220x12 |
4,6 |
12 |
54,7 |
6 |
|
380x180x10 |
5,4 |
2 |
10,7 |
7 |
|
440x340x22 |
25,8 |
1 |
25,8 |
8 |
|
280x150x12 |
4,0 |
2 |
7,9 |
9 |
|
150x134x12 |
1,9 |
1 |
1,9 |
|
|
|
|
Razem: |
653,9 |
11
P