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

1. 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

R_e=355 MPa, R_m=490 MPa, f_d=305 MPa

Konstrukcja słupa: spawana

2. 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

I_x1= 6280cm4

I_y1=399 cm4

W_x1=448 cm3

W_y1=57,2 cm3

i_x1=10,9cm

i_y1=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:

i_x=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.

3. 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

4. 
   Obliczenie długości spoin przewiązki

Powierzchnia ścinania spoin

Moment bezwładności spoin

Wskaźnik wytrzymałości spoin

Naprężenia ścinające w spoinach

5. Sprawdzenie klasy przekroju C280

Smukłość półki

- półka jest klasy 1

Smukłość ścianki

- ścianka jest klasy 1

Przekrój jest klasy 1.

6. Wymiarowanie głowicy słupa

• Obliczenie wymaganej powierzchni płytki centrującej głowicy słupa

f_db =1,25f_d - wytrzymałość stali na ściskanie [MPa]

b_pc, l_pc - 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]

7. Wymiarowanie podstawy słupa

• Ciężar słupa

m=41,8 kg/m masa mb 1 kształtownika

Przyjęto N_c = 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

A_co=44x34=1496cm²

Sprawdzenie docisku stopy

Nośność betonu pod stopą

Naprężenia pod blachą stopy

Pole powierzchni rozdziału

Współczynnik rozdziału w_n ≤ 2,5

Przyjęto w_n = 2,5

Średnie naprężenie ściskające na powierzchni rozdziału poza powierzchnią docisku

- spełniony SGN

• Wymiarowanie grubości blachy podstawy słupa

σ_c - rzeczywiste naprężenie pod stopą

u - współczynnik określający wpływ momentu zginającego w płycie umownej

1. 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