Plieninių virintų sijų skaičiavimas: praktinis vadovas studentams

Šį darbą patikrino mūsų mokytojas: 17.01.2026 time_at 12:21

Užduoties tipas: Analizė

Pridėta: 17.01.2026 time_at 11:43

Santrauka:

Sužinokite plieninių virintų sijų skaičiavimą: žingsnis po žingsnio vadovas studentams, kaip parinkti skerspjūvį, skaičiuoti momentus, patikrinti pastovumą.

Plieninės virintinės sijos skaičiavimas: žingsnis po žingsnio vadovas Lietuvos studentui

Įvadas

Plieninės virintinės sijos yra vienos svarbiausių konstrukcinių detalių šiuolaikinėje inžinerijoje – jų galima aptikti tiek moderniuose tiltų projektuose, tiek sandėlių ar gamybinių pastatų stoguose, o kartais ir sudėtinguose architektūriniuose sprendimuose, kurių reikalavimai inercijai, tvirtumui ar ilgiui viršija standartinių profilių galimybes. Tai – iš atskirų plieno lakštų suvirintas elementas, atsakingas už didžiulių apkrovų perdavimą ir paskirstymą tarp atramų. Šio rašto tikslas – paaiškinti, kaip žingsnis po žingsnio apskaičiuoti plieninę virintą siją, pasirinkti optimalų skerspjūvį, patikrinti stiprumo, pastovumo ir standumo kriterijus, suprojektuoti būtinus sustiprintojus, paruošti gamybinius brėžinius bei žiniaraščius. Remsimės Lietuvos statybos normomis, Eurokodais, inžinerine praktika ir lietuviškoje literatūroje aprašytais pavyzdžiais.

Pradiniai duomenys ir prielaidos

Visų pirma reikia aiškiai įvardyti projektinius duomenis: skaičiuotina apkrova (nuolatinė ir laikina, pvz., eksploatacinė, sniego apkrova), tarpatramis (sijos ilgis tarp atramų), sijos skerspjūvio paskirtis (pvz., atstumas tarp dviejų pastato stulpų), apkrovos pobūdis (vienvėjinė, paskirstyta, kintama), medžiaga (dažniausiai Lietuvoje – plienas S235). Taip pat būtina įtraukti veiksmų ir medžiagos koeficientus (pagal STR arba EN1090, pvz., apkrovos patikimumo γ_f, plieno stiprumo γ_m), įvertinti darbo sąlygas (temperatūra, korozijos lygis, suvirinimo kokybė). Prielaidos dėl apkrovos tipų, galimos aplinkos įtakos (pavyzdžiui, žiemą šaltis ar galimas drėgmės poveikis), numatytas apsaugos sluoksnis nuo korozijos, lakštų nuokrypiai ir suvirinimo kokybės lygis – visa tai sudaro projektavimo pagrindą.

Pradinis skerspjūvio pasirinkimas

Optimalus skerspjūvio parinkimas – svarbus ekonominis bei techninis uždavinys. Pagal lietuvišką tradiciją, pradedame nuo apytikrių proporcijų: sijos aukštis (h) dažnai siekia 1/15–1/25 tarpatramio, flangų (juostų) plotis nuo 0,25 iki 0,4 h, sienelės (web) storis – nuo 1/40 iki 1/70 aukščio. Priešingai, pernelyg plonas web gali užtikrinti mažesnį svorį, tačiau atsiranda didesnė klupimo rizika. Lyginat sudėtinius (virintus) profilius su standartiniais, ypač esant didelei ar nestandartinei apkrovai ar skerspjūvio geometrijai, virintas variantas bus racionalesnis – bet sudėtingesnis gamybos ir kokybės valdymo požiūriu. Studentui verta pabandyti keletą skirtingų geometrijų, kad būtų galima vėliau iteruoti pagal skaičiuojamų gautų rezultatų ribinius reikalavimus.

Lenkimo (atsparumo momento) skaičiavimai

Skaičiavimai prasideda nuo maksimalios lenkimo momento (M_Ed) nustatymo pagal apkrovos paskirstymą (klasikinė formulė tiesioginiam tarpatramiui su tolygine apkrova: M_ed = q*L²/8). Toliau parenkame reikalaujamą skerspjūvio modulį (W_req), taikydami pagrindinę formulę:

`W_req = M_Ed / (f_y / γ_M)`,

kur f_y – medžiagos skaičiuotinas stipris, o γ_M – atsparumo koeficientas (pagal normatyvą). Gavus šią vertę, sulyginame su faktiniu pasirinkto skerspjūvio moduliu (W_pl arba W_el). Taip pat būtinas šoninio-torsinio pastovumo (lateral-torsional buckling – M_cr) patikrinimas, ypač jei sija ilga, siaura, neturi pakankamo atramos nuo sukiužimo šonuose. Nustatomas redukcijos faktorius χ pagal atitinkamų Eurokodų diagramą, o galutinė momento talpa apskaičiuojama kaip M_Rd = χ * W_pl * f_y / γ_M.

Skersinė (kerpamoji) jėga ir juostos bei sienelės patikrinimai

Kerpamosios jėgos patikrinimas dažnai lemia būtino web storio pasirinkimą. Pagrindinės formulės remiasi plieninės konstrukcijos normatyvais: V_Ed – skaičiuotinė skersinė jėga, V_Rd – leistinas atsparumas (dažnai naudojama VRd = A_v * f_y / (√3 * γ_M), kur A_v – web plotas). Nepamirškite patikrinti ir juostų stiprumo (ypač jei ant flangų veikia didelės taškinės ar koncentruotos apkrovos, pavyzdžiui, kolonų ar kitų sijų remtuvės vietose). Web lokalus glemžimas tampa aktualus, jei web santykis h/t viršija normatyve nurodytą ribą – tokiu atveju būtini horizontalūs ar vertikalūs sustiprintojai.

Vietinis glemžimas (lokalus pastovumas) ir skerspjūvio klasifikavimas

Lietuvos konstruktorių praktikoje įprasta priskirti sijos dalims plonus arba tvirtus „diržo“ statusus pagal pločio-storio (b/t) santykį. Kai šis santykis viršija iš normatyvo gaunamą ribą, gali išsivystyti lokalaus glemžimo banga, sumažinanti elementų faktinę laikomąją galią. Tada būtina siaurinti diržą, storinti lakštą arba dažniausiai įrengti papildomą sustiprintoją, kuris suskaido sijos išilginę sienelę į trumpesnius segmentus. Tai viena iš dažniausių inžinerinių optimizavimo užduočių.

Bendrasis pastovumas (klupimas) – Eulerio metodika

Kai sijos komponentai ilgi ir santykinai ploni, reikia atlikti globalų klupimo (buckling) patikrinimą, pritaikant Eulerio formulę:

`N_cr = (π² * E * I) / (l_eff)²`,

kur E – plieno tamprumo modulis, I – inercijos momentas, l_eff – efektinis (priklausomas nuo atramos sąlygų) aukštis/ilgis. Įvertinama, ar taikomas tinkamas redukcijos koeficientas χ pagal pasvirimo diagramas. Patikros rezultatai gali lemti poreikį sutrumpinti efektyvų ilgį ar įrengti papildomas tarpinės atramas.

Atraminių ir tarpinių sustiprintojų projektavimas

Sustiprintojai būtini, kai norime užtikrinti vietinį web pastovumą atramų zonose arba ten, kur koncentruotos apkrovos perduoda dideles jėgas flangams. Vieta parenkama pagal reikalavimą, kad atstumas tarp jų neviršytų tam tikros nuo sijos aukščio priklausančios vertės (pvz., ≤ 0,8 h). Tarpinių sustiprintojų standumą tikriname kaip plokštelę, priespaustą tarp spaudžiamų juostų, inžiniškai ją modeliuojant kaip stulpelį. Reikia nurodyti ir suvirinimo siūlių tipą, ilgius, vietą (ant viso sustiprintojo arba perimetro), atsižvelgiant į minimalius siūlės aukščius.

Standumo (įlinkio) patikrinimas

Nemėgsta architektai, kai sija pernelyg įlinksta: tiek dėl konstrukcinio saugumo, tiek dėl estetikos. Lietuviškoje praktikoje dažnai vadovaujamasi L/200 arba L/250 tarpatramio ilgio ribiniais nuožulnumo rodikliais. Skaičiavimai daromi taikant elastinio lenkimo teoriją: `δ_max = (q*L^4)/(8*E*I)` (kai apkrova yra tolyginė). Jei įlinkis viršija ribą, tenka grįžti prie skerspjūvio parinkimo ar sustiprinti flangus. Svarbu nepalikti be dėmesio savosios sijos masės ir kitų nuolatinių apkrovų poveikio.

Sujungimų ir suvirinimo projektavimo gairės

Virinta sija neįsivaizduojama be kokybiškų ir apgalvotų suvirinimo jungčių. Dažniausiai naudojamos kampinės (filė) arba siūlinės (taškines) siūlės. Minimalus siūlės dydis priklauso nuo storio ir apkrovos pobūdžio, remiantis EN ISO 5817. Lietuvoje įprastai vizualiai tikrinamos visos siūlės, o sudėtingesniems atvejams taikomi UT ar MT metodai. Viena svarbiausių gamybinės praktikos tiesų – siūles paskirstyti simetriškai, kad sumažėtų šiluminės deformacijos, ir palaikyti tinkamą seką, kad sumažėtų įtempimų koncentracija.

Brėžiniai, žiniaraščiai ir gamybos dokumentacija

Darbo brėžinyje būtina aiškiai pateikti visas matmenų sankaupas, siūlių tipus ir ilgį, apdorojimo nurodymus (antikorozinis dažymas, cinkavimas), tvirtinimo taškų vietas. Žiniaraštyje – surašyti visus lakštus/pjūvius, storį, ilgį, plotį, kiekį ir masę, o pridedant pjovimo nuostolių procentą – užtikrinsite, kad gamintojai žinos, kiek realiai reikia plieno. Privalomas kokybės kontrolės planas (pvz., siūlių tikrinimo taškai, priėmimo protokolai) taip pat dokumentuojamas.

Skaičiavimų dokumento struktūra ir ataskaitos turinys

Standartinė ataskaita – nuo įvado ir prielaidų iki detalių skaičiavimų (momentai, jėgos, stabilumo analizė, įlinkio patikrinimas), pakeitimų ir iteracijų paaiškinimų, brėžinių ir žiniaraščių pridėjimo bei išvadų. Kiekviename žingsnyje būtina pateikti tarpinį rezultatą, formulei priskirtą reikšmę ir šaltinį (pvz., Eurokodas, STR 2.05.08:2005). Koreguojant geometriją ar apkrovą – žymėti pakeitimo datą ir priežastį.

Patikros eiliškumas ir iteracijos

Racionali seka: duomenys → preliminarus skerspjūvis → M_ed, W_req ir lenkimo patikra → kerpimas → lokalus glemžimas → galutinis pastovumo analizė → įlinkis → sustiprintojų projektas → suvirinimo detalizavimas → optimizacija → brėžinys ir žiniaraštis. Jei patikriname, kad flangas per plonas ar web glemžia – grįžtame atgal ir iš naujo tikriname perkeitus parametrus. Studentui rekomenduojama kiekvienam žingsniui numatyti bent po kelias valandas: pradinis sukūrimas – 2–3h, projektavimas – 3–5h, ataskaitos paruošimas – 3h.

Dažniausios klaidos ir praktiniai patarimai

Tarp dažniausių klaidų: pamirštama įtraukti savąjį svorį, supainiojami koeficientai, neteisingai interpretuojami lokalūs ar globalūs glemžimo atvejai, neatsižvelgiama į suvirinimo įtempimų lauko įtaką. Patarimas – visada pasitikrinkite rankiniu būdu vieną pavyzdį prieš pateikdami automatinio skaičiavimo rezultatą, naudokite Lietuvoje prieinamus standartinius lakštų dydžius ir turėkite „rezervą saugumui“.

Pavyzdinė kontrolinė užduotis

Tarkime, duotas tarpatramis – 10 m, apkrova – q = 20 kN/m, tarpai tarp sijų – 4 m, plienas S235. Studentas turi parinkti skerspjūvį, patikrinti stiprumą, standumą ir pastovumą pagal STR, numatyti reikiamus sustiprintojus prie atramų ir koncentruotų apkrovų, pateikti darbo brėžinį ir žiniaraštį.

Išvados ir rekomendacijos

Plieninės virintos sijos projektavimas – procesas, reikalaujantis ne tik tikslių skaičiavimų, bet ir gilios inžinerinės intuicijos: būtina įvertinti apkrovos pobūdį, gamybos galimybes, eksploatacines sąlygas ir ekonomiškumą. Studentui verta nuosekliai sekant žingsnius išmokti žaisti tarp stiprumo, pastovumo ir taupumo. Rekomenduojama toliau studijuoti EN 1993 (Eurokodai), STR normatyvus, lietuvišką literatūrą apie suvirintų konstrukcijų projektavimą (pvz., A. Juocevičiaus leidinius), ir naudoti sprendimo programas, tokias kaip „SuperStykas“ ar „Robot Structural Analysis“.

Priedai: kontrolinis sąrašas ir formulės

Kontrolinis sąrašas: 1. Pradiniai duomenys (q, L, plienas, apkrovų tipai) 2. Preliminarus skerspjūvis 3. Sąlyginė lenkimo patikra (M_Ed, W_req) 4. Kerpamoji jėga (V_Ed, V_Rd) 5. Vietinis, globalus pastovumas (glemžimas, klupimas) 6. Standumo patikra (max įlinkis) 7. Sustiprintojų pasirinkimas 8. Suvirinimo specifikacijos 9. Brėžiniai ir žiniaraščiai

Pagrindinės formulės: - `M_Ed = q*L^2 / 8` - `W_req = M_Ed / (f_y / γ_M)` - `V_Rd = A_v * f_y / (√3 * γ_M)` - `δ_max = q*L^4/(8*E*I)` - `N_cr = (π² * E * I) / (l_eff)²`

Konstantes ir koeficientus rasti: EN1993-1-1, STR 2.05.08:2005.

Projektuojant plienines virintas sijas, būtina laikytis normatyvų reikalavimų, analizuoti sprendinius remiantis Lietuvos statybos tradicijomis, atsižvelgti į realias gamybines galimybes ir nuolat stengtis balansuoti tarp saugumo ir racionalumo. Tegu šiame tekstas studentui bus žingsninė kelionė nuo idėjos iki brėžinio!

Pavyzdiniai klausimai

Atsakymus parengė mūsų mokytojas

Kaip atliekamas plieninių virintų sijų skaičiavimas studentams?

Plieninių virintų sijų skaičiavimas atliekamas žingsnis po žingsnio: renkama apkrovos informacija, parenkamas skerspjūvis, patikrinami stiprumas, pastovumas ir standumas bei projektuojami sustiprintojai remiantis normatyvais.

Kokius duomenis reikia žinoti pradėjus plieninių virintų sijų skaičiavimą?

Svarbiausi duomenys: apkrova, tarpatramis, plieno markė (dažniausiai S235), skerspjūvio paskirtis, apkrovos tipas bei projekto aplinkos sąlygos.

Kaip teisingai pasirinkti plieninės virintos sijos skerspjūvį?

Skerspjūvis parenkamas pagal proporcijas: sijos aukštis 1/15–1/25 tarpatramio, flangų plotis 0,25–0,4 h, sienelės storis 1/40–1/70 aukščio, vėliau skaičiuojamas pagal apkrovų reikalavimus.

Kokie pagrindiniai plieninių virintų sijų standumo reikalavimai?

Sijos įlinkis neturi viršyti L/200 arba L/250 tarpatramio, įlinkio dydis apskaičiuojamas pagal elastinio lenkimo teoriją naudojant nurodytą formulę.

Kokias dažniausias klaidas daro studentai skaičiuodami plienines virintas sijas?

Studentai dažnai pamiršta įtraukti savąjį svorį, supainioja koeficientus, netinkamai įvertina lokalų ar globalų glemžimą ir neatsižvelgia į suvirinimo įtempimus.

Parašyk analizę už mane

Tagi:#statyba #plieninesijos #praktinisvadovas