Соединение ригелей и колонн
Соединение ригелей и колонн
В каркасах многоэтажных промышленных зданий ригель с колонной соединяют (см. схему ниже, поз. а, б) сваркой выпусков 4 арматуры из колонн и ригеля, закладных деталей ригеля 6 и консоли колонны 7 и последующим замоноличиванием стыка. Жесткость соединения обеспечивается сваркой в двух уровнях: в уровне верхнего пояса ригеля сваркой выпусков арматуры, в уровне нижнего пояса — закладных деталей.
Жесткость каркаса в другом направлении (перпендикулярно ригелям) обеспечивается вертикальными металлическими связями между колоннами в местах, указанных в проекте, а также распорными межколонными плитами перекрытия 9, которые устанавливают по ригелям (см. схему ниже, поз. б). Распорные плиты 9 смежных пролетов в уровне верхней полки соединяют между собой приваркой стальных накладок 10. Кроме того, опорные части распорных плит по обе стороны колонны приваривают к закладным деталям 8 ригелей.
Соединения ригеля с колонной в каркасе промышленного здания
Соединения ригелей и колонн в зависимости от характера воспринимаемых усилий могут быть также и шарнирными (см. схему выше, поз. в). В шарнирном стыке ригель (балку) перекрытия опирают на консоль, торец. Соединение с колонной обеспечивается сваркой закладных деталей колонны 7 и ригеля 12 при помощи соединительной планки 13, а также при варки опорной закладной части ригеля к закладной детали консоли колонны.
www.armaxbio.com
Колонны и ригели
В каждой ячейке здания с соответствующих площадок кондуктора укладывают на консоли колонн и сразу же приваривают к ним сначала нижние, а затем верхние ригели. Монтаж ригелей в пролетах между кондукторами ведут таким же способом с выдвижных площадок. Вертикальные диафрагмы жесткости устанавливают симметрично смонтированным колоннам по окончании сварки их и ригелей и освобождения колонн от нижних захватов кондуктора. Поперечные диафрагмы заводят между колоннами, устанавливают на раствор, временно зажимают двумя откидными захватами кондуктора и приваривают к колоннам и нижерасположенным диафрагмам. Продольные диафрагмы, находящиеся под ригелями, устанавливают до монтажа ригелей, удерживают инвентарными подкосами — струбцинами и после выверки сразу же приваривают к колоннам и ригелям после их установки.
Крупнопанельные перегородки, расположенные между колоннами поперек здания, устанавливают па нижнем этаже яруса также с помощью кондукторов, удерживая захватами, и освобождают их только после надежного закрепления. В ячейках, свободных от кондукторов над первым этажом монтируемого яруса, укладывают панели перекрытий, что повышает пространственную жесткость (установленных с помощью кондукторов) конструкций в горизонтальной плоскости. При этом в ячейке предварительно устанавливают перегородки и другие элементы. После установки и сварки всех элементов каркаса, образующих жесткую конструктивную ячейку, кондуктор переставляют на следующую позицию, а в освободившихся от кондукторов ячейках сначала на первом, а затем на втором этаже яруса монтируют остальные элементы.
Установка кондуктора на здании и перестановка его с одной позиции на другую и съем со здания производят монтажным крапом с помощью четырехветвевого «паука» грузоподъемностью не менее 8 т поднимая кондуктор вертикально одновременно за 4 петли в верхней его части. Монтаж 16-этажных домов можно производить и с помощью кондукторов конструкции треста Мосоргстрой. В этом случае все конструктивные элементы, кроме двухэтажных колонн, устанавливают поэтажно с разделением на монтаж нечетных и четных этажей, отличающихся только установкой колонн в нечетных этажах. Наружные стеновые панели устанавливают сначала торцовые и подоконные — ленточные. После полного закрепления панелей и заделки стыков между ними ставят межоконные панели — простенки, поддерживаемые подкосными струбцинами до окончания монтажа подоконных панелей вышележащего этажа, здания.
Обратите внимание: у каждого из нас есть дорогие люди, подарки для которых мы выбираем особенно тщательно, ведь хочется подчеркнуть особенность отношений. Креативные и дизайнерские подарки, а так же разнообразные интересные штучки для дома станут идеальным способом показать, на сколько вы хорошо знаете человека и угадываете каждое его желание.
www.stroysovet.ru
Устройство колонн и ригелей — Как сделать ремонт квартиры самостоятельно?
Для устройства стальных колонн и стальных ригелей в качестве несущих конструкций применяют нормированные строительные стали в виде прокатных и трубчатых профилей.
Стальные колонны
Для стальных колонн в обычном строительстве из кирпичной кладки или в бетонном строительстве могут применяться как стальные прокатные профили, так и пустотелые трубчатые профили (рис. 1). Они могут воспринимать большие усилия сжатия от перекрытий или стен, их легко устанавливать и они обеспечивают быстрое возведение здания. Перед установкой к концам колонн привариваются верхние и опорные плиты. Затем вся колонна окрашивается для защиты от коррозии. Если колонны должны воспринимать большие нагрузки, например, в случае усиления фундаментов, то профили могут быть усилены в головной части и на опорах стальными листами жесткости. Часто трубчатые профили, как стройные сжатые элементы или угловые стойки, усиливаются под опорными балками при больших выносах крыши далеко выступающими балконами. Наиболее ходовые размеры трубчатых стоек поставляются предварительно изготовленными.
Рис. 1. Колонны из трубчатых профилей
Стальные балки
Стальные балки из прокатных профилей применяются в виде I-образных профилей для стальных балочных перекрытий, сталебетонных перекрытий или стальных балок-перемычек.
В стальных балочных перекрытиях обычно укладываются тонкие и высокие двутавровые профили на определенном расстоянии друг от друга и промежутки заполняют бетоном. Эти промежутки для лучшего распределения нагрузки часто выполняются в виде сводиков или трапецеидальных складок. Кроме того, между балками могут укладываться опалубочные плиты из легкого бетона или керамики, которые после этого заливаются бетоном. Если при больших пролетах конструкция перекрытия должна иметь по возможности малый собственный вес, то железобетонные плиты перекрытий, например как сборные элементы, укладываются на двутавровые балки. Их потом придется заливать бетоном только в районе стыков. При этом железобетонные плиты перекрытия должны иметь минимальную толщину 5 см (рис. 2).
Рис. 2. Перекрытия по стальным балкам
В случае связанных сталебетонных перекрытий стальные балки и плиты перекрытий соединяются друг с другом. При этом связь осуществляется, например, с помощью перевернутых болтов, нижняя часть которых приваривается к верхней полке ригеля. При этом достигается значительное снижение веса стальных балок, а также значительное уменьшение прогибов перекрытий (рис. 3). Эти конструкции перекрытий могут выполняться в монолитном бетоне как плитные перекрытия, или как сборные перекрытия с соответствующей заливкой швов.
Рис. 3. Стальные балки, связанные с монолитным бетонным перекрытием
При мероприятиях по перестройке, усилению фундаментов или над большими проемами стальные балки применяются как перемычки. При этом необходимо тщательно подготавливать опоры как элементы распределения нагрузки. В соответствии с толщиной стены на нее укладываются один или несколько стальных двутавровых профилей, которые между полками закладываются кирпичом или заливаются бетоном (рис. 4).
Рис. 4. Перемычка из стальных балок
Устройство стен
Устройство стен в здании со стальным каркасом зависит, как правило, от использования здания и от художественных требований к ним. При этом обычная закладка кирпичом несущего каркаса все чаще заменяется крупноразмерными стеновыми панельными системами или стальными стеновыми элементами в виде сэндвичей. Последние, как правило, монтируются перед колоннами. Наружные стены должны надежно передавать действующие на их плоскости ветровые нагрузки на примыкающий несущий каркас.
Если это необходимо, они должны удовлетворять также требованиям по тепло-, шумо- и пожарозащите. Толщину стены необходимо согласовывать с величиной профилей стального каркаса, и она должна составлять минимум 115 см. В стальном каркасном строительстве промежутки между стойками могут быть закрыты целиком или частично. При этом говорят о стенах заполнения, которые могут состоять из кирпичной кладки и из других материалов.
Примыкания кладки к стальным элементам должны быть выполнены таким образом, чтобы обеспечивалась возможность для движения стального каркаса не причиняя разрушения кладке.
Поэтому между кладкой и стальным элементом должны устраиваться деформационные швы, заполняемые упругими прокладками. Для связи кладки со стальным каркасом, а также для обеспечения жесткости кладки, в ложковые швы кладки вставляются анкеры, арматурные стержни или плоская сталь. Заполнение кладкой может быть выполнено однослойным и двухслойным (рис. 5).
Рис. 5. Стеновые заполнения
При закладке кирпичом каркаса нельзя превышать допустимые наибольшие площади заполнения. Они составляют, например, при высоте здания до 8,00 м и толщине стены 24 см от 25 до 36 м2.
spravochnik-stroitelya.ru
Сборный железобетонный унифицированный каркас: колонны, ригели, диафрагмы жесткости
Сборные железобетонные каркасы являются основным типом каркасов многоэтажных зданий. Этот каркас в гражданских зданиях состоит из одно- или двухэтажных стоек (колонн) -и ригелей таврового или прямоугольного сечения. По высоте стойки соединяются сваркой стальных оголовков колонн между собой или сваркой концов арматурных стержней, выпущенных из тела стоек с последующим замоноличиванием стыка. Стыки стоек при этом располагают в каждом этаже или через этаж на расстоянии 0,6—1 м от уровня пола. Ригели присоединяют к стойкам сбоку с помощью сварки закладных стальных деталей, предусмотренных в этих конструктивных элементах, и с последующей заделкой бетоном.
Схемы сборных железобетонных каркасов:
I — сборные железобетонные каркасы: а — однопролетная бесконсольная; б — двух-пролетная; в — однопролетная консольная; II — членение сборных железобетонных каркасов на составные элементы: а — многоэтажные колонны и однопролетные ригели; б — двухпролетный ригель; в — Н-образные рамы; г — Н-образные рамы при консольной схеме; д — тавровые и Г-образные колонны, ригели-вставки; е -П-образные рамы
Колонны каркасных зданий принимаются сечением 300X300 или 400X400 мм во всех этажах многоэтажных зданий. Колонны изготовляют с консолями и закладными деталями для сопряжения их с другими элементами остова. Железобетонные колонны с наибольшей несущей способностью (до 600 т) изготовляют из бетона марки 500 . Такие колонны применяют при строительстве жилых зданий до 16 этажей или в верхних 16 этажах зданий повышенной этажности.
Железобетонные колонны нижних этажей зданий повышенной этажности, воспринимающие нагрузку до 1500 и даже до 2000 т, выполняют с жесткой арматурой из сварного пакета уголковой стали («капуста») или прокатных полос из легированных строительных сталей. При укрупненной сетке колонн до 12X12 м и небольшой этажности сечение колонн принимают 600X600 мм.
Стыки колонн с гибкой арматурой применяют со сварными оголовниками и безметальные.
Сварной оголовник представляет собой квадратную обойму на торце колонны, сваренную из стальных листов и приваренную к концам рабочих стержней арматуры. Между торцами колонн помещают стальную центрирующую прокладку и выверяют вертикальность положения колонны с временным закреплением в проектном положении. Затем оголовники двух торцов соединяют накладками из арматурной стали на сварке, после чего устанавливается переносная инвентарная опалубка и производится бетонирование стыка.
Другой вариант стыка разработан с ванной сваркой основных рабочих стержней (угловых) арматуры сопрягаемых колонн при сферических или плоских торцах. При сферических торцах в одном торце колонны устраивается сферическое углубление, а в другом выпуклость. Затем производится ванная сварка арматуры и бетонирование стыка. Стыки с ванной сваркой арматуры можно применять при строительстве зданий высотой до 16 этажей.
Безметальный стык может быть получен путем обнажения арматуры верхней и нижней колонн на 30—40 диаметров стержней с временным закреплением верхней колонны на весу и бетонированием зазоров для получения одинакового поперечного сечения. В этом случае требуется длительный срок для твердения бетонного заполнения, что задерживает дальнейший монтаж, а потому такой стык применяется очень редко.
Опирание железобетонных колонн с гибкой арматурой на массив фундамента производят через железобетонные башмаки с бетонированием зазоров и вибрированием. Растворный шов в этом случае работает в условиях многостороннего сжатия и хорошо воспринимает большую нагрузку. Железобетонные колонны с жесткой арматурой опирают на фундамент через подкладную стальную плиту, закрепленную анкерными болтами, и крепятся к ней на сварке. Для обеспечения правильной передачи нагрузки колонны верхняя плоскость подкладной стальной плиты и торец стального сердечника колонны фрезеруются.
Ригели воспринимают нагрузку от междуэтажных перекрытий и передают их на колонны. Железобетонные ригели при платформенном опирании имеют сечение в виде перевернутого тавра с полками для опирания панелей перекрытий, выходящими за габариты колонн, при ширине, равной ширине колонн. Ригели опираются на торцы нижних колонн, а верхние колонны устанавливаются на соприкасающиеся концы ригелей, соединяемых с колоннами на сварке . При устройстве сквозных колонн ригели опираются на консоли колонн, выступающие в интерьере из-под ригеля (открытые консоли), или на консоли скрытого типа. При скрытых консолях колонны и ригели в интерьере выглядят как цельные рамы. Высота ригелей принимается в 1/10—1/12 пролета.
При опирании концов ригелей на консоли колонн их крепят путем сварки и стальных накладок с закладными деталями колонны с тщательным последующим замоноличиванием швов.
Перекрытия каркасных зданий обычно монтируются из многопустотных панелей толщиной 220 мм при длине до 9 м. Возможно также применение многопустотных панелей пролетом до 12 м, толщиной 300 мм. Ребристые панели типа ТТ могут иметь пролет до 18 м. Монтаж перекрытия начинают с установки, на место и крепления на сварке связевых панелей (распорок), расположенных по линиям колонн , после чего приступают к монтажу основной массы панелей перекрытия. Для образования жестких дисков панелей перекрытия крепятся к ригелям путем сварки закладных деталей. В продольных швах смежных панелей, заполняемых раствором, иногда устраивают распорные шпонки, воспринимающие сдвигающие касательные усилия, так же как в крупнопанельных зданиях.
Сборные железобетонные элементы диафрагм жесткости одноэтажные толщиной 180 мм, без проемов или с проемами размером 1210X2150 мм, плоские или с консолями для опирания перекрытий. При этом в зависимости от высоты перекрытий, опираемых на диафрагмы жесткости, они подразделяются на легкие (для опирания настилов высотой 220 мм легкого каркаса) и тяжелые (для опирания настилов высотой 400 мм).
Панели диафрагм жесткости устанавливаются в пролетах от колонны до колонны и рассчитаны на совместную с ними работу.
Между собой и с колоннами в вертикальных швах панели диафрагм жесткости связаны в монтажных узлах сварными соединениями, обеспечивающими передачу вертикальных сдвигающих усилий, через закладные детали.
Передачу горизонтальных сдвигающих усилий обеспечивают монолитные бетонные шпоночные соединения панелей в горизонтальных швах. Верхние части панелей аналогично ригелям могут воспринимать растягивающие усилия в 200 кН.
Все зазоры в стыках и примыканиях панелей к колоннам и к панелям перекрытий зачеканиваются цементным раствором или бетоном.
Панели с проемами дополнительно армируют по периметру проемов с учетом концентрации напряжений в угловых зонах.
Рекомендации:
§ вертикальные швы панелей не должны перебиваться;
§ в пролете между двумя колоннами может устанавливаться только одна панель с (дверным) проемом;
§ дверные проемы по высоте должны (по возможности) размещаться один над другим; в верхнем и нижнем сечениях каждой пары элементов панелей должно предусматриваться закрепление к горизонтальным дискам перекрытий для обеспечения поперечной устойчивости диафрагмы.
Дата добавления: 2017-11-30; просмотров: 824;
znatock.org
Расчет узлов сопряжения ригелей и колонн опоры — Студопедия.Нет
Рассчитаем узлы жесткого сопряжения ригелей Б7 и Б8 с колонной К1 опоры ОС5.
Расчет узлов сопряжения ригелей и колонн опоры выполним с использованием программы КОМЕТА (режим «Сопряжение ригеля с колонной») ПК SCAD Office 21.1.
Нормы проектирования в программе КОМЕТА версии 21.1.1.1 выбираем:
— расчет стальных конструкций – СП 16.13330.2011.
— нормы по надежности – ГОСТ Р 54257-2010.
Сопряжение ригеля с колонной.
Конфигурация.
Материал деталей узлов – сталь С245 по ГОСТ 27772-2015.
Коэффициенты условий работы конструкций γс=1,0.
Коэффициент надежности по ответственности γn=1,0.
Колонна.
Профиль колонны опоры К1 – из колонного двутавра 40К1 по СТО АСЧМ 20-93.
Принимаем 2 ребра (в уровне верхнего и нижнего пояса ригеля), в нашем случае:
— толщина ребра tr=16 мм;
— ширина ребра (с одной стороны) br=115 мм;
Ригель 1.
Ригель имеет жесткое сопряжение с колонной.
Профиль ригеля опоры – из прокатного широкополочного двутавра 30Ш1 по СТО АСЧМ 20-93.
Положение ригеля относительно колонны – среднее.
Усилия.
Значения внутренних усилий принимаем по таблице 7.
Для ригеля Б7 (сечение 3):
N= 26,37 кН; My= -21,03 кН·м; Qz= -19,91 кН.
Для колонны К1 в узле сопряжения с ригелем Б7:
— над узлом сопряжения (сечение 1):
N=-161,04 кН; My=15,34 кН·м; Qz=-20,10 кН;
— под узлом сопряжения (сечение 2):
N= -259,74 кН; My= -5,72 кН·м; Qz=-2,45 кН.
Для ригеля Б8 (сечение 6):
N= -3,22 кН; My= -23,52 кН·м; Qz= -21,58 кН.
Для колонны К1 в узле сопряжения с ригелем Б8:
— над узлом сопряжения (сечение 4):
N= -75,57 кН; My=14,73 кН·м; Qz=-12,28 кН;
— под узлом сопряжения (сечение 5):
N= -159,24 кН; My=-8,62 кН·м; Qz=-20,10 кН.
Ригель 1.
Расчет и конструирование узла сопряжения ригеля с колонной опоры выполняем для следующих параметров (рисунок 16):
| n=4; tp=30 мм; bp=240 мм; dp=100 мм; S=160 мм; С=65 мм; k1=6 мм. | 
Рисунок 16 – К расчету узла сопряжения ригеля с колонной опоры.
|
Принимаем болты – М20 из стали 40Х «селект», чернота 1,0. Регулирование натяжения высокопрочных болтов – по углу поворота гайки.
Способ обработки (очистки) соединяемых поверхностей – стальными щетками двух поверхностей без консервации.
Результаты расчета.
Результаты расчета узла сопряжения ригеля Б7 с колонной К1 опоры с использованием программы КОМЕТА (режим «Сопряжение ригеля с колонной») ПК SCAD Office 21.1 приведены в приложении Д.
Несущая способность узла сопряжения ригеля Б7 с колонной К1 опоры ОС5 обеспечена с коэффициент использования по фактору «Прочность стенки колонны по касательным напряжениям» – 0,257.
Аналогичный расчет узла сопряжения ригеля Б8 с колонной К1 опоры ОС5 для тех же параметров показывает, что несущая способность узла обеспечена с коэффициент использования по фактору «Прочность стенки колонны по касательным напряжениям» – 0,259.
Расчет базы колонны
Рассчитаем базу колонны К1 опоры ОС5 с жестким креплением колонны к фундаменту.
Расчет базы колонны выполним с использованием программы КОМЕТА (режим «Жесткие базы колонн») ПК SCAD Office 21.1.
Жесткие базы колонн.
Конфигурация.
Материал деталей базы колонны – сталь С245 по ГОСТ 27772-2015.
Материал опорной плиты базы колонны – сталь С345-1 по ГОСТ 27772-2015.
Коэффициенты условий работы конструкций γс=1,0.
Коэффициент надежности по ответственности γn=1,0.
Бетон класса прочности на сжатие – В15.
Профиль колонны опоры К1 прокатный – колонный двутавр 40К1 по СТО АСЧМ 20-93.
Усилия.
Значения внутренних усилий принимаем по таблице 7.
Для колонны К1 в узле прикрепления к фундаменту (сечение 7):
N=-266,96 кН; My=5,98 кН·м; Qz=-2,45 кН.
Принимаем значения Mz=0 кН·м, Qy=0 кН.
Конструкция.
Расчет и конструирование базы колонны опоры выполняем для следующих параметров (рисунок 17):
| hp=860 мм; bp=880 мм; tp=50 мм; hr=350 мм; dr=228 мм; dt=230 мм; tr=12 мм; С5=100 мм; a1=128 мм; a2=133 мм; k1=6 мм; k2=6 мм; k3=6 мм. | 
Рисунок 17 – К расчету базы колонны.
|
Принимаем анкерные болты диаметром 30 мм из стали Ст3сп4.
Результаты расчета.
Результаты расчета базы колонны К1 опоры с использованием программы КОМЕТА (режим «Жесткие базы колонн») ПК SCAD Office 21.1 приведены в приложении Е.
Несущая способность базы колонны К1 опоры ОС5 обеспечена с коэффициент использования по фактору «Прочность крепления траверсы к полкам колонны» – 0,303.
studopedia.net
колонны, ригели, связи. Стыки элементов каркаса
В многоэтажных зданиях стальные каркасы допускается применять при больших нагрузках на перекрытия. Сетки колонн в таких зданиях применяют те же, что и в железобетонном каркасе. Основными элементами стального каркаса многоэтажных зданий являются колонны и ригели, связанные в поперечном и продольном направлениях в неизменяемую пространственную систему. Стальные каркасы могут иметь связевую, рамную или комбинированную конструкцию. Наиболее рациональной следует считать рамную систему, при которой пространственная жесткость каркаса обеспечивается жесткостью колонн, ригелей и узлов их сопряжения.
Стальные колонны имеют, как правило, сплошное двутавровое сечение из прокатного профиля или составленного из листов. Реже изготовляют колонны круглого сечения (из труб) или составные из четырех уголков. Для больших нагрузок применяют колонны сквозного сечения.
Длину колонн принимают равной 8-15 м, т. е. на высоту двух-трех этажей. Стыкуют колонны на фрезерованных торцах и при монтаже соединяют между собой болтами. В верхних, а иногда и в средних этажах стыки колонн обваривают по контуру или перекрывают накладками на сварке. Башмаки колонн выполняют из стальной плиты толщиной 100-200 мм. С плитами колонны соединяют сваркой. Колонны крепят к железобетонным фундаментам анкерными болтами.
Ригели перекрытий в большинстве случаев выполняют из прокатных или составных профилей двутаврового сечения. С колоннами ригели соединяют сваркой с помощью накладок. По ригелям укладывают сборные железобетонные крупноразмерные плиты, а при необходимости звукоизоляционный слой.
Хорошие технико-экономические показатели имеют перекрытия по стальным настилам коробчатого, ребристого или волнистого профилей, по которым укладывают слой бетона (рис. 111 ж, з). Настилы выполняют одновременно функции арматуры и несъемной опалубки монолитных плит.
В поперечном направлении устойчивость зданий с железобетонным каркасом обеспечивают защемлением низа колонн в фундаменты и образованием жесткого диска покрытия путем сварки стропильных конструкций с закладными деталями панелей. Горизонтальные силы, действующие на диск покрытия в поперечном направлении, передаются на поперечные ряды колонн.
Для повышения устойчивости зданий в продольном направлении, кроме того, предусматривают систему вертикальных связей между колоннами и в покрытии. В целях снижения усилий в элементах каркаса от температурных и других воздействий вертикальные связи располагают в середине температурных блоков в каждом ряду колонн. При шаге колонн 6 м применяют крестовые связи, а при шаге 12 и 18 м — портальные. Рядовые колонны соединяют со связевыми колоннами распорками, размещаемыми по верху колонн, а в зданиях с мостовыми кранами — подкрановыми балками. Связи выполняют из уголков или швеллеров и крепят к колоннам с помощью косынок на сварке.
Основные преимущества стального каркаса:
1) легкость каркасных зданий.
2) быстрота возведения зданий на стальном каркасе.
3) архитектурные преимущества зданий на стальном каркасе. Применение каркаса позволяет варьировать размещение перегородок, чем достигается гибкость в планировке квартир. Стальной каркас обеспечивает жесткость и устойчивость сооружения, вследствие чего можно снимать любую внутреннюю стену и трансформировать внутренний объем здания так, как это оказывается необходимым для осуществления лоджий, эркеров и всякого рода отступов фасадной стены.
4) увеличение высотности каркасных зданий. Наибольшую экономическую целесообразность представляет применение стального каркаса в зданиях повышенной этажности (10-14 этажей).
К недостаткам стального каркаса следует отнести необходимость специальной пожарной защиты, требующей дополнительных затрат.
Дата добавления: 2017-11-30; просмотров: 560;
znatock.org
Соединение колонны и ригеля в угловых узлах
(Last Updated On: 07.03.2018)Соединение колонны и ригеля в узлах без вутов. Нагрузки в узловом соединении. Рассмотрим соединение колонны и ригеля в углах без вутов, показанное на рис. 8.2, а. Приближенно, а согласно статической теореме и безопасности, можно считать, что пояса воспринимают изгибающий момент M и продольную силу N в узле, а стенка — только поперечную силу T.
Продольная сила в верхнем поясе горизонтального ригеля t от действия момента M определяется по формуле
Продольная сила в наружном поясе колонны s от действия момента равна
В обе формулы изгибающий момент необходимо подставлять со своим знаком.
Если в ригеле действует продольная сила N, то к силе Np в одном поясе необходимо прибавить (с учетом знака) половину силы N.
При этом, например, сила Npt будет равна
В дальнейших решениях продольную силу не будем учитывать. Однако полученные далее зависимости можно легко уточнить с помощью формулы (8.3), чтобы влияние продольной силы было учтено.
Далее предположим, что на участках внешних поясов AB или AD продольная сила изменяется линейно от нуля в точке А до значения. Npl,pt=σflFpt в точке B, или Npl,ps=σflFps в точке D, как показано на рис. 8.2. Участки внутренних поясов CD или BC, которые являются ребрами жесткости узла, нагружены комбинацией сил Np и поперечных сил колонны или ригеля. Внутренние силы передаются с поясов на стенку узла сдвигающими напряжениями, которые действуют вдоль поясов и ребер.
Сформулируем предельное состояние соединения, в качестве которого будем считать, начало текучести или потерю устойчивости какого-либо элемента соединения. Соединение должно быть запроектировано так, чтобы ни в одном месте не был превышен предел текучести или была исключена потеря устойчивости.
Поскольку пояса обычно проектируют таким образом, что их прочность и устойчивость на участках, где силы Nps и Npt уменьшаются до нуля, обеспечены, достаточно рассмотреть только стенку узла, которая, согласно сделанному предложению, воспринимает сдвиг.
Проверка стенки соединения. Результирующая напряжений сдвига τ, действующих между точками А и B, определяется по формуле
Пластическая несущая способность стенки в узле определяется по формуле
Из условия равновесия следует
Если обозначить продольную силу в поясе AB при достижении пластической несущей способности ригеля
то получим
откуда с учетом формул (8.4) и (8.6) находим необходимую толщину стенки узла
Обеспечение устойчивости стенки соединения. Если толщина ds’ стенки меньше требуемой по формуле (8.8), то стенку необходимо усилить. Это можно выполнить двумя способами:
а) с помощью односторонней прилегающей пластины толщиной
или располагаемых с двух сторон двух таких пластин, каждая толщиной
б) с помощью диагональных ребер жесткости (лучше двусторонних), показанных на рис. 8.2 b.
Силу, действующую в ребре, обозначим Nv; ее горизонтальную составляющую определим по формуле
Если обозначить площадь одностороннего или двустороннего ребра Fv, то его пластическая несущая способность определяется по формуле
Для горизонтальной составляющей имеем
Из условия равновесия сил получим
откуда с учетом формул (8.4), (8.6) и (8.13) находим необходимую площадь ребра
Кроме изложенного расчета стенки узла на прочность необходимо проверить ее устойчивость. Учитывая, что при достижении несущей способности соединения в нем может возникнуть пластический шарнир, стенку узла необходимо запроектировать так, чтобы была обеспечена ее устойчивость выполнением требований или постановкой диагонального ребра жесткости.
Наконец, необходимо проверить возможность пластического поворота в соединении. Поскольку эта проверка была выполнена экспериментально, речь о ней пойдет далее.
Соединение колонны и ригеля в узлах с вутами. Рассмотрим соединение с вутами, имеющими прямолинейные пояса (рис. 8.3, а). Сведения о вутах с криволинейными поясами можно найти, например, в работе. Исследование основано на двух предположениях:
а) пластический шарнир возникает в сечении E на границе между ригелем и вутом;
б) изгибающий момент в ригеле изменяется по прямой от нулевой точки до теоретического центра рамного узла без вутов (точка Н).
Проверка узла на действие изгибающих моментов. Прежде всего необходимо отметить, что все сечения ригеля воспринимают изгибающие моменты, которые в них действуют.
Наибольшие напряжения будут достигнуты в сечении ригеля E, в котором и возникнет пластический шарнир. Поскольку ригель запроектирован так, что в сечении E изгибающий момент MЕ≤Mpl,E=σflzE, остальные сечения между точками O и E будут нагружены слабее, так как в них действуют меньшие моменты [Mi]≤[ME].
Рассмотрим сечения ригеля между точками E и С, где наряду с увеличением сечения одновременно увеличивается и изгибающий момент от MЕ до Mс (рис. 8.3, b). В каждом сечении j должно быть выполнено условие Mj≤Mpl,j при этом в практических расчетах при вычислении Mpl,j=σflZj не следует учитывать непараллельность поясов.
Проверка устойчивости узловых элементов из плоскости изгиба. Далее необходимо исключить возможность потери устойчивости из плоскости изгиба, которая может проявиться в виде выхода из плоскости действия момента сжатого пояса ЕСF и части стенки, работающей совместно с ним. Поскольку в поперечных сечениях точки С, E, F закреплены ребрами жесткости (см. рис. 8,3, а), расчетная длина сжатого пояса lcr равна наибольшему расстоянию между этими точками. Если ранее предполагалось, что устойчивость не должна влиять на образование механизма разрушения, то устойчивость пояса CEF из плоскости изгиба необходимо обеспечить в течение всего времени работы конструкции с использованием неупругих свойств стали, вплоть до конца площадки текучести диаграммы работы стали или до начала упрочнения материала.
Если обозначить σcr,zp критическое напряжение сжатого пояса, соответствующее относительной деформации εzp в конце площадки текучести (см. рис. 1.3. d), то должно быть выполнено условие
В приближенных расчетах можно не учитывать совместной работы части стенки и предполагать, что потере устойчивости будет сопротивляться только пояс р, как сжатый стержень с расчетной длиной lcr.
Тогда
Гибкость пояса относительно оси У равна
Из формулы (8.17) с учетом выражений (8.16) и (8.18) находим расчетную длину
Формула (8.19) дает результаты с некоторым дополнительным запасом устойчивости. Если учесть благоприятные условия совместной работы стенки и уменьшение расчетной длины за счет частичной заделки поясов FC и CE в остальных элементах конструкций (lcr=0,8 l0), то для стали класса 37 можно рекомендовать значение, проверенное в практике проектирования,
Если длина l0 (см. рис. 8.3) не удовлетворяет условию (8.20), необходимо дополнительно укрепить узел ребрами жесткости и тем самым уменьшить длину l0 или принять толщину dp пояса равной
Проверка стенки на сдвиг. Необходимо проверить еще пластинку ABCD стенки соединения колонны и ригеля в углах с вутами.
Рассмотрим наиболее неблагоприятный случаи напряженного состояния соединения, когда в сечениях CB или CD появляется пластический шарнир. При этом в поясах ригеля и колонны в узле нормальные напряжения равны пределу текучести σfl.
Исследуем более подробно силы, действующие в точках А и С рамного узла (рис. 8.3, c,d).
В точке С соединения поясов в них действуют силы сжатия Np,l=-σflFp,1 и Np,2=-σflFp,2 (где Fp,1 площадь пояса вута CE; Fp,2 — площадь пояса вута CF; σfl — предел текучести материала). Эти силы находятся в равновесии с радиальной силой Nd, действующей в направлении диагонали AC, которую должна воспринять только стенка ABCD или стенка совместно с диагональным ребром. Поскольку стенка у точки С полностью пластифицирована действующими в ней напряжениями (в сечениях CB или CD приняты пластические шарниры), всю силу Nd должно воспринять только одно ребро площадью Fv. Следовательно, Nd = Nv = -σflFv.
В точке А ситуация более благоприятная. В поясах действуют силы растяжения Np,3 = σflFp,3 и Np,4 = σflFp,4, которые находятся в равновесии не только с диагональной силой Nd, но и с силами сдвига, действующими вдоль граней AB и AD (здесь Fp,3 — площадь пояса AB; Fp,4 — площадь пояса AD).
Действие сил в точках С и А показано на рис. 8.3, с, d. Из условия равенства проекций сил на горизонтальную ось для точек C и А соответственно получим
Из уравнений (8.22) и (8.23) определим соответствующие необходимые площади Fy диагонального ребра:
При проектировании необходимо принять наибольшее из этих двух значений. Учитывая, что в точке А нагрузка на ребро определяется с учетом напряжений сдвига вдоль поясов AB и AD, решающим для подбора сечения ребра является усилие в точке С и, следовательно, условие (8.24). Укреплять стенку рекомендуется двусторонним и симметричным ребром жесткости.
Другие ребра жесткости следует располагать в сечениях E и F на границе вута с ригелем или колонной (рис. 8.3, а). Эти ребра воспринимают радиальные силы, которые могут возникать в результате изменений направлений усилий в местах перегиба поясов, а также укрепляют поперечные сечения, в которых возможно появление пластических шарниров.
cassuspro.ru