УЗЛЫ ГЛАВНОЙ БАЛКИ

УЗЛЫ ГЛАВНОЙ БАЛКИ

R_p—расчетное сопротивление смятию, принимается по табл.

где = 1 коэффициент условий работы

Полученное значение округляем в большую сторону и согласовываем с сортаментом на листовой прокат.

Порядок расчета сварного соединения в опорном узле балки:

1. Назначаем сварочный материал . в зависимости от способа сварки:

Определяем = расчетное сопротивление условному срезу углового шва по металлу шва, принимается по табл. СП в зависимости от сварочного материала;

2. Принимаем для данного материала из стали С245 =

— расчетное сопротивление условному срезу углового шва по металлу границы сплавления, определяемое по = , принимаемое по табл. . * СНиП II–23–81*

3. По табл. 34 СНиП II–23–81* определяем коэффициенты, учитывающие глубину проплавления и .

В первом приближении принимаем минимальный катет шва, по табл.38

4. Находим менее прочное сечение (металл шва или металл границы сплавления)
= =

Расчет ведем для

5. записываю условие прочности углового шва для выбранного сечения:

где – суммарная длина швов по одну сторону стыка. примем ,

1.3. Расчет швов, приваривающих опорный столик к полке колонны;

Толщина столика принимается =40 мм

Ширина столика принимается в зависимости от ширины полки главной балки

Высота опорного столика , принимается исходя из длины швов, приваривающих столик к полке колонны.

Вид сварки и тип сварочного материала принять аналогично :

Из предыдущего расчета принимаю наиболее слабым сечение шва:

Приварку столика производить по двум сторонам.

Катет шва принимаем по табл.38

Ззаписываю условие прочности углового шва для выбранного сечения:

полученное значение округлить в большую сторону.

Размеры t_оп – толщина опорного листа и – ширина уменьшенного сечения получены расчетом. Выпуск опорного листа (15 – 20 мм) принят конструктивно (см. рис. 14).

Рис.14. Опорный узел главной балки: а – фасад; б – вид сбоку

При расстановке монтажных болтов в опорном листе балки необходимо выдержать соотношение

где d_o – диаметр отверстия под монтажные болты.

Размер c – привязка опорного узла главной балки к разбивочной оси – можно получить из узла сопряжения колонны и главной балки (см. рис. 15).

Из схемы видно, что

где h – высота сечения колонны.

Рис.15. Узел сопряжения главной балки с колонной при опирании сбоку

Узел 2 – узел сопряжения балки настила и главной балки.

Расчет сводится к определению количества болтов, необходимых для передачи усилия от балки настила на главную балку.

Порядок расчета болтового соединения

1. Назначаем диаметр болтов и класс прочности.

2. Определяем несущую способность соединения на одном болте по срезу и по смятию

– площадь сечения болта,

– количество болтов в полустыке;

– число плоскостей среза для одного болта;

– расчетное сопротивление материала болта срезу, принимается по табл. 58 СНиП II–23–81* в зависимости от класса прочности болта;

– расчетное сопротивление болтового соединения смятию, принимается по табл. 59 СНиП II–23–81* в зависимости от материала соединяемых элементов;

– коэффициент условий работы болтового соединения, принимается в пределах 0.8÷1, учитывает тип болтов и их количество;

– минимальная сумма толщин соединяемых элементов, работающих (сминаемых) в одном нап

3. Определяем необходимое количество болтов (по одну сторону соединения)

, N – опорная реакция балки настила

полученное количество болтов округляем в большую сторону до целого.

4. Расстановка болтов

Рис. 7. Фасад балки настила при сопряжении ее с главной балкой в одном уровне

Размеры с, m, f и k опорного участка балки (см. рис. 7) настила определяют по узлу сопряжения балки настила и главной балки (см. рис. 8).

Привязку балки настила к разбивочной оси (размер с) можно определить, мм:

где t_w – толщина стенки главной балки, мм;

k_f – катет шва, приваривающего ребро жесткости к стенке главной
балки, мм.

Размер m – длина участка вырезанной полки, зависит от ширины полки главной балки и может быть определен, как, мм .

Размер f – глубина выреза балки настила, зависит от толщины пояса главной балки t_f и определяется, мм:

где k_f – катет шва, приваривающего ребро жесткости к поясу главной балки, мм.

Размер k – расстояние между вертикальной осью болтового соединения и краем стенки балки настила – должен быть увязан с шириной ребра жесткости и диаметром отверстия под болты, принятых для сопряжения балок настила и главных балок, таким образом, чтобы

где d_o – диаметр отверстия, мм.

Количество отверстий зависит от принятого количества болтов, необходимых для восприятия опорной реакции балки настила. При разбивке горизонтальных осей болтового соединения необходимо соблюдение соотношений

Сопряжение полки и стенки балки.

T – сдвигающая сила, воспринимаемая сварными швами, соединяющими стенку и полки (на 1 см длины шва):

Балка — колонна. Шарнирные узлы.

Тип 9. Узел примыкания балки к колонне через уголок с монтажным уголком.

СМОТРЕТЬ

Тип 10. Узел примыкания балки к колонне через уголок с монтажным уголком.

СМОТРЕТЬ

Тип 11. Узел примыкания балки к колонне через пластину.

СМОТРЕТЬ

Шарнирные узлы примыкания балок, пожалуй, самые распространенные. Достоинством узла является то, что такие узлы не передают на колонну изгибающих моментов, но с другой стороны появляется недостаток — увеличиваются моменты в самой балке.

Здесь будет собрана коллекция шарнирных узлов примыкания балки к колонне.

1. Шарнирный узел примыкания балки (двутавр) к колонне (двутавр) — на сварке.

Пожалуй самый простой узел для изготовления и монтажа. Уголок служит монтажным опорным столиком для балки. Балку ставят на уголок, прижимают к пластине и приваривают.

СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА GOOGLE.ДИСК

СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА ЯНДЕКС.ДИСК

Скачать 3D модель:

СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА GOOGLE.ДИСК

СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА ЯНДЕКС.ДИСК

2. Шарнирный узел примыкания балки (двутавр) к колонне (двутавр) — на болтах.

Самый простой и технологичный узел. Прост в изготовлении и монтаже. Требует соответствующей точности изготовления металлоконструкций, в противном случае приходится или сверлить по месту или тупо приваривать. В болтовых соединениях должны быть приняты меры от раскручивания. Можно поставить две гайки, можно использовать гровер (косая шайба), а также использовать самоконтрящиеся гайки. Гайки подбирают по расчету, но не менее двух на узел.

§ 6. СОПРЯЖЕНИЯ И ОПИРАНИЯ БАЛОК

1. Общие сведения. Балки могут опираться на стены, колонны, а в балочных клетках—на другие балки. Между собой балки сопрягаются обычно под прямым углом, но встречаются и косые сопряжения. Известно много вариантов узлов. Все они разделяются на два вида: а) рассматриваемые при расчете как шарнирные (см. 8.3); б) принимаемые за жесткое защемление (см. 8.15). Первые применяются в большинстве случаев, вторые —преимущественно в каркасах многоэтажных зданий. Необходимо учитывать, что «шарнирные» узлы устроены так, что в них фактически тоже возникают моменты.

При проектировании узлов необходимо: а) рассчитать все сварные швы, болты или заклепки, участвующие в передаче опорной реакции от балки на опору; б) на опорах (и в других местах передачи на балку сосредоточенных сил) поставить ребра жесткости; в) предусмотреть плотную подгонку к опорным поверхностям торцов ребер жесткости и торцов всех других элементов, работающих на смятие; указать это на чертеже (см. 8.7); рассчитать торцы на смятие. В легких балках опорные ребра могут отсутствовать, тогда надо проверить на смятие стенку балки по формуле (6.18); г) необходимо в шарнирных узлах учесть наличие незначительного опорного защемления увеличением принимаемой в расчете опорной реакции на 20%, а в жестких узлах рассчитать рыбки и столик (см. 8.15, б) на опорный момент.

2. Сопряжения балок бывают трех типов: а) этажное; б) в одном уровне; в) пониженное.

Этажное сопряжение (см. 8.3, а) наиболее удобно для монтажа: балки одного направления попросту укладываются сверху на балки другого направления. Поэтому его следует применять во всех случаях, когда это позволяет строительная высота. Расчет сопряжения сводится к расчету ребер жесткости в месте опирания балок. Болты (или монтажные швы) не рассчитывают (они предусмотрены только для фиксирования положения балок).

Сопряжение в одном уровне (см. 8,3, б) называется так потому, что верхние полки главных и второстепенных балок размещаются в одном уровне. Достоинство такого сопряжения — меньшая строительная высота сопряжения.

В пониженном сопряжении (см. 8.3, в) верх поперечных балок ниже верха главных балок.

Сопряжения в одном уровне и пониженное проще всего осуществить, прикрепив поперечную балку к ребру жесткости главной балки. Обычно применяют болты нормальной точности, а при большом опорном давлении — высокопрочные болты или сварку.

Принимаем четыре болта, которые размещаем с шагом 80 мм ( 8.12,а, слева). Из чертежа ясно, что при широкой (480 мм) полке главной балки стенку поперечной балки придется вырезать иа длине около 0,25 м.

В сечении I—/, где действуют М=Ае и Q—A, возникнут перенапряжения. Можно не вырезать нижнюю часть стенки, как это показано на том же чертеже справа, ио это трудоемкое и неконструктивное решение. Можно опереть балку на столик ( 8.12,6). Проще всего принять пониженное сопряжение. Останавливаемся на конструкции с вырезом стенки ( 8.12,в слева). Если принять конструкцию по 8.12, в справа, то дополнительно еще необходимо рассчитать вертикальный участок шва в прикреплении иакладки к стенке двутавра длиной 1Ш на одновременное воздействие силы Q — = А и момента М=Ае (опорный момент в этом случае не учитывается, так как он имеет другой знак).

5. Жесткие узлы отличаются от шарнирных тем, что в них для восприятия опорного момента ставят специальные горизонтальные накладки. Эти накладки называются «рыбками» (потому, что они часто устраиваются рыбообразного в плане очертания). Усилия в рыбках создают пару сил, уравновешивающую опорный момент: N= =Monlh, где h — расстояние между рыбками, равное высоте балки ( 8.15, а). Часто вместо нижней рыбки устраивают столик и считают, что опорный момент воспринимается рыбкой и горизонтальным сварным швом между столиком и второстепенной балкой ( 8.15, б).

Вертикальная реакция А целиком передается либо на столик, либо на ребро главной балки (или ребро, приваренное к колонне).

Расчет жесткого узла можно разделить на две части: а) проверку прочности рыбки и сварных швов в прикреплении ее на усилие N=M0Jh; б) расчет элементов, воспринимающих вертикальную реакцию А, который выполняется так же, как в шарнирных узлах.

Смотрите также:

При опирании балок на двухветвевую колонну ( 49,6) опорные ребра жесткости удалены от торца балки и совпадают с плоскостью стенок
В случае примыкания балок к колоннам сбоку различают шарнирное и жесткое решение узла сопряжения.

При этажном опирании балок настила на главные балки сопряжения не рассчитывают. Применяют и другие конструктивные решения сопряжений балок, например опирание вспомогательных балок на столики.

Опирание подкрановой балки на выступы или консоли колонны.
Сопряжение стропильных ферм и балок с колонной. К опорам стропильных конструкций приваривают стальные листы.

Это сопряжение можно выполнить на некотором расстоянии от уступа колонны в виде совмещенного стыка полок и Стенки.
На уступ колонны по оси подкрановой ветви устанавливают подкрановые балки,. опорные давления которых передаются на.

Фундаментные балки, предназначенные для опирания на них стен
Основные методы усиления фундаментов и оснований: укрепление фундаментов, увеличение их опорной площади, углубление и замена Для повышения прочности сопряжения.

Применение того или иного варианта усиления в значительной степени определяется местом опирания элементов
балок в неразрезные, что не увеличивает строительной высоты, но требует обеспечения свободного доступа к узлам сопряжения балок.

Соответствие конструктивного решения расчетной схеме

При расчете конструкций принимают определенные условия присоединения элементов друг к другу, например шарнирное или жесткое.

В процессе конструирования необходимо предусматривать такие решения, которые бы в наибольшей степени соответствовали принятой расчетной схеме. Несоответствие конструктивного решения и расчетной схемы приводит к появлению дополнительных усилий и напряжений в элементах конструкций, что в отдельных случаях может привести к разрушению. Иногда такое соответствие обеспечить очень трудно или невозможно. В этом случае конструктор должен выявить эти дополнительные усилия и учесть их при конструировании. Рассмотрим ряд примеров.

В настоящее время многопролетные промышленные здания, как правило, проектируют с шарнирным опиранием однопролетных ферм на колонну. В этом случае должна быть предусмотрена возможность поворота опорного сечения фермы, что достигается свободным перемещением верхнего опорного узла фермы по стойке < рис. 28, а >. Для свободного перемещения необходимо образование овальных отверстий для болтов в горизонтальных полках опорных уголков 1 рассматриваемого узла. В типовых фермах вертикальные полки этих уголков имеют отверстия для крепления надколонников по крайним рядам здания. В эти отверстия по средним рядам здания болты ставить нельзя, иначе создается неразрезность ферм. В случае не предусмотренной проектом неразрезности ферм опорная реакция ферм на колонну существенно возрастает, а вместе с ней возрастают усилия в сжатых опорных раскосах. В нижнем поясе могут появиться сжимающие усилия, что может вызвать потерю устойчивости крайних панелей нижнего пояса.

При проектировании промежуточных узлов ферм предполагают, что линии центров тяжести стержней, примыкающих к узлу, сходятся в одной точке — центре узла. Нарушение этого условия вызывает в стержнях дополнительные напряжения. В некоторых случаях полностью избежать эксцентрицитетов весьма трудно. Элементы решетки фермы всегда можно центрировать на центр узла; гораздо сложнее центрировать стержни пояса.

Стремление к экономии металла заставляет менять площадь сечения панелей поясов в соответствии с изменением действующих в них усилий. В этом случае к узлу подходят стержни с разной площадью сечения и часто разной шириной полки в < рис. 28, б >, а следовательно, и с разным расстоянием от обушка уголка до линии центров тяжести z. Совмещение наружных плоскостей этих полок вызывает эксцентрицитет с. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что при эксцентрицитете с, не превышающем 5% ширины полки меньшего из поясных уголков, сходящихся в узле, дополнительные напряжения не опасны для прочности фермы. Большие эксцентрицитеты нормами проектирования не допускаются.

Важное значение имеет решение узлов опирания подкрановых балок на колонны. В этих узлах с подкрановых балок на колонну передаются большие динамические усилия, а опорные части балок претерпевают значительные перемещения и деформации. Для рассматриваемых узлов имеются решения, которые позволяют обеспечить соответствие расчетных и конструктивных схем.

Разрезные подкрановые балки опираются на колонны строгаными или фрезерованными торцами опорных ребер, совпадающих с осью колонны < рис. 29, а >. При таком опирании опорные реакции от подкрановых балок на колонны передаются соосно, без эксцентрицитетов.

Подкрановая балка часто выполняет функции распорки вертикальных связей. В этом узле диагональ связи должна быть соединена с подкрановой балкой, однако такое соединение не должно препятствовать прогибу балки. Конструктивно это решают следующим образом. Опорную плиту колонны 1 выпускают в сторону той подкрановой балки, которая выполняет функцию распорки связей. Фасонку связей 2 конструируют так, чтобы ее размер вдоль опорной плиты 1 был невелик. Нижний пояс подкрановой балки приваривают на монтаже к прокладке 3, которая приварена к опорной плите U. Таким образом, диагональ связей оказывается соединенной с подкрановой балкой. Расстояние от кромки фасонки 2 до края прокладки 3 принимают не менее 150 мм. При прогибе подкрановой балки свободно прогибается и плита 1, вертикальная опорная реакция балки передается на колонну по ее оси опорными ребрами.

Под воздействием крановых нагрузок подкрановые балки прогибаются, а их опорные сечения поворачиваются относительно вертикальной оси, при этом открывается зазор между балками, в зоне верхнего пояса. Для свободного поворота опорных сечений балок на опорах болты, соединяющие опорные ребра соседних балок, сосредоточивают на участке, примерно равном 2/з высоты балки, считая от нижнего пояса.

Рис. 28. Обеспечение соответствия расчетной и конструктивной схем стропильных ферм

Опорная реакция балки сжимает ее опорное ребро и заставляет его укорачиваться. Чтобы не создавать препятствия этой деформации, балку в зоне верхнего пояса следует крепить к колонне только горизонтальной планкой 4, привариваемой на монтаже к коротышам 5 колонны и к верхнему поясу балки. Планка может изгибаться в вертикальной плоскости. В ряде случаев роль планки выполняет фасонка тормозных ферм < см. вид узла сверху >. Уголки 6, соединяющие эти фасонки с колонной, к последней не прикрепляют. При опускании верхнего пояса балки опускается и уголок. Горизонтальные усилия поперечного торможения с балок на колонну передаются при таком решении благодаря плотному прилеганию уголков 6 к полке колонны. Колонна как бы охватывается и зажимается уголками. Аналогичное решение разработано и для колонн крайнего ряда.

Не рекомендуется соединять подкрановые балки с колонной диафрагмами 7. При осадке балки на опоре диафрагма 7 под влиянием опорной реакции поворачивается и отрывается от полки колонны, а иногда происходит разрыв поясных швов колонны на участке а. Вместе с подкрановой балкой прогибаются и тормозные устройства. Поскольку уголки 6 не прикреплены к колонне, они могут перемещаться в любом направлении и не препятствуют прогибу тормозных устройств.

При конструировании неразрезных подкрановых балок необходимо учитывать, что на опорах могут возникать отрицательные опорные реакции, стремящиеся оторвать балку от колонны. Крепление неразрезной балки к колонне при наличии отрицательной опорной реакции показано на рис. 29, б. В накладках 8, соединяющих балку с колонной, должен быть участок 150—200 мм без швов, который необходим для свободного развития в накладках упругих деформаций. Без него может произойти хрупкое разрушение накладок. Опирание подкрановой балки, показанное на рис. 29, б, может создать внецентренное приложение опорной реакции к верхней части колонны. Это необходимо учитывать при расчете колонны и при конструировании опорной части балки.

Рис. 29. Обеспечение соответствия расчетной и конструктивной схем подкрановых балок и балок междуэтажных перекрытий

Во время разработки чертежей решетчатых колонн следует строго следить за центрированием стержней решетки в точке, совпадающей с осью ветви колонны < рис. 29, в >. Нарушение этого правила вызывает в ветви изгибающий момент, равный Ndc. В плоскости действия этого изгибающего момента момент сопротивления ветви колонны обычно невелик и, следовательно, при сравнительно небольшом изгибающем моменте дополнительные напряжения в ветви могут быть значительными. Если эксцентрицитета избежать невозможно, при расчете колонны необходимо учитывать дополнительные напряжения в ветвях.

В междуэтажных перекрытиях и в рабочих площадках обычно принимают шарнирное опирание вспомогательных балок на главные. Однако в рассматриваемых узлах соединение балок выполняют, как показано на рис. 29, г, с помощью болтов. Такое соединение препятствует повороту опорного сечения вспомогательной балки и в некоторой степени служит заделкой. В этих условиях опорное давление балки может возрасти на 20—30%. Поскольку шарнирное соединение балок конструктивно не выполняется, необходимо учитывать возможное увеличение опорной реакции и рассчитывать узел на опорное давление при шарнирном стирании, увеличенное на 20—30%.

В практике часто применяют опирание балок на колонны по типу, показанному на рис. 29. д. Такое опирание в расчете полагают шарнирным. Для приближения конструктивного решения к расчетному необходимо болты, прикрепляющие опорное ребро балки к полке колонны, сосредоточивать в нижней части ребра, а именно в зоне, равной 2/3 высоты балки. При указанном расположении болтов опорное сечение балки может поворачиваться сравнительно свободно.

Опорное ребро балки передает опорное давление на столик. При установке столика на колонну возможно некоторое его смещение, и опорное давление балки будет приложено к столику и швам, прикрепляющим столик к колонне, с эксцентрицитетом, что вызовет неравномерное распределение опорного давления между швами. Поскольку исключить это явление практически невозможно, конструктор должен рассчитывать швы на опорное давление, увеличенное в 1,5 раза.

Далее:

Частные случаи векторных полей

Дифференциальные характеристики векторного поля

Общий план работы над чертежами КМД

Чертеж стропильной фермы из уголков

Повышение долговечности конструкций

Общие положения оформления чертежей КМД

Онлайн калькуляторы и программы расчета конструкций

Примеры рабочих чертежей металлоконструкций КМД

Масштабы в чертежах КМД

Конструирование сварных, болтовых и заклепочных соединений

Экономичность конструкций

Соленоидальное векторное поле

Линейный интеграл и циркуляция векторного поля

Тематическая подборка для проектирования строительных конструкций