1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Узел соединения фермы с колонной

Узел соединения металлической фермы с колонной

Использование: в узлах строительных металлоконструкций при возведении стальных каркасов производственных и общественных зданий и сооружений. Сущность изобретения: узел соединения металлической фермы с колонной включает опорную часть колонны, соединительные элементы, объединяющие опорное ребро нижнего пояса фермы с полкой колонны, прокладки. Узел снабжен накладками в виде уголков, ось горизонтальных полок которых размещена на оси, проходящей через центр тяжести нижнего пояса фермы и образующими с последними замкнутые прямоугольные контуры , вертикальные полки накладок закреплены к горизонтальным полкам нижнего пояса, а торцы горизонтальных полок — к вертикальным полкам уголков нижнего пояса, соединительный элемент выполнен в виде несимметричного двутавра , большая полка которого образована опорным ребром фермы, меньшая полка прикреплена болтами к полке колонны, при этом отношение толщины его стенки к расстоянию между его полками равно от 1/10 до 1/20. 4 ил. (Л с

РЕСПУБЛИК (Я)5 Е 04 В 1/58

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4820686/33 (22) 26.03.90 (46) 23.10.92»Бюл.% 39 (71) Государственный проектный институт

«Днепрпроектстальконструкция» (72) М.И,Герзон, Н.Н.Красношлык, Г.Ф.Коваль и В.А.Малиновский (56) Авторское свидетельство СССР

М 949108, кл. Е 04 В 1/58, 1981, Чертеж Днепропетровского филиала

ЦНИИПСК, шифр 3200 КМ, л.16-1. (54) УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ФЕРМЫ С КОЛОННОЙ (57) Использование: в узлах строительных металлоконструкций при возведении стальных каркасов производственных и общественных зданий и сооружений. Сущность изобретения: узел соединения металлической фермы с колонной включает опорную

Изобретение относится к области строительства, а именно к узлам строительных металлоконструкций и может быть использовано при возведении стальных каркасов производственных и общественных зданий и сооружений, Известен узел соединения металлической фермы с колонной, включающий опорную часть колонны, соединительные элементы в уровне центра тяжести нижнего пояса, опорное ребро фермы (11, Недостатком этого узла является повышенная трудоемкость монтажа и сложность изготовления деталей крепления распорок и вертикальных связей каркаса к полкам колонны в уровне нижних поясов стропильных ферм. Ж „„1 770530А1 часть колонны, соединительные элементы, объединяющие опорное ребро нижнего пояса фермы с полкой колонны, прокладки.

Узел снабжен накладками в виде уголков, ось горизонтальных полок которых размещена на оси. проходящей через центр тяжести нижнего пояса фермы и образующими с последними замкнутые прямоугольные контуры, вертикальные полки накладок закреплены к горизонтальным полкам нижнего пояса, а торцы горизонтальных полок — к вертикальным полкам уголков нижнего пояса, соединительный элемент выполнен в виде несимметричного двутавра, большая полка которого образована опорным ребром фермы, меньшая полка прикреплена болтами к полке колонны, при этом отношение толщины его стенки к расстоянию между его полками равно от 1/10 до 1/20, 4 ил.

Известен также узел соединения металлической фермы с колонной, включающей опорную часть колонны, соединенные. элементы, объединяющие опорное ребро нижнего пояса фермы с полкой колонны, прокладки(21.

В этом техническом решении продольная рамная составляющая передается с колонны на ферму с эксцентриситетом по отношению к опорному узлу, вызывая в стержнях, сходящихся в узел, дополнительные изгибающие моменты, а закрепление опорного ребра посредством набора прокладок к полке колонны приводит к появлению дополнительных напряжений в элементах узла при прогибе фермы под воздействием эксплуатационной нагрузки. В

1770530 связи с этим, недостатками известного узла являются повышенная металлоемкость и рудоемкость монтажа.

Цель изобретения — снижение металлоемкости и трудоемкости монтажа. 5

Указанная цель достигается тем, что узел снабжен накладками в виде уголков, ось горизонтальных полок которых размещена на оси, проходящей через центр тяжести нижнего пояса фермы, и образующими 10 с последними замкнутые прямоугольные контуры, вертикальные полки накладок закреплены к горизонтальным полкам нижнего пояса. а торцы горизонтальных полок к вертикальным полкам уголков нижнего поя- 15 са, соединительный элемент выполнен в виде несимметричного двутавра, большая полка которого образована опорным ребром фермы, а меньшая полка прикреплена болтами к полке колонны, при этом отноше- 20 ние толщины его стенки к расстоянию между его полками равно от 1/10 до 1/20.

Сущность изобретения поясняется чер-. тежами, где на фиг.1 изображен узел, общий вид; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1 при 25 соединении одной фермы с колонной; на фиг.З вЂ” разрез А-А на фиг.1 при соединении двух ферм с колонной; на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.1.

Узел соединения металлической фермы 30 с колонной 1 включает опорную часть колонны 2, соединительные элементы, объединяющие опорное ребро нижнего пояса фермы

З.с.полкой. колонны 4, прокладки 5, болты 6, накладки 7 в виде уголков, ось горизонталь- 35 ных полок которых размещена на оси, проходящей через центр тяжести нижнего пояса 8 фермы, и образующими с последними замкнутые прямоугольные контуры 9.

Вертикальные полки накладок закреплены 40 к горизонтальным полкам нижнего пояса. а торцы горизонтальных полок — к вертикальным полкам уголков нижнего пояса, соединительный элемент выполнен в виде несимметричного двутавра, большая полка которого образована опорным ребром фермы, а меньшая полка прикреплена болтами

6 к полке колонны 4, при этом отношение толщины его стенки к расстоянию между его полками равно от 1/10 до 1/20.

Изобретение позволяет с минимальными трудозатратами осуществлять монтаж элементов здания при соблюдении высокой несущей способности и точности сопряжения соединяемых элементов.

Узел соединения металлической фермы с колонной, включающий опорную часть колонны, соединительные элементы, объединяющие опорное ребро нижнего пояса фермы с полкой колонны, прокладки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения металлоемкости и трудоемкости монтажа, он снабжен накладками в виде уголков, ось горизонтальных полок которых размещена на оси, проходящей через центр тяжести нижнего пояса фермы, и образующими с последними замкнутые прямоугольные контуры, вертикальные полки накладок прикреплены к горизонтальным полкам нижнего пояса, а торцьг горизонтальных полок — к вертикальным полкам уголков нижнего пояса, соединительный элемент выполнен в виде несимметричного двутавра, большая полка которого образована опорным ребром фермы, а меньшая полка прикреплена болтами к полке колонны. при этом соотношение толгцины его стенки и расстояния между его полками составляет 1:10-20.

Составитель M. Герзон

Редактор Г. Бельская Техред М.Моргентал Корректор Н. Тупица

Заказ 3721 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ОПОРНОГО УЗЛА ФЕРМЫ

Сопряжение ригеля с колонной может решаться как опиранием сверху, так и примыканием сбоку. Опирание сверху может быть только шарнирным (рис. 7.17). От фермы на опорную плиту вертикальной несущей конструкции здания передается только вертикальное усилие. Опирание ферм сверху может производиться на стены, железобетонные и металлические колонны. Для удобства монтажа узла и сварки расстояние между нижним поясом и опорной плитой принимают не менее 150 мм.

Сварные швы крепления фасонки и стойки к опорной плите оголовка колонны рассчитывают на опорную реакцию Fr Опорная плита колонны работает на поперечный изгиб пластины опорами которой

Рис. 7.16. Конструктивное решение смежных узлов фермы из парных уголков

Рис. 7.17. Узлы опирания фермы на колонну, опирание сверху, только шарнирное:

а) на крайнюю колонну: 1— надколонник; 2 — нижний пояс фермы; 3 — оголовок колонны; б) опирание двух ферм на среднюю колонну

являются фасонка и опорная стойка, а усилием реактивный отпор (давление) опоры. Поэтому толщина плиты проверяется на изгиб. Обычно толщина плиты принимается равной 20—25 мм, что обеспечивает ее прочность.

Опорный узел с примыканием фермы к колонне сбоку (рис. 7.18) предусматривает как шарнирное (рис. 7.186), так и жесткое сопряжение (рис. 7.18в) фермы с колонной. При шарнирном сопряжении верхний пояс через фасонку крепится к опорному фланцу, который соединяется с колонной болтами и может совершать некоторое перемещение в горизонтальном направлении. Возможность перемещения верхнего пояса появляется, например, когда он прикреплен болтами, а диаметр отверстий на 5—6 мм больше диаметров болтов (рис. 7.186). В однопролетной раме более целесообразно жесткое сопряжение, так как оно уменьшает горизонтальные перемещения каркаса.

Жесткое сопряжение не позволяет верхнему поясу совершать перемещения. Этого можно достичь, например, приварив к верхнему поясу и колонне металлическую пластинку — так называемую рыбку (см. рис. 7.18в).

Расчет узла крепления нижнего пояса производится на расчетные усилия (рис. 7.18г): вертикальную реакцию (Рф = сумма опорных реакций от постоянной и снеговой нагрузок) и горизонтальную реакцию (Яр = сумма продольных усилий от распора рамы и рамных моментов).

Вертикальная реакция передается через строганный торец опорного ребра (фланец). С опорного ребра вертикальная реакция передается на опорный столик. Чтобы болты, прикрепляющие опорный фланец (опорное ребро) к колонне, не могли воспринять опорную реакцию в случае неплотного опирания фланца на опорный столик, предусматривают отверстия для болтов на 3—4 мм больше их диаметра. Ширина опорного ребра фермы bh принимается на 4—6 см меньше ширины полки верхней части колонны, толщина ребра предварительно принимаются th = 3,0 см. Опорное ребро проверяется на выполнение условия прочности на смятие торцевой поверхности:

Читать еще:  Отливы из оцинкованной стали

Сварные швы крепления фланца к фасонке работают на срез в двух направлениях, воспринимая вертикальную реакцию Сф и внецентренно приложенное горизонтальное усилие Яр, а также воспринимают изгибающий момент, возникающий от внецентренного приложения усилия Яр ( , где е — эксцентриситет приложения горизонтального

Прочность этих швов проверяется в точке действия наибольших результирующих напряжений (точка А на рис. 7.18г) по формуле:

— напряжения от действия вертикального усилия V;

от действия центрально приложенного горизонтального усилия Н;

— от действия изгибающего момента при внецентренном приложении усилия Я.

Прочность фасонки также необходимо проверить на срез по условию: где площадь среза фасонки:

Толщина опорного столика назначается не менее чем на 10 мм больше толщины фланца. Высота опорного столика /?/определяется из условия работы сварных швов его крепления к колонне на срез.

где коэффициент 1,2 учитывает возможную неравномерность передачи опорной реакции V в случае неплотного опирания фланца на опорный столик.

Ширина опорного столика назначается конструктивно, на 2—4 см больше ширины опорного фланца фермы.

При шарнирном сопряжении ригеля с колонной расчет верхнего узла можно не проводить и ограничиться лишь конструктивными соображениями.

При жестком сопряжении ригеля с колонной необходимо проводить расчет верхнего опорного узла фермы на действие усилия Pi от рамного момент (рис. 7.18а). Если опорный фланец выполнен достаточно тонким, а расстояние между болтами по горизонтали весьма большое (Ь = 160—200 мм), то возможен изгиб фланца и перемещение верхнего пояса. Такое сопряжение является шарнирным. Если предусмотреть опорный фланец большой толщины, а болты затягивать с контролируемым усилием натяжения (на высокопрочных болтах), то перемещение верхнего пояса будет ограничено, и соединение можно считать жестким.

При конструктивном решении на высокопрочных болтах (7.18а) размеры фланца определяются из условия его работы на изгиб:

где — максимальный изгибающий момент.

Линия действия усилия проходит через центр фланца, поэтому усилия во всех соединительных болтах будут одинаковыми. Тогда требуемое число болтов:

где — несущая способность одного болта на растяжение.

Требуемая величина катета сварных швов крепления фланца к фасонке:

где lw — расчетная длина сварного шва принимается равной высоте фланца минус 1 см:

При конструктивном решении жесткого сопряжении фермы с колонной с помощью металлической пластинки (рис. 7.18в) конструктивно назначается ширина рыбки Ьг а необходимая толщина рыбки определяется по условию прочности:

Необходимая длина сварного шва, крепления пластины (рыбки) к колонне и к поясу фермы определяется по условию прочности:

Фермы пролетом 18—36 м разбиваются на два отправочных элемента с укрупнительными стыками в средних узлах.

При конструировании ферм покрытий предусматривается строительный подъем, равный прогибу от постоянной и длительной временной нагрузок. При плоских кровлях строительный подъем предусматривается принимается равным прогибу от суммарной нормативной нагрузки плюс пролета.

Рис. 7.18. Конструктивное решения примыкания фермы на колонну сбоку

5.2.7. Сопряжение фермы с колонной

Примыкание фермы к колонне сбоку позволяет осуществлять как шарнирное, так и жесткое сопряжение ригеля с колонной (рис. 5.8).

При жестком сопряжении в узле возникает, помимо опорного давления FR, узловой момент M. При расчете момент заменяется парой горизонтальных сил H1 = M/hо, которые воспринимаются узлами крепление нижнего и верхнего поясов к колонне. Нижний пояс дополнительно воспринимает усилие от распора рамы Np = Q. В большинстве случаев опорный момент фермы имеет знак минус, т.е. направлен против часовой стрелки. В этом случае сила Н1, как и Нр, прижимает фланец узла нижнего пояса к колонне. Сжимающие напряжения на поверхности контакта невелики и не проверяются.

Опорный фланец крепится к полке колонны на болтах грубой или нор-мальной точности, которые ставятся в отверстия на 3 – 4 мм больше диаметра болтов, чтобы они не могли воспринимать опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик. Количество болтов принимается конструктивно (обычно 6…8 болтов диаметром 20 – 24 мм).

Если в опорном узле возникает положительный момент (это возможно, как правило, при легких кровлях), то усилие Н отрывает фланец от колонны, следовательно, болты следует рассчитывать на растяжение с учетом эксцентриситета, вызванного несовпадением центра болтового поля и осевой линии нижнего пояса фермы, по которой приложено усилие Н (рис. 5.9).

Рис. 5.8. Узел сопряжения фермы с колонной

Рис. 5.9. К расчету болтов крепления фланца опорного узла к колонне

Условно предполагается, что возникающее при этом вращение узла проходит вокруг линии, проходящей через ось болтов, наиболее удаленных от точки приложения силы Н (примерно на 40 – 80 мм ниже верха фасонки).

Усилие, приходящееся на наиболее нагруженный болт определяется по формуле

Nmax = N1 = ,

где z – расстояние от нижнего пояса фермы (линия приложения силы Н) до оси наиболее удаленного болта ;

l1 – расстояние между крайними болтами;

–сумма квадратов расстояний между осями болтов и осью вращения узла ();

n = 2 – количество болтов в каждом горизонтальном ряду соединения.

Вертикальное давление FR передается с опорного фланца узла фермы через строганные поверхности на опорный столик, причем фланец выпускается за пределы фасонки на а ≤ 1,5 tф.

Опорный столик выполняется из листа стали толщиной 30 –40 мм или при небольшом опорном давлении (FR = 200 – 250 кН) из отрезка уголка с частично срезанной полкой. Опорный столик делается несколько шире опорного фланца и приваривается к колонне.

Сопряжение фермы с колонной можно считать шарнирным, если фланец верхнего узла фермы сделать тонким (tфл = 8 – 10 мм) и возможно малой длины, а расстояние между болтами по горизонтали принять достаточно большим (bо = 160 – 200 мм). В этом случае фланец будет гибким и не сможет воспринимать сколько-нибудь существенную силу Н1.

При жестком сопряжении фланец верхнего узла и болты его крепления к колонне рассчитываются на отрывающее усилие Н1.

Другим вариантом шарнирного узла при примыкании фермы к колонне сбоку является сопряжение верхнего пояса с колонной на болтах нормальной точности, поставленных в овальные отверстия.

В нижнем опорном узле передача опорного давления FR и горизонтальной силы, появляющейся в результате узлового момента рамы, осуществляется раздельно.

Пример 5.8. Рассчитать конструкцию жесткого сопряжения фермы с колонной (см. рис. 5.8). Максимальный отрицательный опорный момент М = – 1144,6 кН∙м. Опорное давление FR = – 479,3 кН. Усилия в нижнем поясе N1 = + 399,4 кН, в опорном раскосе N2 = – 623,9 кН. Поперечная сила в колонне на уровне нижнего пояса фермы Q = – 112,6 кН.

Материал конструкций – сталь С255 с расчетными сопротивлениями Rу = 24 кН/см 2 и Rs = 0,58 Ry = 13,92 кН/см 2 . Сварка механизированная в среде углекислого газа, сварочная проволока Св-08Г2С, диаметр проволоки d = 2 мм. Расчетные сопротивления: металла шва Rwf = 21,5 кН/см 2 , металла по границе сплавления Rwz = 16,65 кН/см 2 . Сварка выполняется в нижнем положении. Коэффициенты f = 0,9; z = 1,05; wf = wz = 1 (конструкция эксплуатируется при t > –40 о C); с = 1.

Расчет швов выполняем по металлу границы сплавления.

Катеты швов принимаем в зависимости от толщины уголков. В одном узле желательно иметь не более двух типоразмеров швов. Полученные по расчету длины швов округляются в большую сторону до 10 мм. Если по расчету длина шва меньше 50 мм, то принимается lw = 50 мм.

Принимаем катеты швов:

– вдоль обушки kf = 10 мм о , по формуле

Центр швов, прикрепляющих фланец к фасонке, не совпадает с осью нижнего пояса. Эксцентриситет составил е = 80 мм.

Фланец для четкости опирания выступает на 15 – 20 мм ниже фасонки опорного узла, но не более amax ≤ 1,5tфл. Выпускаем фланец за пределы фасонки на а = 20 мм, что меньше amax = 1,5 ∙ 16 = 24 мм.

Размеры опорного фланца назначаем конструктивно: толщина tфл = 16 – 20 мм; высота l = hф + a = 400 + 20 = 420 мм; ширина bфл = 180 мм (из условия размещения двух вертикальных рядов болтов).

Вертикальная реакция фермы FR передается с опорного фланца через строганые поверхности на опорный столик.

Площадь торца фланца

Торец фланца проверяем на смятие:

где Rp = 33,6 кН/см 2 – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки) для стали С255, принимаемое по табл. 2.4.

Читать еще:  Утепление плоской кровли пенополистиролом

Определяем расстояние между линиями центров тяжести верхнего и нижнего поясов в опорном сечении фермы:

где z1иz3 – привязки поясов (расстояние от обушков до центра тяжести уголков), округленные до 5 мм.

Горизонтальное усилие, передаваемое на верхний и нижний пояса ферм:

Общее горизонтальное воздействие на нижний пояс

Швы, прикрепляющие фасонку опорного узла к фланцу, работают в сложных условиях (рис. 5.10).

Рис. 5.10. К расчету сварного шва крепления фланца к фасонке

При действии опорного давления FR швы срезаются вдоль, в них возникают напряжения:

где kf = 10 мм (задаются в пределах 10 – 20 мм);

Усилие Н приводит к срезу шва в направлении, перпендикулярном оси

Поскольку центр шва не совпадает с осью нижнего пояса, на шов действует момент

М = Не = 483 ∙ 8 = 3864 кН∙см.

Под действием момента шов также работает на срез перпендикулярно оси шва:

Шов проверяем в наиболее напряженной точке А по металлу границы сплавления по результирующей напряжений:

= 14,4 кН/см 2 2 .

Угловые швы крепления столика рассчитываем на усилие

где коэффициент 1,2 учитывает возможный эксцентриситет передачи вертикального усилия, непараллельность торцов опорного фланца фермы и столика (неточность изготовления), вызывающую неплотность опирания фланца (его перекос в своей плоскости), что приводит к неравномерности распределения реакции между вертикальными швами.

Высота опорного столика lст устанавливается по требуемой протяженности сварных швов:

= 575,16 / (2 ∙ 1,05 ∙ 16,65 ∙ 1 ∙ 1) + 1 = 17,45 см.

Принимаем столик из листа 220×180×30 мм.

В узле крепления верхнего пояса сила Н1 = 370,4 кН стремится оторвать фланец от колонны и вызывает его изгиб (рис. 5.11).

Рис. 5.11. К расчету узла крепления верхнего пояса фермы к колонне:

а – работа фланца на изгиб; б – расчетная схема

Рекомендуется проектировать верхний узел так, чтобы линия действия силы Н1 проходила через центр фланца. В этом случае усилие растяжения во всех болтах распределяется равномерно.

Принимаем болты класса прочности 5.6 с расчетным сопротивлением болтов, работающих на растяжение, Rbt = 210 МПа = 21 кН/см 2 (табл. 5.11).

Шарнирное и жесткое сопряжение ферм и стальных колонн

Геометрические схемы основных типов стальных ферм, размеры перекрываемых ими пролетов и применение(в т.ч. уметь определять на рисунке); элементы фермы.

Стальные фермы могут быть раз­личной формы и очертания, выбор ти­па ферм зависит он назначения и объемно-планировочного решения про­мышленного здания. Применяют фермы с парал­лельными поясами, полигональные, треугольные, с параллельными пояса­ми с затяжкой, сегментные, парабо­лические и др.

Фермы с параллельными поясами — для зданий с плоским по­крытием, а также для устройства под­стропильных конструкций. Их пролет до 60 м и более. Поли­гональные фермы устраивают при по­крытиях с рулонной кровлей при пролетах до 36 м. Треугольные фермы дают возможность осуществить покры­тия с крутыми кровлями из асбесто-цементных или стальных листов, вслед­ствие чего высота ферм в середине пролета достигает значительных раз­меров, а это ограничивает их пролеты величиной 36—48 м. В массовом пром. строи­тельстве применяют унифицированные полигональные фермы пролетом 24, 30 и 36 м с уклоном верхнего пояса 1:8 (рис. 25.8, а) и плоские с парал­лельными поясами (рис. 25.8, б), по которым устраивают рулонные кровли. В отдельных случаях такие фермы уст­раивают для перекрытия 18-метровых пролетов.

Фермы с крутыми скатами (рис. 25.8, в) используют для пролетов 18, 24, 30 и 36 м при кровлях из листовых материалов. Размеры панелей ферм унифицированы и соответствуют ук­рупненным модулям, т. е. 1,5 м. Высо­та полигональных ферм на опорах для всех пролетов принята одинаковой — 2,2 и 0,45 м при крутых скатных кровлях.

Большепролетные фермы (рис. 25.9) могут перекрывать пролеты до 90 м и иметь различные схемы решеток: треугольную, раскосную, крестовую и др. Выбор схемы решетки зависит от характера приложения нагрузки, очер­тания и высоты ферм.

Опирание ферм на стальные колонны может быть шар­нирным и жестким. При шарнирном соединении (рис. 25.11, а) ферму опи­рают на оголовок колонны выступаю­щим краем опорной фасонки, соблю­дая центрирование элементов фермы и колонны. Для восприятия нагрузки верхнюю часть оголовка усиливают одним или двумя вертикальными реб­рами. Опорный узел фермы соединяют, с колонной анкерными болтами, для чего оголовок заканчивают горизонтальной диафрагмой.

При жестком соединении нижний опорный узел фермы устанавливают на монтажный столик (рис. 25.11, б), представляющий собой обрезок круп­ного прокатного уголка, который при­крепляют к колонне болтами и свар­кой. На рис. 25.11, в показано жесткое рамное соединение двух ферм смеж­ных пролетов между собой и между фермой и колонной каркаса.

48. Обеспечение пространственной жесткости и устойчивости стального каркаса одноэтажного промышленного здания: виды связей и где устраиваются.

1-портальна вертикальна (шаг колонн 12м), крестовая (шаг 6м). Установка по каждому ряду только в середине температурного блока, чтобы температурные деформации наружных стен не приводили к местным разрушениям связей стеновых панелей.

Портальная связь шаг 12м. Связи выполняются из стальных прокатных элементов. Связи устанавливаются в подкрановых частях колонны или по всей высоте. В безкрановых зданиях или при высоте до 6м связи не устраиваются. Над крановой части связи устраиваются при тяжелой работе кранов.

2-Чтобы повысить жесткость диска покрытия в торцах температурного блока в крайних шагах устанавливаются вертикальные связи в покрытии. Верхний пояс связевой фермы крепится к верхнему поясу стропил. Нижний пояс к верху колонн.

Для кранов тяжелого режима работы тоже самое (вертикальные связи в покрытии). В центре температурного блока.

3-Вертикальные связи в покрытии не устанавливаются при скатной кровле и при высоте стропильных конструкций на опоре менее 0,9 м, а так же при наличие подстропильных конструкций.

4-Ж/б или стальные балки распорки опираются на сварные стойки а верхнем уровне колонн. Устанавливают по всем рядам колонн свободных от вертикальных связей. При использовании подстропильной конструкции, распорки устанавливаются только в крайних рядах.

Дата добавления: 2015-04-24 ; Просмотров: 9107 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Сопряжение фермы с колонной

Примыкание фермы к колонне сбоку позволяет осуществлять как шарнирное, так и жесткое сопряжение ригеля с колонной (рис. 5.8).

При жестком сопряжении в узле возникает, помимо опорного давления FR, узловой момент M. При расчете момент заменяется парой горизонтальных сил H1 = M/hо, которые воспринимаются узлами крепление нижнего и верхнего поясов к колонне. Нижний пояс дополнительно воспринимает усилие от распора рамы Np = Q. В большинстве случаев опорный момент фермы имеет знак минус, т.е. направлен против часовой стрелки. В этом случае сила Н1, как и Нр, прижимает фланец узла нижнего пояса к колонне. Сжимающие напряжения на поверхности контакта невелики и не проверяются.

Опорный фланец крепится к полке колонны на болтах грубой или нор-мальной точности, которые ставятся в отверстия на 3 – 4 мм большедиаметра болтов, чтобы они не могли воспринимать опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик. Количество болтов принимается конструктивно (обычно 6…8 болтов диаметром 20 – 24 мм).

Если в опорном узле возникает положительный момент (это возможно, как правило, при легких кровлях), то усилие Н отрывает фланец от колонны, следовательно, болты следует рассчитывать на растяжение с учетом эксцентриситета, вызванного несовпадением центра болтового поля и осевой линии нижнего пояса фермы, по которой приложено усилие Н (рис. 5.9).

Рис. 5.8. Узел сопряжения фермы с колонной

Рис. 5.9. К расчету болтов крепления фланца опорного узла к колонне

Условно предполагается, что возникающее при этом вращение узла проходит вокруг линии, проходящей через ось болтов, наиболее удаленных от точки приложения силы Н (примерно на 40 – 80 мм ниже верха фасонки).

Усилие, приходящееся на наиболее нагруженный болт определяется по формуле

Nmax = N1 = ,

где z – расстояние от нижнего пояса фермы (линия приложения силы Н) до оси наиболее удаленного болта ;

l1 – расстояние между крайними болтами;

– сумма квадратов расстояний между осями болтов и осью вращения узла ( );

n = 2 – количество болтов в каждом горизонтальном ряду соединения.

Вертикальное давление FR передается с опорного фланца узла фермы через строганные поверхности на опорный столик, причем фланец выпускается за пределы фасонки на а ≤ 1,5 tф.

Опорный столик выполняется из листа стали толщиной 30 –40 мм или при небольшом опорном давлении (FR = 200 – 250 кН) из отрезка уголка с частично срезанной полкой. Опорный столик делается несколько шире опорного фланца и приваривается к колонне.

Сопряжение фермы с колонной можно считать шарнирным, если фланец верхнего узла фермы сделать тонким (tфл = 8 – 10 мм) и возможно малой длины, а расстояние между болтами по горизонтали принять достаточно большим (bо = 160 – 200 мм). В этом случае фланец будет гибким и не сможет воспринимать сколько-нибудь существенную силу Н1.

Читать еще:  Как крепить сайдинг на пенопласт?

При жестком сопряжении фланец верхнего узла и болты его крепления к колонне рассчитываются на отрывающее усилие Н1.

Другим вариантом шарнирного узла при примыкании фермы к колонне сбоку является сопряжение верхнего пояса с колонной на болтах нормальной точности, поставленных в овальные отверстия.

В нижнем опорном узле передача опорного давления FR и горизонтальной силы, появляющейся в результате узлового момента рамы, осуществляется раздельно.

Пример 5.8. Рассчитать конструкцию жесткого сопряжения фермы с колонной (см. рис. 5.8). Максимальный отрицательный опорный момент М = – 1144,6 кН∙м. Опорное давление FR = – 479,3 кН. Усилия в нижнем поясе N1 = + 399,4 кН, в опорном раскосе N2 = – 623,9 кН. Поперечная сила в колонне на уровне нижнего пояса фермы Q = – 112,6 кН.

Материал конструкций – сталь С255 с расчетными сопротивлениями Rу = 24 кН/см 2 и Rs = 0,58 Ry = 13,92 кН/см 2 . Сварка механизированная в среде углекислого газа, сварочная проволока Св-08Г2С, диаметр проволоки d = 2 мм. Расчетные сопротивления: металла шва Rwf = 21,5 кН/см 2 , металла по границе сплавления Rwz = 16,65 кН/см 2 . Сварка выполняется в нижнем положении. Коэффициенты f = 0,9; z = 1,05; wf = wz = 1 (конструкция эксплуатируется при t > –40 о C); с =1.

Расчет швов выполняем по металлу границы сплавления.

Катеты швов принимаем в зависимости от толщины уголков. В одном узле желательно иметь не более двух типоразмеров швов. Полученные по расчету длины швов округляются в большую сторону до 10 мм. Если по расчету длина шва меньше 50 мм, то принимается lw = 50 мм.

Принимаем катеты швов:

– вдоль обушки kf = 10 мм о , по формуле

Центр швов, прикрепляющих фланец к фасонке, не совпадает с осью нижнего пояса. Эксцентриситет составил е = 80 мм.

Фланец для четкости опирания выступает на 15 – 20 мм ниже фасонки опорного узла, но не более amax ≤ 1,5tфл. Выпускаем фланец за пределы фасонки на а = 20 мм, что меньше amax = 1,5 ∙ 16 = 24 мм.

Размеры опорного фланца назначаем конструктивно: толщина tфл = 16 – 20 мм; высота l = hф + a = 400 + 20 = 420 мм; ширина bфл = 180 мм (из условия размещения двух вертикальных рядов болтов).

Вертикальная реакция фермы FR передается с опорного фланца через строганые поверхности на опорный столик.

Площадь торца фланца

Торец фланца проверяем на смятие:

где Rp = 33,6 кН/см 2 – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки) для стали С255, принимаемое по табл. 2.4.

Определяем расстояние между линиями центров тяжести верхнего и нижнего поясов в опорном сечении фермы:

где z1 и z3 – привязки поясов (расстояние от обушков до центра тяжести уголков), округленные до 5 мм.

Горизонтальное усилие, передаваемое на верхний и нижний пояса ферм:

Общее горизонтальное воздействие на нижний пояс

Швы, прикрепляющие фасонку опорного узла к фланцу, работают в сложных условиях (рис. 5.10).

Рис. 5.10. К расчету сварного шва крепления фланца к фасонке

При действии опорного давления FR швы срезаются вдоль, в них возникают напряжения:

где kf = 10 мм (задаются в пределах 10 – 20 мм);

Усилие Н приводит к срезу шва в направлении, перпендикулярном оси

Поскольку центр шва не совпадает с осью нижнего пояса, на шов действует момент

М = Не = 483 ∙ 8 = 3864 кН∙см.

Под действием момента шов также работает на срез перпендикулярно оси шва:

Шов проверяем в наиболее напряженной точке А по металлу границы сплавления по результирующей напряжений:

= 14,4 кН/см 2

Угловые швы крепления столика рассчитываем на усилие

где коэффициент 1,2 учитывает возможный эксцентриситет передачи вертикального усилия, непараллельность торцов опорного фланца фермы и столика (неточность изготовления), вызывающую неплотность опирания фланца (его перекос в своей плоскости), что приводит к неравномерности распределения реакции между вертикальными швами.

Высота опорного столика lст устанавливается по требуемой протяженности сварных швов:

= 575,16 / (2 ∙ 1,05 ∙ 16,65 ∙ 1 ∙ 1) + 1 = 17,45 см.

Принимаем столик из листа 220×180×30 мм.

В узле крепления верхнего пояса сила Н1 = 370,4 кН стремится оторвать фланец от колонны и вызывает его изгиб (рис. 5.11).

Рис. 5.11. К расчету узла крепления верхнего пояса фермы к колонне:

а – работа фланца на изгиб; б – расчетная схема

Рекомендуется проектировать верхний узел так, чтобы линия действия силы Н1 проходила через центр фланца. В этом случае усилие растяжения во всех болтах распределяется равномерно.

Принимаем болты класса прочности 5.6 с расчетным сопротивлением болтов, работающих на растяжение, Rbt = 210 МПа = 21 кН/см 2 (табл. 5.11).

Таблица 5.11

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась — это был конец пары: «Что-то тут концом пахнет». 8543 — | 8123 — или читать все.

188.64.174.65 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Узлы монтажных соединений стального каркаса

Конструкции соединений. Узлы монтажных соединений несущих элементов стального каркаса зданий и сооружений, как правило, проектируют на грубых, нормальных или высокопрочных болтах или на сварке. При этом сварные соединения сначала скрепляют грубыми монтажными болтами, а затем, поскольку этого недостаточно по расчету на прочность, сваривают. В зависимости от вида конструкций и конструктивного решения узла, что определяется проектом, соединяемые элементы сваривают непосредственно либо с помощью дополнительных стыковых накладок.

Ниже приведены конструкции некоторых типичных соединений.

Стыки колонн. Колонны высотой 18 м и более перед транспортированием членят на отправочные элементы, исходя из габаритных размеров транспортных средств. При монтаже части таких колонн соединяют, сваривая стыкуемые элементы непосредственно, а также при помощи стальных накладок, которые устанавливают на болтах и приваривают к соединяемым элементам.

Стыки колонн одноэтажных производственных зданий делают обычно в местах присоединения надкрановой части, т. е. той части, которая располагается выше подкрановых балок и к которой крепят стропильные фермы (см. схему ниже, узел I ). Надкрановая часть колонны 4 стыкуется своим фрезерованным торцом 11 с фрезерованным торцом основной части 2 колонны. Обе части в этом месте сваривают между собой. Кроме того, обе части соединяют между собой стыковой листовой накладкой 3, которую приваривают к полкам основной 2 и надколонной 4 частей колонны.

Соединение подкрановых балок с колоннами. Подкрановые балки 7 соединяют с колоннами 2 болтами 8 и с надкрановой частью колонны 4 тормозными конструкциями 12, которые присоединяют к колоннам и балкам также болтами и сваркой. При этом подкрановая балка опирается ребром вертикального листа 10 непосредственно на опорную плиту 9 колонны 2 (см. схему ниже, узел II ).

Соединение ферм с колоннами. Монтажные соединения стропильных ферм с колоннами (см. узел III на схеме ниже) выполняют двумя способами: шарнирным и жестким (рамным).


Узлы соединения стального каркаса производственного одноэтажного здания

а — поперечное сечение каркаса (узлы I — сварной стык колонны; II — болтовое соединение подкрановой балки с колонной; III (см. нижнюю схему) — соединение стропильной фермы с колонной); б — конструктивная схема узлов I и II ; 1 — опорная часть (база) колонны, 2 — основная часть колонны, 3 — стыковая накладка, 4 — надкрановая часть колонны, 5 — опорная стойка, 6 — стропильная ферма, 7 — подкрановая балка, 8 — болты, 9 — опорная плита, 10 — опорное ребро подкрановой балки, 11 — фрезерованные торцы соединяемых частей колонны, 12 — деталь крепления подкрановой балки к колонне.


Узлы соединения стропильной фермы с колонной (узел III )

а — верхнего пояса, б — нижнего пояса; 1 — стойка (оголовок) колонны, 2 — стыковая накладка, 3 — отверстия для монтажных болтов, 4 — верхний пояс фермы из спаренных уголков, 5 — монтажные сварные швы, 6 — фасонки опорных узлов фермы, 7 — раскосы фермы, 8 — нижний пояс фермы из спаренных уголков, 9 — опорный монтажный столик.

При шарнирном опирании фермы на колонну (см. схему выше, поз. а) соединение верхнего пояса фермы с колонной не рассчитывается на полное восприятие горизонтального усилия в узле. В этом случае верхний пояс 4 фермы прикрепляют к колонне, соединяя фасонку 6 болтами и монтажным сварным швом 5 к пластинам, приваренным к колонне. При жестком (рамном) соединении фермы с оголовком 1 колонны в узле сопряжения верхнего пояса дополнительно ставят стыковую накладку 2, которая соединяется с опорной плитой оголовка колонны и поясом фермы 4 болтами и сваркой.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector