Den stive forbindelsen av bjelker med søyler danner et rammesystem (e).
Når bjelkene er låst opp ovenfra, har støtteenheten til den overliggende strukturen en tverrribbe med en frest ende som stikker ut 15-25 mm, gjennom hvilken trykk overføres til søylen (fig. a, b, d). Mindre vanlig er en enhetsdesign hvor støttetrykket overføres av den indre ribben til bjelken som er plassert over søyleflensen (c, d). Hvis den tverrgående støtteribben til den overliggende bjelken har en utstikkende ende (a, b, d), overføres støttetrykket først til støtteplaten til søylehodet, deretter til støtteribben på hodet, og fra denne ribben til veggen av søylen (eller tverrbjelke i en gjennomgående søyle (e) og deretter jevnt fordelt over søylens tverrsnitt. Bunnplaten på hodet tjener til å overføre trykk fra endene av bjelken til støtteribbene på søylen. hode, derfor bestemmes tykkelsen ikke ved beregning, men av designhensyn og tas vanligvis til 16-25 mm. Fra bunnplaten overføres trykket til støtteribbene på hodet gjennom horisontale sveiser, endene av ribbene er festet til platen.. Benet til disse sømmene bestemmes av formelen
Når du installerer bunnplaten på den freste enden av søylestangen, sikrer den fullstendig kontakt av platen til søyleribben, og støttetrykket overføres ved direkte kontakt med overflatene, og sveisene som fester bunnplaten tas strukturelt.
e) 
I tillegg må vilkår oppfylles for å sikre lokal stabilitet av støtteribben.
Bunnen av støtteribbene på hodet er forsterket med tverrgående ribber som forhindrer dem i å vri seg ut av kolonnens plan under ujevnt trykk fra endene av de overliggende bjelkene, som oppstår fra unøyaktig produksjon og installasjon.
Fra bæreribbene overføres trykk til søyleveggen gjennom kilsveiser. Basert på dette, den nødvendige lengden på ribbene.
Den beregnede lengden på sømmene bør ikke overstige .
Ribbene kontrolleres også for skjæring:
hvor 2 er antall skiver;
– tykkelsen på veggen til en søyle eller traversen til en gjennomgående søyle.
Ved høye støttetrykk overstiger skjærspenningene i veggen designmotstanden. I dette tilfellet økes lengden på ribben eller en tykkere vegg tas i bruk. Du kan øke veggtykkelsen bare ved toppen av kolonnen (b). Denne løsningen reduserer metallforbruket, men er mindre teknologisk avansert å produsere.
Ytterligere fordeling av trykk fra søyleveggen over hele tverrsnittet av den massive søylestangen sikres ved gjennomgående sømmer som forbinder flensene og veggen.
I gjennomgående kolonner (e) overføres trykket fra traversen til kolonnens grener gjennom kilsveisinger, hvis ben må være minst:
Søylehodet med støtteribber til bjelkene plassert over søyleflensene (c) er designet og beregnet på samme måte som den forrige, bare rollen til støtteribbene til hodet utføres av søyleflensene. Hvis trykket fra hodeplaten overføres til kolonnen gjennom sveiser (enden av kolonnen er ikke frest), bestemmes lengden på sveisene som fester en flens av kolonnen til platen ut fra tilstanden til skjæringen av dem. reaksjon av en stråle:
,
hvor er støttereaksjonen til en bjelke, er bredden på søyleflensen.
Hvis enden av søylen freses, er sveisene laget strukturelt med et minimumsben. For å sikre overføring av støttetrykk over hele bredden av bæreribben til bjelken med en stor bredde av bjelkekorder og smale søyleflenser, er det nødvendig å designe en utvidet tverrbjelke (fig. d). Det er konvensjonelt antatt at støttetrykket fra platen overføres først fullstendig til traversen, og deretter fra traversen til søyleflensen, i samsvar med dette beregnes sømmene for å feste traversen til platen og søylen. Når konstruksjonen støttes på søylen fra siden (e), overføres den vertikale reaksjonen gjennom den høvlede enden av støtteribben til bjelken til enden av støttebordet og fra den til søyleflensen. Tykkelsen på støttebordet antas å være 5-10 mm større enn tykkelsen på bæreribben til bjelken. Hvis støttereaksjonen til bjelken ikke overstiger 200 kN, er støttebordet laget av et tykt hjørne med en avskåret flens; hvis reaksjonen er større, er bordet laget av et ark med en høvlet øvre ende. Hver av de to sømmene som fester bordet til søylen beregnes for 2/3 av støttereaksjonen, som tar hensyn til mulig ikke-parallellisme mellom endene av bjelken og bordet, en konsekvens av produksjonsunøyaktigheter og derfor, ujevn trykkoverføring mellom endene. Den nødvendige lengden på en bordfestesøm bestemmes av formelen:
.
Noen ganger er bordet sveiset ikke bare langs tankene, men også langs den nedre enden, i dette tilfellet bestemmes den totale lengden på sømmen av en kraft lik
Søylehodet tjener som støtte for de overliggende konstruksjonene (bjelker, takstoler) og fordeler den konsentrerte belastningen på søylen jevnt over stangens tverrsnitt.
Forbindelsen mellom bjelker og søyler kan være fri eller stiv. Hengselleddet overfører kun vertikale belastninger (a, b, c, d, e).
Den stive forbindelsen av bjelker med søyler danner et rammesystem (e).
Når bjelkene er låst opp ovenfra, har støtteenheten til den overliggende strukturen en tverrribbe med en frest ende som stikker ut 15-25 mm, gjennom hvilken trykk overføres til søylen (fig. a, b, d). Mindre vanlig er en enhetsdesign hvor støttetrykket overføres av den indre ribben til bjelken som er plassert over søyleflensen (c, d). Hvis den tverrgående støtteribben til den overliggende bjelken har en utstikkende ende (a, b, d), overføres støttetrykket først til støtteplaten til søylehodet, deretter til støtteribben på hodet, og fra denne ribben til veggen av søylen (eller tverrbjelke i en gjennomgående søyle (e) og deretter jevnt fordelt over søylens tverrsnitt. Støtteplaten på hodet tjener til å overføre trykk fra endene av bjelken til støtteribbene til hode, derfor bestemmes tykkelsen ikke ved beregning, men av designhensyn og tas vanligvis til å være 16-25 mm.
Fra bunnplaten overføres trykket til hodets støtteribber gjennom horisontale sveiser, og endene av ribbene festes til platen.
Benet til disse sømmene bestemmes av formelen
.
Når du installerer bunnplaten på den freste enden av søylestangen, sikrer den fullstendig kontakt av platen til søyleribben, og støttetrykket overføres ved direkte kontakt med overflatene, og sveisene som fester bunnplaten tas strukturelt.
Bredden på støtteribben bestemmes ut fra trykkfasthetstilstanden.
I tillegg må vilkår oppfylles for å sikre lokal stabilitet av støtteribben.
.
Bunnen av støtteribbene på hodet er forsterket med tverrgående ribber som forhindrer dem i å vri seg ut av kolonnens plan under ujevnt trykk fra endene av de overliggende bjelkene, som oppstår fra unøyaktig produksjon og installasjon.
Fra bæreribbene overføres trykk til søyleveggen gjennom kilsveiser. Basert på dette, den nødvendige lengden på ribbene.
.
Den beregnede lengden på sømmene bør ikke overstige .
Ribbene er også sjekket for skjær: 
,
hvor 2 er antall skiver;
– tykkelsen på søylens vegg eller travers på den gjennomgående søylen.
Ved høye støttetrykk overstiger skjærspenningene i veggen designmotstanden. I dette tilfellet økes lengden på ribben eller en tykkere vegg tas i bruk. Du kan øke veggtykkelsen bare ved toppen av kolonnen (b). Denne løsningen reduserer metallforbruket, men er mindre teknologisk avansert å produsere.
Ytterligere fordeling av trykk fra søyleveggen over hele tverrsnittet av den massive søylestangen sikres ved gjennomgående sømmer som forbinder flensene og veggen.
I gjennomgående kolonner (e) overføres trykket fra traversen til kolonnens grener gjennom kilsveisinger, hvis ben må være minst:
.
Søylehodet med støtteribber til bjelkene plassert over søyleflensene (c) er designet og beregnet på samme måte som den forrige, bare rollen til støtteribbene til hodet utføres av søyleflensene. Hvis trykket fra hodeplaten overføres til kolonnen gjennom sveiser (enden av kolonnen er ikke frest), bestemmes lengden på sveisene som fester en flens av kolonnen til platen ut fra tilstanden til skjæringen av dem. reaksjon av en stråle:
,
hvor er støttereaksjonen til en bjelke, er bredden på søyleflensen.
Hvis enden av søylen freses, er sveisene laget strukturelt med et minimumsben. For å sikre overføring av støttetrykk over hele bredden av bæreribben til bjelken med en stor bredde av bjelkekorder og smale søyleflenser, er det nødvendig å designe en utvidet tverrbjelke (fig. d). Det er konvensjonelt antatt at støttetrykket fra platen overføres først fullstendig til traversen, og deretter fra traversen til søyleflensen, i samsvar med dette beregnes sømmene for å feste traversen til platen og søylen. Når konstruksjonen støttes på søylen fra siden (e), overføres den vertikale reaksjonen gjennom den høvlede enden av støtteribben til bjelken til enden av støttebordet og fra den til søyleflensen. Tykkelsen på støttebordet antas å være 5-10 mm større enn tykkelsen på bæreribben til bjelken. Hvis støttereaksjonen til bjelken ikke overstiger 200 kN, er støttebordet laget av et tykt hjørne med en avskåret flens; hvis reaksjonen er større, er bordet laget av et ark med en høvlet øvre ende. Hver av de to sømmene som fester bordet til søylen beregnes for 2/3 av støttereaksjonen, som tar hensyn til mulig ikke-parallellisme mellom endene av bjelken og bordet, en konsekvens av produksjonsunøyaktigheter og derfor, ujevn trykkoverføring mellom endene. Den nødvendige lengden på en bordfestesøm bestemmes av formelen:
.
Noen ganger er bordet sveiset ikke bare langs tankene, men også langs den nedre enden, i dette tilfellet bestemmes den totale lengden på sømmen av en kraft lik
.
STÅLSØYLE
BYGNINGER OG STRUKTURER
Sentralt komprimerte søyler brukes til å støtte mellomgulv og belegg av bygninger, arbeidsplattformer og overganger. Søylestrukturen består av selve stangen og støtteanordninger - hodet og basen. De overliggende bygningskonstruksjonene som direkte belaster søylen hviler på hodet, søylestangen overfører lasten fra hodet til basen og er hovedkonstruksjonselementet, og basen overfører hele den mottatte lasten fra stangen til fundamentet.
Kolonnetyper
Det er tre typer søyler som brukes i bygningsrammer:
— kolonner med konstant tverrsnitt;
— kolonner med variabelt tverrsnitt (trinn);
— kolonner av separat type.
Kolonner med konstant seksjon brukes i kranløse bygninger og i bygninger med mulighet for å bruke overhead og bro elektriske løftemekanismer med en løftekapasitet på opptil 20 tonn, som regel, med en nyttig høyde fra gulvnivå til bunnen av takstolene på ikke mer enn 12 m.
Ved bruk av kraner med en løftekapasitet på mer enn 15 tonn, trinnede kolonner bestående av to deler, den øvre delen er vanligvis en sveiset eller rullet I-bjelke, den nedre delen består av et telt og en krangren som er forbundet med hverandre enten med bånd i form av en massiv plate eller av et gjennomgående gitter av varmvalsede vinkler.
Separate søyler brukes i bygninger med kraner med en løftekapasitet på mer enn 150 tonn og en høyde på 15-20 m. Teltet og kranstiverne i denne utformingen er forbundet med hverandre med en rekke horisontale lameller som er fleksible i vertikalplanet, på grunn av hvilke lastoppfatningen er atskilt, kranstaget mottar kun den vertikale kraften fra traverskranen, og teltgrenen samler all last fra rammen og dekket av bygningen.
Kolonneseksjoner
Søylestenger er laget av enkle bredflens I-bjelker eller laget av flere valsede profiler; komposittstenger er delt inn i gjennomgående og solide. Gjennom ene er i sin tur delt inn i uavstivet, gitter og perforert.
Solide søyler oftest er de en sveiset eller rullet bredflens I-bjelke, hvor det sveisede alternativet har en fordel på grunn av muligheten til å velge det optimale tverrsnittet for å sikre den nødvendige stivheten i søylen og samtidig spare materiale. Ganske enkelt å produsere er søyler med tverrsnitt som er like stabile i to retninger. Med samme dimensjoner overgår tverrsnittet I-bjelken på grunn av større stivhet. Solide søyler inkluderer også søyler med lukket snitt, som kan være sammensatt av parvise valsede kanaler, bøyde elektrisk-sveisede profiler eller runde rør En betydelig ulempe med dette alternativet er utilgjengelighet av den indre overflaten for vedlikehold, noe som kan føre til rask korrosiv slitasje .
Gjennom kolonner – En typisk strukturell design består av to grener (laget av kanaler, I-bjelker eller rør) forbundet med gitter som sikrer felles drift av grenene til søylestangen. Ristersystemer brukes fra avstivere, avstivere og stag, og den ikke-avstivende typen i form av planker. Søylegitteret er vanligvis plassert i to plan og er laget av enkelthjørner, som gir preferanse til en formløs forbindelse, med festing direkte til hyllene til stanggrenene. For å forhindre vridning av slike søyler og opprettholde deres kontur, er membraner installert i endene.
Kolonnedeler og sammenstillinger
Kolonnehoder. Det er to designløsninger for å støtte takstoler og tverrstenger på søyler, med en hengslet fri forbindelse - bjelkene er vanligvis installert på toppen, med hengslede og stive forbindelser er de festet til siden.
Med toppkobling består søylehodet av en bunnplate og avstivere som overfører lasten til søylekroppen. Ribbene på hodet er sveiset til platen og grenene av søylen med en gjennomgående stang eller til veggene i søylen med en solid stang. Høyden og tykkelsen på ribbene bestemmes basert på den nødvendige lengden på sveisene, som må tåle fullt trykk på hodet og motstanden mot å kollapse under påvirkning av støttetrykk. For å kompensere for skjevheten til forbindelsesflensene, noe som gir ekstra stabilitet og stivhet til de vertikale ribbene, er de om nødvendig innrammet med tverrgående ribber. Grunnplaten er vanligvis en høvlet plate med en tykkelse på 20...30mm, for lyssøyler 12...30mm er størrelsen på platekonturen i plan tilordnet til å være større enn søylekonturen med 15...20mm .
Ved sidefeste overføres støttereaksjonen gjennom støtteribben til den tilstøtende bjelken til et bord sveiset til søylegulvene. Enden av bæreribben til bjelken og bordet freses, tykkelsen på bordet er tatt til å være 20...40 mm større enn tykkelsen på støtteribben.
Kolonnebase er den bærende delen av søylen og tjener til å overføre kraft fra søylen til fundamentet. Den strukturelle løsningen av basen avhenger av typen og høyden på tverrsnittet til stangen, metoden for sammenkobling med fundamentet og metoden for installasjon av søylene. De er delt inn i felles og separate baser, som kan være uten traverser, med felles eller separate traverser, enkeltvegget eller dobbeltvegget. Hoveddimensjonene til grunnplaten bestemmes avhengig av typen baser og bøyeberegninger. Hullene for ankerboltene legges 20...30 mm større enn deres diameter, spenningen utføres gjennom skiver, som deretter sveises til platen. For å sikre stivheten til basen og redusere tykkelsen på støtten, installeres traverser, ribber og membraner, men på grunn av dette er basen med traverser større i størrelse sammenlignet med en uten traverser. Basene til gjennomgående søyler er vanligvis designet av en separat type, hver gren har sin egen belastede base. Men hvis høyden på søyleseksjonen er mindre enn 1 m, er det tillatt å bruke en felles base, som med de solide søylene omtalt ovenfor.
Konsoller De brukes til å støtte kranbjelker på søyler med konstant tverrsnitt; enkeltveggede brukes hovedsakelig; hvis det er nødvendig å overføre store krefter, brukes dobbeltveggede.
Søylebase er den nedre delen av søylen som overfører lasten til fundamentet.
Søylebaser skal utføre følgende oppgaver: 1) Fest den nedre delen av søylestangen pålitelig til fundamentet, 2) Oppfatte belastninger fra søylestangen og fordele den over fundamentområdet. Fundamenter er vanligvis laget av monolittisk eller prefabrikert armert betong.
Ris. 1. Betinget hengslet base.
Brukes til sentralt komprimerte søyler. Den består av en bunnplate som den freste enden av stangen er installert på.
Ris. 2. Hard base
Hard base i planet til ankerboltene og artikulert fra planet til ankerboltene. Brukes til stolper i bindingsverk o.l. Den består av en bunnplate, som festes til fundamentet med ankerbolter.
Ris. 3. Hard base
Brukes til kompresjonsbøyende søyler. Den består av en bunnplate, som festes til fundamentet med ankerbolter.
Ris. 4. Hengslet base.
Brukes til sentralt komprimerte søyler. Den består av en bunnplate, som festes til fundamentet med ankerbolter.
Ris. 5. Hard base
Brukes til kompresjonsbøyende søyler. Den består av en bunnplate forsterket med avstivningsribber, som festes til fundamentet med ankerbolter.
Forbindelsen mellom bjelker og søyler kan være gratis(hengslet) og hard. Det gratis grensesnittet overfører bare vertikale belastninger. Den stive koblingen danner et rammesystem som er i stand til å absorbere horisontale krefter og redusere designmomentet i bjelkene. I dette tilfellet er bjelkene ved siden av søylen på siden.
Med fri kobling plasseres bjelkene på toppen av søylen, noe som sikrer enkel montering.
I dette tilfellet består søylehodet av en skive og ribber som støtter platen og overfører lasten til søylestangen (Fig.).
Hvis lasten overføres til søylen gjennom de freste endene av støtteribbene til bjelkene som er plassert nær midten av søylen, støttes hetteplaten nedenfra av ribber som løper under bæreribbene til bjelkene (fig. a og b).
Ris. Søylehoder ved støtte av bjelker ovenfra
Ribbene på hodet er sveiset til bunnplaten og til grenene av søylen med en gjennomgående stang eller til veggen av søylen med en solid stang. Sømmene som fester hoderibben til platen må tåle fullt trykk på hodet. Sjekk dem ved hjelp av formelen
. (8)
Høyden på ribben på hodet bestemmes av den nødvendige lengden på sømmene som overfører belastningen til kolonnekjernen (lengden på sømmene skal ikke være mer enn 85∙β w ∙k f:
. (9)
Tykkelsen på ribben på hodet bestemmes fra tilstanden til motstand mot knusing under fullt støttetrykk
, (10)
hvor er lengden på den knuste overflaten, lik bredden på bæreribben til bjelken pluss to tykkelser på søylehodeplaten.
Etter å ha bestemt tykkelsen på ribben, bør du sjekke den for skjæring ved å bruke formelen:
. (11)
Hvis veggtykkelsen på kanalene til en gjennomgående søyle og veggene til en kontinuerlig søyle er små, må de også kontrolleres for skjæring på det punktet hvor ribbene er festet til dem. Du kan gjøre veggen tykkere innenfor høyden på hodet.
For å gi stivhet til ribbene som støtter bunnplaten og for å styrke søylestangens vegger mot tap av stabilitet på steder hvor store konsentrerte laster overføres, er de vertikale ribbene som bærer lasten innrammet nedenfra med horisontale ribber.
Hodestøtteplaten overfører trykk fra den overliggende strukturen til hoderibbene og tjener til å feste bjelkene til søylene med monteringsbolter som fikserer bjelkenes designposisjon.
Tykkelsen på bunnplaten antas å være strukturelt innenfor 20-25 mm.
Når enden av søylen freses, overføres trykket fra bjelkene gjennom bunnplaten direkte til hodets ribber. I dette tilfellet er tykkelsen på sømmene som forbinder platen med ribbene, så vel som med grenene på søylen, tildelt strukturelt.
Hvis bjelken er festet til søylen fra siden (fig.), overføres den vertikale reaksjonen gjennom bæreribben til bjelken til et bord sveiset til søyleflensene. Enden av bæreribben til bjelken og den øvre kanten av bordet er festet. Tykkelsen på bordet antas å være 20-40 mm større enn tykkelsen på bæreribben til bjelken.
Ris. Støtter en bjelke på en søyle fra siden
Det anbefales å sveise bordet til søylen på tre sider.
For å sikre at bjelken ikke henger på boltene og sitter tett på støttebordet, er bjelkens støtteribber festet til søylestangen med bolter, hvis diameter skal være 3 - 4 mm mindre enn diameteren til bjelken. hull.
Forelesning 13
Gårder. Generelle egenskaper og klassifisering
Et fagverk er et system av stenger koblet til hverandre ved noder og danner en geometrisk uforanderlig struktur. Takstoler kan være flate (alle stenger ligger i samme plan) og romlige.
Flat takstoler (fig. a) kan oppfatte en belastning påført bare i deres plan, og må sikres fra deres plan med koblinger eller andre elementer. Romlige takstoler (fig. b, c) danner en stiv romlig bjelke som er i stand til å absorbere belastninger som virker i alle retninger. Hver side av en slik bjelke er en flat fagverk. Et eksempel på en rombjelke er en tårnkonstruksjon (fig. d).
Ris. Flate (a) og romlige (b, c, d) takstoler
Hovedelementene i takstolene er beltene som danner omrisset av takstolen, og et gitter bestående av avstivere og stolper (fig.).
1 - øvre belte; 2 - nedre belte; 3 - seler; 4 - stativ
Ris. Fagverkselementer
Avstanden mellom belteknutene kalles panelet ( d ), avstand mellom støttene - span ( l ), er avstanden mellom aksene (eller ytterkantene) til akkordene høyden på fagverket ( h f).
Truss akkorder opererer hovedsakelig på langsgående krefter og moment (ligner på akkordene til solide bjelker); Fagverksgitteret absorberer hovedsakelig sidekraft.
Koblinger av elementer i noder utføres ved å koble et element direkte til et annet (fig. a) eller ved å bruke knutepunkter (fig. b) . For at fagverkstengene hovedsakelig skal virke på aksiale krefter, og påvirkning av momenter kan neglisjeres, er fagverkselementene sentrert langs akser som går gjennom tyngdepunktene.
a – når gitterelementene er direkte tilstøtende beltet;
b – ved tilkobling av elementer ved hjelp av en kile
Ris. Fagverksnoder
Takstoler er klassifisert i henhold til det statiske diagrammet, omrisset av akkordene, gittersystemet, metoden for å koble elementer ved noder, og mengden kraft i elementene. I henhold til den statiske ordningen Det er takstoler (fig.): bjelke (delt, gjennomgående, utkraget), buet, ramme og kabelstag.
Delte bjelker systemer (fig. a) brukes i bygningsbekledninger og broer. De er enkle å produsere og installere, krever ikke installasjon av komplekse støtteenheter, men er svært metallintensive. For store spennvidder (mer enn 40 m) viser delte takstoler seg å være overdimensjonerte og må settes sammen fra separate elementer under installasjonen. Når antallet overlappede spenn er to eller flere, bruk kontinuerlige gårder (fig. b). De er mer økonomiske når det gjelder metallforbruk og har større stivhet, noe som gjør det mulig å redusere høyden. Men når støttene setter seg, oppstår ytterligere krefter i kontinuerlige takstoler, så bruk på svake innsynkningsfundamenter anbefales ikke. I tillegg er installasjonen av slike strukturer komplisert.
a - delt bjelke; 6 - kontinuerlig stråle; c, e - konsoll;
g - ramme; d - buet; g - kabelstag; z - kombinert :
Ris. Truss systemer
Konsoll takstoler (fig. c, e) brukes til baldakiner, tårn og overliggende kraftledningsstøtter. Ramme systemer (fig. e) er økonomiske med tanke på stålforbruk, har mindre dimensjoner, men er mer komplekse under installasjonen.. Bruken er rasjonell for bygninger med lang spennvidde. applikasjon buet systemer (fig. e), selv om de sparer stål, fører til en økning i volumet av rommet og overflaten av de omsluttende strukturene. Bruken deres er hovedsakelig forårsaket av arkitektoniske krav. I kabelstag fagverk (fig. g) alle stenger fungerer kun i strekk og kan være laget av fleksible elementer, som stålkabler. Spenningen til alle elementer i slike takstoler oppnås ved å velge omrisset av akkordene og gitteret, samt ved å skape forspenning. Å jobbe bare i spenning lar deg utnytte de høye styrkeegenskapene til stål fullt ut, siden stabilitetsproblemer er eliminert. Stabile takstoler er rasjonelle for gulv og broer med lang spennvidde. Det brukes også kombinerte systemer, bestående av en bjelke forsterket nedenfra med en sprengel eller avstivere, eller ovenfra med en bue (fig. h). Disse systemene er enkle å produsere (på grunn av det mindre antallet elementer) og er effektive i tunge konstruksjoner, så vel som i konstruksjoner med bevegelige laster. Det er svært effektivt å bruke kombinerte systemer ved forsterkning av konstruksjoner, for eksempel forsterkning av en bjelke hvis bæreevnen er utilstrekkelig, med fagverk eller stag.
Avhengig av konturer av belter takstoler er delt inn i segmental, polygonal, trapesformet, med parallelle belter og trekantede (fig.).
Den mest økonomiske med tanke på stålforbruk er en fagverk skissert i henhold til et momentdiagram. For et bjelkesystem med ett spenn med jevnt fordelt last er dette segmentert fagverk med et parabolsk belte (fig. a ). Imidlertid øker den krumlinjede omrisset av beltet kompleksiteten i produksjonen, så slike takstoler brukes praktisk talt ikke for tiden.
Mer akseptabelt er polygonal omriss (fig. b) med et brudd på beltet ved hver node. Det tilsvarer ganske tett den parabolske omrisset av momentdiagrammet og krever ikke fremstilling av krumlinjede elementer. Slike takstoler brukes noen ganger til å dekke store spenn og i broer.
a - segmentell; b - polygonal; c - trapesformet; g - med parallelle belter; d, f, g, i - trekantet
Ris. Omriss av fagverksbelter:
Gårder trapesformet konturer (fig. c) har designfordeler først og fremst på grunn av forenklingen av nodene. I tillegg gjør bruken av slike takstoler i belegget det mulig å konstruere en stiv rammesammenstilling, noe som øker stivheten til rammen.
Gårder med parallelle belter (Fig. d) har like lengder av gitterelementer, samme utforming av noder, den største repeterbarheten av elementer og deler og muligheten for deres forening, noe som bidrar til industrialiseringen av produksjonen deres.
Gårder trekantet konturene (fig. e, f, g, i) er rasjonelle for utkragende systemer, samt for bjelkesystemer med konsentrert last midt i spennet (sperrer). Med fordelt belastning har trekantede takstoler økt metallforbruk. I tillegg har de en rekke designfeil. Den skarpe støtteenheten er kompleks og tillater kun hengslet kobling med søylene. De midterste selene viser seg å være ekstremt lange, og tverrsnittet deres må velges for maksimal fleksibilitet, noe som forårsaker overdreven forbruk av metall.
I henhold til metoden for å koble elementer Ved nodene er takstoler delt inn i sveiset og boltet. I strukturer produsert før 50-tallet ble det også brukt nagleskjøter. Hovedtypene fagverk er sveiset. Bolteforbindelser, som regel, med høyfaste bolter brukes i monteringsenheter.
Etter størrelsen på maksimal innsats konvensjonelt skille mellom lette takstoler med deler av elementer laget av enkle rullede eller bøyde profiler (med krefter i stengene N< 3000 kN) og tunge takstoler med komposittprofilelementer (N> 3000 kN).
Effektiviteten til takstoler kan økes ved å forspenne dem.
Truss gittersystemer
Gittersystemene som brukes i takstoler er vist i fig.
a - trekantet; b - trekantet med stativer; c, d - diagonal; d - trussed; e - kryss; g - kryss; og - rombisk; k - halv-diagonal
Ris. Truss gittersystemer
Valget av gittertype avhenger av belastningspåføringsmønsteret, omrisset av akkordene og designkrav. For å sikre kompaktheten til enhetene, er det tilrådelig å ha vinkelen mellom seler og beltet i området 30...50 0.
Trekantet system gitter (fig. a) har den minste totale lengden av elementer og det minste antallet noder. Det er gårder med stigende Og nedover støtteseler.
På steder der konsentrerte belastninger påføres (for eksempel på steder der takrør støttes), kan ekstra stativer eller hengere installeres (fig. b). Disse stativene tjener også til å redusere den estimerte lengden på beltet. Stativ og oppheng fungerer kun på lokal last.
Ulempen med et trekantet gitter er tilstedeværelsen av lange komprimerte seler, noe som krever ekstra stålforbruk for å sikre deres stabilitet.
I diagonal i gitteret (fig. c, d) har alle spennene krefter av ett tegn, og stativene har et annet. Et diagonalt gitter er mer metall- og arbeidskrevende sammenlignet med et trekantet gitter, siden den totale lengden på gitterelementene er lengre og det er flere noder i det. Bruk av diagonalt gitter er tilrådelig for lave fagverkshøyder og store knutelaster.
Shprengelnaya gitteret (fig. e) brukes til off-node-påføring av konsentrerte belastninger på den øvre korden, samt når det er nødvendig å redusere den estimerte lengden på beltet. Det er mer arbeidskrevende, men kan redusere stålforbruket.
Kryss gitteret (fig. e) brukes når det er last på fagverket i både den ene og den andre retningen (for eksempel vindlast). I gårder med belter laget av merker, kan du bruke kryss et gitter (fig. g) fra enkelthjørner med bukseseler festet direkte til veggen av tee.
RombiskOg semi-diagonal ristene (fig. i, j) på grunn av to systemer av avstivere har stor stivhet; Disse systemene brukes i broer, tårn, master og koblinger for å redusere designlengden på stengene.
Typer fagverksstangseksjoner
Med tanke på stålforbruk for komprimerte fagverksstenger er det mest effektive en tynnvegget rørseksjon (fig. a). Et rundt rør har den gunstigste fordelingen av materiale i forhold til tyngdepunktet for sammenpressede elementer og har, med et tverrsnittsareal lik andre profiler, den største svingningsradiusen (i ≈ 0,355d), den samme i alle retninger , som gjør det mulig å få en stang med minst mulig fleksibilitet. Bruk av rør i fagverk gir stålbesparelser på opptil 20...25 %.
Ris. Typer seksjoner av elementer av lette former
Den store fordelen med runde rør er god effektivisering. Takket være dette er vindtrykket på dem mindre, noe som er spesielt viktig for høye åpne strukturer (tårn, master, kraner). Rørene holder lite på frost og fuktighet, så de er mer motstandsdyktige mot korrosjon og er enkle å rengjøre og male. Alt dette øker holdbarheten til rørformede strukturer. For å forhindre korrosjon, bør de indre hulrommene i røret tettes.
Rektangulære bøyde-lukkede seksjoner (fig. b) gjør det mulig å forenkle leddene til elementer. Imidlertid krever fagverk laget av bøyde lukkede profiler med avfasede enheter høy produksjonspresisjon og kan kun produseres i spesialiserte fabrikker.
Inntil nylig ble lette takstoler designet hovedsakelig fra to hjørner (fig. c, d, e, f). Slike seksjoner har et bredt spekter av områder og er praktiske for å konstruere skjøter på kiler og feste strukturer ved siden av takstoler (purlins, takpaneler, bånd). En betydelig ulempe med denne designformen er; et stort antall elementer med forskjellige standardstørrelser, betydelig metallforbruk for beslag og pakninger, høy arbeidsintensitet i produksjonen og tilstedeværelsen av hull mellom hjørnene, noe som fremmer korrosjon. Stenger med et tverrsnitt på to vinkler dannet av en tee er ikke effektive når du arbeider i kompresjon.
Med en relativt liten kraft kan fagverksstenger lages fra enkeltvinkler (fig. g). Denne delen er lettere å produsere, spesielt med uformede enheter, siden den har færre monteringsdeler og ikke har åpninger lukket for rengjøring og maling.
Bruken av t-stenger for fagverksbelter (fig. i) gjør at man kan forenkle knutene betydelig. I et slikt fagverk kan hjørnene på bukseselene og stativene sveises direkte til veggen på t-skjorten uten kile. Dette halverer antall monteringsdeler og reduserer arbeidsintensiteten i produksjonen:
Hvis fagverksbeltet fungerer, i tillegg til aksialkraft, også i bøying (med ekstranodal lastoverføring), er en seksjon av en I-bjelke eller to kanaler rasjonell (fig. j, l).
Ganske ofte er seksjonene av fagverkselementer hentet fra forskjellige typer profiler: belter laget av I-bjelker, et gitter laget av buede lukkede profiler, eller belter laget av T-stenger, et gitter laget av parede eller enkle hjørner. Denne kombinerte løsningen viser seg å være mer rasjonell.
Komprimerte fagverkselementer bør utformes for å være like stabile i to innbyrdes perpendikulære retninger. Med samme designlengder l x = l y seksjoner laget av runde rør og firkantede bøyde lukkede profiler oppfyller denne betingelsen.
I fagverk laget av parede vinkler har lignende treghetsradier (i x ≈ i y) ulik vinkel plassert sammen i store hyller (fig. d). Hvis den estimerte lengden i fagverkets plan er to ganger mindre enn fra planet (for eksempel i nærvær av et fagverk), er en del av ulik vinkel satt sammen av små flenser (fig. e) rasjonell, siden i dette tilfellet i y ≈ 2i x.
Stengene til tunge takstoler skiller seg fra lette ved å ha kraftigere og utviklede seksjoner, sammensatt av flere elementer (fig.).
Ris. Typer seksjoner av tunge fagverkselementer
Bestemme designlengden til fagverksstenger
Bæreevnen til komprimerte elementer avhenger av deres designlengde:
l ef = μ× l, (1)
Hvor ts - lengdereduksjonskoeffisient, avhengig av metoden for å feste endene av stangen;
l- geometrisk lengde på stangen (avstanden mellom sentrene til noder eller festepunkter mot forskyvning).
Vi vet ikke på forhånd i hvilken retning stangen vil spenne seg ved tap av stabilitet: i fagverkets plan eller i vinkelrett retning. Derfor, for komprimerte elementer, er det nødvendig å kjenne designlengdene og kontrollere stabiliteten i begge retninger. Fleksible strakte stenger kan synke under sin egen vekt, de blir lett skadet under transport og installasjon, og under dynamiske belastninger kan de vibrere, så deres fleksibilitet er begrenset. For å kontrollere fleksibiliteten er det nødvendig å kjenne den beregnede lengden på de strakte stengene.
Ved å bruke eksempelet på en fagverksstol av en industribygning med en lanterne (fig.), vil vi vurdere metoder for å bestemme de estimerte lengdene. Mulig krumning av fagverkskordene under tap av stabilitet i planet kan oppstå mellom nodene (fig. a).
Derfor er den beregnede lengden på akkorden i fagverkets plan lik avstanden mellom sentrene til nodene (μ = 1). Formen for knekking fra fagverkets plan avhenger av punktene der beltet er sikret mot forskyvning. Hvis stive metall- eller armert betongpaneler legges langs den øvre korden, sveises eller boltes til beltet, bestemmer bredden på disse panelene (vanligvis lik avstanden mellom nodene) den estimerte lengden på beltet. Hvis et profilert dekke festet direkte til beltet brukes som takbelegg, er beltet sikret mot tap av stabilitet i hele lengden. Ved tekking langs furliner er estimert lengde på korden fra fagverkets plan lik avstanden mellom purlinene, sikret mot forskyvning i horisontalplanet. Hvis båndene ikke er festet med bånd, kan de ikke forhindre at truss-korden beveger seg, og den estimerte lengden på korden vil være lik hele fagverkets spenn. For at purlinene skal sikre beltet, er det nødvendig å installere horisontale forbindelser (fig. b) og koble purlinene til dem. Avstandsstykker må plasseres i området av dekket under lykten.
EN - deformasjon av den øvre korden under tap av stabilitet i fagverkets plan; b, c - det samme, fra fagverkets plan; d - gitterdeformasjon
Ris. For å bestemme designlengdene til fagverkselementer
Dermed er den beregnede lengden av korden fra fagverkets plan generelt lik avstanden mellom punktene som er sikret mot forskyvning. Elementene som fester beltet kan være takplater, takplater, koblinger og stag. Under installasjonsprosessen, når takelementene ennå ikke er installert for å sikre fagverket, kan midlertidige bånd eller avstandsstykker brukes fra planet.
Når du bestemmer designlengden til gitterelementer, kan stivheten til nodene tas i betraktning. Når stabiliteten går tapt, har det komprimerte elementet en tendens til å rotere noden (fig.d). Stengene ved siden av denne noden motstår bøyning. Den største motstanden mot rotasjon av noden er gitt av strakte stenger, siden deres deformasjon fra bøying fører til en reduksjon i avstanden mellom nodene, mens på grunn av hovedkraften bør denne avstanden øke. Komprimerte stenger motstår svakt bøyning, siden deformasjoner fra rotasjon og aksialkraft er rettet i én retning, og i tillegg kan de selv miste stabilitet. Dermed er jo mer strakte stenger inntil noden og jo kraftigere er de, dvs. jo større lineær stivhet de er, desto større er klemmegraden til den aktuelle stangen og jo kortere er dens designlengde. Effekten av sammenpressede stenger på klemming kan neglisjeres.
Det komprimerte beltet er svakt klemt ved nodene, siden den lineære stivheten til strekkgitterelementene ved siden av noden er lav. Derfor, når vi bestemte den estimerte lengden på beltene, tok vi ikke hensyn til stivheten til nodene. Det samme gjelder støtteseler og stativer. For dem er designlengdene, som for beltene, lik den geometriske lengden, dvs. avstanden mellom sentrene til noder.
For øvrige gitterelementer benyttes følgende ordning. I nodene til den øvre akkorden er de fleste elementene komprimert og graden av klemme er liten. Disse nodene kan betraktes som hengslede. I nodene til den nedre akkorden strekkes de fleste elementene som konvergerer i noden. Disse nodene er elastisk fastklemt.
Graden av klemme avhenger ikke bare av tegnet på kreftene til stengene ved siden av det komprimerte elementet, men også av utformingen av enheten. Hvis det er en kile som strammer knuten, er knipingen større, derfor, i henhold til standardene, i fagverk med knutekiler (for eksempel fra parede vinkler), er den estimerte lengden i fagverkets plan 0,8× l, og i takstoler med elementer som støter mot ende til ende, uten knutepunkter - 0,9× l .
Ved tap av stabilitet fra fagverkets plan avhenger graden av kniping av akkordenes torsjonsstivhet. Kilene er fleksible fra plan og kan betraktes som platehengsler. Derfor, i fagverk med noder på kile, er den estimerte lengden på gitterelementene lik avstanden mellom nodene l 1 . I takstoler med korder laget av lukkede profiler (runde eller rektangulære rør) med høy torsjonsstivhet, kan reduksjonskoeffisienten av designlengden tas lik 0,9.
Tabellen viser de beregnede lengdene på elementer for de vanligste tilfellene av flate takstoler.
Tabell - Designlengder på fagverkselementer
Merk. l-geometrisk lengde på elementet (avstand mellom sentrene til noder); l 1 - avstanden mellom sentrene til noder sikret mot forskyvning fra fagverkets plan (fagverksakkorder, avstivere, dekkeplater, etc.).
Valg av tverrsnitt for komprimerte og strekkelementer
Valg av tverrsnitt av komprimerte elementer
Valget av seksjoner av komprimerte fagverkselementer begynner med å bestemme det nødvendige området fra stabilitetstilstanden
, (2)
.
1) Det kan tentativt antas at for beltene til lette fagverk l = 60 - 90 og for gitteret l = 100 - 120. Større fleksibilitetsverdier oppnås med mindre innsats.
2) Basert på det nødvendige området velges en passende profil fra sortimentet, dens faktiske geometriske egenskaper A, i x, i y bestemmes.
3) Finn l x = l x /i x og l y = l y /i y , For større fleksibilitet er koeffisienten j spesifisert.
4) Gjør en stabilitetssjekk ved å bruke formel (2).
Hvis fleksibiliteten til stangen tidligere var feil innstilt og testen viste overbelastning eller betydelig (mer enn 5-10 %) underspenning, justeres seksjonen og tar en mellomverdi mellom forhåndsinnstilt og faktisk fleksibilitetsverdi. Vanligvis oppnår den andre tilnærmingen målet sitt.
Merk. Lokal stabilitet av komprimerte elementer laget av valsede seksjoner kan anses som sikret, siden rulleforholdene bestemmer at tykkelsen på flensene og veggene til profilene er større enn nødvendig ut fra stabilitetsforholdene.
Når du velger type profiler, må du huske at en rasjonell seksjon er en som har samme fleksibilitet både i planet og fra fagverkets plan (prinsippet om lik stabilitet), derfor, når du tildeler profiler, må du vær oppmerksom på forholdet mellom de effektive lengdene. For eksempel, hvis vi designer et fagverk fra vinkler og de beregnede lengdene til elementet i planet og fra planet er de samme, så er det rasjonelt å velge ulik vinkel og plassere dem sammen i store hyller, siden i dette tilfellet i x ≈ i y, og når l x = l y λ x ≈ λ y . Hvis estimert lengde er utenfor plan l y er to ganger designlengden i planet l x (for eksempel den øvre korden i området under lykten), så vil en mer rasjonell seksjon være en seksjon av to ulike vinkler plassert sammen med små hyller, siden i dette tilfellet i x ≈ 0,5×i y og kl. l x =0,5× l y λ x ≈ λ y . For gitterelementer kl l x =0,8× l y den mest rasjonelle ville være en del av like vinkler. For fagverkskorder er det bedre å designe en seksjon med ulik vinkel plassert sammen med mindre flenser for å gi større stivhet fra planet når fagverket løftes.
Valg av delen av strekkelementer
Det nødvendige tverrsnittsarealet til den strakte fagverksstangen bestemmes av formelen
. (3)
Deretter velges, i henhold til sortimentet, profilen med det nærmeste større området. I dette tilfellet er det ikke nødvendig å kontrollere det aksepterte tverrsnittet.
Valg av stangtverrsnitt for maksimal fleksibilitet
Fagverkselementer bør generelt være utformet fra stive stenger. Stivhet er spesielt viktig for komprimerte elementer, hvis grensetilstand bestemmes av tap av stabilitet. Derfor, for komprimerte fagverkselementer, etablerer SNiP krav til maksimal fleksibilitet som er strengere enn i utenlandske forskriftsdokumenter. Maksimal fleksibilitet for komprimerte elementer av takstoler og koblinger avhenger av formålet med stangen og graden av dens belastning: , hvor N - designkraft, j×R y ×g c - bæreevne.
Strekkstenger bør heller ikke være for fleksible, spesielt når de utsettes for dynamiske belastninger. Under statiske belastninger er fleksibiliteten til strekkelementer begrenset kun i vertikalplanet. Hvis strekkelementene er forspent, er deres fleksibilitet ikke begrenset.
En rekke lette fagverksstenger har lave krefter og derfor lave spenninger. Tverrsnittene til disse stengene er valgt for maksimal fleksibilitet. Slike stenger inkluderer vanligvis ekstra stolper i et trekantet gitter, avstivere i midtpanelene av takstoler, avstivningselementer, etc.
Kjenne til estimert lengde på stangen l ef og verdien av den ultimate fleksibiliteten l pr, bestemmer vi den nødvendige svingningsradiusen i tr = l ef/l tr. Basert på det velger vi i sortimentet den delen som har det minste området.
Laster inn...
