Опирание стойки на металлическую балку
Обновлено: 28.09.2024
Работы по устройству крыш должны соответствовать требованиям СНиП РК 3.02-06-2002 «Крыши и кровли», СНиП II-26-76 «Кровли», СНиП 31-02-2001 «Дома жилые одноквартирные» и СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания».
По несущей способности и нагрузкам конструкции крыш и кровли должны соответствовать СНиП 2.01.07 и выполняться в соответствии с указаниями СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции».
Безопасность работ при выполнении кровельных и строительно-монтажных работ на крыше должна соблюдаться в соответствии с требованиями правил техники безопасности, приведёнными в СНиП III-4-80, СНиП 12.03-2001, СНиП 12.04-2002 «Безопасность труда в строительстве», рабочими чертежами и указаниями ППР — проекта производства работ.
При производстве работ по устройству крыши и кровельных конструкций жилых домов должны быть предусмотрены установленные нормами и правилами меры, обеспечивающие выполнение санитарно-эпидемиологических требований по охране здоровья людей и окружающей природной среды.
Несущие и ограждающие конструкции дома должны быть выполнены из материалов, обладающих стойкостью к воздействиям влаги, низких температур, агрессивной среды, биологических и других неблагоприятных факторов согласно СНиП 2.03.11.
Изготовление и предварительная подгонка конструкций стропильной системы в построечных условиях производится на дощатом бойке (на ровной площадке) в горизонтальном положении с предварительным вычерчиванием на нём осей элементов.
Дощатый боёк-трафарет для изготовления и сборки конструкций стропильной системы в построечных условиях показан на рис.01.
Изготовление лобовых врубок и опорных узлов следует вести по шаблонам, а сверление отверстий — электросвёрлами с применением кондукторов.
Соединение опорной стойки с лежнем и прогоном будет непрочным, если не скрепить их скобами, стальными нагелями или накладками из полосовой стали.
Так как если в месте стыка они соединены друг с другом на небольшой горизонтальной площадке и сила трения не способна противостоять более значительному боковому опрокидыванию, в этом случае стойка может сдвинуться с места, а плоскость кровли изогнуться.
Из круглых лесоматериалов невозможно выполнить полную стыковку деталей без срезов бревна по бокам — поэтому в стыках вырубают опорные гнёзда.
Но так как гнёзда ослабляют прогон, а в лежнях образуются места возможного скопления влаги (и загнивания древесины), то вместо круглого леса чаще применяют пиленый лесоматериал, с которым экономичней и проще работать.
А дополнительным креплением в стыках служат стальные штыри, устанавливаемые в просверленные отверстия.
Для закрепления стоек, опирания ригелей или анкерного крепления деревянных элементов на строительные конструкции из стали или бетона применяют фасонные угловые накладки.
Для растянутых элементов применяют фасонные угловые накладки (узел — 26) и для сжатых элементов — угловые накладки (узел — 27).
Реакции изгибаемых балок (прогонов) передаются опорам (стойкам), а большинстве случаев контактно, вызывая напряжения смятия поперёк волокон.
Поэтому высокие балки (стойки) из цельной древесины и металла должны иметь так называемые вилкообразные опоры, придающие им устойчивость при действии боковых сил.
Этой же цели служат выполненные соответствующим образом оголовки стоек или вертикальные связи в плоскости стен (узлы 71-72).
Зажимные болты не должны препятствовать повороту опоры (горизонтальное смещение), а также разбуханию и выпучиванию (вертикальное смещение).
Люфт отверстия под болты равен примерно 1% шага болтов.
Крепление выполняется с помощью планки, болтов и гвоздей.
Такой «облегчённый» вариант стойки применяют при устройстве неответственных (вспомогательных) опор при устройстве, например, вентиляционных продухов, перегородок и оконных проёмов в мансардном этаже крыши.
Часто отдельные отрезки балок приходится соединять между собой с помощью жёстких на изгиб стыков, так как поставляемые деревянные балки из сплошной древесины не имеют нужной длины.
На рисунке показан шарнир балки Гербера (узел — 63). Благодаря своей статической определимости балки Гербера не чувствительны к осадкам опор.
Болты в таких узлах применяются, главным образом, как несущие соединения в виде прихватывающих и зажимных нагелей. Болтовые соединения должны быть диаметром не менее 12 мм и не более 24 мм.
Число крепящих болтов в соединениях балки Гербера должно быть равно числу внутренних опор.
В многопролётных сооружениях (чаще для производственных зданий) обычно пролёты с шарнирами чередуются с пролётами без шарниров.
Шарнирные балки (пролёты) только с одним пролётом без шарнира (чаще в жилищно-хозяйственном строительстве) применяются при большом шаге опор, так как в этих случаях ограничивается необходимая длина отдельных балок.
Шарниры необходимо выполнять с большой тщательностью, соблюдая пропорциональные размеры, указанные на схемах узлов.
В качестве соединений применяются болты, стандартные стальные накладки или шпонки особой конструкции.
В горизонтальном направлении прогоны соединяют встык (узел — 64), через врезку (узлы — 62..63) или с помощью накладок (узел — 65).
Жёсткие на изгиб стыки могут выполняться, например, с помощью накладок из дерева (узел -45), плоской листовой стали (узел- 65) или профилированной (средства крепления: гвозди, стержни, шпонки особой конструкции) или с помощью зубчатого стыкования всего поперечного сечения (что весьма трудоёмко выполнить в построечных условиях).
Прогоны с подбалками применяют в наслонной системе стропил для уменьшения расчётного пролёта.
Подбалки выполняют из брёвен или брусьев такого же сечения, как прогоны и скрепляют с ними двумя болтами с каждой стороны стойки (узел-66).
Для присоединения вспомогательных несущих элементов, например, для подвешивания прогонов к стропильным фермам, крепления стеновых ригелей к опорам или опирания на ригель балок, лежащих в одной с ним плоскости, применяют фасонные башмаки (узел — 68).
Особые фасонные детали специального назначения могут изготавливаться по заказу.
Эти фасонные детали изготавливают из листовой стали по своим размерам и толщине листов для крепления балок из цельной древесины сравнительно малых поперечных сечений.
Крепления прогонов и стоек
Опорные узлы балки
Опирание балки на стальную колонну может быть шарнирным или жестким.
При возможности лучше всего опирать балку сверху и передавать нагрузку по центру профиля колонны. При боковом креплении балки, помимо сжимающей нагрузки в колонне дополнительно возникает момент от действия этой силы из-за того, что появляется эксцентриситет и соответственно это приводит к увеличению нагрузок и перерасходу металла в колонне.
Опирание балки на колонну сверху.
При опирании балки на колонну сверху рекомендуется передавать нагрузку через ребро. Размеры ребра рассчитываются из расчета на смятие по формуле:
где F — опорная реакция балки;
Ар — площадь смятия опорного ребра;
Rр — расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности.
Чтобы вся нагрузка передавалась через ребро оно должно не много выступать, но не более 1,5 толщины ребра, обычно это 15-20 мм. Ребро необходимо снизу сострогать, чтобы нагрузка передавалась всей площадью ребра.
Т.к. узел шарнирный для фиксации балки достаточно 2-х болтов с одной стороны. Диаметр болтов принимается 16-20 мм. С затяжкой лучше не переусердствовать — это не фрикционное соединение 🙂
Если имеется угол кровли, ребро нужно сострогать под необходимым углом и добавить шайбы, имеющие скос для болта.
Опирание 2-х балок на колонну сверху.
Аналогично предыдущему варианту опираем балки через ребро на оголовок колонны.
Балки соединяем между собой с помощью болтов. Сверху болты устанавливать не стоит если конечно вы не хотите создать жесткий узел. Между 2-мя ребрами устанавливаем пластинки для того, чтобы не стянуть балки вместе (это может нагрузить колонну моментом на противоположном конце балки).
Также есть вариант опереть 2-е балки на оголовок колонны следующим способом
В этом варианте балка нижней полкой ложиться на оголовок колонны.
Для передачи поперечной силы балка усиливается ребром, ребро устанавливаем так, чтобы при монтаже оно оказалось прямо над полкой колонны. Балки соединяем болтами при помощи накладной пластины (для симметричной передачи нагрузки лучше использовать 2-е пластины с 2-х сторон). Как и в предыдущем варианте нет необходимости соединять балки болтами сверху, чтобы не создать жесткий узел.
Ребра на колонне, в этом случае, не нужны.
Между 2-мя балками оставляем не большой зазор около 10-20 мм.
Шарнирное опирание балки на колонну сбоку
При боковом креплении необходимо в расчетах колонны учитывать эксцентриситет.
При шарнирном опирании нагрузка передается через опорное ребро на опорный столик. Столик обычно делают из листовой стали или неравнополочного уголка. Высоту опорного столика определяют из условия прочности сварных швов. Целесообразно приварить столик по 3-ем сторонам. Ширину столика делают на 20-40 мм больше ребра балки, чтобы опорное ребро полностью легло на опорный столик.
Диаметр отверстий делают на 3-4 мм больше диаметра болтов чтобы балка не повисла на болтах, а полностью легла на столик.
Опорное ребро балки рассчитывается на смятие по той же формуле, что и для балки опертой сверху.
При шарнирном опирании ребра в колонне не требуются. Между опорным ребром и колонной монтируется прокладка толщиной примерно 5 мм.
Жесткое сопряжение балки с колонной при помощи болтового соединения
Создать жесткое соединение можно с помощью болтового соединения или сварки. Болтовое соединение более технологично — все детали изготавливаются и окрашиваются на заводе, на строительной площадке необходимо лишь установить и затянуть болты.
В данном узле поперечная сила воспринимается также как и в шарнирном узле с помощью опорного столика. Момент передается с помощью болтов на стенки колонны. Между опорным ребром балки и колонной необходимо установить стальные прокладки для плотного прилегания балки и колонны (зазора после затяжки быть не должно).
Количество и диаметры болтов для верхнего пояса необходимо рассчитать исходя из возникающего момента в заделке балки. Болты применяются только высокопрочные. Необходимо контролировать затяжку болтов.
Стенки колонны укрепляются ребрами жесткости.
Жесткое сопряжение балки с колонной при помощи сварного соединения
При жестком соединении балки с колонной при помощи сварки, используют накладки, которые крепятся к балке болтами и привариваются к балке и колонне.
Как найти опорные реакции читайте в статье Построение эпюр балки
Как подобрать сечение стальной балки читайте в статье Расчет балки
Узел опирания стойки на балку
Просветите, подскажите кто знает как законструировать узел опирания стойки из 20 двутавра на балку из 20 двутавра. Заранее спасибо за ответы.
Пролет балки 6 м. Нагрузка от стойки приложена по центру. Нагрузка от стойки 300 кг
При такой нагрузке просто поставить и приварить.
Offtop: ЗЫ: Везет же людям! Могут себе позволить ставить стойки из 20 двутавра при нагрузке 300кг
Offtop: Что-то мне подсказывает, что не просто там 20 двутавр.
Offtop: Работа стоит, а срок идёт. Ты не забывай: у тебя учёт в рублях, а у меня — в сутках (с)
Подскажите пожалуйста, достаточно ли будет жестким узел, если поставить стойку на балку и приварить на монтаже?
Усилия в стойке Qz=-1,23 тс, My=3,75 тм
жесткость узла. если на самом деле вопрос выдержит ли сечение узла стойку, то посчитать надо сечение стенка+ребра на сжатие, это просто.
варить поперек полки балки не стоит, если нет потребности.
Спасибо TNemo, но вопрос в другом, не оторвётся ли стойка, не надо ли её усиливать в плоскости Y0Z? Или как то просчитать сварной шов на момент. По расчёту стойка крепиться жестко к балке.
как найти моменты сопротивления расчетных сечений сварного соединения по металлу шва и по металлу границы сплавления (Wf и Wz), не могу что то сообразить?
расчет достаточно сложный с точки зрения осознания сопромата. смотреть нужно пособие к снип советских времен, там подробнее. сложность понять где там W, но его нужно преобразовывать в момент инерции относительно центра сечения. прикрепляю картинку, может понятнее будет.
А вот это полезно будет. И пусть там километровые формулы, но имеющий зрение - увидит и поймет, что к чему.
Эт как так ?? Я то всегда думал, что W находят из момента инерции I, а оно вон как бывает . НАОБОРОТ .
лист excel, лень мне несколько раз разбираться в расчетах, потому автоматизирую процесс когда время есть.
Узел у Вас получился, мягко говоря, не очень.
1) Есть сомнения по правильности определения усилий в месте приварки верхней стойки к балке. Каким принималось соединение балки с нижней колонной относительно оси Y? Жесткое соединение или шарнир?
2) Вы не указали продольную силу в верхней стойке. Если в швах приварки полок верхней стойки к полке балки возникают отрывающие усилия, то вероятно расслоение верхней полки балки по толщине проката.
3) Определить напряжения в швах приварки верхней стойки к балке по предложенным выше формулам из пособия к СНиП не получится, так как эти формулы предполагают приварку к равномерно жесткому основанию. В Вашем случае это условие не выполняется, поскольку напротив полок стойки нет ответных ребер.
Каким принималось соединение балки с нижней колонной относительно оси Y? Жесткое соединение или шарнир?
Балка шарнирно закреплена к колонне. А вот стойку необходимо поставить жестко.
Определить напряжения в швах приварки верхней стойки к балке по предложенным выше формулам из пособия к СНиП не получится, так как эти формулы предполагают приварку к равномерно жесткому основанию. В Вашем случае это условие не выполняется, поскольку напротив полок стойки нет ответных ребер.
Читайте также: