Поэтажное опирание металлических балок

Обновлено: 04.10.2024

В данном посте рассмотрены схемы классических конструктивных решений узлов опирания несущих металлических балок перекрытий (покрытий) на кирпичные стены зданий. Использование данных схем при конструировании балочных перекрытий избавит проектировщика от множества рутинных вычислений, связанных с компоновкой опорных узлов балок, подбором сечений отдельных элементов (обеспечивающих работоспособность узлов) и расчетом их монтажных соединений.

Принятие решения о выборе одного из предложенных ниже вариантов конструктивного исполнения узлов опирания балок на стены производится исходя из величины опорной реакции (опорного давления под концом балки).

Согласно требованиям действующих норм, стальные балки должны опираться на несущие каменные стены через стальные или железобетонные распределительные подушки, основной функцией которых является выравнивание давления под концами балок и предотвращение местного смятия кладки (локального разрушения кладки под опорными участками балок от смятия).

Узлы №№1, 2, 3, 4 предусматривают шарнирное опирание балок непосредственно на кирпичную кладку стен через слой цементно-песчаного раствора толщиной 15 мм. Опорное давление под заделанным в стену концом балки передается на кладку через опорные металлические плиты толщиной 20 мм, размеры которых назначены таким образом, чтобы среднее давление под плитой (в пределах площади сжатия) не превосходило минимально допустимую нормами величину расчетного сопротивления кладки при условии, что кладка выполнена из полнотелого керамического кирпича нормальной прочности на жестком цементном растворе.

В случае, если величина опорного давления превышает 100 кН (≈10 тонн), то тогда, в соответствии с требованиями СНиП ll-22-81*, необходимо устройство железобетонной распределительной подушки толщиной не менее 100 мм, армированной двумя сетками по расчету (опирание несущей стальной балки перекрытий непосредственно на кирпичную кладку стен в этом случае не допускается). При этом опорные узлы балок выполняются жесткими – см. Узлы №№4, 5.

опирание металлической балки на стену

Узел №1 (шарнирный)

Толщина кирпичной стены b=380 мм. Предельное значение опорной реакции R=0,6 т.

металлические балки узлы

Узел №2 (шарнирный)

Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=0,7 — 3,0 т.

стальные балки узлы

Узел №3 (шарнирный)

Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=3,1 — 5,0 т.

шарнирный узел опирания балки

Узел №4 (шарнирный)

Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=5,1 — 7,0 т.

заделка балки в стену

Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=10,1 — 18,0 т.

опирание металлических балок

Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=18,1 — 20,0 т.

Все фрикционные соединения элементов (во всех узлах) выполняется на анкерных болтах класса точности В, классов прочности 5.8 и 8.8. Допускается также использование высокопрочных болтов.

Катеты всех угловых швов (во всех узлах) принимать по наименьшей толщине свариваемых элементов, но не менее значений, указанных в таблице 38 СНиП II-23-81*.

В случае, если режим эксплуатации здания характеризуется наличием динамических нагрузок, — все элементы и детали узлов должны быть проверены расчетом на выносливость.

Марка стали всех металлических элементов и деталей узлов принимаются по таблице 50х СНиП II-23-81*, как для конструкций 2-ой группы (при отсутствии динамических, вибрационных и подвижных нагрузок).

Моделирование поэтажного опирания балок

Здравствуйте! Скажите, есть ли смысл в том, чтобы в Лире или SCAD, поэтажное опирание металлических балок моделировать с помощью жестких вставок (и правильно ли это будет?)? Как и насколько это может отразиться на общей схеме? Или же стоит просто не заморачиваться и задавать их в одной плоскости?

Балка на балку, кирпич на кирпич.

Митрич, Если балки относительно высокие то стоит посмотреть не возникнет ли проблема с кручением от горизонтальных нагрузок

Ну то есть, получается, что если балка 20Б1 (к примеру), то и не нужно делать лишних движений.
А вообще корректно ли задание жестких вставок в случае с металлическими балками, если, допустим, мне пофиг на трату времени и очень хочется задать поэтажное?

Ну, спасибо! )))
Я как только найду побольше времени именно этим и займусь
У меня ещё много безумных экспериментальных идей по поводу моделирования в расчетных программах).

Проектирование зданий и частей зданий

что имеется в виду (для чего жёсткие вставки вводятся)?
Эксцентриситет учесть (моментик в конструкции на которую идёт опирание)?
Либо косвенный учёт высоты балок (жёсткая вертикальная вставка до лини ц.т)?

Надо смотреть определённую ситуацию (что за конструктив, на что опирается балка, что опирается на балку и т.п.) и как всё это замоделировано в расчётной схеме.

Cfytrr, сразу смекнул о чём вопрос. А мне не ясно и не явно (ни рисунка, ни схемки нет).

__________________
«Точно знают, только когда мало знают. Вместе со знанием растет сомнение». Иоганн Вольфганг Гете

Имеется в виду общая картина и общий принцип. Нет схемы. Просто есть много конкретных случаев со встроенными помещениями в промздании. либо же этажерка, где характер опирания поэтажный. Либо банальное покрытие, где прогоны поверху ложатся. Вопрос был не о конкретном случае, а о корректности введения жестких вставок в случае металлических балок. Если вы считаете, что каждый случай имеет свою судьбу, то вопрос всё же в силе - жесткая вставка при каких из названных вами оправдана? Спасибо

Митрич, а как вы будете задавать эти жёсткие вставки? Одна штука между осями балок? И как вставка примыкает к балкам? Жёстко, шарнирно? Как к главной и как к примыкающей?

В общем случае, задавать ж. вставки при поэтажном опирании корректно, а не задавать - не корректно: ось примыкающей балки выше оси главной. Но иногда (при вертикальной нагрузке) схему можно упростить.

SetQ, да. наверное, именно можно упростить. То есть, мой вопрос озвученный на курсах по ПК Лира во Владивостоке, имел именно такой ответ. Задавайте в одном уровне - утрируйте. В принципе, я так понимаю, это имеет решающее значение только для остальных конструкций, как то - главная балка. Саму по себе второстепенную, допустим, я могу же и отдельно просчитать. Ведь в основном, те балки, которые сверху, они второстепенные Offtop: хотя в камасутре иначе сказано . Хотя и для главных это может быть мизер даёт - если тоько решающее усилие не кручение . Да?

Обычно делают так, чтобы кручения не было решающим усилием, то есть мизер для главных будет всегда. На второстепенные балки вставки может и будут влиять, но при учёте пространственной работы всего каркаса, а если балки невысокие, то тоже заметно не будет.

Спасибо всем за ответы.
Кстати, на счёт пространственного расчёта. Есть мнение, что экспертиза теперь принимает только его. так ли это?

Подскажите, правда ли что поэтажное неразрезное опирание балок в большинстве случаев экономичнее в плане металлоемкости конструкции. Сегодня услышал мнение, мол лучше крепить второстепенные балки к главной "жестко" в уровне перекрытия. Мое мнение-может и лучше, но делается это шарнирно и сечение балки будет б`ольшим по сравнению с поэтажным неразрезным опиранием. Жестко крепить нельзя, иначе передастся большой крутящий момент на главные балки, особенно на крайние. Я прав?

Правда, экономичнее, только длинные получатся балки настила.

При желании, можно опереть балки настила на главные шарнирно в одном с ними уровне, и при этом создать неразрезность второстепенных балок: соединяем полки стыкуемых балок накладками, а накладки к главным балкам не крепим.

можно опереть балки настила на главные шарнирно в одном с ними уровне, и при этом создать неразрезность второстепенных балок: соединяем полки стыкуемых балок накладками, а накладки к главным балкам не крепим

Данный вариант имеет существенный недостаток - высота главных и второстепенных балок должна быть равной, что бывает не так часто. исправьте, если что-то не так понял.

Так получается отверстия надо делать в главных балках.
А то закзчик хочет и высоту не терять и металла мало покупать.

закзчик хочет и высоту не терять и металла мало покупать

я бы вам советовал сначала прикинуть приблизительно какую экономию металла вы будете иметь используя эту неразрезную (и сомнительную как по мне) схему, а потом уже и думать стоит ли эта экономия увеличения трудозатрат при изготовлении (и сроков, конечно).
Можете заказчика поставить перед фактом: или все будет просто и быстро, и при этом будет использовано больше металла, или же будем что-то изобретать ради вашей экономии, и как результат возможны проблемы и задержки.
Если все-же решитесь делать по неразрезной, обязательно поговорите с кем-то из опытных инженеров насчет того в каком месте и какой формы можно вырезать отверстия в стенке. При этом не забывайте проверять ее на поперечную силу.

beholder, В моем случае прокатной длины как раз хватает. Т.е. трудозатраты наоборот меньше. Со строителями проконультировался-сказали что балку 11м положить не проблема.
Вопрос был в другом. Я считаю что расчетная схема второстепенной однопролетной балки- обычная балка с моментом ql*l/8. Однако знакомый сказал что можно закрепить их "жестко", соответственно расходстали будет примерно как при неразрезной схеме. Нигде такого решения не встречал, делают ли так, как конструктивно обеспечить защемление?

В моем случае прокатной длины как раз хватает. Т.е. трудозатраты наоборот меньше

насчет трудозатрат я имел в виду, что нужно будет резать дырки в главных балках, а правильно их прорезать, скорее всего, это сверлить стенку і соединять потом отверстия прорезью. При таком решении трудозатрат будет явно больше. Кроме того как решить такой узел примыкания второстепенной балки к главной, я не знаю. Если опереть второстеп. балку на стенку главной, а накладки соединяющие полки второстепенных балок (для обеспечения неразрезности) пропускать через отверстия в стенке главной, то при изгибе будет сильно крутитить стенку главной балки, а это очень нехорошо. Лучше поговорите с кем-то опытным, лично я таких узлов никогда не делал. Если вы не очень опытный конструктор, не советую самому браться за такие решения.

Нет, вариант с "дырками" предложил не я. На просьбу заказчика сэкономить металл я предложил поэтажное опирание, т.е. сверху, второй вариант коллега мне предложил "однопролетные балки настила соеденить жестко в уровне главных балок" ИМХО бред это.

Поэтажное опирание балок в Scad!

Вопрос по SCADу? Как задать в скаде поэтажное крепление балок друг к другу, если верхняя балка имеет консоль.

Разносом балок по высоте и введением в узлы пересечения коротыша высотой, равной расстоянию между осями балок.

Специальный Институт Строительных Конструкций Изделий

Такая же проблема. Расчитываю пространственную схему АЗС с козырьками, которые имееют поэтажное опирание балок друг на друга. Прошу разъяснения у знающих проектировщиков.
Какой тип КЭ у коротыша.
Нужно ли введение шарниров.
Каким образом установить высоту коротыша (расстояние между осями балок) если на глаз сечения не прикинуть.

Заранее спасибо за ответ.

А смысл такого расположения?
Момент не передается (прогоны опираются шарнирно), а поперечная сила как была так и осталась.

Только для наглядности ?

ФАХВЕРК
Какие-то сечения все равно задать придется, иначе как считаться?
DiVErsant
Да не только для наглядности, и для более точного приближения расчетной схемы к реальности. Те же продольные усилия в прогонах немного покручивают балку, в случае центрального расположения этого не будет. Если по прогонам моделить какое покрытие - при центральном расположении при триангуляции будет захвачена и балка, а нужно только по прогонам. Хотя, можно конечно, балку отсечь группой или фрагментацией.

Те же продольные усилия в прогонах немного покручивают балку, в случае центрального расположения этого не будет.

Продольные усили в шарнирноопертых прогонах прогонах?
Ну, допустим, мы их получаем от ветра, с торца здания. Но они же стремятся, при общей жесткости каркаса, к нулю.
И крутящий момент получается ничтожет по сравнению с другими усилиями.

Тогда какую жесткость вы задаете этим стержням?
Как вы получаете данные, эквивалентные жесткости половинному сечению балки?
Как реагирует на это матрица жесткостей (не увеличиваете ли вы этим критерий ошибки) ?

ИМХО, в данном случае (для прогонов) считаю это пустой тратой времени.

В прогонах продольные усилия будут, если за расчетную схему взять пространственный каркас, а не плоскую раму. И не от ветра. Они конечно не ого какие но все таки есть. Хотя, если принимать стандартные схемы каркасов, то их можно не учитывать, и считать прогоны как изгибаемые в двух плоскостях.

Расчеты и конструирование. А также прочая лабуда

А если продольные усилия "ого" какие, например от мостового крана,где работает весь каркас в комплексе, что тогда делать, как задавать?
Не проще и надежнее расчитать схему в плоской задаче? Отдельно поперечную, отдельно продольную раму. а все остальное ручками.

Вы о чем ? Какие краны ? А связи вам на что ?

Они конечно не ого какие но все таки есть. Хотя, если принимать стандартные схемы каркасов, то их можно не учитывать, и считать прогоны как изгибаемые в двух плоскостях

Для восприятия крановых нагрузок устанавливаются связи по нижнему поясу ферм, которые создают на его уровне жесткий диск, который и передает крановые нагрузки на вертикальные связи. А прогоны держат покрытие. Их не расчитывают с учетом продольных усилий. Но если смоделировать каркас в расчетной программе как пространственную схему, то продольные усилия возникнут, но, все-таки, не ого какие и закономерно, что при ручном счете их не учитывают.

DiVErsant, а на связи усилия как передаются? Наверное с крана на колонны, с колонны на распорку, с распорки на связь.

Абсолютно согласен. Возникают усилия только при расчете в пространственной схеме, от ветровой нагрузки на торец здания. А величина "ого", понятие относительное
Поэтому считал каркас в плоской схеме, чтоб не ошибится и не напортачить. Так как на мой взгляд для расчета метал. конструкций в пространственной схеме SCAD не очень подходит, а именно постпроцессор подбора элементов из сварных элементов.
Все выше сказанное ИМХО

Помогите смоделировать этажное опирания стальных балок друг на друга

Добрый день! Проектирую рабочую площадку, все конструкции были посчитаны поэлементно (балка как балка, колонна как колонна и т.д.), но пришло замечание от экспертизы, что без полной расчетной модели проект не согласуют. Возникла необходимость собрать полную схему. Проблема в том, что балки опираются этажно, и при моделировании получается каша (балки настила попадают на главные балки). Решили проблему так: разнесли консольные балки и главные балки, в местах опирания установили коротыши с большой жесткостью (сечение 300х300 мм), на концах коротышей шарниры и таким образом разнесли площадки. Вопрос: допускается ли так моделировать? Или может есть другой вариант как это сделать

Допускается. Правда, Перельмутер А.В. в книге "Расчетные модели сооружения и возможности их анализа" пишет, что введение в схему пеньков большой жесткости может вызывать численные ошибки при расчете, но я с таким на практике не сталкивался.

к примеру, если СКАД используйте твердые тела
но сначала разнесите балки на (H+h)/2, где надо "врежьте" шарниры между ними (на консоли, конечно, не надо)
все довольно просто

- если красоту наводить, то нет. А если надо в простой модели усилия верные получить, то забыть про пеньки.
Offtop: Настил тоже моделить хотите?

Столкнулся с тем, что при задании АЖТ пролетные момент раскладывается на пару сил межу главной балкой и балкой настила. если жесткость пенька делать небольшой, то все ок. Еще вариант с объединением перемещений попробовал

Дело не в красоте, балка настила проходит ровно над главной балкой и если в скаде все одном уровне моделить, то получается балки сливаются

если узлы балки настила и главной балки не будут совпадать, то они вполне могут располагаться в одной плоскости.

Правда при этом нужно понять, как вы задаете нагрузки на балки: если прикладывате линейные на балку настила, то все ок. Если вы моделируете настил и прикладываете нагрузки к нему, то настил так же должен иметь общие узлы только с балкой настила и не иметь общих с главной балкой.

При АЖТ в балке настила нужно задать шарниры, в том числе с одной стороны - линейный вдоль локальной оси X.
При объединении перемещений можно перемещение вдоль главной балки не объединять (т.е с одного конца ставить XYZ, а с другого XZ), а можно объединять XYZ и ставить линейный шарнир.
При пеньках тоже линейный шарнир поможет, потому что с полужидкими пеньками любые расчеты на собственные формы (пульсации, сейсмика) могут дать первые формы колебаний в виде изгиба пеньков (если использовать автоматический сбор масс).

Самое простое - задать-таки все балки в одной плоскости, но пользоваться группами и фильтрами. Для ввода нагрузок изолировать группу балок настила, для вывода результатов проверки металла изолировать группу и т.д. Тогда никакие лишние элементы нужны не будут, и никаких лишних усилий в схеме не появится.

Протестил простую задачу 4 варианта схемы: объединение перемещений, жесткий пенек, полужидкий пенек, в одном уровне. Получилось следующие: При жестком пеньке пролетный момент раскладывается на продольные силы в главную балку и балку настила (не подходит такой вариант). При полужидком пеньке искажений меньше, но формы колебаний могут выйти боком (тоже не подходит). Итог не плохо работает объединение перемещений. Прошу оценить, насколько корректно протестил схемы. Нагрузка только собственный вес.

----- добавлено через ~12 мин. -----

Насколько так корректно делать? Понятно, что тогда у нас расчетная схема будет как в механике (подвижный шарнир и шарнирно неподвижная опора), но узел то в принципе сделан на двух болтах в круглых отверстиях.

Читайте также: