Расчет металлических связей между колоннами
Обновлено: 13.05.2024
Добрый вечер, господа проектировщики.
Вот такой вопрос. И есть ли на него однозначный ответ в каких либо нормах. Вертикальные крестовые связи между колоннами. Диагональ связи из двух уголков соединенных в тавр. В пересечении диагонали естественно соединены между собой. Интересует коэффициент расчетной длины диагонали связи в плоскости связи. 0,5 или 1. 1 или 0,5. И зависит ли этот коэффициент от того, рассчитана эта связь только на растяжение (сжатая диагональ - off) или, как рекомендует Стрелецкий во многоэтажных зданиях, и на сжатие тоже.
Вот в СНиПе на мосты и трубы вроде однозначно, 0,5:
4.54. . Расчетную длину lef перекрещивающихся элементов связей следует принимать:
в плоскости связей - равной расстоянию от центра прикрепления элемента связей к главной ферме или балке, а также балке проезжей части, - до точки пересечения осей связей;
.
Для элементов связей . из одиночных уголков . При крестовой решетке связей lef = 0,6 l.
В СНиП никаких допущений по схеме "выключающихся" связей по колоннам не предусмотрено.
Исключение только для гор. связей по покрытию.
В любом случае в плоскости расчетная длина равна от перекрестия до угла. При этом i=imin.
Продажа навыков и умений
И как теперь быть, ставить по предельной гибкости для сжатого, по крайней мере одноэтажные здания стоят без проблем.
При наличии распорок сжатие идет по распоркам, связь работает на растяжение.
Я считаю, что подбирать сечение крестовой связи при наличии распорок по верхним узлам надо как для растянутого элемента, но длину диагонали брать полную, т.е. от узла крепления к колонне до другого узла крепления к колонне. Ведь при "выключении" из работы сжатой ветви пропадает и раскрепление растянутой в "перекрестии".
Offtop: Коряво написал, но, думаю, понять мысль можно.
Aragorn, Вы можете составить плоскую расчетную схему, которая будет отражать реальную работу связи - стоящие в ряд стойки, соединенные по верху распорками и одна из ветвей вертикальной связи. И нагрузка (чаще, собранная в узел) приложена так, что в элементе связи возникает растяжение. И так и сдавайте - такая схема была во многих старых справочниках и книгах.
Если хотите все на ЭВМ, то определяйте "в уме", какая комбинация дает наибольшее усилие в связях (как правило, ветер с торца + торможение крана вдоль здания. ) и выполняйте на эту комбинацию нелинейный расчет с элементами связей, работающими только на растяжение.
Оба варианта пройдут в экспертизе, пройдет даже ручной счет на коленке (деление горизонтальной нагрузки на кол-во вертикальных связей и приведение к углу наклона связи).
сжатая ветвь теряет устойчивость и перестает воспринимать усилия. Все усилия уходят в распорку (сжатие) и вторую ветвь (растяжение). Вот вам и треугольник из распорки, колонны и растянутой ветви. Второй треугольник - колонна, растянутая ветвь и земля. геометрическая неизменяемость системы обеспечена.
Ок. Но у меня вопрос: в нормативных документах нигде не написано про выключающуюся сжатую ветвь вертикальной связи. В новом (Актуализированном) СП по стальным конструкциям написано, что допускается расчет горизонтальной связи по покрытию в предположении работы только растянутой ветви. И то, только для зданий и сооружений II и III уровня ответственности. То есть, если я предьявлю расчет на экспертизу с выключающейся сжатой ветвью вертикальной связи, то на возражение эксперта не смогу даже возразить ? Обычный вопрос эксперта: "Где это допущение прописано в нормативной литературе?",- поставит меня в тупик ! Как быть в этом случае ? И ещё:
Ветер подул в один торец (и кран поехал туда же )- сжатая ветвь потеряла устойчивость, подул в другой торец (и кран поехал туда же) - связь, потерявшая уст-ть расправилась. Не "устанет" ли металл такой ("играющей в потерю устйчивости") связи раньше срока эксплуатации здания ?
. Обычный вопрос эксперта: "Где это допущение прописано в нормативной литературе?",- поставит меня в тупик.
Эксперт обычно такие мелко-провакационные вопросы не задает. А если задаст, то так и объясните, что не видите ничего противонормативного в "считании" связей выключающимися. Эксперт по правилам должен замечание обосновать нормой. Где написано, что никаким образом кресты не выключаются
. Не "устанет" ли металл такой ("играющей в потерю устйчивости") связи раньше срока эксплуатации здания ?
Ильнур, лично я всегда считал крестовую связь только на растяжение. Но меня всегда смущала потеря устойчивости сжатой ветви. Вы тоже считаете крестовую связь в предположении работы только растянутой ветви ? Это предположение можно использовать при расчете зданий и сооружений I уровня ответственности ?
Тогда подведу итоги при расчете крестовой связи:
1) Крестовая связь расчитывается в предположении работы только растянутой ветви, а сжатая ветвь полностью (в расчетной модели) выключается из работы.
2) Коэффициент расчетной длины растянутой ветви (при расчете по гибкости) принимаем мю= 1, как в плоскости, так и из плоскости связи.
Не "устанет" ли металл такой ("играющей в потерю устйчивости") связи раньше срока эксплуатации здания ?
+1
Очень часто хозяева зданий просто вырезают связи, которые им мешают по разным причинам.
Если они вырежут - ту растянутую ветвь?
ИМХО: Я не экономлю деньги заказчега на таком ответственном элементе и сплю спокойно.
Каждый выбирает себе дорогу сам.
. Вы тоже считаете крестовую связь в предположении работы только растянутой ветви? Это предположение можно использовать при расчете зданий и сооружений I уровня ответственности.
Я лично в первую очередь ставлю одну диагональ из трубы. Она работает: а)на сжатие б)на растяжение. Расчет на сжатие полноценный, с удовлетворением всех требований норм. Труба обычно квадратная, узлы в концах - врезные пластины и полузаглушки для герметизации. Соединение - на одном монтажном болте с монтажной же обваркой.
Бывает (по разным причинам) ставлю крест. Тогда, невзирая на степени и регалии, в расчет принудительно (мной) вводится препосылка, что работа сжатой ветви ИГНОРИРУЕТСЯ. Ни разу еще эксперты вопрос не обостряли.
Исключение - при наличии тяжелых кранов (больших сил в связях и высоких требований по жесткости), когда расчет ведется из предположения 50/50 на сжатие и растяжение, и элементы получаются жесткими, и их сжатие уже невозможно игнорировать.
@LEXx, цитата:
Т.е., Вы тоже считаете, что ветви реально "поломаются" от усталости? Как Вы представляете "выключение" ветви? В виде офигенного выгиба? В каком месте? В месте пересечения ветвей? На пересечении обычно ветви скреплены между собой.
| Очень часто хозяева зданий просто вырезают связи, которые им мешают по разным причинам. Если они вырежут - ту растянутую ветвь? |
1. Связи не вырезают ОЧЕНЬ ЧАСТО - Вы уж совсем. К тому же с таким же успехом вырежут и мешающую колонну.
2. Что значит ТУ растянутую? Обе ветви растянуты, только ПООЧЕРЕДНО
Коэффициент расчетной длины диагонали вертикальной крестовой связи между колоннами
Вертикальные связи между колоннами. А можно ли "выключать" сжатую ветвь?
В самом начале своей трудовой деятельности у меня не было ни опытных наставников, ни друзей и знакомых, трудящихся в крупных проектных конторах, которые смогли бы мне разжевать возникающие у меня вопросы по металлическим конструкциям. Так как я до сих пор считаю себя начинающим инженером, то не претендую на то, что моя запись будет авторитетным источником. Я готов внести правки в свою статью по итогам обсуждения.
На написание статьи меня сподвигло то, что я не смог в свое время найти подробное пошаговое описание СНиПовской методики подбора связей, а то, что изложено в самом СНиПе, мне было не понятно.
Итак, имеем связевую панель между колоннами, шаг колонн 6 м, высота колонн 8 м, крана нет. Задача: подобрать сечение элементов крестовой связи и выбрать узел пересечения ветвей связи.
В подавляющем большинстве "сарайчиков" сечения вертикальных связей между колоннами достаточно подобрать по критерию не превышения предельной гибкости.
п. 15.4.12 СП 16 нам говорит:
При применении крестовой решетки связей покрытий, за исключением
зданий и сооружений I уровня ответственности, допускается расчет по условной схеме
в предположении, что раскосы воспринимают только растягивающие усилия.
Что как бы намекает: "В вертикальных связях между колоннами так не делайте (сжатую ветвь из расчета не выключайте), потому что про вертикальные связи между колоннами ничего подобного не написано"
Намек понятен, поэтому мы переходим к п. 10.4.1. СП 16, в котором говорится, что гибкость сжатых элементов (в нашем случае одна из ветвей всегда будет сжата) не должна превышать предельных значений, приведенных в таблице 32. А растянутых (одна из ветвей всегда будет растянута) - в таблице 33. Так как горизонтальная нагрузка может быть приложена к связевому блоку как с одной стороны, так и с другой, обе наши ветви связи могут оказаться сжаты, поэтому пока что мы будем пользоваться только таблицей 32, а именно п. 6 этой таблицы, в котором говорится, что предельная гибкость элементов вертикальных связей между колоннами λu=200.
Как известно, фактическая гибкость элемента "λ" прямо пропорциональна расчетной длине элемента "Lef" и обратно пропорциональна радиусу инерции поперечного сечения элемента "i". λ = Lef / i
Для начала разберемся с расчетной длиной, для этого переходим к п. 10.1.1 и смотрим рисунок 13 д) - чем не наша схема, упавшая набок?
Далее переходим к п. 10.1.3, в котором приведена интересующая нас табличка. Попробуем ее подробно разобрать.
В качестве исходных данных для наших вертикальных связей между колоннами, зададимся сечением из замкнутой прямоугольной трубы.
1. Итак, первая строчка первый столбец - оба элемета не прерываются. Такой случай возможен при использовании в качестве элементов связей уголков или швеллеров, что как бы не наш случай, но мы его все равно рассмотрим. Lef = l = l1 = 10000 / 2 = 5000 (мм). Расчетная длина рассматриваемой сжатой ветви равна расстоянию от точки крепления к колонне до точки пересечения с поддерживающим растянутым элементом.
2. Вторая строчка первый столбец. Рассматриваемый сжатый элемент не прерывается, поддерживающий элемент растянут и прерывается. Этот случай вполне нам подходит. Lef = 0,7 * l1 = 0,7 * 10000 = 7000 (мм). Поддерживающий растянутый элемент не так "хорош", как в п.1. но все же хорош, поэтому сокращает расчетную длину рассматриваемого элемента по сравнению с геометрической длиной на 30%.
3. Третья строчка первый столбец. Из-за того, что поддерживающий элемент растянут, сжатый даже не заметил, что прервался в точке пересечения раскосов. Расчетная длина такая же, как и в п. 2.
4. Первая строчка второй столбец. Такая ситуация возможна, например, при удалении из схемы распорки по верху колонн. Поддерживающий элемент на 30% уменьшает расчетную длину рассматриваемого сжатого элемента.
5. Вторая строчка второй столбец. Рассматриваемый сжатый элемент поддерживается неработающим прерывающимся элементом. В этом случае поддерживающий элемент ничего и не поддерживает (никак не влияет на рассматриваемый), поэтому расчетная длина рассматриваемого сжатого элемента равна геометрической длине между точками крепления к колоннам.
6. Третья строчка второй столбец. Сжатый рассматриваемый элемент прерывается, а поддерживающий и не думал его поддерживать - получаем механизм. Таблица 25 авторитетно говорит нам, что так делать не надо.
7. Первая строчка третий столбец. Такой случай возможен при обжатии вертикальных связей между колоннами. Обжатие возникает при использовании в узле прикрепления связей к колонне сварки или болтов класса точности А. Также, такая ситуация соответствует случаю, когда обжатие не учитывается - рассматриваемый элемент растянут, а поддерживающий сжат (элементы поменялись местами по сравнению с п. 1). Здесь поддерживающий элемент хоть и сжат, но не мешает работе рассматриваемого элемента. По сравнению с п. 1. расчетная длина увеличится в 2 раза, но и предельная гибкость для растянутых элементов вертикальных связей между колоннами в соответствии с таблицей 33 СП 16 λu = 400 (увеличилась в 2 раза).
8. Вторая строчка третий столбец. Такая ситуация возможна в тех же случаях, что и в п.7. Но здесь уже поддерживающая прерывающаяся ветвь связи ухудшает работу рассматриваемого элемента. Обжатие в наших "сарайчиках" мы не учитываем, поэтому расчетная длина рассматриваемого растянутого элемента Lef = 10000 * 1,4 = 14000 (в 2 раза больше, чем в п 2.). Предельная гибкость, также как и в п. 7. в 2 раза больше λu = 400.
9. Третья строчка третий столбец. Таблица 25, как и в п.6, не желает давать разъяснения для данного случая.
Для наших исходных данных подходят 2 случая - п. 2 и п. 8, потому что трубы тяжело пересечь и соединить их между собой в точке пересечения, при этом не прервав ни одну из них, а прерывать обе мы стесняемся.
По п. 2 Lef = 7000 (мм), λu = 200 (рассматриваемый элемент сжат), λ = Lef / i, примем λ = λu и выразим отсюда радиус инерции (требуемый радиус инерции, который будет обеспечивать гибкость не выше предельной)
i = Lef / λ = 7000 / 200 = 35 (мм)
по п. 8 Lef = 14000 (мм), λu = 400 (рассматриваемый элемент растянут)
i= Lef / λ = 14000 / 400 = 35(мм)
А теперь давайте вернемся к нашей исходной схеме и попробуем просто выключить сжатую ветвь из расчета, просто предположим, что работает только растянутая ветвь связи.
i = Lef / λ = 10000 / 400 = 25 (мм)
Вывод: при подборе сечения ветвей крестовых вертикальных связей между колоннами, при определенных обстоятельствах, нет разницы рассматриваете ли Вы сжатый элемент или растянутый - результат будет тот же. В то же время, не стоит подбирать сечения элементов вертикальных связей в предположении, что сжатая ветвь "выключается".
Спасибо за внимание. Бумага всё стерпит (" Epistola поп erubescit" - Цицерон)
P.S. Надеюсь, статья была полезной хотя бы тем, что Вы теперь знаете, кто сказал: "Бумага всё стерпит".
Читайте также: