Увеличение расстояния между ветвями двухветвевой колонны металлические конструкции

Обновлено: 16.05.2024

Почему в серии на стальные двухветвевые колонны для крайних рядов колонн связи ставят только по подкрановой ветви. Получается, что крайняя ветвь в состоянии воспринять ветровую нагрузку и без связей. Или считается, что жесткости двухветвевых колонн достаточно, чтобы связи по покрановой ветви сработали и на подкрановую ветвь и на ветвь крайнего ряда

Специальный Институт Строительных Конструкций Изделий

__________________
Горев В.В., том 1, стр.109, 1 абзац, 4-ое предложение. Не пугайтесь этого произвола.

В серии колонны жестко защемлены из плоскости. Шатровая ветвь раскрепляется в подкрановой балки тормозной фермой. Надкрановая часть в плоскости рамы с мю=3, забавно)

Специальный Институт Строительных Конструкций Изделий

__________________
Горев В.В., том 1, стр.109, 1 абзац, 4-ое предложение. Не пугайтесь этого произвола.

В этой серии еще узел 10 на 59КМ очень странный, вроде как получается что связь ничего и не держит.
Я ставлю связи под ПБ и в плоскости стен, т.е. двухплоскостные
Над ПБ делаю крестовые связи.

ФАХВЕРК, я бы молча показал эти скриншоты, но движок сайта просит, чтобы я написал хотя бы два знака)

Специальный Институт Строительных Конструкций Изделий

__________________
Горев В.В., том 1, стр.109, 1 абзац, 4-ое предложение. Не пугайтесь этого произвола.

Специальный Институт Строительных Конструкций Изделий

Offtop: Arikaikai, да ну извини!

----- добавлено через ~1 мин. -----
Я просто что думал. когда у нас обыкновенная база с высокой траверсой и двумя здоровенными болтами в плоскости момента. Вот она в плоскости жесткая, а из - шарнирная.

__________________
Горев В.В., том 1, стр.109, 1 абзац, 4-ое предложение. Не пугайтесь этого произвола.

серия грузиться у меня будет до завтра похоже
Как колонна может быть жестко закреплена из плоскости?
и что смешного в гибкости надкрановой части колонны 3 ?

Специальный Институт Строительных Конструкций Изделий

строго говоря - до 3-ёх. Сейчас я задам традиционные вопросы про 600 мм и мю 3 и никто ничего не скажет. Опять будет ругань.

__________________
Горев В.В., том 1, стр.109, 1 абзац, 4-ое предложение. Не пугайтесь этого произвола.

тройку принимают если считать лень. Но лучше конечно посчитать все таки А что там за 600 мм?

По теме.
Автор что то напутал в своем вопросе. Или не смог вопрос корректно сформулировать. Обычно связи ставят с торцов здания как раз по надкрановым частям колонны, что бы не зажимать деформации здания между связевыми блоками. Нагрузки же от ветра с торца воспринимают либо фахверковые колонны, либо проверенное расчетом сечение ветви основной колонны.

Кроме всего прочего, крайне не рекомендую безрасчетно пользоваться сериями 80х годов. С тех пор нормы проектирования изменились, прокат поменялся, ограждающие поменялись, Даже ветровые нагрузки выросли больше чем в 2 раза. Увеличились горизонтальные нагрузки от кранов в разы, при использовании импортных кранов.

Сквозные колонны

Стержень сквозной колонны состоит из двух или нескольких прокатных профилей, соединенных между собой в плоскостях полок планками или решетками.

Сквозная колонна с планками

Основным преимуществом сквозных колонн является возможность соблюдения в них условия равноустойчивости.

Сквозные колонны достаточно экономичны по расходу металла. В то же время они более трудоемки в изготовлении, так как обилие коротких швов затрудняет применение автоматической сварки.

Сечение стержня сквозных колонн образуется обычно из двух швеллеров, расположенных полками внутрь сечения. Расположение швеллеров полками наружу при одних и тех же габаритных размерах сечения менее выгодно с точки зрения расхода материала и применяется только в клепаных колоннах из соображений удобства клепки.

Сечения сквозных колонн

Сечение, составленное из двутавров, применяется только при значительных нагрузках, исключающих применение швеллеров.

Сечение, составленное из четырех, уголков, применяется в сжатых элементах большой длины (мачтах, стрелах кранов и т. п.), требующих определенной жесткости в обоих направлениях. Это сечение весьма экономично, и конструкция получается относительно легкой, но наличие решеток в четырех плоскостях делает ее трудоемкой.

Типы решеток сквозных колонн

Решетка сквозных колонн обычно конструируется из одиночных уголков с предельной гибкостью элемента λ = 150. Решетка применяется треугольная, простая и с распорками, или раскосная.

Крепление решетки к ветвям колонны можно осуществлять на сварке или на заклепках; при этом разрешается центрировать уголки на наружные кромки ветвей. Колонны с планками проще в изготовлении, не имеют выступающих уголков решетки и более красивы. Колонны с решетками значительно жестче, особенно против кручения.

Работа стержня сквозной колонны под нагрузкой

Две ветви стержня сквозной колонны соединяются планками или решетками в единое целое. При отсутствии такого соединения каждая ветвь под нагрузкой испытывала бы продольный изгиб относительно собственной оси (ось 1 — 1). При наличии планок или решеток

К расчету сквозных центрально сжатых колонн

Значительно увеличивается жесткость стержня в целом, так как обе ветви работают слитно, подобно единому сечению, испытывая продольный изгиб относительно оси у — у. Эта ось в отличие от материальной оси х — х, которая пересекает тело колонны, называется свободной осью.

Гибкость сквозного стержня относительно материальной оси λ_х равна гибкости одной ветви, относительно той же оси х — х, так как r_x = √2J_x/2F = √J_x/F. Гибкость же относительно свободной оси у — у зависит от расстояния между ветвями (размер 2а).

Момент инерции J_y сечения из двух ветвей выражается формулой

где J₀ — момент инерции одной ветви относительно собственной оси 1 — 1;

F_B — площадь сечения одной ветви;

а — расстояние от оси ветви 1 — 1 до свободной оси стержня у — у.

Казалось бы, что гибкость стержня колонны относительно свободной оси должна определяться по формуле

где l_у — расчетная длина стержня колонны относительно оси y — y.

Однако в действительности гибкость колонны относительно свободной оси оказывается большей вследствие упругой податливости планок или решеток. Эта так называемая приведенная гибкость равна

Где μ_пр > 1 — коэффициент приведения составного стержня, зависящий от деформативности (податливости) планок или решеток; для колонн с планками

а для колонн с решетками

* Вывод этих коэффициентов см. курс «Стальные конструкции» под редакцией проф. Н. С. Стрелецкого, Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1952.

Таким образом, приведенная гибкость будет равняться:

для колонн с планками

для колонн с решетками

Здесь λ_у = l_y/r_y — гибкость всего стержня относительно свободной оси, определяемая по формуле (4.VIII);

λ_в = l_в/r_в — гибкость участка ветви между планками относительно собственной оси 1 — 1;

F — площадь сечения всего стержня;

F_p — площадь сечения двух раскосов решеток (в двух плоскостях).

Второй член в подкоренном выражении формул (5.VIII) и (6.VIII) учитывает гибкость ветвей и податливость планок или решеток и, таким образом, определяет необходимую расстановку последних, поскольку с изменением этих величин изменяется и приведенная гибкость.

Расчетной гибкостью, по которой определяется коэффициент φ, является наибольшая из двух гибкостей λ_х или λ_пр. Так как путем раздвижки ветвей (т. е. увеличением расстояния а на фигуре, а) легко можно добиться уменьшения λ_пр без существенной затраты металла и тем самым удовлетворить требованию λ_пр ≤ λ_х то при подборе сечения стержня составной колонны, как правило, исходят из необходимой гибкости относительно материальной оси.

Для сжатых стержней, состоящих из четырех ветвей, приведенная гибкость равна

где λ — наибольшая гибкость всего стержня относительно свободной оси;

F_B1 иF_B2 — площади сечения пары ветвей с общей осью 1 — 1 и 2 — 2;

F_р1 и F_р2 — площади сечения раскосов решеток, лежащих в плоскостях, перпендикулярных соответственно осям 1 — 1 и 2 — 2.

Соединительные элементы — планки, или решетки — в центрально сжатых колоннах рассчитывают на поперечную силу, могущую возникнуть при изгибе от критической силы, которая, как известно, для данного материала зависит только от геометрических размеров стержня.

По нормам и техническим условиям, величина этой условной поперечной силы определяется в зависимости от сечения стержня по формулам:

где F_бр — сечение стержня брутто в см 2 .

Поперечная сила Q принимается постоянной по высоте стержня и распределяется поровну между плоскостями планок (решеток).

К расчету колонн с планками и решетками

Под действием поперечной силы колонна изгибается, причем планки работают на изгиб и срез в своей плоскости как элементы безраскосной фермы, а элементы решеток — на осевые усилия как раскосы и стойки фермы. Колонны с решетками менее деформативны, чем колонны с планками, а потому они получили преимущественное применение при тяжелых нагрузках.

Как правильно расположить верт.связи на двухветвевой колонне?

Господа инженеры, подскажите, как правильно поставить связи- делаю кмд - инфы в км не было, мне показалось логичным располагать связи по ветвям, когда спросил у проектировщика-он сказал-одну посередине, но это же ерунда получается-там 600 мм между ветвями колонны и прогона-пластины между ними наваривать и на них связь? Все усилия через воздух же пойдут

если письмо от него есть об этом - делай все по чертежу) Две, ясен пень, лучше тут будут смотреться. А ригель, в который они упираются, какого сечения?

Разработка КМ, КМД

там составное трехэтажное сечение-верхний этаж из парных 30, два нижних этажа из парных 16. Связи упираются в 16

инженер гарин, сумма жесткостей получается скорее, а не составное сечение. Но лучше, чем отдельный 16 швеллер, конечно. мне кажется, стоечка бы в узле стыка связей с ригелем не помешала бы. Собственно, если связь одна - то между ригелями под неё предлагается делать перемычку?

Разработка КМ, КМД

ну вот нечто такое на словах было предложено проектировщиком (скрин). если внизу еще как-то можно привести на опору усилие, то вверху совсем все в воздух уходит. не уточните на рисунке-стоечку и перемычку вы куда предлагаете ставить?

Разработка КМ, КМД

в км нет однозначно-точной инфы на этот счет, можно игнорируя электронпереписку, сделать двухветвевые и никто не узнает. РР и какой-нибудь технадзор потом купит мне билет на ямал

в км нет однозначно-точной инфы на этот счет, можно игнорируя электронпереписку, сделать двухветвевые и никто не узнает. РР

Разработка КМ, КМД

Там есть еще чуть ли не главный для этой связи узел - в середине, там где две сжатые ветви давят строго вверх на ригель.

Разработка КМ, КМД

там тоже не знаю-огород получается-вварить двутавр туда, потом пластину, на нее связи. но как это все будет работать-не представляю.

вот он и будет перемычкой, про которую я говорил. Но делайте две ветви, только, наверное предупредите непосредственное начальство, которое подписи поставит на чертеже и объяснитесь, что так будет надежно и классно, а по стали это плюс 100 кг (или сколько там?)

инженер гарин конструкция похожа на кабельную эстакаду. Усилия в связях какие?
к посту № 5: связь вверху упирайте в центр пластины, а не в верхний край и вваривайте горизонтальную диафрагму внутри швеллеров. Диафрагму соединить с листом, в который упираете связь. Горизонтальная проекция связи должна приходить на диафрагму.
к посту № 11: вместо двутавра используйте лист. Получится тавр для вертикальной проекции связей.
Внутри колонны ставьте горизонтальные диафрагмы каждые 4 м.
Рассмотрите вариант крестовой связи.

__________________
Советов у меня лучше не просить. Потому что чувство юмора у меня развито сильнее чувства жалости.

Может КМДшники в "Ведомость элементов", селедку завернули и домой унесли. ))))).

А если серьезно, то КМДшник не имеет ни морального ни другого права назначать элементы (сечения сортамент) без официального согласия КМщика.
Тем более если это сечение брать "с потолка или на форуме"!

Связь - типа портала. Делать надо (по уму) двухветвевую, причем ветви завязывать между собой (вот как ветви колонн соединял).
Но!
По уму - это хорошо.. Но хорошее делать по проекту. Предложи проектировщику двухветвевой портал. Официальным письмом.

А может вообще без связей обойтись? Сделать защемление в фундаменте. Или сделать одностороннюю связь типа А-образной опоры.
Offtop: Если в КМ нет связей, чего КМД их проектирует?

Разработка КМ, КМД

товарищи, кто говорит о сечении связи? в ведомости элементов имеется сечение-угол 90, нет инфы-имеется ввиду нет сведений-по центру стоит связь или две по ветвям. Селедка ни при чем. Вопрос задан, ответ-связь посередине. Моё мнение-не согласно.
Читайте выше, прежде чем анекдоты травить. Нечего защищать проектировщика, только кмд-шник (по качеству проектов) видит, какой процент экономистов, научившихся чертить, среди т.н. проектировщиков

Ну почему в воздух. Не в воздух, а поровну на обе ветви. А вообще да, на каждую ветвь лучше свою плоскость связей, соединенных между собою в наклонную ферму (связи с решеткой), либо просто планками (как у вас ветви колонны) - эт уж по расчету. См. серию 1.400-10/76 Выпуск 3, там примеры всякие есть.

Колонны сплошного сечения тоже могут испытывать кручение. Например, колонна из двутавра - две полки, одна стенка (плоскость полок параллельна плоскости связей). Вопрос: насколько тонкой должна быть стенка, чтобы данное сплошное сечение было "кабудтобы" сквозным, в котором каждая из полок является ветвью?

Наоборот, я Вас защищаю от КМщиков, которые не дают узлов!
В чем проблема запросить данный узел у КМщика? Пока будете ждать ответ, можете делать остальное.

CADmaster

Приемы моделирования и расчета двухветвевой колонны в SCAD++

Главная » CADmaster №3(97) 2021 » Архитектура и строительство Приемы моделирования и расчета двухветвевой колонны в SCAD++

В этой статье мы расскажем о развитии технологии моделирования двухветвевых колонн в программе SCAD++ , представленной автором ранее, в статье [1].

Перед разработкой расчетной модели двухветвевой колонны, как и для любой другой расчетной модели, следует определить, какие проверки необходимо произвести, какие требования должны быть выполнены, что должно быть приведено в качестве результатов расчета, в том числе и в текстовой части проектной документации согласно [2]. Кроме того, нужно изучить опыт расчета и проектирования аналогичных конструкций и особенности применяемого программного обеспечения, после чего можно быть уверенным в надежности расчетной модели и принятых на ее основе проектных решений. Ниже приведен перечень необходимых проверок для двухветвевой колонны по несущей способности (здесь мы ограничимся только проверками общей несущей способности и не будем рассматривать расчет узлов и проверки по прогибам):

устойчивость внешней ветви в плоскости колонны;
устойчивость внешней ветви из плоскости колонны;
прочность внешней ветви;
предельная гибкость внешней ветви в плоскости колонны;
предельная гибкость внешней ветви из плоскости колонны;
устойчивость внутренней ветви в плоскости колонны;
устойчивость внутренней ветви из плоскости колонны;
прочность внутренней ветви;
предельная гибкость внутренней ветви в плоскости колонны;
предельная гибкость внутренней ветви из плоскости колонны;
устойчивость соединительной решетки;
прочность соединительной решетки;
предельная гибкость соединительной решетки;
устойчивость стержня колонны в плоскости;
предельная гибкость стержня колонны.

Также нужны данные по нагрузкам для расчета фундамента.

Общий вид расчетной модели двухветвевой колонны, которая позволяет выполнить необходимые проверки и получить необходимые результаты расчета, представлен на рис. 1. Ветви и соединительная решетка моделируются стержневыми элементами 5-го типа. Элементы соединительной решетки располагаются на необходимом расстоянии от ветвей по центрам тяжести элементов решетки, а для обеспечения совместной работы узлы решетки и ветвей соединяются специальными элементами твердого тела (тип 100). В статье [1] был рассмотрен способ соединения узлов решетки через объединение перемещений. Преимущество соединения узлов решетки с узлами ветвей с использованием элементов твердого тела заключается в том, что позволяет включить решетку в работу колонны из плоскости рамы. В узлах элементов соединительной решетки задаются шарниры по направлениям U_y и U_z. Для получения результатов проверки устойчивости и предельной гибкости стержня колонны, а также с целью получения нагрузок на фундамент, в нижней части задается короткий элемент длиной 100 мм, получивший в инженерной среде название «пенёк». Нижний узел «пенька» закреплен по всем направлениям, кроме U_x (условный шарнир из плоскости). Жесткость «пенька» задается в виде составного сечения, а при создании группы конструктивных элементов указываются параметры соединительной решетки (рис. 2). Для обеспечения совместной работы «пенька» и ветвей его верхний узел соединяется с нижними узлами ветвей элементом твердого тела.

Отметим, что при раздельных траверсах в нижних узлах ветвей нужно установить шарниры, а при сплошной траверсе (рис. 3) шарниры использовать не следует. Однако если есть сомнения, то можно рассмотреть две модели: с учетом и без учета шарниров в нижних узлах ветвей.

Расчетная длина стержня колонны в плоскости рамы, оборудованной мостовым опорным краном, обычно определяется по схеме двухступенчатой колонны согласно приложению И СП 16.13330.2017. Для определения расчетных длин ветвей из плоскости можно воспользоваться рекомендацией серии [4] и принять расчетные длины ветвей равными их геометрической длине, умноженной на коэффициент 0,8, учитывающий защемление колонны в уровне баз (это касается только конструктивного решения двухветвевых колонн с раздельными траверсами согласно рис. 3). Следует отметить, что коэффициент расчетной длины ветвей 0,8, а возможно и меньше, можно обосновать не только за счет их защемления в уровне баз, но и выполнив уточненный расчет по формуле (139) СП 16.13330.2017.

Все результаты расчета, кроме проверки устойчивости и гибкости стержня колонны, принимаются по коэффициентам использования элементов, моделирующих ветви и решетку, а устойчивость и гибкость стержня колонны принимается по соответствующим коэффициентам использования «пенька» (рис. 4).

Рис. 4. Результаты расчета двухветвевой колонны при жестком сопряжении ветвей с элементом твердого тела

Результаты, представленные на рис. 4, получены при жестком сопряжении ветвей колонны с элементом твердого тела, что соответствует конструктивному решению опорного узла со сплошной траверсой, а на рис. 5 приведены результаты расчета при шарнирном сопряжении ветвей колонны с элементом твердого тела, что в большей степени соответствует конструктивному решению опорного узла с раздельными траверсами.

Рис. 5. Результаты расчета двухветвевой колонны при шарнирном сопряжении ветвей с элементом твердого тела

Достаточно часто можно встретить способ моделирования решетки составным сечением (рис. 6), который визуально выглядит вполне правдоподобно, но при этом не обеспечивает расчет в соответствии с требованиями норм. Дело в том, что согласно п. 10.1.4 СП 16.13330.2017 для сечений элементов из одиночных уголков при определении гибкости, если расчетная длина l_ef ≥0,85l (где l — расстояние между центрами ближайших узлов), то радиус инерции принимается по минимальному значению (i=i_min), а если l_ef l, то радиус инерции принимается относительно оси уголка, перпендикулярной или параллельной плоскости колонны (i=i_x или i=i_y) в зависимости от направления продольного изгиба. При этом расчетные длины определяются по табл. 24 СП 16.13330.2017 и в зависимости от направления продольного изгиба (в плоскости или из плоскости), а также от вида раскоса (опорный или прочий элемент решетки) могут принимать значения от 0,9l до l (п. 1б табл. 24 СП 16.13330.2017). Однако применение способа моделирования составным сечением обеспечивает проверку устойчивости при гибкости, определенной по радиусу инерции относительно оси, параллельной полке уголка, что не соответствует требованиям норм. На рис. 7 приведено сравнение результатов расчета при описанном выше правильном способе моделирования решетки, когда гибкость при расчете в SCAD++ определяется по минимальному радиусу инерции, и при неправильном способе моделирования составным сечением. Как видно, при моделировании составным сечением коэффициент использования получился в 1,43 раза ниже требуемого!

Рис. 6. Неправильный способ моделирования решетки составным сечением, который не соответствует требованиям СП 16.13330.2017

Также при создании конструктивных групп не следует забывать о коэффициентах условий работы. 16.13330.2017 для элементов решетки из одиночных уголков коэффициент условий работы равен 0,75 (таким образом учитывается наличие эксцентриситета), а для всех остальных элементов колонны при наличии крановых нагрузок — 1,05.

В заключение следует отметить, что способ моделирования двухветвевой колонны одним стержнем целиком, даже с учетом решетки при выполнении проверок, имеет следующие недостатки:

нормы предъявляют разные требования к расчетным длинам опорных и прочих раскосов, что усложняет идентификацию раскосов при выполнении проверок (в SCAD++ принято, что все раскосы — рядовые);
как показывают тестовые расчеты, усилия в опорном раскосе превышают усилия в прочих раскосах при постоянном поперечном усилии, а методика определения усилий в раскосах по поперечным усилиям в стержне не позволяет это учесть;
при моделировании одним стержнем необходимо принимать какие-то меры по учету дополнительных моментов во внешних ветвях от ветровой нагрузки, а при необходимости — и от стенового ограждения (см. рекомендации в серии [4]);
не всегда (особенно для средних колонн) удается обеспечить соединение элементов решетки с ветвями без расцентровки, что вызывает дополнительные моменты в ветвях (см. рекомендации в серии [4]) и не может быть корректно учтено при моделировании одним стержнем.

Описанные выше приемы комбинированного моделирования двухветвевой колонны (ветви и решетка плюс «пенёк» в нижней части) лишены всех перечисленных недостатков и позволяют получить не только все необходимые результаты расчета для обоснования надежности конструктивного решения и его соответствия требованиям норм, но и нагрузки на фундамент. Однако для подбора сечения двухветвевой колонны и быстрой оценки несущей способности сечения способ моделирования одним стержнем является вполне приемлемым и также может быть реализован в программе SCAD++ путем задания параметров решетки в конструктивных группах элементов стальных конструкций.

Литература

Маляренко А.А., Теплых построения расчетных моделей и анализа результатов в системе SCAD Office: модели металлокаркасов. — CADmaster, /2004, с. 93−97.
Постановление «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию».
СП 16.13330.2017 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23−81*.
Серия 1.424.3−7. Стальные колонны одноэтажных производственных зданий, оборудованных мостовыми опорными кранами. Выпуск 1. — ЦНИИПСК им. Мельникова, 1985 г.

Читайте также: