Жесткое защемление металлической колонны

Обновлено: 17.05.2024

Уже достаточно долго веду дебаты с главспецом по поводу жесткого защемления металлических колонн.
Я считаю, что жесткое защемление гарантируется тогда и только тогда, когда анкерные болты вынесены на опорные столики, при этом и опорная плита не очень толстая.
Беленю смотрел, то же самое.
Главспец говорит проектируй по Серии 1.423.3-8, там колонну, двутавр широкополочный варят напрямую к плите и ее же миленькую анкерят болтами. Никаких опорных столиков. Правда там и наименьшая толщина опорной плиты 42 мм.
Не видел 0 Выпуска правда, может по серии вообще шарнирное закрепление - тогда смысл.
Кто что думает по этому поводу? Буду благодарен узнать Ваше мнение?

Хороша картинка, да моло толку.
Я к чему веду разговор:
- при каком соотношение толщины опорной плиты, колонного профиля, и вылета консоли опорной плиты мы может утверждать что защемление "почти" жесткое;
- есть ли в этом смысл, если можно соорудить опорные столики, и сэкономить на толщине опорной плиты.

P.S. как ни распологай болты, если тощина опорной литы мала, узел будет обладать податливостью .

свободный художник (freelancer)

студент063: делай, как спец говорит, считай напряжения в плите, подбирай болты и толщину плиты. тем более, что серия есть! вынос на опорные столики, мое мнение, только при ОООчень больших нагрузках. или у тебя кран на 50 т?
методика подбора толщины плиты: Мельников Н.П. Металлические конструкции. там даже есть фото узла с опорными столиками. можно прикинуть, для каких нагрузок этот узел..

--
не бейте сильно..

- при каком соотношение толщины опорной плиты, колонного профиля, и вылета консоли опорной плиты мы может утверждать что защемление "почти" жесткое;
- есть ли в этом смысл, если можно соорудить опорные столики, и сэкономить на толщине опорной плиты.

Опорная плита рассчитывается исключительно по прочности. Расчетом учитывается профиль колонны, размер опорной плиты и усилие передаваемое колонной на фундамент, но по конструктивным требованиям толщина опорной плиты не может быть менее 20мм. Жесткость опорного узла могут обеспечить только траверсы либо косынки, в зависимости от профиля.

Вобщем при достаточно больших нагрузках, когда у вас по расчету зашкаливает диаметр болтов и толщина опорной плиты, имеет смысл обратить внимание на базу с траверсами и вынесеными болтами за пределы опорной плиты. Чем болльше расстояние между болтами, тем больше воспринимаемый ими момент (грубо)

Коллеги. Попалась мне в руки документация на строящиеся павильоны. В ней я обнаружил вот такой вот узел с жесткого защемленной металлической колонной. Подивился на него и забыл, но по случаю обсуждения выношу его на рассмотрение. Что вы об этом думаете?
[ATTACH]1138427388.gif[/ATTACH]

Лучше, к сожалению нет. Это скан 300 dpi с А4. Могу, конечно же перечертить, но боюсь нарушить оригинал авторским прочтением

нет, стаканы делали по месту, мало того, конструктор, который этот узел изобрел, ставит его практически везде. Этот с двух этажного павильона 8 на 10м

Такой узел мне и раньше попадался. если хотите стать заслуженным изобретателем надо почаще смотреть на западный опыт проетирования - почти у всех избретений оттдуда ноги растут.

Вернемся к нашим баранам:
См. Металлические конструкции. Беленя 1986 г. (не так давно. ):

Что касается жесткости узла:

При шарнирном сопряжении колонны с фундаментом анкерные болты ставятся лишь для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе монтажа. Анкеры в этом случае прикрепляются непосредственно к опорной плите базы; благодаря гибкости плиты обеспечивается необходимая податливость сопряжения при действии случайных моментов. При жестком сопряжении анкеры прикрепляются к стержню колонны через выносные консоли и затягиваются с напряжением, близким к расчетному сопротивлению, что устраняет возможность поворота колонны.

На фига нужна траверса:

Траверса воспринимает нагрузку от стержня колонны и передает ее на опорную плиту. Чтобы увеличить равномерную передачу давления с плиты на фундамент, жесткость плиты увеличивают дополнительными ребрами между ветвями траверсы.

Согласен, что траверса увеличивает жесткость плиты!!
Вопрос, какой должна быть жесткость плиты для обеспечения жесткой заделки.

Инженер-проектировщик, по совместительству Йожыг-Оборотень

Если вспомните, то толщина плиты считается в зависимости от реактивного отпора бетона фундамента. Да действительно конструктивно ставится плита не меньше 20 мм, это действительно необходимо для того что бы не получалось ситуации, когда болты несут, а плита начинает от усилий деформироваться. Поэтому для перестраховки можно посчитать толщину плиты в зависимости от несущей способности болтов. Жесткое защемление - это та ситуация, когда моменты возникающие в колонне, передаются на фундамент болтами, а "Кораблик" в Белене, применим действительно для больших усилий, когда геометрические размеры опорной плиты очень большие, и для того чтобы болты разнести как можно дальше, их закрепляют на планках - установленных на вынесенных траверсах. А опорная плита в этом случае передает только сжимающую силу. Убиваем таким образом двух зайцев - дальше разнесли болты (меньше их диаметр), и опорная плита получилась тоньше, потому что передает только N, а не M и N.

Этот вопрос уже поднимался на форуме.
Любая база в точной постановке есть нелинейный шарнир, а Жесткая/шарнирная базы есть крайние идеализированные варианты.
Вроде как в Роботе наряду с автоматизизированным конструированием баз есть опция определения этого самого нелинейного графика по Еврокоду (который надо полагать имеет смысл учитывать вместе с податливостью фундамента).
С инженерной же точки зрения все ясно как белый день. База без траверсы рассматриватется как жесткая если плита проходит проверку на т/н отгиб (т.е развитие пластических деформаций в зоне анкерного болта). При небольших моментах с отгибом все ОК, при больших принимают конструктивное решение с траверсой.

Нашел таки ответ на свой вопрос!
Если кому интересно, смотри трехтомник"Металлические конструкции" под редакцией Горева, Москва "Высшая школа" 2002, том 1 и 2!

Перескажите пожалуйста своими словами, ну где искать, тем более за рубежом, да ещё грызть два тома.

Как объяснить: жесткое или шарнирное закрепление колонны в фундамент

Помогите разобраться, почему жесткое и шарнирное закрепление в приложенных рисунках являются таковыми. Это нам прислал исполнитель раздела КМ, и судя по расчетной схеме в Лире жесткая база это для средних колонн, шарнирная для крайних. Но почему так сконструировали? Вроде столько же болтов, такие же толщины опорного листа. разве что расстояния между болтами отличаются.

Хочу быть фотографом :)

Помогите разобраться, почему жесткое и шарнирное закрепление в приложенных рисунках являются таковыми.

Хорошо, допустим ответил, но чем мне подкрепить свои мысли, где сказано что если болты за пределами сечения колонны, то закрепление становится жестким, если внутри, то шарнирным.
А нагрузки вот они, в колонках где моменты по нолям это крайние колонны.

Жесткость или "шарнирность" базы и прочих элементов конструкций обычно никак не связаны с усилиями вообще. Значение имеют жесткости стыкуемых/приходящих в узел профилей и их длина.

где сказано что если болты за пределами сечения колонны, то закрепление становится жестким, если внутри, то шарнирным.

Мысленно начните поворачивать колонну в плоскости действия момента при абсолютно жестком фундаменте.
При жестком сопряжении сначала начинают срабатывать болты а потом само сечение колонны.
При шарнирном наоборот.
А если база может воспринять момент меньший при котором произойдет деформация колонны, то сопряжение получается шарнирное.
А болты ставятся и по расчету на поперечную силу.

Определенная логика в узлах вашего КМщика присутствует. Только правда непонятно, зачем крайние колонны он сделал шарнирно опертыми)Но тут надо схему смотреть)
Смотрите:
Абсолютно шарнирных(как и абсолютно жестких) баз не бывает. "Шарнирная" колонна будет воспринимать определенный момент до какого-то предела, но явно меньше проектного. При расчетных нагрузка эта база уже не сможет воспринять момент, болты потекут, и этот момент распределится на средние колонны, которые его как-раз таки и смогут его воспринять.
Таким образом вы получаете, что при небольших нагрузках база крайней колонны жесткая, при расчетных - шарнирная) Но в расчет-то берется ситуация, когда ВЕСЬ момент передается на среднюю- момент, воспринимаемый "условно шарнирной колонной" не учитываем, упрощенно и в запас

Жесткость/шарнирность узла - это степень его неподатливости/податливости. Т.е. способность деформироваться под нагрузкой. Например, абсолютно шарнирный узел деформируется (поворачивается) без усилий. Абсолютно жесткий - не деформируется при максимальных усилиях, которые выдерживают сами элементы.
Условный шарнир хорошо поддается при незначительных усилиях. Условно-жесткий узел несущественно поддается при заданных усилиях.
Таким образом, жесткость или шарнирность непосредственно связаны с усилиями на узел.
Например, при тонкой и неразвитой опорной плите узел будет шарнирным для больших моментов, и жестким - для малых.
В случае автора правый узел может считаться и шарнирным. Правда, слишком развитая колонна - при определенном сочетании усилий такая база и без болта будет жесткой - опорная часть не сможет повернуться от момента из-за противомомента от вертикальный силы.

Таким образом, жесткость или шарнирность непосредственно связаны с усилиями на узел.
Например, при тонкой и неразвитой опорной плите узел будет шарнирным для больших моментов, и жестким - для малых.

При малых моментах будет мало и сечение колонны, тонкая и неразвитая плита покажется вполне жесткой по сравнению с малым сечением колонны и.т.п. - я это имел в виду. Т.е. вопрос жесткости узла - это вопрос соотношения жесткостей элементов, его составляющих и в него приходящих, но никак не их "прочности".

Offtop: На жесткость узла влияют усилия, которые могут загнать эту жесткость в пластику.
Om81, Вы образованный и думающий специалист, ну спешите с выводами.

Если усилия в Кн и если сделать предположение, что никаких траверс нет и в помине, то учитывая конструктивную особенность узлов -

1. Жесткий узел плохо законструирован - соотношение сторон меньше 0.5.
Берусь утверждать, что при сочетании усилий N=483 Кн и М=237 Кн*м требуется толщина плиты 40мм - 28 мм явно мало для жесткого узла.
2. Шарнирный узел - принял бы толщину опорной плиты 20мм или 16мм - 25мм избыточно жесткая для шарнирного узла на усилие N=328Кн.

Om81, вот если бы болта было 2 и стояли они посередине, тогда теоретически можно было бы говорить о наличие условного шарнира в плоскости перпендикулярной плоскости проходяжей через эти болты. А так как в данном случае между болтами есть плечо, то они могут воспринять какой-то момент.

;746827]вот если бы болта было 2 и стояли они посередине, тогда теоретически можно было бы говорить о наличие условного шарнира

Слишком много теории и условностей Мы же понимаем, что практически не бывает абсолютных шарниров и жестких узлов.

Когда мы рассматриваем момент в одном из направлений, нас вряд-ли заинтересуют "сжатые" болты.. поэтому никакой особой разницы здесь нет - всего пара болтов или 4, плечо уменьшится в полтора раза..

А если база может воспринять момент меньший при котором произойдет деформация колонны, то сопряжение получается шарнирное.

Абсолютно шарнирных(как и абсолютно жестких) баз не бывает. "Шарнирная" колонна будет воспринимать определенный момент до какого-то предела, но явно меньше проектного. При расчетных нагрузка эта база уже не сможет воспринять момент, болты потекут, и этот момент распределится на средние колонны, которые его как-раз таки и смогут его воспринять.

Встряну в разговор ))
Практически все говорят о податливости узла. Но сколько раз не задавал на этом форуме конкретный вопрос, никто не отвечал.
Задам еще раз: кто-нибудь вообще считал деформации плиты базы колонны? Деформации будут в любом случае, вопрос в их значениях.
А после определния деформаций кто-нибудь их анализировал?
Одновременно с деформациями плиты появится и какой-то поворот опорного сечения стержня колонны. До какого максимального угла поворота узел можно считать жестким?

p.s. разговоры о том, что плита выдерживает момент считаю несостоятельными. прочность и деформативность - разные вещи.

Жесткое зещемление мет. колонны

Шарниры и защемления в конструкциях

Рассмотрим на реальных примерах узлы опирания или соединения конструкций и определим, с чем мы имеем дело: с шарниром или защемлением.

Сборная плита с опиранием по двум сторонам.

Это классический случай шарнира. Глубина опирания плиты диктуется типовыми сериями, и она меньше высоты сечения плиты. В таких условиях, изгибаясь, плита спокойно повернется на опоре – на шарнирной опоре. Мало того, защемлять плиту путем более глубокого заведения в стену нельзя, т.к. в ней тут же появятся моменты на опоре (при шарнирной схеме момент на опоре равен нулю), а верхней арматуры для восприятия этих моментов в сборных плитах практически нет.

Расчетная схема для такой плиты:

Монолитная однопролетная плита (балка) с опиранием на кладку.

Здесь все зависит от глубины заведения плиты в стену.

Если при высоте плиты 200 мм вы опираете плиту на 150-200 мм, то это шарнир.

Если верхняя арматура заходит на опору на длину анкеровки или выполнены специальные мероприятия в виде приварки пластин (шайб) на концах арматуры, то это защемление.

Если глубина опирания «ни то, ни се» - т.е. больше высоты сечения, но меньше длины анкеровки, то это тот неприятный случай, когда нужно не просто законструировать, но и выполнить расчет всех деталей узла и проверить, выдержат ли они такое издевательство. Во-первых, установка верхней рабочей арматуры уже обязательна. Во-вторых, она должна быть рассчитана на возникающие при этом защемлении моменты. В-третьих, достаточность ее анкеровки должна быть проверена расчетом.

Расчетная схема для однопролетной плиты следующая:

Для монолитной балки все аналогично, глубину заделки для защемленного варианта можно только сэкономить, отогнув верхний стержень вниз. Но как у плиты, так и у балки пригруз кладкой должен быть достаточным и проверен расчетом.

Балконная плита (балка) консольная.

Это стандартная схема с опорой в виде защемления – шарнира здесь быть не должно ни в коем случае, даже неполного защемления не должно быть – только стопроцентный жесткий узел. Иначе система будет геометрически изменяемой: балкон под нагрузкой будет проворачиваться на опоре со всеми вытекающими.

Поэтому при конструировании опирания консольного балкона нужно очень тщательно разрабатывать и просчитывать жесткий узел опирания. В типовой серии 2.130-1 вып. 9 можно ознакомиться с узлами опирания балконных плит и понять, по какому принципу достигается защемление. Во-первых, это достаточное заведение плиты в стену. Во-вторых, это значительный пригруз кладкой стены сверху. В-третьих, это обязательная анкеровка верхней части плиты в сжатой конструкции – в решениях серии это осуществляется путем приварки к закладной в балконной плите анкеров, которые надежно крепятся в конструкциях стены (крепление просчитывается). Все три условия должны быть сбалансированы и в сумме давать надежное защемление. При опирании балок нужно использовать тот же принцип: глубина опирания плюс анкеровка верхней части балки.

В случае монолитной консольной плиты или балки, опирающейся на монолитную стену, необходимо завести верхнюю арматуру консоли в стену на длину анкеровки – это обеспечит защемление.

Если балкон переходит в плиту (т.е. по сути это плита с консольным вылетом балкона), то о жестком узле здесь заботиться не надо – достаточно обыкновенного шарнирного опирания на стену.

Если вы делаете балкон в существующем здании, очень сложно разработать и выполнить чистое защемление, поэтому старайтесь избегать чистых консолей, а делать балконы с подкосами.

Расчетная схема для балкона:

Балкон или консольная балка с подкосом.

Такое решение выбирают в нескольких случаях: если это продиктовано архитектурным решением; если конструкция выполняется в существующем здании; если консоль без подкоса не выдерживает значительной нагрузки.

Чем хороша такая консоль? Тем, что в совокупности конструкция является консолью, но по отдельности каждый узел опирания является шарнирным с ограничением перемещений по вертикали и по горизонтали – а такие узлы не требуют расчета, и законструировать и выполнить их значительно легче, чем защемление. Главное здесь – обеспечить надежное ограничение перемещения по горизонтали: если подкос крепится болтами, то чтобы их было достаточно на вырыв; если конструкция просто закладывается в стену, то должны быть анкеры, заведенные в кладку и т.п.

Расчетная схема такого балкона следующая:

Горизонтальная балка закреплена в стене с ограничением перемещений по вертикали и горизонтали. Она неразрезная по длине. В пролете (или на краю) горизонтальная балка шарнирно опирается на подкос, который в свою очередь опирается на стену с ограничением перемещений по вертикали и горизонтали.

Многопролетная балка с опиранием на стены из кладки.

У такой балки в средних пролетах всегда опирание шарнирное, а вот на крайних опорах может быть как защемление, так и шарнир. Все обусловлено величиной пролетов и возможностью защемить балку. Если пролеты большие, или же если размеры пролетов разные и неблагоприятно влияют на пролетный момент в крайних пролетах (например, крайние пролеты значительно больше средних), то можно попытаться применить защемление на крайних опорах. В основном же крайние опоры делаются шарнирными.

Расчетная схема для многопролетной балки:

Многопролетная плита с опиранием на металлические балки.

У этой плиты абсолютно тот же принцип, что и у многопролетной балки, описанной в предыдущем случае. Крайние опоры у такой плиты могут быть балками, а могут быть и стенами здания. В случае, если крайние опоры – балки, то защемление при опирании на них организовать сложно, стандартно здесь применяется шарнирное опирание.

Хочется обратить внимание на следующий момент. При многопролетном перекрытии больших размеров в нем приходится делать деформационный шов. Если нагрузки значительные, то при шарнирном опирании на крайние опоры в крайних пролетах возникают значительные изгибающие моменты, требующие значительного армирования – и это не всегда рационально для плит малой толщины. В таком случае, рекомендую рассмотреть вариант устройства шва не на балке, а в пролете: тогда две плиты будут иметь консольный свес. Моменты в таком случае сбалансируются и армирование будет гармоничным.

Монолитная стена подвала.

На стену подвала всегда воздействует горизонтальное давление грунта, причем, чем глубже подвал, тем значительней влияние горизонтального давление на конструкции.

При определении расчетной схемы для стены подвала нужно рассматривать схему в двух направлениях. Первое, и самое главное – это вертикальный разрез по стене. Нужно рассмотреть два узла: верхний и нижний.

В верхнем узле могут быть отсутствие опирания (если на стену не опирается перекрытие); шарнир с ограничением перемещения по горизонтали (если есть шарнирное опирание перекрытия – например, сборные плиты); жесткий узел (если связь стены подвала и перекрытия жесткая – например, монолитная конструкция). Опирание в данном случае имеется в виду в горизонтальном направлении, т.к. основная нагрузка у нас – это горизонтальное давление грунта.

В нижнем узле сопряжения стены с фундаментной лентой в основном встречается жестким – шарнир там организовывать трудоемко, да и не имеет особого смысла.

Теперь насчет другого, горизонтального разреза стены. Если по длине стена ничем не ограничена в перемещениях (нет перпендикулярных стен), то рассматривать горизонтальный разрез в расчете не надо. А вот если есть перпендикулярные стены, расположенные довольно часто, то нужно посчитать стену еще и в горизонтальном направлении, т.к. с одной стороны действует давление грунта, с другой стороны стены служат опорами, и получается многопролетная неразрезная конструкция, в которой возникают как пролетные, так и опорные моменты – соответственно, нужно проверить горизонтальное армирование стены с учетом расположения перпендикулярных стен. Такая стена считается как многопролетная неразрезная плита шириной 1 м (метровая горизонтальная полоса условно вырезается из стены); средние опоры – шарниры, а крайние зависят от связи с перпендикулярными стенами – в основном, это защемление.

Сопряжение железобетонной колонны с фундаментом.

В основном в железобетоне схема сопряжения – защемление, т.к. шарнир организовать сложнее (особенно в монолите).

В сборном варианте колонна глубоко заделывается в стакан (глубина заделки – расчетная), а в монолитном варианте из фундамента делаются выпуски арматуры в колонну, которые заводятся минимум на длину нахлестки в колонну и на длину анкеровки – в фундамент.

Если вы хотите разобраться с каким-то конкретным примером соединения конструкций, пишите в комментариях, и ваш случай будет добавлен в статью.

Шарнир или защемление – что выбрать?

Естественно, есть такие схемы, в которых все уже предопределено – однозначный шарнир (как в сборных пустотных плитах перекрытия) или однозначное защемление (консольная балконная плита). Но есть такие варианты, когда выбор предоставляется проектировщику – и поначалу очень сложно определиться, как составить расчетную схему, чтобы получить оптимальный результат. Рассмотрим некоторые случаи.

Связь ростверка со сваями – шарнир или жесткое соединение?

Как известно, ростверк может опираться на сваи либо шарнирно, либо жестко. И часто очень сложно понять, а какой же вариант выбрать? Во-первых, нужно прочесть СНиП «Свайные фундаменты», в котором оговорены условия, допускающие шарнирное опирание – их не так уж много, часть ваших вопросов сразу отсеется. А далее следует проанализировать саму конструкцию в целом.

Если фундамент на одной свае, то однозначно связь сваи с ростверком должна быть жесткой, иначе не будет устойчивости.

В случае куста свай следует определить следующее:

1 – если фундамент воспринимает только вертикальную нагрузку (без моментов и поперечных сил), можно рассматривать шарнирное опирание;

2 – если в сваях возникают отрывающие усилия (при передаче момента от колонны через ростверк), то соединение только жесткое.

В случае ленточного свайного ростверка:

1 – если расчет ростверка показывает значительные перенапряжения в нем в связи с жестким соединением со сваями, следует рассмотреть вариант с шарнирным опиранием;

2 – если на ростверк передаются горизонтальные усилия (ветровые или от давления грунта), соединение со сваями следует делать жестким.

В случае ростверка в виде плиты можно использовать шарнирное соединение, если это не противопоказано СНиПом «Свайные фундаменты» и если нет отрывающих усилий в сваях.

В случае ленточного ростверка в шпунтовой (подпорной) стенке из свай:

1 – если ростверк служит просто обвязочной балкой и на него ничего не опирается, соединение лучше выбрать шарнирным;

2 – при расположении на ростверке опор эстакады или подобных конструкций, передающих усилия от ветровых нагрузок, связь должна быть жесткой.

- для сваи выгодней шарнирное опирание, т.к. тогда на нее не передается изгибающий момент; но этот вид опирания не всегда позволен СНиПом;

- при наличии отрывающих усилий соединение сваи с ростверком всегда нужно делать жестким, чтобы конструкция не потеряла устойчивость (а отрывающее усилие часто выплывает при раскладывании момента от колонны на пару сил);

- и сваи, и ростверк только выигрывают от шарнирного соединения, поэтому если совсем-совсем нет противопоказаний, нужно выбирать шарнир.

Главное запомнить: всегда при жестком соединении сваи с ростверком моменты в ростверке передаются на сваи, и это следует учитывать при расчете сваи.

Опирание металлической или железобетонной рамы на фундамент.

В случае с рамами решение по опиранию на фундамент зачастую приходит после выбора конструкции самой рамы.

Если рама с жесткими узлами соединения ригелей с колоннами, то рациональней всего при опирании на фундамент выбрать шарнирный узел – такая рама при шарнирном опирании не пострадает, а вот фундамент выиграет, т.к. момент равен нулю, а значит фундамент будет меньше и экономичней. Да и при расчете такой рамы сложностей будет на целых шесть степеней свободы меньше – а при ручном расчете это ого-го сколько.

Если в раме ригели опираются на колонны шарнирно, то колонны обязательно должны быть жестко связаны с фундаментом, иначе мы получим геометрически изменяемую систему.

Но иногда, определившись со схемой рамы (например, ригели опираются шарнирно, а колонны защемлены в фундаментах), мы получаем невыгодный результат (например, недопустимо большие в данных условиях фундаменты). Тогда приходится походу менять расчетную схему и проверять вариант с жесткими узлами в раме и шарнирами в месте опирания на фундамент.

Часто сами материалы диктуют нам выбор расчетной схемы: допустим, в монолитном железобетоне сложно организовать шарниры, поэтому там чаще всего все узлы (и в раме, и в месте опирания колонн на фундамент) – жесткие. И это тоже нормально. Главное, чтобы законструировано было соответственно расчетной схеме.

Плиты перекрытия и балки.

В этой теме также нужно многое попробовать, чтобы набраться опыта и научиться выбирать лучший вариант расчетной схемы с первого раза.

В железобетонных плитах и балках при защемлении выплывает значительная верхняя арматура. Естественно, это ведет к удорожанию, но рационально в большепролетных конструкциях. Иногда так получается, что при большом пролете увеличение сечения балки или высоты плиты только ухудшает работу (т.к. растет нагрузка от собственного веса); а вот защемление дает свои положительные плоды – на опорах появляется изгибающий момент, дающий нам верхнюю арматуру, зато в пролете момент уменьшается, и в сумме конструкция проходит по расчету. При этом, правда, никогда не стоит забывать, что защемленная балка или плита передает усилие на конструкции, на которые она опирается.

Еще защемление стоит применять в плитах и балках, в которых важно уменьшить прогиб или уменьшить раскрытие трещин – меньше момент в пролете, значит меньше и деформации.

Еще одна особенная штука – это плита, опирающаяся по четырем сторонам. Она уже за счет такого опирания работает так, что возникает необходимость установить верхнюю арматуру в плите (особенно ближе к углам). Поэтому зачастую рационально, если есть такая возможность, защемить плиту и проверить, не меньше ли будет армирование.

Опирание крайних плит или второстепенных балок.

У любой многопролетной конструкции, будь то плита или второстепенная балка, есть крайний пролет, в котором она опирается на балку с одной стороны. И в связи с такой однобокой загруженностью балка-опора испытывает кручение, зачастую значительное. И в таких случаях, когда при расчете на кручение сечение балки разрастается до немыслимых размеров, нам на помощь приходит шарнир. Если опереть плиту или второстепенную балку шарнирно, то крайная балка-опора разгрузится, моменты на нее передаваться не будут, и ситуация перестанет быть критической. Понятно, что не всегда получается законструировать шарнирное опирание (особенно в монолитном варианте), но иногда даже в монолите лучше сделать крайнюю балку с консолью, и уже на эту консоль шарнирно опереть плиту. Еще есть вариант (но это если позволяет архитектура) – вывести опирающуюся плиту консольно в виде балкона; тогда балка-опора не до конца, но разгрузится.

Также на тему шарниров и защемления можно прочитать здесь.

Ирина, это любопытный вопрос, заранее соглашаюсь с вашим мнением)), по предыдущему моему комментарию был неправ, у Вас всё правильно написано, невнимательно прочитал и представил случай жесткого сопряжения колонны с ростверком и шарнирного (при отсутствии выдергивающих усилий в сваях) сопряжения ростверка со сваями для него и написал, что моменты передаваться не будут, а только вертикальные усилия

Да нет, Ирина в статье все однозначно написано)), просто я невнимательно прочитал, а по поводу того, что раньше как Вам сказали ростверк считали абсолютно жестким мои соображения такие:
считаю надо смотреть в каждом конкретном случае считать или не считать ростверк абсолютно жестким.
Чтобы считать "что-либо" абсолютно жестким телом, надо предполагать, что это "что-либо" имеет под нагрузкой очень малые деформации (перемещения, углы поворота), которые настолько малы, что не создают достаточно больших усилий от этих деформаций, которые бы влияли на несущую способность конструкции.
К примеру если высота ленточного ростверка относительно шага свай жестко соединенных с ним достаточно велика, то ростверк можно считать достаточно жестким (или абсолютно жестким) прогиб ростверка будет минимально малым и соответственно будут минимально малы моменты на опорах (сваях), соответственно этими моментами можно пренебречь и считать сваи только на вертикальные нагрузки от ростверка

Однопролетная балка: шарнирное опирание или защемление на опорах?

В этой статье я хочу рассмотреть выбор расчетной схемы для однопролетной балки, но всю эту информацию можно перенести и на однопролетную плиту.

В самом начале работы проектировщиком сложно бывает разобраться именно с выбором расчетной схемы. Есть шарнирное опирание, есть жесткое (так называемое защемление). На каком остановить свой выбор?

Я предлагаю вам рассмотреть работу балок с точки зрения их деформации. Это самый наглядный способ понять, как все устроено и к чему может привести наш выбор.

Что представляет собой шарнирное опирание? Это такие условия, когда концы балок не закреплены от поворота (условно, конечно).

Что представляет собой жесткая заделка (защемление)? Это такие условия, когда концы балок жестко зафиксированы на опоре и повернуться не могут.

Как это выглядит в реальности (естественно, перемещения на рисунке сильно утрированы, на самом деле они составляют миллиметры или даже доли миллиметров).

При шарнирном опирании балка под весом нагрузки прогибается вниз от опоры до опоры – ее ничто не сдерживает. В итоге мы получаем железобетонный элемент с растянутой нижней зоной (выделено на рисунке синим) и сжатой верхней. Растянутая зона в железобетоне всегда требует армирования. Поэтому в шарнирно опираемых балках основное армирование (рабочая арматура) устанавливается внизу – от опоры и до опоры.

При защемлении концы балки зафиксированы так, что она не может прогнуться вниз. В итоге возле опор балка остается как бы горизонтальной (поворот запрещен), а ближе к середине пролета уже начинает прогибаться вниз. В итоге прогиб такой балки намного меньше, чем прогиб шарнирно опертой. Этот прогиб проявляется где-то в средней трети пролета (показано на рисунке синим), а приопорная часть балки получается выгнутой в другую сторону (растянутая приопорная зона балки показана красным). По результатам анализа деформаций балки мы видим, что у нее три растянутых зоны: нижняя в пролете и верхние возле опор. А значит и армировать балку нужно не только в нижней зоне, но и в верхних приопорных. Зато, расходуя усилия на организацию защемления балки и на дополнительное армирование верхней зоны, мы получаем лучшую несущую способность: защемленные балки по сравнению с шарнирно опираемыми могут вынести бОльшую нагрузку и перекрыть больший пролет.

Когда применяют однопролетные железобетонные балки, защемленные на опорах? Когда не проходят по расчету шарнирные и нет возможности изменить как-то конструктивную схему так, чтобы принять более простое решение. Ведь защемить балки не всегда просто и не всегда дешево. Это нужно учитывать, принимая окончательное решение. И конечно же, нужно правильно их законструировать, чтобы получилось действительно жесткое соединение, а не серединка на половинку.

Читайте также: