Стыки колонн из двутавров: Стыки и детали колонн

Содержание

Стыки и детали колонн

Стыки колонн бывают заводские и монтажные. Заводские стыки устраиваются из-за ограниченности длины прокатных профилей (смотрите раздел Сортамент). Монтажные стыки устраиваются из-за ограниченных транспортных возможностей (9 — 13 м при перевозке на одной платформе и 19 — 27 мм при перевозке на сцепе).

Заводские стыки элементов обычно располагают вразбежку, не концентрируя их в одном месте, поскольку соединение отдельных элементов можно произвести до общей сборки стержня. Примеры сварных заводских стыков отдельных элементов колонн показаны на фигуре.

Заводские сварные стыки

Заводские сварные стыки: а — поясов сварного двутавра; б — двутавровых ветвей
сплошной колонны; в — ветви сквозной колонны на планках.

Основным условием образования прочного стыка является обеспечение передачи усилия с одного элемента на другой. При сварке встык это обеспечивается соответствующей длиной сварных швов (смотрите раздел Сварные соединения), а при стыковании накладками, кроме необходимой длины сварных швов, также и соответствующей площадью сечения накладок, которая должна быть не меньше площади сечения основных стыкуемых элементов.

Простейшим и потому наиболее рекомендуемым является прямой стык со сваркой встык. Осуществление такого стыка возможно во всех случаях, поскольку во внецентренно сжатых колоннах всегда можно найти сечение с пониженными растягивающими напряжениями.

Монтажные стыки колонн располагают в местах, удобных для монтажа конструкций. Для колонн переменного сечения таким местом является уступ на уровне опирания подкрановых балок, где меняется сечение колонны.

Стыки верхней и нижней частей одностенчатой оплошной колонны

На фигуре показаны типы стыков верхней и нижней частей одностенчатой сплошной колонны: заводского и монтажного.

Прикрепление

Прикрепление надкрановой частя колонны к сквозной подкрановой.

На фигуре показано прикрепление верхней части колонны к нижней сквозной при помощи двухстенчатой и одностенчатой траверсы.

Длина швов (l_ш на фигуре выше), необходимая для прикрепления внутреннего пояса верхней части колонны, определяется из того условия, чтобы действующие в верхней части колонны в месте прикрепления ее к нижней части момент М и продольная сила N воспринимались сварными швами, прикрепляющими пояса верхней части колонны; при этом швы, прикрепляющие стенку, обычно не учитываются.

Усилие в поясе, равное

передается через четыре шва, присоединяющих деталь 1 к стенке нижней части колонны. Деталь 1 имеет прорезь, которая позволяет насадить ее на стенку нижней части колонны (прорезь делают на 2 — 3 мм больше толщины листа). В случае монтажного стыка эту деталь делают отдельно от поясного листа, приваривая ее к нижней части колонны.

В колоннах с нижней решетчатой частью верхняя часть прикрепляется при помощи детали, называемой траверсой. Траверса работает на изгиб как балка на двух опорах и должна быть проверена на прочность; эпюра моментов в траверсе показана на фигуре. Прикрепление траверсы к ветвям колонны осуществляется сплошными швами и рассчитывается на опорную реакцию траверсы. Для обеспечения общей жесткости узла сопряжения верхней и нижней частей колонны ставятся горизонтальные диафрагмы или ребра жесткости.

Монтажный стык колонн сплошного сечения

Монтажный стык колонн сплошного сечения, передающий преимущественно сжимающие усилия, может быть осуществлен с помощью фрезерованных торцов. Такой тип стыка применен на московских высотных зданиях.

В случае передачи колонной также и момента возможен показанный на фигуре б сварной стык, не требующий фрезеровки торцов. Устройство здесь прямого сварного стыка возможно при условии обеспечения равнопрочности сварного и основного металла.

Обычно предполагается, что в колоннах, работающих преимущественно на сжатие, все же возможно появление растяжения на любом крае сечения. Поэтому в стыках требуется обеспечить восприятие условной растягивающей силы, которая обычно принимается равной 15% от расчетной нормальной сжимающей силы (конечно, если нет реальных сил растяжения, превышающих эту величину).

Опирание подкрановых балок на консоль

Опирание подкрановых балок на колонны постоянного сечения (в легких цехах) осуществляется путем устройства консоли из сварного двутавра (из листов) или из двух швеллеров.

Консоль рассчитывается на момент от давления двух сближенных кранов, расположенных на подкрановых балках:

М = Ре, где е — расстояние от оси подкрановой балки до ветви колонны.

Швы, прикрепляющие одностенчатую консоль, рассчитываются на действие момента М и перерезывающей силы Р.

Швы, прикрепляющие консоль, состоящую из двух швеллеров, обнимающих колонну, рассчитываются на реакцию S, найденную как в одноконсольной балке:

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

It seems we can’t find what you’re looking for. Perhaps searching can help.

Стыки балок и колонн — КМД Промметкон

автором DVKMD

вкл 14 декабря, 2020

СТЫКИ БАЛОК И КОЛОНН Большинство зданий из металлоконструкций промышленного и коммерческого назначения представляют собой рамные конструкции состоящие из колонн, балок перекрытия, ферм или ригелей. Как правило, такие здания нередко обладают большими пролетами и высотой, что заставляет производителей и строителей широко использовать стыковые узлы в различных элементах стальных строительных конструкций.

Применение заводских стыков в первую очередь обусловлено экономическими причинами и размером металлопроката. Из опыта производства металлоконструкций последних лет, в строительстве промышленных зданий в 80% случаев используется нормальная, колонная или широкополочная балка по СТО АСЧМ 20-93, ГОСТ26020-83,и порядка 20% приходится на сварную балку переменного сечения. Стандартная длина двутавровых балок 12,0м, листового проката 6,0м, в целях сокращения издержек на раскрой материалов, приходится производить заготовку отправочных элементов по нарастающей. Например, при длине колонн 10800мм, из одной прокатной балки 12000мм у нас получается заготовка для целой колонны 10800мм и остаток 1200мм, следующую колонну мы получаем наращивая новую прокатную балку получившимся остатком (1200+12000=13200) и снова отрезаем 10800, после чего с полученным остатком 2400мм поступаем так же как описано выше и так далее. С листовой составной балкой поступаем аналогичным образом непосредственно при раскрое листа, но на самих балках стык делается не в одной плоскости, а разносится, стенка варится в одном месте, полки стыкуются под углом 60 и варятся выше и ниже стыка стенки.

Конечно же, в обоих случаях приходится учитывать и место стыка, не допуская его попадание в зону максимальных нагрузок и места сопряжения других элементов конструкции. Заводской стык на колоннах и балках выполняется по условиям расчета согласно СНиП II-23-81*, наиболее часто в заводских реалиях находит применение сварной стыковой шов в с полным проваром и разделкой кромок поясов и стенок сопрягаемых деталей. В случаях, когда нужно обеспечить надежность стыка и основного металла в зонах действия значительных моментов и поперечных сил, стык усиливают накладками, установленными на полки и стенки балки. Для оптимизации процесса проектирования КМ или разработки КМД при производстве металлоконструкций можно так же применять типовую серию 2.400-10 «Нормали заводских стыков профилей в строительных стальных конструкциях», где уже произведен расчет равнопрочности стыка с основным металлом и даны конструктивные решения стыков соединяемых элементов из швеллеров, уголков и двутавров.

Монтажные стыки выполняются из-за ограниченных возможностей транспортирования крупногабаритных металлоконструкций автомобильным и железнодорожным транспортом, при их длине более 15 метров с точки зрения удобства и экономии целесообразнее расчленить конструкцию на более мелкие элементы для доставки потребителю.

Объединение отправочных элементов в одно целое производится непосредственно на строительной площадке силами монтажной организации. Монтажные стыки балок и колонн выполняются сварными или болтовыми, по сравнению с заводскими они более трудоемкие и затратные из-за необходимости применения дополнительных элементов для усиления и позиционирования деталей в узлах сопряжений. Самый лучший вариант конечно сварной, встык с полным проваром при условии раздела кромок и физическом методе контроля, однако на монтаже не всегда условия сварки и контроля качества швов соответствуют расчетным, поэтому, как правило, монтажные соединения изначально делаются на накладках усиливающих прочность стыка. Болтовые монтажные соединения так же выполняются на накладках предпочтительно с использованием высокопрочных болтов, такие соединения металлоемки, требуют значительных трудозатрат при производстве, к тому же отверстия ослабляют сечения элементов, однако с точки зрения монтажа их легче собрать и они не требуют высокоспециализированного персонала для выполнения качественного стыка.

Довольно эффективны фланцевые соединения, но мало распространены в силу своей повышенной деформативности. Согласно СП 16.13330.2011 – «стыковку колонн на монтаже необходимо производить фрезерованными торцами сваренными встык, либо на накладках со сварными или болтовыми соединениями, в том числе на высокопрочных болтах, так же допускается использование фланцевых соединений воспринимающих растягивающее усилие болтами, а сжимающее через прижим поверхностей фланцев».

→Справочные материалы и публикации. Металлоконструкции в промышленном и гражданском строительстве....
→КМД — нормативы, документация...

[maxmegamenu location=max_mega_menu_3]

г. Екатеринбург, ул. 8-марта 51

тел. 8-(343)-344-89-82

8-(967)-639-19-82

e-mail: [email protected]

Categories:

Стык колонн из разнопрофильных двутавров

Авторы патента:

Михайленко Татьяна Георгиевна (RU)

Использование: в строительстве зданий и сооружений. Сущность: стык колонн из разнопрофильных двутавров, включающий верхнюю двутавровую колонну, приваренную к нижней двутавровой колонне, нижнюю двутавровую колонну, вертикальные ребра, приваренные к стенке нижней двутавровой колонны, горизонтальные ребра, подкрепляющие снизу вертикальные ребра и приваренные к стенке нижней двутавровой колонны, причем центры тяжести сечений меньшей верхней двутавровой колонны и большей нижней двутавровой колонны совпадают. Достоинство предлагаемого стыка колонн из разнопрофильных двутавров в обеспечении передачи в стыке продольной силы и небольшого по значению момента и достигаемой при этом экономии стали при изменении сечения колонны, работающей на сжатие с изгибом, при этом не снижается надежность конструкции колонны.

Полезная модель относится к строительству, именно к стыку колонн из разнопрофильных двутавров, может быть использована в строительстве зданий и сооружений при передаче в стыке продольной силы и небольшого по значению момента, в том числе гражданских зданий и промышленных зданий без мостовых кранов.

Известен стык колонн из одинаковых двутавров (Металлические конструкции; под ред. Ю.И. Кудишина. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — С. 408, рис. 14.13, а, б), включающий верхнюю двутавровую колонну, нижнюю двутавровую колонну, соединенные или сваркой (рис.14.13, а), или накладками на болтах (рис. 14.13, б).

Недостатком данного стыка колонн является то, что подобным образом нельзя соединить разнопрофильные двутавры.

Известен стык ступенчатой колонны (Металлические конструкции; под ред. Ю.И. Кудишина. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — С. 408, рис. 14.14), включающий верхнюю двутавровую колонну, нижнюю двухветвевую колонну, соединенные сварной траверсой.

Недостатком данного стыка колонн является то, что его применение обусловлено передачей большого по значению момента от мостового крана и неэкономично по расходу стали при наличии небольшого по значению момента в гражданских зданиях и в промышленных зданиях без мостовых кранов.

Известен стык верхней и нижней частей в ступенчатой колонне переменного по высоте сечения (Металлические конструкции; под ред. Е.И. Беленя. — М.: Стройиздат, 1976. — С. 372, 373, рис. XIV, а», включающая верхний двутавр, нижнюю часть в виде двутавра сложного сечения, соединенные сварной траверсой.

Недостатком данного стыка колонн также является то, что его применение обусловлено передачей большого по значению момента от мостового крана и неэкономично по расходу стали при наличии небольшого по значению момента в гражданских зданиях и в промышленных зданиях без мостовых кранов.

Известен стык колонн с одновременным изменением его двутаврового сечения в гражданских зданиях при жестком соединении ригелей (балок) с колонной (Ю. Козак. Конструкции высотных зданий. -М: Стройиздат, 1986. — С. 208, 209, рис. 7.6),

Недостатком данного стыка колонн является то, что его применение обусловлено передачей большого по значению момента от соединяемых с колонной балок и неэкономично по расходу стали при наличии небольшого по значению момента в гражданских зданиях и в промышленных зданиях без мостовых кранов.

Технической задачей, на которую направлена полезная модель, является надежное обеспечение передачи в стыке продольной силы и небольшого по значению момента с верхней двутавровой колонны на нижнюю, при этом не снижается надежность соединения верхней и нижней двутавровых колонн, передача изгибающего момента с верхней двутавровой колонны на нижнюю двутавровую колонну осуществляется через вертикальные ребра, приваренные к стенке нижней двутавровой колонны и подкрепленные снизу горизонтальными ребрами.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая полезная модель включает верхнюю двутавровую колонну, приваренную к нижней двутавровой колонне, нижнюю двутавровую колонну, вертикальные ребра, приваренные к стенке нижней двутавровой колонны, горизонтальные ребра, подкрепляющие снизу вертикальные ребра и приваренные к стенке нижней двутавровой колонны, причем размеры профиля верхней двутавровой колонны меньше размеров профиля нижней двутавровой колонны, а центры тяжести их сечений совпадают.

Полезная модель поясняется чертежом. На фиг. 1 изображен стык колонн из разнопрофильных двутавров.

Стык колонн из разнопрофильных двутавров состоит из верхней двутавровой колонны 1, нижней двутавровой колонны 2, причем размеры профиля верхней двутавровой колонны меньше размеров профиля нижней двутавровой колонны, а центры тяжести их сечений совпадают, вертикальных ребер 3, приваренных к стенке нижней двутавровой колонны, горизонтальных ребер 4, приваренных к стенке нижней двутавровой колонны, причем вертикальные ребра 3 подкрепляются снизу горизонтальными ребрами 4.

Данная полезная модель выполняется в следующей последовательности: вертикальные ребра 3 привариваются к стенке нижней двутавровой колонны 2 таким образом, чтобы вертикальные ребра 3 находились под полками верхней двутавровой колонны 1 и были равноудалены от полок нижнего двутавра 2, верхняя двутавровая колонна 1 приваривается к нижней двутавровой колонне 2, вертикальные ребра 3 снизу подкрепляются горизонтальными ребрами 4, которые привариваются к стенке нижней двутавровой колонны 2.

Достоинство предлагаемого стыка колонн из разнопрофильных двутавров в обеспечении передачи в стыке продольной силы и небольшого по значению момента и достигаемой при этом экономии стали при изменении сечения колонны, работающей на сжатие с изгибом, при этом не снижается надежность конструкции колонны.

Стык колонн из разнопрофильных двутавров, включающий верхнюю двутавровую колонну, приваренную к нижней двутавровой колонне, нижнюю двутавровую колонну, вертикальные рёбра, приваренные к стенке нижней двутавровой колонны, горизонтальные рёбра, подкрепляющие снизу вертикальные рёбра и приваренные к стенке нижней двутавровой колонны, отличающийся тем, что центры тяжести сечений меньшей верхней двутавровой колонны и большей нижней двутавровой колонны совпадают.

Похожие патенты:

Быстровозводимое здание универсального назначения // 86610

Пьедестал (варианты) // 137907

Многофункциональое административно-офисное здание с торговым центром, развлекательным комплексом и океанариумом // 68564

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к зданиям многофункционального назначения и сочетает в себе помещения для временного пребывания людей — офисные, торговые, помещения культурно-развлекательного плана — кинотеатры, рестораны, клубы, другие помещения, например, подземные стоянки автотранспорта, а также океанариум — инженерно-биологический комплекс для содержания морской и/или речной флоры и фауны, включающий специальные емкости — танки, а также помещения с особыми температурно-влажностными параметрами.

Брус для сборки деревянного сруба // 87185

Проектирование и строительство многофункционального строительного объекта, включающего торгово-развлекательный центр (комплекс), океанариум и различное развлекательное оборудование // 63829

Торгово-развлекательный центр (комплекс) относится к области проектирования и строительства, а именно к многофункциональным строительным объектам — зданиям, сочетающим в себе помещения для временного пребывания людей — офисные, торговые, помещения культурно-развлекательного плана — кинотеатры, рестораны, клубы и другие помещения, например, подземные стоянки автотранспорта, а также океанариум — инженерно-биологический комплекс для содержания морской и/или речной флоры и фауны, включающий специальные емкости — танки, а также помещения с особыми температурно-влажностными параметрами.

Сборно-щитовая строительная опалубка для возведения монолитного модуля малогабаритного здания (дома) из бетонной смеси // 79904

Сборно-щитовая строительная опалубка для возведения монолитного модуля малогабаритного здания (дома) из бетонной смеси относится к строительным конструкциям, изготовляемым из бетонных смесей, а именно к опалубке для сооружения малогабаритных жилых промышленных и других зданий, и может найти применение при строительстве дачных домиков индивидуальных гаражей, небольших складов и т.п.

Система управления освещением // 83889

Многоугольный сборно-разборный каркасный дачный дом (блок-контейнер) // 65535

Многоугольный сборно-разборный каркасный дачный дом (блок-контейнер) относится к области строительства, в частности, оперативной сборки дома, предназначенного для активного отдыха в горнолыжных курортах, на базах отдыха, для проживания, в частности, во время сезонных геологических и иных экспедициях, туристических переходах, на садово-дачных участках, а также его использования в качестве, например, беседки, гриль-домика, домика-сауны и для многих других иных целей, полезных для здоровья, труда и отдыха человека и создания комфортных условий его проживания.

Каркасный жилой дом с глиняной отделкой стен, на облегченном свайном столбчатом фундаменте с заглубленным ростверком и гидроизоляцией опалубки // 88043

Каркасный жилой дом с глиняной отделкой стен, на облегченном свайном столбчатом фундаменте с заглубленным ростверком и гидроизоляцией опалубки относится к области строительства, а именно, к строительным конструкциям общего назначения, состоящим из несущих элементов типа блоков и панелей.

Устройство и обследование свайного фундамента с ростверком и промежуточной песчаной подушкой // 132810

Свайно-ростверковый фундамент относится к области строительства, а именно к свайным фундаментам и может быть использован при возведении свайных фундаментов при строительстве зданий и сооружений, в районах с сейсмической активностью. Техническим результатом обследования свайных фундаментов является упрощение конструкции и эксплуатации зданий в районах с повышенной сейсмической активностью, так же в районах подверженных каким либо динамическим воздействиям на грунт. На строительных площадках в основании фундаментов, где выступают набухающие грунты.

Гостинично-офисный комплекс над линией железной дороги // 43572

Общественное здание выстовочного и/или торгово-развлекательного центра, возводимое на территориях с использованием крутых рельефов местности // 78245

Модульная строительная садово-парковая система // 113283

Модульный каркас здания // 128219

Плита перекрытия // 106636

Узел сопряжения металлической колонны трубчатого сечения с двутавровыми балками // 57772

Архитектурно-строительная система из объемных модулей для возведения зданий // 106283

Узловое соединение стержней пространственного металлического каркаса зданий и сооружений (промышленных, модульных, быстровозводимых, многоэтажных) // 132098

Узловое соединение стержней пространственного металлического каркаса зданий и сооружений (промышленных, модульных, быстровозводимых, многоэтажных) относится к области строительства и может быть использовано в пространственных каркасах зданий в качестве узла соединения элементов несущих конструкций покрытий, перекрытий и стен зданий и сооружений.

Сопряжение арочных сводов // 104574

Каркас быстровозводимого здания // 122674

Металлический каркас быстровозводимого модульного одноэтажного промышленного здания // 137040

Что такое соединения балочных колонн в железобетонном здании?

Соединения предусмотрены в строительных конструкциях для обеспечения непрерывности конструктивного действия между элементами, встречающимися в месте соединения. В терминологии строительства зданий термин «соединение балки-колонны» используется для обозначения элементов, которые должны выполнять совершенно другую функцию. Давайте разберемся во всем, что касается соединения колонны бетонной балки.

Что такое соединение балки-колонны?

Часть колонны, которая является общей для балки на их пересечении в здании, называется стыком колонны балки. Другими словами, согласно Американскому институту бетона – ACI 352R-02 ^[387] , стык колонны балки определяется как часть колонны в пределах глубины самой глубокой балки, которая входит в колонну.

Соединения балок с колоннами являются наиболее ответственной зоной при проектировании железобетонного здания. Основной целью обеспечения соединения балочных колонн в железобетонном здании является эффективная передача нагрузки от соединительных элементов при воздействии как гравитационных нагрузок, так и во время сейсмического воздействия.

Соединение балочной колонны является важным компонентом железобетонной несущей рамы. Он должен быть правильно спроектирован и детализирован, особенно когда конструкция подвергается сейсмическим нагрузкам. Разрушение соединений колонн железобетонных балок во время землетрясений определяется механизмом разрушения связи и сдвига, который является хрупким.

Поняв основы соединения балочных колонн, давайте рассмотрим типы соединений балочных колонн в железобетонном здании.

Типы соединений балок и колонн в железобетонных конструкциях

1) Классификация по геометрии соединения (Индийская стандартная классификация)

a. Внутренние соединения

Соединение называется внутренним соединением, когда четыре балки входят в вертикальные грани колонны.

б. Внешние соединения

Соединение называется внешним соединением, когда одна балка входит в вертикальную поверхность колонны, а еще две балки входят в колонну в перпендикулярном направлении.

в. Угловые соединения

Соединение известно как угловое соединение, когда балки соединяются с двумя соседними вертикальными гранями колонны.

2) Классификация по условиям нагрузки (Международная классификация)

Комитет ACI-ASCE 352 ^[387] классифицирует соединения балок и колонн по двум следующим категориям:

a. Соединения типа 1 – несейсмические соединения

Сейсмостойкие соединения рассчитаны на прочность без учета особых требований к пластичности. К этому типу соединений относится любое соединение в конструктивном каркасе, рассчитанное на сопротивление гравитационной нагрузке и нормальным ветровым нагрузкам (горизонтальные нагрузки).

б. Соединения типа 2 – сейсмические соединения

Сейсмические соединения рассчитаны на сохранение прочности при реверсировании деформации в неупругий диапазон. Соединения в каркасных конструкциях, предназначенные для восприятия боковых нагрузок при землетрясении, относятся к этому типу соединений.

3) Классификация по жесткости соединения

Эти типы соединений балочных колонн распространены в железобетонных и стальных зданиях.

а. Жесткое соединение

Жесткое соединение деформируется таким образом, что элементы, соединяющиеся в соединении под прямым углом, остаются под прямым углом после деформации. Таким образом, моменты передаются от балок к колоннам.

Стыки балочных колонн в каркасной конструкции с жесткими соединениями являются важными местами, требующими тщательного проектирования и детализации. Соединения колонн с жесткими балками встречаются в многоэтажных каркасных зданиях, в основании консольных подпорных стен, коробчатых водопропускных труб, портальных рам и т. д.

b. Штифтовое соединение

Штифты в колоннах в стыке не передают момент от балок к колоннам из-за штифтов. Штифты на концах колонн указывают, что моменты не передаются с балок на колонны. Если крепление в каком-либо виде не предусмотрено, конструкция становится неустойчивой.

в. Полужесткое соединение

Согласно JANAK P. PARIKH ^[388] (автор книги: ПОНИМАНИЕ КОНЦЕПЦИИ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ), все соединения по существу являются полужесткими соединениями. Однако видно, что соединение колонны стальной балки на рисунке (а) и железобетонной балки на рисунке (б) ближе к простым опорам, дающим небольшую реакцию момента, и балка называется простой балкой.

Принимая во внимание, что соединение колонны стальной балки на рисунке — (d) и железобетонной балки на рисунке — (e) ближе к неподвижным опорам, обеспечивающим реакцию момента, и балка называется неподвижной балкой.

Соединение колонн из железобетонных балок представляет собой монолитную конструкцию и обеспечивает устойчивость. Однако расположение арматуры в балке на рисунке выше (b) таково, что анкеровки в колонне недостаточно. Следовательно, арматура не может развить необходимое напряжение под действием момента, и трещина развивается так, как показано на рисунке выше – (ж). В этом случае напряжения снимаются, т. е. образуются штифты, не вызывающие моментной реакции, и балка ведет себя как простая RCC-балка.

Балка на рисунке выше – (e) ведет себя как фиксированная железобетонная балка из-за достаточного количества арматурной стали в верхней части и надлежащего крепления к колонне.

Арматура колонны на рисунке выше – (a) может передавать только осевую силу и поперечную силу через колонну на фундамент. Сустав настолько детализирован, что не может быть передан в любой момент. В любой момент в нем образуется трещина, как показано на рисунке – (b). Это классическая колонна с шарнирным соединением.

Секция на рисунке – (c) предназначена для передачи осевой силы через колонну на фундамент. Сустав не предназначен для передачи в любой момент. Однако из-за своей детализации [которая не является классической булавкой, как на рисунке – (а)], она может сопротивляться некоторому моменту. В этом случае арматуры как раз достаточно, чтобы воспринимать только осевую силу. Под действием момента развивается трещина и напряжения сбрасываются, и теперь развивается штифт. Этот эффект соединения представляет собой полужесткое соединение, которое ближе к штифтовому соединению.

Арматура на рисунке – (d) спроектирована и детализирована таким образом, что она может передавать осевую силу, поперечную силу и момент через колонну на основание. Этот эффект соединения также является полужестким соединением, которое ближе к фиксированному соединению.

Зная различные типы соединений балочных колонн при строительстве железобетонных зданий, сообщите нам все необходимые детали соединений балочных колонн, включая анализ и проектирование.

Как создавать соединения колонн железобетонных балок?

Создание любой структуры обычно осуществляется путем чередования этапов анализа и проектирования. На каждом этапе передается новая информация, которая позволяет конструктору перейти к следующему этапу. Процесс продолжается до тех пор, пока анализ не покажет, что изменения размеров элементов не требуются. Конкретные этапы процедуры описаны ниже:

Связь анализа с проектом

Дизайнер начинает с рассмотрения всех возможных компоновок и структурных систем, которые могут удовлетворить требования проекта.
Инженер выбирает из концептуального проекта несколько структурных систем, которые кажутся наиболее перспективными, а затем рассчитывает их основные компоненты. Это предварительное определение пропорций элементов конструкции требует понимания поведения конструкции и знания условий нагрузки (постоянная нагрузка, временная нагрузка, ветровая нагрузка и т. д.), которые, скорее всего, повлияют на конструкцию.
На этом этапе опытный проектировщик может сделать несколько приблизительных расчетов, чтобы оценить пропорции каждой конструкции в ее критических сечениях.
На следующем этапе точные нагрузки, которые будет нести конструкция, неизвестны, поскольку точные размеры элементов и, возможно, архитектурные детали проекта еще не определены. Используя оценочное значение нагрузки, инженер проводит анализ рассматриваемых структурных систем, чтобы определить силы в критических сечениях и прогибы в любой точке, которые влияют на работоспособность конструкции.
Реальный вес элементов нельзя рассчитать, пока конструкция не будет точно рассчитана, а на некоторые архитектурные детали, в свою очередь, будет влиять конструкция. Однако, исходя из предыдущего опыта подобных конструкций, проектировщик знает, как оценить значения нагрузки, относительно близкие к окончательным значениям.
По результатам анализа эскизных проектов проектировщик пересчитывает пропорции основных элементов конструкции. Хотя каждый анализ основан на оценочных значениях нагрузки, силы, установленные на этом этапе, вероятно, указывают на то, что должна нести конкретная конструкция, поэтому маловероятно, что пропорции значительно изменятся даже после подтверждения окончательных деталей проекта.
Затем различные предварительные проекты сравниваются по стоимости, доступности материалов, внешнему виду, функциональности, обслуживанию, времени строительства и другим соответствующим соображениям. На заключительном этапе проектирования эта структура выбирается таким образом, чтобы она удовлетворяла критериям приемлемости клиента и кода.
На заключительном этапе инженер вносит небольшие коррективы в выбранную структуру, чтобы улучшить ее экономичность или внешний вид. Затем проектировщик тщательно оценивает значение статической нагрузки и рассматривает конкретные положения динамической нагрузки, которые максимизируют напряжение в определенных сечениях.
В рамках окончательного анализа прочность и жесткость конструкции оцениваются для всех значительных нагрузок и комбинаций нагрузок, т. е. постоянной нагрузки, временной нагрузки, включая ветровую нагрузку, снеговую нагрузку, сейсмическую нагрузку и т. д.
Если результаты окончательного расчета подтвердят, что пропорции конструкции достаточны для восприятия расчетных усилий, расчет завершен.
С другой стороны, предположим, что окончательный проект выявляет определенные недостатки, например, некоторые элементы перегружены, конструкция не может эффективно противостоять боковым или ветровым нагрузкам, элементы чрезмерно гибкие, проектная стоимость превышает бюджетную и т. д. В этом случае проектировщику придется либо пересмотреть конфигурацию конструкции, либо принять альтернативную конструктивную систему.

Согласно «Kenneth M. Leet et al» ^[389] (автор книги «Основы структурного анализа»), железобетонная конструкция, стальная конструкция и деревянная конструкция анализируются одинаково. В процессе проектирования учитываются различные свойства материалов. Когда размер всех элементов определен, дизайнеры обращаются к коду проекта для специальных свойств каждого материала.

Расчет соединения балки с колонной в железобетонном здании

Соединение балка-колонна подвергается серьезному снижению жесткости и прочности при воздействии сейсмических нагрузок. Основные требования для удовлетворительной работы здания во время землетрясения можно резюмировать следующим образом:

Требования к стыкам балочных колонн

Соединение должно демонстрировать эксплуатационную нагрузку, равную или превышающую таковую у элементов, к которым оно присоединяется. Разрушение не должно происходить в суставах.
Согласно «Н. Субраманиану» ^[390] (Автор книги: Проектирование железобетонных конструкций), Соединение должно обладать прочностью не менее предельной, соответствующей развитию конструктивно-пластического шарнирного механизма конструкции. Это требование избавит от необходимости ремонтировать конструкцию в труднодоступном районе.
При умеренных землетрясениях соединение должно вести себя упруго.
Деформация стыков не должна существенно увеличивать снос этажа или должна оставаться в допустимых пределах.
Конфигурация шва должна обеспечивать хороший доступ для укладки и уплотнения бетона, а также простоту изготовления в области шва.
Если деформация под действием боковых сил должна быть надежно определена количественно и впоследствии контролироваться, проектировщики должны сделать реалистичную оценку соответствующего свойства, называемого жесткостью. Это связано с нагрузками или воздействиями, обеспечивающими деформацию конструкции.
Если бетонная конструкция должна быть защищена от повреждений во время сейсмического события, необходимо предотвратить неупругую деформацию во время динамической реакции. Это означает, что конструкция должна иметь достаточную прочность, чтобы противостоять внутренним воздействиям, возникающим при динамическом отклике. Следовательно, исходя из свойств жесткости, следует использовать соответствующую методику для оценки сейсмических воздействий.
Соединение балки с колонной предназначено для минимизации значительных повреждений и обеспечения выживания зданий с умеренным сопротивлением боковым силам. Кроме того, конструкции должны быть способны выдерживать большую часть своей первоначальной прочности, когда сильное землетрясение вызывает большие деформации.

Площадь соединительного блока соотносится с размерами элемента, поэтому важно учитывать локализованное распределение напряжения в соединениях. Упрощенная система сил может быть принята при проектировании соединений балки с колонной.

Требуемое количество стали рассчитывается исходя из предположения, что сталь достигает расчетного предела текучести, а бетон – расчетного напряжения сжатия. В тех случаях, когда ожидается местное разрушение подшипника или соединения, на основе экспериментальных результатов следует принять более низкую из двух допустимых нагрузок. Крайне важно предотвратить разрушение анкеровки и сцепления в стыках за счет надлежащей детализации стыка балки и колонны и методов проектирования, особенно на внешних стыках.

Процедура расчета соединений балки-колонны в железобетонной конструкции состоит из следующих основных этапов:

Начните с предварительного размера элементов, исходя из требований к креплению выбранных продольных стержней.
Чтобы получить желаемый механизм упругости балки, обеспечьте достаточную прочность колонн на изгиб.
Получите расчетную поперечную силу для соединения, оценив сверхпрочность на изгиб соседних балок и соответствующие внутренние силы в колоннах, поддерживающих равновесие.
Получите эффективную площадь сдвига соединения по размерам прилегающего стержня.
Убедитесь, что индуцированное напряжение сдвига меньше допустимого предела напряжения. Допустимый предел напряжения сдвига выражается как функция диагональной прочности на растяжение или прочности на сжатие бетона. Если вас это не устраивает, измените размеры связанного элемента.
Обеспечьте поперечную арматуру как в качестве поперечной арматуры, так и в качестве ограничивающей арматуры.

В большинстве случаев железобетонный шов является жестким из-за монолитной природы материала. Однако детали армирования или способ размещения армирования обеспечивают жесткость или гибкость элемента. Следовательно, соединения балки и колонны могут быть жесткими или гибкими в зависимости от детализации.

Детализация в конечном итоге изменяет схему передачи нагрузки на стержень. Например, плита на приведенном выше рисунке поддерживается со всех четырех сторон, а отношение длинного пролета к короткому больше 2. Таким образом, это плита с односторонним движением.

Как показано на рисунке выше – (c), арматура плиты является правильной деталью, так как основная сталь проходит в направлении короткого пролета (пролет L _x). Однако посмотрим, что произойдет, если в длинном пролете (пролет L _и), как показано на рисунке – (d).

Плита, имеющая опоры со всех четырех сторон, передает основную нагрузку в направлении короткого пролета (пролет L _x). Следовательно, момент развивается в направлении короткого пролета. Но у них нет надлежащей арматуры в направлении короткого пролета, в результате бетон трескается, как показано на рисунке – (d).

Теперь трещины снимают напряжения, а затем нагрузка передается в направлении длинного пролета (пролет L _y ). Теперь расчетная арматура размещена в направлении длинного пролета (пролет L _y ) пытается выдержать нагрузку.

Обеспечьте достаточную длину анкеровки для арматуры, проходящей через соединение или заканчивающейся в нем.

Проектирование и детализация стыков колонн железобетонных балок имеют решающее значение для обеспечения безопасности во время землетрясений. Таким образом, стыки балки и колонны должны быть спроектированы таким образом, чтобы противостоять последствиям землетрясения.

Однако самое сильное землетрясение можно пережить только в том случае, если элементы достаточно пластичны, чтобы поглощать и рассеивать сейсмическую энергию за счет неупругих деформаций. Чтобы железобетонные элементы обладали достаточной прочностью и пластичностью, чтобы выдерживать землетрясения, их конструкция и детали должны соответствовать Индийскому стандарту — IS 456: 2000 ^[99] (Глубокий и армированный бетон — Свод правил) и индийский стандарт — IS 13920: 1993 ^[391] (Детализация железобетонных конструкций, подверженных сейсмическим воздействиям, — Свод правил).

Подробные положения индийского стандарта – IS 13920: 1993 обеспечивают железобетонным элементам достаточную прочность и пластичность и делают их способными подвергаться обширным неупругим деформациям, стабильно рассеивая сейсмическую энергию. По «Шашикант К. Дуггал» ^[392] (автор книги под названием «Проектирование сейсмостойких конструкций»), жесткость железобетона можно использовать для минимизации сейсмических деформаций и, следовательно, уменьшения повреждений ненесущих элементов.

Кроме того, если вы хотите узнать о соединениях балочных колонн в стальных и деревянных конструкциях, перейдите по следующей ссылке для получения информации о соединениях балочных колонн в стальных конструкциях –

Строительство дома

Соединения балок и колонн в стальных конструкциях – Типы и Процедура проектирования!

Щелкните следующую ссылку, чтобы просмотреть соединения балок и колонн в деревянной конструкции –

Строительство дома

Типы соединений балки с колонной в проекте деревянной конструкции

Типы соединений балки с колонной в конструкции деревянной конструкции

Эффекты из-за неправильного Анализ и расчет соединений балочных колонн

Соединения балочных колонн имеют особое значение в зданиях, это части колонн, сходные с балками в местах их пересечения, и они изготовлены из составляющих материалов с ограниченной прочностью; следовательно, суставы имеют ограниченную несущую способность. Суставы серьезно повреждаются, когда силы, превышающие эти, применяются во время землетрясений. Ремонт поврежденных соединений сложен, поэтому необходимо избегать повреждений; Соединения балочных колонн должны быть спроектированы и детализированы таким образом, чтобы противостоять сейсмическим воздействиям.

Во время сейсмической нагрузки соединения в конструкциях уступают большинству других типов соединений. Часто происходит выход из строя соединений, соединяющих колонны и балки, что приводит к обрушению здания. Разрушение соединения приводит к изменению угла между колоннами и балками, и здание начинает постепенно наклоняться, пока не рухнет.

Как обеспечить стыки балок и колонн на стройплощадке?

Чтобы получить правильные соединения балочных колонн на месте, проектировщик должен указать детали на чертеже соединения балочных колонн.

Детализация стыка балки-колонны показана на чертеже и должна быть обязательной. Перед началом работы лучше всего изучить место и деталировку таких стыков.
В обязанности инженера-строителя входит тщательная проверка детали соединения.

Все соединения должны быть выполнены с большой осторожностью, чтобы предотвратить обрушение здания.

Подводя итог , характеристики каркасных конструкций зависят от отдельных элементов конструкции, а также от целостности соединений. Детализация и проектирование соединения балочных колонн является важным компонентом проектирования зданий. В этой статье представлены типы соединений колонн бетонных балок, требования к проектированию, взаимосвязь между анализом и проектом и процедура проектирования. Хорошо спроектированные соединения обеспечат желаемые эксплуатационные характеристики и улучшат внешний вид конструкции.

На срок службы дома влияет множество факторов, но швы в конструкции играют важную роль в долговечности здания. Если вы хотите узнать о различных типах соединений, используемых в бетонных плитах и стенах, нажмите на следующую ссылку –

Соединения в строительстве: все, что вам нужно знать

[PDF] соединения колонн, часть 2: Численное моделирование и параметрическое исследование

[PDF] Поведение соединений балки и колонны из нержавеющей стали, часть 2: Численное моделирование и параметрическое исследование | Семантический ученый

Перейти к форме поискаПерейти к основному содержаниюПерейти к меню учетной записи title={Поведение стыков балки и колонны из нержавеющей стали, часть 2: численное моделирование и параметрическое исследование}, автор = {Мохамед Эльфлах и Мариос Теофанус и Самир Дирар}, journal={Журнал исследований конструкционной стали}, год = {2019} }

Мохамед Эльфлах, М. Теофанус, С. Дирар
Опубликовано 2019
Engineering
Journal of Construction Steel Research

Вид через издатель

Pure-OAI.AC.UK

Структурное поведение из нержавеющей стали.

2018

Сначала подробно сообщается о двух экспериментальных программах, изучающих структурное поведение соединений балки с открытой колонной и соединения балки с трубчатой колонной под действием статических нагрузок. В…

Поведение соединений балки-колонны из нержавеющей стали. Часть 1. Экспериментальное исследование

Поведение болтовых соединений балки-колонны из нержавеющей стали. Часть 1. Упрощенная модель конечных элементов Материаловедение

2020

Структурные характеристики соединений балки с трубчатой колонной из нержавеющей стали

Мохамед Эльфлах, М. Теофанус, С. Дирар, Хуаньсинь Юань
Инженерное дело
Инженерные конструкции
2019

Численные и аналитические исследования пучки из нержавеющей стали к протяженной колонке.

Оценка подходов к проектированию соединений из нержавеющей стали с помощью эквивалентного метода моделирования конечных элементов

Sina. Сарфарази, Р. Шамасс, Г. делла Корте, Ф. Гуаррачино
Машиностроение
ce/бумага
2022

Принимая во внимание значительные характеристики деформационного упрочнения и пластичности нержавеющей стали, а также важную роль соединений балки с колонной в общей реакции конструкции, четкий…

Начальная жесткость и пластическая стойкость скрепленных болтами тройников из нержавеющей стали при растяжении

H.X. Юань, Дж. Д. Гао, М. Теофанус, Л. Ян, Б. Шафер
Материаловедение, инженерия
2020

Study of stainless steel bolted extended end-plate joints under seismic loading

Yidu Bu, Yuanqing Wang, Yipeng Zhao
Engineering, Materials Science
Thin-Walled Structures
2019

Поведение Т-образных вставок на болтах из ферритной нержавеющей стали при растяжении – часть 1: экспериментальные исследования

Орхан Япичи, М. Теофанус, С. Дирар, Хуаньсинь Юань
Материаловедение
ce/бумага
2021

Исследования конструкций из нержавеющей стали в основном сосредоточены на структурной реакции и конструкции отдельных элементов, в то время как реакции соединений на сегодняшний день уделяется гораздо меньше внимания.…

Гистерезис характеристики соединения балки с колонной с двойной удлиненной торцевой пластиной из нержавеющей стали при циклических нагрузках

J.D. Gao, X.X. Ду, Х.Х. Юань, М. Теофанус
Материаловедение, инженерия
Тонкостенные конструкции
2021

с показателем 1-10 из 14 ссылок

Сорт-бирелевантмост, влияющие на газету

Поведение из нержавеющей стали. разрушение секций в болтовых соединениях из нержавеющей стали

Э. Л. Салих, Л. Гарднер, Д. Нетеркот
Материаловедение
2010

Максимальная реакция неразрезных балок из нержавеющей стали

М. Теофанус, Наджиб Салиба, О. Чжао, Л. Гарднер
Инженерное дело
2014

Расчет прогибов конструкционных балок из нержавеющей стали: экспериментальное и численное исследование

Э. Мирамбель, Э. Реал
Машиностроение
2000

Discrete and continuous treatment of local buckling in stainless steel elements

L. Gardner, M. Theofanous
Engineering
2008

Cross-section stability of lean duplex stainless steel welded I- сечения

Наджиб Салиба, Л. Гарднер
Материаловедение
2013

Трехступенчатая полнодиапазонная модель напряжения-деформации для нержавеющих сталей

W. Quach, J. Teng, K. Chung
Материаловедение
2008

Усовершенствованное численное моделирование элементов из нержавеющей стали, изготовленных методом холодной штамповки, от изготовления до полнодиапазонного отклика при приложении нагрузки, требует знаний зависимости напряжения от деформации…

Метод расчета для растянутой стороны статически нагруженных болтовых соединений балки с колонной

P. Zoetemeier
Инженерное дело
1974

В этой статье разработан метод расчета растянутой стороны статически нагруженных болтовых соединений балки с колонной на основе пластического поведения фланцев и болтов под…

Экспериментальная оценка поведения болтовых тавровых соединений из сварных пластин

А. М. Г. Коэльо, Ф. Бийлаард, Нол Греснигт, Л. Сильва
Материаловедение
2004

Центр технических ресурсов

Дом
Центр технических ресурсов
Применение балки/колонны

Альтернативные схемы армирования нижней балки могут уменьшить заторы

Соединения балки и колонны часто являются местами заторов в железобетонных конструкциях. Несколько факторов могут способствовать перегрузке стыков балки и колонны, например, вертикальные части колонны, которые заканчиваются в балке крюками и чрезмерной верхней сталью над колонной. Однако на сегодняшний день наиболее распространенной проблемой является нахлест стержней нижней балки на колонну для соблюдения требований к целостности конструкции в разделе 7.13 ACI 318-05, [1], особенно если колонна и балка имеют одинаковую ширину.

Когда нижние стержни балки накладываются на колонну, количество нижних стержней, которые должны проходить через соединение, удваивается. Возникающее скопление может способствовать плохому уплотнению бетона в критическом месте, где бетон находится в сложном напряженном состоянии, а также может вызвать проблемы с зазором в связях колонн или хомутах балок. Это скопление можно значительно уменьшить, используя альтернативные места сращивания и расположения стержней или используя механические соединители.

В следующем обсуждении представлены несколько общих схем сращивания, а также преимущества и недостатки каждой из них с точки зрения конструктивности. Проектировщики также должны учитывать структурные проблемы при выборе альтернативных мест для соединений нижних стержней. Показаны только непрерывные стержни нижней балки. Все остальные столбцы опущены для ясности.

Схема № 1 — Соединения, расположенные на опорах

Наиболее распространенная схема заключается в размещении всех стыков нижних стержней на опорах, как показано на рис. 1, но такая схема также приводит к наибольшему застою в стыке.

Преимущества:
Простейший в деталях;
Хорошее расположение, когда балки шире несущих колонн; и
Никакой дополнительной стали не требуется.
Недостатки:
Вызывает большие заторы, особенно если колонна и балка имеют одинаковую ширину или большое количество арматуры должно быть непрерывным;
Установка предварительно собранных однопролетных балочных каркасов затруднена; и
Установка предварительно собранных балочных клетей с несколькими пролетами практически невозможна.

Схема №2 — 50 % стыков с каждой стороны опор

Чтобы уменьшить заторы в стыках, половину неразрезных стержней нижней балки можно соединить с одной стороны стыка, а другую половину — с другой стороне соединения, как показано на рис. 2. В этом расположении исключается половина стержней, проходящих через соединение, по сравнению с расположением № 1.

Преимущества:
Отсутствие стыков над опорами снижает заторы; и
Дополнительная сталь не требуется.
Недостатки:
Детализация и предварительно собранные клетки несколько сложнее;
Предварительно собранные каркасы балок длиннее и сложнее в установке; и
Установка предварительно собранных клеток с несколькими отсеками очень сложна.

Схема № 3 — 100 % стыков расположены на одной стороне опор

Третий альтернативный вариант аналогичен схеме № 2, за исключением того, что все стыки расположены на одной стороне стыка, как показано на рис. 3.

Преимущества:
Детализация и предварительная сборка клеток относительно просты;
Предварительно собранные клетки имеют ту же длину, что и в схеме №1, но их легче установить, поскольку они проходят только через одно соединение; и
Никакой дополнительной стали не требуется.
Недостатки:
Необходимо следить за правильной ориентацией каркасов, если установка начинается в центре балки и продолжается в обоих направлениях.

Схема № 4 — стыковочные стержни, добавленные через опоры

Четвертый вариант расположения состоит в добавлении стыковых стержней, проходящих через стык, которые соединяются с стержнями нижней балки с обеих сторон стыка. Такая компоновка показана на рис. 4.

Преимущества:
Нет перегруженности колонн, поскольку стыковые стержни через колонны добавляются позже;
Предварительно собранные клетки короче, чем любой из предыдущих вариантов;
Предварительно собранные клетки очень просты в установке, поскольку нижние стержни не проходят через колонны во время установки; и
Лучший вариант для установки предварительно собранных клеток с несколькими отсеками.
Недостатки:
Требуется дополнительная сталь.

Схема № 5 — Все нижние стержни соединяются с помощью механических муфт типа 2

Механические муфты обеспечивают решение проблемы заторов и повышения структурной целостности. В соответствии с разделом 21.6 ACI механические соединители типа 2 можно использовать в любом месте конструкции, включая участки, где может возникнуть неупругая текучесть. Схема показана на рис. 5.

Рис. 5: Схема № 5 – Соединения всех нижних стержней с механическими соединителями типа 2

Преимущества:
Отсутствие заторов7 Простота установки5 Экономия материала
9 предварительно собранные клетки
Недостатки:
Требуется предварительное планирование, так как в некоторых системах требуется нарезание резьбы на конце стержня

Особенности конструкции

При выборе места стыковки неразрезных стержней нижней балки следует учитывать заторы.