10. Опирание балки на колонну сверху. Расчет и конструирование.
Сопряжение балок со стальными колоннами осуществляется путем их опирания сверху или примыканием сбоку к вдвойне. Такое соединение может быть или шарнирным, передающим только опорную реакцию балки, или жестким, передающим на колонну кроме опорной реакции еще и момент защемления балки в колонне. Шарнирное соединение широко применяется в большинстве балочных конструкций, жесткое — в каркасах многоэтажных зданий. Примеры опирания балок на колонны сверху показаны на рис. 15.
Рис. 15. Опирание балок на колонны
Конец балки в месте опирания ее на опору укрепляют опорными ребрами, считая при этом, что вся опорная реакция передается с балки на опору через эти ребра жесткости Ребра жесткости для передачи опорной реакции надежно прикрепляют к стенке сварными швами, а торец ребер жесткости либо плотно пригоняют к нижнему поясу балки (рис. 15, а), либо строгают для непосредственной передачи опорного давления на стальную колонну (рис. 15,6). Для правильной передачи давления на колонну (при конструктивном решении по рис. 15, а) центр опорной поверхности ребра надо совмещать с осью полки колонны.
Размер опорных ребер жесткости определяют обычно из расчета на смятие торца ребра
(7.60)
Выступающая вниз часть опорного ребра (рис. 15, б) не должна превышать a < 1,5 tOP и обычно принимается 15-20 мм.
Помимо проверки на смятие торца опорного ребра производится также проверка опорного участка балки на устойчивость из плоскости балки как условного опорного стержня, включающего в площадь расчетного сечения опорные ребра и часть стенки балки шириной по 0,65 в каждую сторону (на рис. 15, б, а эта площадь заштрихована) и длиной, равной высоте стенки балки:
(7.61)
Прикрепление опорных ребер к стенке балки сварными швами должно быть рассчитано на полную опорную реакцию балки с учетом максимальной рабочей длины сварного Шва. Шарнирное примыкание балок сбоку по рис. 15, в) по своему конструктивному оформлению, работе и расчету не отличается от описания балок сверху по рис. 15, б.
11. Конструирование и расчет оголовка колонны.
При свободном сопряжении балки обычно ставят на колонну сверху, что обеспечивает простоту монтажа.
В этом случае оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны.
Если нагрузка передается на колонну через фрезерованные торцы опорных ребер балок, расположенных близко к центру колонны, то плита оголовка поддерживается снизу ребрами, идущими под опорными ребрами балок.
Ребра оголовка приваривают к опорной плите и к ветвям колонны при сквозном стержне или к стене колонны при сплошном стержне. Швы, прикрепляющие ребро оголовка к плите, должны выдерживать полное давление на оголовок. Проверяют их по формуле:
(8.35)
Высоту ребра оголовка определяют требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень колонны (длина швов нe должна быть больше ):
Толщину ребра оголовка определяют из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением:
(8.37)
Назначив толщину ребра, следует проверить:
(8.38)
При малых толщинах стенок швеллеров сквозной колонны и стенки сплошной колонны их надо также проверить на срез в месте npикрепления к ним ребер. Можно в пределах высоты оголовка сделать стенку более толстой.
Чтобы придать жесткость ребрам, поддерживающим опорную плиту, и укрепить от потери устойчивости стенки стержня колонны в местах передачи больших сосредоточенных нагрузок, вертикальные ребра воспринимающие нагрузку, обрамляют снизу горизонтальными ребрами.
Опорная плита оголовка передает давление от вышележащей конструкции на ребра оголовка и служит для скрепления балок с колоннами монтажными болтами, фиксирующими проектное положение балок.
Толщина опорной плиты принимается конструктивно в пределах 20-25 мм.
При фрезерованном торце колонны давление от балок передается через опорную плиту непосредственно на ребра оголовка. В этом случае толщина швов, соединяющих плиту с ребрами, так же как и с ветвями колонны, назначается конструктивно.
Большие опорные давления балок лучше передавать на колонну через ребра, расположенные над полками колонн.
Если балка, крепится к колонне сбоку, вертикальная реакция передается через опорное ребро балки на столик, приваренный к полкам колонны. Торец опорного ребра балки и верхняя кромка столика пристраиваются. Толщину столика принимают на 20-40 мм больше толщины опорного ребра балки.
Столик целесообразно приваривать к колонне по трем сторонам.
Сварные швы, приваривающие столик к колонне, рассчитывают по формуле:
Коэффициент 1,3 учитывает возможную непараллельность торцов опорного ребра балки и столика из-за неточности изготовления, что приводит к неравномерному распределению реакции между вертикальными швами.
Чтобы балка не зависла на болтах и плотно стала на опорный столик, опорные ребра балки прикрепляют к стержню колонны болтами, диаметр которых должен быть на 3-4 мм меньше диаметра отверстий.
Узел опирания главной балки на оголовок колонны.
Как организовать жесткий узел при опирании балки сверху на колонну?
Возможно ли организовать жесткий узел, если двутавровую балку опереть сверху на колонну (двутавр), при одноэтажной раме?
Просмотров: 8288
Регистрация: 07.01.2014
Сообщений: 3,489
Точно так же, как жесткое примыкание балки сбоку, только вместо верхней тавровой пластины — рыбка, соединяющая оголовок колонны и верхний пояс балки.
Регистрация: 29.04.2014
Сообщений: 144
Сообщение от Komplanar
Точно так же, как жесткое примыкание балки сбоку, только вместо верхней тавровой пластины — рыбка, соединяющая оголовок колонны и верхний пояс балки.
Каак? Чего то я совсем запуталась и не понимаю
Регистрация: 07.01.2014
Сообщений: 3,489
Вам болтовое или сварное.
Регистрация: 29.04.2014
Сообщений: 144
Сообщение от Komplanar
Вам болтовое или сварное.
Болтовое, но интересно было бы увидеть и сварной узел
Регистрация: 07.01.2014
Сообщений: 3,489
Серия 2.440-1 Выпуск 1, где-то кстати в даунлоаде лежит. В конце рамные узлы, можете поизучать.
Основная проблема у вас, существенно ограничивающая вас в поиске готовых узлов — это то, что вы зачем-то прицепились к «опиранию балки сверху». При жестком узле без разницы, привести балку сбоку или сверху, а вот чисто практически — проще привести балку сбоку. К тому же у балки, как правило, выше профиль, чем у колонны, что упрощает передачу усилий через пояса на поперечные рёбра пересекаемого профиля.
Регистрация: 04.07.2009
Подмосковье
Сообщений: 1,516
Как вариант. Использовал. Дополню, упустил — ЗД еще и боковая
| опора.pdf (14.3 Кб, 1617 просмотров) |
__________________
Сам по себе
Регистрация: 29.04.2014
Сообщений: 144
Сообщение от Komplanar
Серия 2.440-1 Выпуск 1, где-то кстати в даунлоаде лежит. В конце рамные узлы, можете поизучать.
Основная проблема у вас, существенно ограничивающая вас в поиске готовых узлов — это то, что вы зачем-то прицепились к «опиранию балки сверху». При жестком узле без разницы, привести балку сбоку или сверху, а вот чисто практически — проще привести балку сбоку. К тому же у балки, как правило, выше профиль, чем у колонны, что упрощает передачу усилий через пояса на поперечные рёбра пересекаемого профиля.
Спасибо, знаю эту серию. Мне интересен жесткий узел сверху, но в этой серии нет такового
Сараи, эстакады, этажерки и прочий металлолом
Регистрация: 16.03.2013
Новомосковск (Тула)
Сообщений: 3,113
Nnatta, переверните узел с серии и вуаля. Разницы то никакой с точки зрения работы узла (только подумать как вертикальную силу передать — через швы или строганный торец). Не понятна проблема. Или балка не должна выступать за плоскость колонны? Или за потолочный шов на монтаже боитесь?
Опорные узлы балки
Опирание балки на стальную колонну может быть шарнирным или жестким.
При возможности лучше всего опирать балку сверху и передавать нагрузку по центру профиля колонны. При боковом креплении балки, помимо сжимающей нагрузки в колонне дополнительно возникает момент от действия этой силы из-за того, что появляется эксцентриситет и соответственно это приводит к увеличению нагрузок и перерасходу металла в колонне.
Опирание балки на колонну сверху.
При опирании балки на колонну сверху рекомендуется передавать нагрузку через ребро. Размеры ребра рассчитываются из расчета на смятие по формуле:
где F — опорная реакция балки;
Ар — площадь смятия опорного ребра;
Rр — расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности.
Чтобы вся нагрузка передавалась через ребро оно должно не много выступать, но не более 1,5 толщины ребра, обычно это 15-20 мм. Ребро необходимо снизу сострогать, чтобы нагрузка передавалась всей площадью ребра.
Т.к. узел шарнирный для фиксации балки достаточно 2-х болтов с одной стороны. Диаметр болтов принимается 16-20 мм. С затяжкой лучше не переусердствовать — это не фрикционное соединение ��
Толщина опорной площадки обычно принимается 20-25 мм, толщина ребер 8-12 мм.
Если имеется угол кровли, ребро нужно сострогать под необходимым углом и добавить шайбы, имеющие скос для болта.
Опирание 2-х балок на колонну сверху.
Аналогично предыдущему варианту опираем балки через ребро на оголовок колонны.
Балки соединяем между собой с помощью болтов. Сверху болты устанавливать не стоит если конечно вы не хотите создать жесткий узел. Между 2-мя ребрами устанавливаем пластинки для того, чтобы не стянуть балки вместе (это может нагрузить колонну моментом на противоположном конце балки).
Также есть вариант опереть 2-е балки на оголовок колонны следующим способом
В этом варианте балка нижней полкой ложиться на оголовок колонны.
Для передачи поперечной силы балка усиливается ребром, ребро устанавливаем так, чтобы при монтаже оно оказалось прямо над полкой колонны. Балки соединяем болтами при помощи накладной пластины (для симметричной передачи нагрузки лучше использовать 2-е пластины с 2-х сторон). Как и в предыдущем варианте нет необходимости соединять балки болтами сверху, чтобы не создать жесткий узел.
Ребра на колонне, в этом случае, не нужны.
Между 2-мя балками оставляем не большой зазор около 10-20 мм.
Шарнирное опирание балки на колонну сбоку
При боковом креплении необходимо в расчетах колонны учитывать эксцентриситет.
При шарнирном опирании нагрузка передается через опорное ребро на опорный столик. Столик обычно делают из листовой стали или неравнополочного уголка. Высоту опорного столика определяют из условия прочности сварных швов. Целесообразно приварить столик по 3-ем сторонам. Ширину столика делают на 20-40 мм больше ребра балки, чтобы опорное ребро полностью легло на опорный столик.
Диаметр отверстий делают на 3-4 мм больше диаметра болтов чтобы балка не повисла на болтах, а полностью легла на столик.
Опорное ребро балки рассчитывается на смятие по той же формуле, что и для балки опертой сверху.
При шарнирном опирании ребра в колонне не требуются. Между опорным ребром и колонной монтируется прокладка толщиной примерно 5 мм.
Жесткое сопряжение балки с колонной при помощи болтового соединения
Создать жесткое соединение можно с помощью болтового соединения или сварки. Болтовое соединение более технологично — все детали изготавливаются и окрашиваются на заводе, на строительной площадке необходимо лишь установить и затянуть болты.
В данном узле поперечная сила воспринимается также как и в шарнирном узле с помощью опорного столика. Момент передается с помощью болтов на стенки колонны. Между опорным ребром балки и колонной необходимо установить стальные прокладки для плотного прилегания балки и колонны (зазора после затяжки быть не должно).
Количество и диаметры болтов для верхнего пояса необходимо рассчитать исходя из возникающего момента в заделке балки. Болты применяются только высокопрочные. Необходимо контролировать затяжку болтов.
Стенки колонны укрепляются ребрами жесткости.
Жесткое сопряжение балки с колонной при помощи сварного соединения
При жестком соединении балки с колонной при помощи сварки, используют накладки, которые крепятся к балке болтами и привариваются к балке и колонне.
Как найти опорные реакции читайте в статье Построение эпюр балки
Как подобрать сечение стальной балки читайте в статье Расчет балки
Узел опирания балки на сквозную колонну
(54) (57) 1. У СКВОЗНУЮ КОЛО крепленную к соединительную между ветвями плитой, о т л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Узбекское отделение Центрального научно-исследовательского ипроектного института строительныхметаллоконструкций ЦНИИпроектстальконструкции.К. Металлические контройиздат, 1978,ЕЛ ОПИРАНИЯ БАЛКИ НА НУ, включающий приалке опорную плиту и планку, размещенную колонны под опорной, ичающийс я тем, что, с целью повышения универсальности узла иоупрощения и снижения трудоемкости монтажа, опорная плита выполнена с прикрепленными к ветвям колонны, установленными между ними в распор направляющими стержнями, объединенными усиливающими де-. талями, которые выполнены в виде наклонных пластин, жестко соединенных боковыми кромками с направляющими стержнями, а верхними и нижними- соответственно с краями опорной плиты и соединительной планкой.2. Узел по п. 1, о т л и ч а ю — щ и й с я тем, что направляющие стержни выполнены из отрезков уг вых профилей, закрепленных в обк вервей колонны.3. Узел по п. 1, о т л и ч а ю — щ и й с я тем, что присоединенные к опорной плите верхние кромки наклонных пластин размещены под стенками балки.10 Изобретение относится к строительству и может быть использовано в узлах опирания балок на сквозные колонны в каркасах зданий и сооружений,Известен узел опирания балки на 5колонну сверху, включающий контактирующий с торцовым листом оголовка колонны и балкой опорный элемент,выполненный из двух разъемно соединенных изогнутых в виде швеллерапластин, и крепежныЕ болты 11.Однако соединение сложно в изготовлении, а жесткость его не достаточна.Наиболее близким к предлагаемомуявляется узел опирания.балки наОсквозную колонну, включающий прикрепленную к балке опорную плиту исоединительную планку, размещеннуюмежду ветвями колонны над опорнойплитой 21.Область применения такого узлаограничена, а монтаж сложен и трудоемок, поскольку связан с необходиостью использования дополнительныхеталей, например, прокладок, илисложных работ по подгонке для устра»нения неточностей изготовления элементов каркаса.Цель изобретения — повышение универсальности узла, упрощение и сни- З 0жение трудоемкости монтажаПоставленная цель .достигаетсятем, что в уэлв опирания балки насквозную колонну, включающем прикрепленную к балке опорную плиту и 35соединительную планку, размещеннуюмежду ветвями колонны под бпорнойплитой, опорная плита выполненас прикрепленными к ветвям колонны,установленными между ними в раснор 40направляющими стержнями, объединенными усиливающими деталями, которыевыполнены в виде наклонных пластин,жестко соединенных боковыми кромками с направляющими стержнями, а .верхними и нижними — соответственнос краями опорной плиты и соединительной планкой,Направляющие стержни выполненыиз отрезков уголковых профилей,закрепленных в обхват ветвей колон.;ны,При этом, присоединенные к опорной плите верхние кромки наклонныхпластин размещены под стенками балки. 5На фиг. 1 изображен узел опира»ния на двухветвевую колонну из уголков, общий вид; на Фиг. 2 — то же,вид сбоку; на фиг. 3 — сечение А-Ана фиг, 1. 60. Узел опнрания балки на колоннувключает балку 1, опертую сверху насквозную колонну 2 с опорной плитой 3 оголовка. Узел выполнен бнаклонными элементами 4, прикреплен ными боковыми гранями к уголковым элементам 5, вставленным между ветвями б колонны и жестко прикрепленными к ним. Наклонные элементы верхними кромками прикреплены к краям опорной плиты под стенкой 7 балки 1, а нижними — к планке 8, объединяющей уголковыв элементы 5. В пределах опорной плиты балка снабжена диафрагмами 9.Узел работает следующим образом.Опорное давление балки 1 передается на сквозную колонну 2 двумя вертикальными стенками 7 балки 1, фиксируя место передачи. Через опорную плиту 3 оголовка опорное давление с помощью наклонных элементов 4 передается на уголковые элементы 5 и вертикальную планку 8, которые распределяют давление на ветви б сквозной колонны 2. Для обеспечения неизменяемости поперечного сечения и укрепления стенки 7 установлены диафрагмы 9 в пределах опорной плиты 3 оголовка. Диафрагмы 9 должны быть прикреплены к балке 1 не менее чем по трем сторонам.Присоединением нижних кромах наклонных элементов к планке в одной зоне образуется совместно с опорной плитой замкнутая неизменяемая треугольная система, которая обеспечивает восприятие, распределение и перераспределение опорного давления .балки на элементы сквозной колонны.Применение в предлагаемом решении наклонных элементов, соединяющих зону передачи опорного давления на опорную плиту .с ветвями колонны и передающих на них опорное .давление позволяет осуществлять опирание сверху на колонну, например, коробчатых балок, практически с любым расстоянием между стенками балки. Возможно опирание нескольких рядом расположенных двутавровых балок при размещении стенки балки в месте присоединения наклонного элемента с опорной плитой или одной двутавровой балки нри расположении ее стенки над планкой, объединяющей уголковые элементы. Таким образом, значительно повышается универсальность узла путем обеспечения возможности опирания на колонну разных типов балок.Предлагаемое техническое решение ввиду возможности перемещения уголковых элементов по ветвям колонны позволяет быстро и просто производить регулирование длины колонны для обеспечения проектного положения соединяемых элементов, погашая неточности изготовления и монтажа, без при» менения дополнительных деталей и выполнения подгоночных работ.1094927 Предлагаемый узел опирания универсален и может быть применен для сквозных колонн, изготовленных из цг Составитель Н.Радковскиактор Е.Лушникова Техред А.Бабинец орректор С.Патрушева Тираж 698рственного комитета Сизобретений и открытиа, Ж, Раушская наб аказ одписно д, 4/5 филиалППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектн 54/18 ВНИИПИ Госу по делам 113035, Мосеразличных профилей с опиранием наних балок различного конструктивногоисполнения.
Заявка
УЗБЕКСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРАЛЬНОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО И ПРОЕКТНОГО ИНСТИТУТА СТРОИТЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ «ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ»
ИСАЕВ ПАВЕЛ МИХАЙЛОВИЧ, ТОВКАЙЛО ВИТАЛИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ