Жесткие и шарнирные узлы металлических конструкций
Металлоконструкции в архитектуре » Классификация узлов стальных конструкций
В металлических конструкциях используют различные виды узлов. В общем случае выбор того или иного вида узла прежде всего зависит от действующих усилий и конструктивной схемы примыкания элементов. Кроме того, решение узла при проектировании быстровозводимых зданий определяется типами сечений элементов, которые в нем сходятся, технологическими и экономическими требованиями, а также их архитектурной выразительностью.
С точки зрения конструктивной работы различают в основном два типа соединений – жесткие и шарнирные.
Жесткие узлы стальных конструкций быстровозводимых зданий воспринимают и обеспечивают передачу изгибающего момента между элементами, которые сходятся в узле, не допуская взаимного поворота в защемлении. Такое примыкание придает жесткость всему каркасу здания, позволяя избежать постановки невыгодных с архитектурной точки зрения связей. Кроме того, жесткие узлы позволяют снизить прогибы в самих элементах металлоконструкций. При этом обеспечение жестких узлов при соединении элементов каркасов быстровозводимых зданий значительно повышает требования к качеству изготовления и монтажа конструкций, что тем самым делает их более дорогостоящими. Примерами жестких узлов служат сварные соединения, фрикционные на высокопрочных болтах, с использованием толстых фланцев и другие подобные решения, более подробно рассматриваемые ниже.
Шарнирные узлы выполняют таким образом, чтобы обеспечить возможность передачи только продольных и поперечных усилий, избегая изгибающих моментов. При этом в шарнирных узлах элементов каркасов быстровозводимых зданий допускается поворот между примыкающими элементами. Примерами шарнирных узлов являются соединения элементов типа «ребро-пластина» на обычных болтах, примыкания через торцевые опорные ребра и схожие решения, где в узле возможен поворот сечения. Шарнирные узлы, как правило, просты в изготовлении и монтаже и являются наименее дорогостоящими. Соответственно жесткость каркаса при этом должна быть обеспечена другими средствами – постановкой связей, ядер жесткости и т. д. Реальная работа всех узлов металлических конструкций является в той или иной степени полужесткой, податливой, так как описанные выше - строго шарнирная или строго жесткая схема - являются в известной мере идеализированными, поскольку не учитывают трение, размеры элементов и другие факторы.
Следует также учитывать, что работа узла в плоскости и из плоскости конструкции может быть организована разными способами, в зависимости от конструктивной необходимости.
В каждом конкретном случае проектирование узлов элементов зависит от передаваемых усилий и типоразмеров соединяемых элементов. Однако существуют общие правила организации необходимой конструктивной формы узлов в наиболее частых случаях проектирования, которые описаны ниже. Основное конструктивное требование при проектировании узла в стальных конструкциях связано с равнопрочностью и жесткостью элементов, которые его образуют. В типовом многоэтажном связевом каркасе доля элементов соединений в общей стоимости может составлять 30% и более. Узлы элементов каркасов быстровозводимых зданий стараются также унифицировать в зависимости от области применения. Унификацию проводят исходя из назначения и работы соединений, а также типоразмеров и деталей креплений и элементов металлоконструкций, которые сходятся в узле.
Узлы металлических конструкций
Приведу примеры всех проектируемых узлов металлоконструкций, которые проектируя во всех своих проектах от простых до сложных. А это значит можно познакомиться с вариантами соединений всех основных конструкций сооружений: колонны, стойки, балки, фермы, прогоны. Каждый тип мной был изучен на стадии становления, а значит выполнены ручные расчёты. Именно поэтому я их уверенно применяю в своих рабочих чертежах и прикладываю по требованию в отчётах. Поспешный подход к сопряжениям во-первых увеличивает заметно расход металлопроката от 5% и выше, а во-вторых теряет эстетичность. Некоторые серийные варианты как раз, как правило, с небольшим запасом.
Все проектируемых мной типы узлов металлических конструкций
Крепление стоек к фундаменту
В основном жесткая работа в одном направлении, а в другом, для существенной экономии уже податливая. И для устранения этого минуса в этой плоскости применяются связи, расщепляющие все стойки. Расчёт сводиться к определению толщины опорной пластины с учётом рёбер жёсткости или без них,а также проверка прочности на растяжение анкерных болтов. Исключение база с траверсами, для которая требует дополнительных проверкой анкерной плитки и траверсы на изгиб. Другие проверки это несущая способность сварных швов и прочность участков анкерной плиты
| Жёсткая база колонны | |
|---|---|
| Устанавливается в крайних рядах строения. Профиль используется прямоугольный, для оптимальной работы. А именно воспринимает в одном направлении ветровую нагрузку. Применяется при одноэтажных сооружениях в рамно-связевых системах | |
| Это уникальный случай, который не требует абсолютно связевых элементов. Абсолютно устойчива в обоих направлениях. Также применяется в одноэтажных зданиях | |
| Основная колонна зданий многоэтажных или высоких производственных помещений. Из плоскости обязательно скрепляется системой связей для устойчивости. Без дополнительных рёбер опорная плита по расчёту будет большей толщиной | |
| Двутавр типа «Б» облегчает расход металла при наличии грузоподъёмного оборудования при высоких объектах. Имеет развитое по высоте сечение, что уменьшает перемещения. На опоре в таких случаях повышенные изгибающие моменты, для чего и конструируется база с траверсами. Которые обычно выходят за пределы анкерной плиты | |
Податливое соединение применяются когда стойки обеспечены устойчивостью за счет системы связей металлокаркаса. Толщина пластина в общем применяется интуитивно-конструктивно, а болты подбираются из условия на срез!
| Шарнирная опора стоек | |
|---|---|
| Такой вид справедлив видимо только для фахверковых стоек, производственных сооружений | |
| Применяются в полностью связевых системах малогабаритных одноэтажных домов. (Пр. каркасно тентовый ангар) | |
Сопряжение основных балок колоннам
Подобные узлы металлоконструкций перекрытий конструируем при много этажном строительстве. А также для одноэтажных объектов, но у меня они исключительно с профильными прокатами.
| Податливые сопряжения балки с колонной | |
|---|---|
| Стандартный , простой способ крепления конструкции перекрытия | |
| Более надёжный, ввиду большей длины сварного шва, при этом требуется дополнительная прокладка между балкой и колонной для свободного монтажа. Минусом же является больший расход листового проката и трудоёмкость | |
| Рамное соединение балки и колонны | |
|---|---|
| Применяю единственный способ жёсткого узла сопряжения, так считаю он оптимально сочетает надёжность и эстетичность | |
Прогоны покрытия здания
Проверка прочности узлов отсутствует так такое, главное подобрать конструктивно соединительные детали и диаметр болтов, который как правило М16. Исключения малые и большепролётные здания, где в прогонах, как в связях могут быть дополнительные усилия!
| Применяю исключительно при сэндвич панелях. Профильная труба хорошо работает на косой изгиб |
| При сэндвич панелях а также при профилированном настиле коньковые прогоны соединяются между собой планками. Кроме всего для сэндвич необходимы дополнительные затяжки для их устойчивой работы. |
Элементы связей каркаса
Расчет таких узлов сводиться, для средних по габаритам сооружений, в определения сечения по гибкости, а так же проверка несущей способности болтов
| Связь примыкает к стенке двутавра и для некой жёсткости от горизонтальной нагрузки необходимо установить дополнительное рёбра |
| Упор идет непосредственно на стенку двутавра и в этом варианте нет необходимости в дополнительных деталях. |
| Особенность данного решения — наличие дополнительной торцевой пластины, которая служит для распределения давления при тонкостенной профильной трубе |
| Соединительная пластина должна пронизать поперечную трубу для передачи через неё продольных усилий, который возникают от действия ветра обычно |
Балки перекрытия
Проверка прочности сводиться проверка болтов на срез и смятие, а также прочность сварных швов
| Распространённый тип, когда швеллер крепиться к косынке через болты, без дополнительных пластин |
| Виду того что поперечное усилие передаваемой от балки из двутавра больше чем от швеллера. Возникает необходимость применять усиленное её примыкание. Такую задачу можно решить путём приварки дополнительной пластины с весомой толщиной |
Стропильные фермы
Данные узлы металлоконструкций весьма ответственные. Расчёт необходим для определения толщины фланцевой пластины и диаметра болтов
| Соединения отправочных марок ферм покрытия | |
|---|---|
| Самый популярный основной узел фермы — стыка нижнего пояса | |
| Для лёгкий видов стропильных конструкций применяется вот такое сопряжение, которое в общем разработал самостоятельно. Подходит для сечений нижнего профиля 80 и 100мм. (Пр. каркасно тентовый ангар) | |
Стандартные узлы примыкания ферм я уже не применяю в своих проектах!
| Опирание стропильной фермы на колонну | |
|---|---|
| Пользуюсь разработанным самостоятельно видом узла, который обеспечивает передачу продольных усилий на стойку. Цель уменьшить усилия на конструкцию стойки и её базу. | |
 | Другой вариант для большепролётных фермы, здесь уже колонны из двутавра |
| Подвижная крепление фахверковой стойки к ферме | |
|---|---|
| Овальные отверстия необходимы, что бы компенсировать прогиб стропильной фермы покрытия | |
Расчёты узлов
Все эти виды и другие узлы металлоконструкций проходят стадию конструирования. То есть расчет всех его основных элементов и деталей, примеры привожу на своём давнем первом сайте в категории расчёт металлических конструкций, где можно поискать мои решения. И неважно какое здание производственное, промышленное, общественное или сельскохозяйственное проектируется из таких вот решений.
Местная проектная фирма обратилась за услугой разработки КМ чертежей конструкций металлической кровли. Проектируется типовое
Руководство проектной организации — обратилось за услугой. Цель как оказалось — выполнить прочностные проверки с расчетом
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
Интересные статьи и материалы по основам расчетов конструкций и узлов на прочность
Шарнирный или жесткий узел, опора – В РЕАЛЬНОСТИ НИ ТО, НИ ДРУГОЕ!
Классификация опор. Расчетные схемы. Реальные объекты.
Необходимо видеть возможность поворота узла, но при этом видеть препятствующие повороту связи, обеспечивающие геометрическую неизменяемость конструкции… Но Вы должны понимать, что жесткость узла как такового определяется прежде всего размерами и жесткостями составляющих его элементов: плиты, траверс, фундаментных болтов ( материал по расчету узлов МК ).
Можно считать узел «двутавровая колонна из прокатного двутавра, например, 26К1, с опорной пластиной, соединенной с двутавром сваркой по периметру профиля без ребер жесткости и траверс и смонтированной на фундаменте четырьмя анкерами М30» шарнирным, если толщина опорной пластины будет t = 6-10 мм, или жестким если t = 36-40 мм: значит где-то есть «граница» перехода от «шарнира» к «жесткому» узлу?
Все зависит от конструктора, его видения и понимания конструкций и соединений. Вы же понимаете, что в природе нет «жестких» или «шарнирных» узлов — это идеальные модели, все относительно.
Шарнирные, жесткие узлы колонн, балок
В природе нет понятия «жесткий», «шарнирный»узел — он такой, каким Вы его создали. Все проверяется расчетом при моделировании совместной работы всех элементов узла (материал по расчету узлов МК).
Я считаю использовать то или иное закрепление колонн в фундаментах здания — дело конструктора. Все зависит от его опыта проектирования. Главное — обеспечить геометрическую неизменяемость каркаса при внешнем воздействии (ветер, крановые нагрузки…). При этом должна работать финансовая сторона вопроса — можно разработать ряд (два, три варианта) решений каркасов (с жесткими опорами в плоскости рам и вертикальными связями по колоннам вдоль здания, шарнирными опорами и связями по колоннам как вдоль так и поперек здания) — все решения сравнивают по стоимости и делают вывод за то или иное решение. Естественно здесь играют все составляющие, начиная от удобства сборки, времени сборки, стоимости комплектующих, стоимости работ….и тд и тп.
Фотообзор реальных металлоконструкций, узлов, опор, связей…
В результате длительной деятельности по обследованию технического состояния конструкций зданий и сооружений у меня накопился достаточно большой фото материал стальных конструкций, узлов, опор, связей, дефектов, повреждений.
В видео представлен фотообзор примерно 100 конструкций с моими авторскими комментариями …
Давайте научимся видеть внутренние силы, напряжения в сечениях элементов при загружении…
Учимся видеть нормальные и касательные напряжения при изгибе балки (Мх и Qy)
Увидеть внутренние силы, направление их действия, их знаки в сечении нагруженного элемента (растяжение-сжатие, изгиб, кручение, изгиб со сжатием-растяжением…) можно с помощью стандартного в механике метода сечений.
Для этого не нужно изобретать и заучивать различные правила типа «улыбка», «зонтик-дождь», «момент на растянутом волокне», направление вращения часовой стрелки … достаточно пользоваться общепринятой в классической механике ПРАВОЙ СИСТЕМОЙ КООРДИНАТ и МЕТОДОМ СЕЧЕНИЙ.
Вы удивитесь, если я скажу, что внутренние силы, их знаки ВИДНО невооруженным глазом? И мы научим Вас их видеть!
Вы сейчас сами УВИДИТЕ знаки внутренних сил в сечении элемента …
Как же увидеть внутренние силы, их знаки?
Необходимо всего лишь использовать общепринятую в классической механике правую систему координат XYZ и следовать методу сечений .
При этом все эпюры, например, при изгибе — эпюры поперечной силы, изгибающего момента, угла поворота сечений, прогибов строятся со своими естественными знаками.
Эпюра изгибающих моментов сама по себе (без всяких условностей) строится на растянутом волокне, как и требует теория железобетона и нет никаких противоречий с ориентацией осей. В нормальном сечении стержня использованы оси Х и У, ориентированные, как и в школьной программе (вспомните алгебру, построение графиков функций): Х слева-направо и У снизу-вверх соответственно. Так и здесь — если смотреть на сечение оставшейся левой части стержня при его рассечении по методу сечений ось Х ориентирована слева-направо, У снизу-вверх соответственно. Начало правой системы координат XYZ всегда совмещено с левым концом стержня, ось Z ориентирована слева-направо вдоль оси стержня.
Читайте также: