Усиление узлов сопряжения колонны с фундаментом

Обновлено: 02.05.2024

Всем доброго времени суток!
Кратко: Общественное здание с хоккейной ареной, бассейном и залом для волейбола. Каркас весь монолитный.
В чем вопрос: нужны жесткие узлы сопряжения колонна-стена и колонна-плита. Есть вот такие узелки, но они не нравятся экспертизе, говорят не жестко это все.
Подскажите как выглядит жесткий узел сопряжения колонна-стена, потому что в интернете вообще ничего не нашел. Ну и вообще, почему данные узлы не считаются жесткими?

У вас официальное замечание от экспертизы?
Спросили бы у них, что имеется в виду, а то на словах можно немного неправильно понять.

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

VlaDiiViiR, на рисунке каркасы от продавливания не проходят по огнестойкости.
Узлы и правда не жёсткие, ну на 90%. Почему так ? Подумайте сами. Это же элементарно.
Узлы на рисунках жесткие. Сослепу не разглядел сначала.

В узле с колонной не помещается уголок, впилился в арматуру колонны.
И там арматура сдвинута в центр стены. Получается ц.т. арматуры в центре. Несущая способность сечения изменится.

Узлы на рисунках жесткие. Сослепу не разглядел сначала.

***
И там арматура сдвинута в центр стены. Получается ц.т. арматуры в центре. Несущая способность сечения изменится.

- лови эксперта . А насколько изменится? А с учетом что к колонне примыкает 2 стены и: либо ни одна расчетная программа не умеет (нормально) считать такую конструкцию - колонна зажатая меж стен, либо ни один адекватный практикующий расчетчик не будет пытаться замоделить в реальном каркасе такой узел по требования СП и ГОСТ(с учетом реальных условий закреплений, а не инженерных допущений которые в разы влияют на армирование в характерных точках.)
Offtop: Сейчас тоже пытаюсь рассмотреть результат армирования различных способов моделирования колонны выступающей из стены, армирование и усилия в колонне сильно отличаются/
Здесь, на форуме, кто-то(из достаточно адекватных) вообще выдал крамольную вещь - квалификация расчетчика определяется его способностью получить нужное ГИПу(ГК, заказчику-инвестору, экчперту) армирование

Однажды слышал про эксперта который считал «обычные» узлы сопряжения плита-стена, плита-колонна не жесткими. А чтобы они превратились в жесткие, необходимо в каждом узле добавлять Г-образный арматурный стержень из одного примыкающего к узлу элемента в другой элемент

Да, пэшки это просто новая религия! Что за конструкция? Как она работает? Какие усилия? - пофигу! Главное пэшек добавить!
Интересно, отписавшиеся в этой теме понимают, что разговор о жесткости узла без анализа внутренних усилий в соответствующих конструкциях не имеет никакого смысла?

Согласен.
Скорее всего капители эксперт хочет.
По усилиям если б не проходили элементы, вопрос был бы другим.

Почему не имеет Смысла ? Жесткость узла характеризуется в том числе способность передачи момента с одной конструкции на другую. Так вот при конструирование узла можно говорить о том, что способен ли передать/воспринять момент или нет. А армирование/подбор сечение это на совести топикстартера.

Колонна - плита.
На узле видна поперечная арматура, которая устанавливается при необходимости в зоне продавливания с учетом изгибающих моментов (там где есть момент шарнира быть не может). Предоставьте данный расчет эксперту и по телефону объясните суть работы конструкции. Можно сослаться на литературу по КЖ.
Колонна - стена.
Арматура стены заведена на длину анкеровку в колонну? Тогда какой же это шарнир. П-эшки здесь лишние, они не для этого нужны и не в этом случае.

Может он на это думает: П. 5.14 СП 52-103-2007 стыки пространственных рам считаются жесткими только при наличии капителей в плитах или вутов в главных балках. Стыки колонн с гладкой плитой или балками являются условно жесткими.

Классический жесткий узел плита-колонна, эксперт уже празднует НГ, видимо. У стены с колонной стержни гор. армирования лучше делать с Г-образными загибами, если длина анкеровки позволит.

плита гибкая для того, что бы утверждать, что это рамная схема и она геометрически неизменяемая.
стандартное видение вопроса, эксперт совершенно прав.
где то в здании должны быть рамы из колонн и балок, либо монолитные стены в обоих направлениях, для восприятия горизонтальных сил, как связевые конструкции.
вопрос не однозначный, как и многое в ЖБ, наличие капителей не гарантирует жесткость и не превращает схему в каркасную.

__________________
точность вопроса влияет на меткость ответа
хамов и умалишенных просьба не беспокоить

С праздничками!
Столкнулись с такой проблемой.
По проекту: монолитный столбчатый фундамент (2 ступени, h=45см), подколонник (он же колонна) сечением 400х400. Армирование фундамента - сетка по низу первой ступени; вертикальная арматура колонны также доходит до низа первой ступени.
Что получилось в натуре.
Колонны заливали тут же на стройплощадке в горизонтальных формах, потом устанавливали на подготовку (на которой уже лежала сетка) и заливали ступени фундамента. В месте примыкания колонны и нижней ступени (на тот момент была залита только одна ступень) образовались трещины и видимо не только от усадки бетона, но и от того что колонну довольно сильно мотыляло ветром - видели как оттяжки попеременно натягивались.
Подготовка под колонну высотой 40 см (строители слегка промахнулись, когда котлован рыли) из бетона М150. Нагрузка от колонны до 130 тс.
Что делать? Зараннее благодарен.

ух ты, рационализаторство в действии.
вопрос такой, обычно из подколонник делают арм.выпуска под каркас колонны - а здесь как тогда организовали стык готовой колонны и ступеней фундамента - были ли выпуска из колонны в ступени?

Так отож!
Выпусков арматуры из считай сборной колонны внизу нет. Просто поставили на сетку и облили бетоном.
Может кто знает такой способ производства работ?

очень напрашивается решение, сродни сборном подколоннику, где в стакане по периметру сетка стоит. то есть выполнить аналогично в монолите вокруг колонн.

аха, только у меня еще руки чешутся разбить бетон ступеней и завести арматуру из стакана туда. заодно строителей накажите за "фантастическое" производство работ.

Forrest_Gump, я не понял, где тут у меня стакан получается.
Опус, не понимаю зачем арматура колонн и фундамента обязательно должна быть сцеплена.
Переживаю за то, что колонна тупо продавит и ступени и подготовку, ну и собственно нижняя арматура работать не будет. Обязательно ли усиление?

наводящий вопрос - колонну поставили прямо на нижнюю сетку?
стакан надо делать вокруг Вашей колонны - чтобы снизить податливость соединения колонна-фундамент. Ведь по проекту был заложен жесткий узел, по факту имеем практически шарнир. То есть реальная работа каркаса здания будет отличаться от проектной.

Deimos :
Нужно проверить фундамент по материалу:
- на раскалывание от колонны.
- на продавливание.
Проверить хватает ли длины анкеровки колонны в фундаменте.

Здание административно-бытового корпуса, трехэтажное, монолитное. Пространственную жесткость каркаса обеспечена жесткими узлами сопряжения колонн с плитами, установкой монолитных диафрагм жесткости (от души наставил), причем сейсмики нет, домик небольшой по высоте, короче моментов в уровне обреза фундаментов практически нет. Отсюда напрашивается еще вопрос: необходимо ли обеспечивать анкеровку сжатой арматуры колонны.
Сейчас рассматриваем вариант усиления фундамента таким образом. Раздалбливаем колонну насквозь по верху последней ступени на высоту 200, положим туда арматурки сеточкой для понта и замонолитим все это дело на высоту 300 по контуру последней ступени. Что скажете?

ну ежели диафрагм жесткости хватает, то фиг с ним, жестким сопряжением колонны и фундамента. остается один принципиальный вопрос - продавливания подбетонки колонной. но ежели сделана толщиной 40 см, думает пройдет с запасом. а в плане размеры подбетонки совпадают с размерами нижней ступени фундамента?

Нет не пройдет! Прикинул по Арбату - коэффициент использования зашкаливает за 2,0. Щас расчет положу!

жаль нет чертежей фундамента. и нагрузок. вот тогда и будем спорить с цифрами в руках %-)))))
to Deimos - будьте ласковы, явите геометрию фундамента и нагрузку. желательно схемку фактического исполнения фундамента.

Если вы говорите колонна раскачивалась, то о каком сцеплении арматуры с бетоном может быть речь.
Там явно уже не проектная анкеровка.
Так что придется выполнять еще и дополнительные мероприятия.

__________________
Работаю за еду.
Working for food.
Für Essen arbeiten.
العمل من أجل الغذاء
Працую за їжу.

Нет не пройдет! Прикинул по Арбату - коэффициент использования зашкаливает за 2,0. Щас расчет положу!

Опус, Forrest_Gump, то что подбетонка не выдержит на продавливание - это понятно.
Сформулирую еще раз по-другому вопрос: нужно ли мне обязательно анкерить сжатую арматуру колонны в ступени? Не достаточно ли будет поверх верхней ступени налить армированную набетонку (частично разбив колонну), чтобы включить в работу на продавливание все ступени.

"Если вы говорите колонна раскачивалась, то о каком сцеплении арматуры с бетоном может быть речь.
Там явно уже не проектная анкеровка.
Так что придется выполнять еще и дополнительные мероприятия. "
Согласен. Достаточно ли будет вышеназванных?

по поводу анкеровки сжатой арматуры - предлагаю Ваш вариант считать сборным - собственно сборным он и является. а раз сборный - то о какой анкеровке сжатой арматуры в фундаменте можно говорить?
применение горизонтальной арматуры в надбетонке мне представляется бесмысленным - таким образом Вы не включите в продавливание все ступени.
мне более логичным представляется сделать по-другому - надо удалить бетон тела колонны выше фундамента. затем устраиваем новый подколонник, причем размеры его в плане надо сделать больше (порядка 600х600 - 800х800 мм), тем самым мы увеличиваем верхнее основание призмы продавливания. и автоматически увеличиваем нижнее основание призмы продавливания. варьируем размеры подколонника пока не найдем приемлимый вариант на продавливаение. ведь фактически у нас нет поперечной арматуры в фундаменте.

Че мы хотим сделать.
Достаточно? или сильно круто?
А еще фотка с трещинками. Выпуски арматурки там для набетонки под фундаментные балки

такой вопрос. есть фундамент (бетон уже набрал прочность). теперь на него нужно поставить ж/б раму (пара колон и балка между колонами). для обеспечения соединения между колонной и фундаментом, в фундамент забуриваем отверстие и на хим. состав Hilti (хим. анкер) ставим стержни (обычные арматурные стержни). 4-ре стержня на колону. бетон колоны и бетон фундамента никак не соединяются (вообще никак). по сути все соединение только за счет арматуры.

вопрос - можно ли считать данный узел жестким? я не считаю данный узел жестким по следующим причинам 1) не проведено никаких дополнительных работ по связке бетона фундамента набравшего прочность и свежего бетона колон. 2) малые габариты между выпусками арматуры около 110 и 150 мм.

размеры в раме смотрите в схеме. разрез 1-1 также на скриншоте.

бетон колоны и бетон фундамента никак не соединяются (вообще никак). по сути все соединение только за счет арматуры.

Ну и что? Бетон на растяжение не работает, работает арматура. А на сжатие никаких особых мероприятий не надо - лишь бы щели не было по площади контакта.

Я так понимаю ответ - соединение жесткое. какие аргументы? вот этот?

предположим щели возникают. тогда что?

Все соединения в которых есть бетон и арматура жесткие, если они передают расчетный момент на примыкающую конструкцию. Если есть какие либо предпосылки, которые уменьшают предполагаемый расчетный момент (передающийся на примыкающую конструкцию) узел становится не абсолютно жестким или вообще превращается в шарнир.

Илья, красивый ответ.

Предпосылка есть. И она самая главная, это значительно малые расстояния между арматурными стержнями (также во внимание берем величину сечения ж/б конструкции в принципе). 110 и 150 мм. Я не буду рассказывать про то, каким было бы данное соединение в метал. конструкциях. Вопрос о ж/б конструкции.

Так можно ли считать такое соединение шарнирным? или оно все же жесткое ?

Все зависит от моментов. Если сечение держит этот момент, то жесткое, если нет, то шарнир образуется.

Думаю не совсем так.

Предположим момента вообще не существует. просто стоит вот такая вот рама тупо на фундаменте. усилий нет (ничем не грузим), развязки рамы из плоскости нет. это влияет на ответ какое здесь сопряжение (жесткое или шарнирное)? нет

Илья, прав. А момент все-равно возникнет. Он может быть вызван: ветровой нагрузкой, какими-то другими динамическими нагрузками, неточностями изготовления.

Askerovich, ответьте себе на вопрос - какое сопряжение с фундаментом имеет свободно стоящий кирпичный столб (вообще без арматуры)? Все станет понятней. Если шарнир, то схема геометрически изменяемая - столб падает от любого дуновения ветра.

Столб имеет конечные геометрические размеры и вес. Эпюра по подошве с учетом ветра и собственного веса будет трапецевидная или треугольная. И пусть она не будет иметь отрицательного знака и будет даже частичный отрыв подошвы, столб все равно будет воспринимать достаточно большой опрокидывающий момент. Поэтому перейдя к идеализированной расчетной схеме, не учитывающей размер поперечного сечения столба, можно смело утверждать, что в определенном диапазоне нагрузок этот столб будет работать как жестко защемленный снизу стержень.

А с чего бы им там возникнуть? Обычный горизонтальный рабочий шов. Гравитация сделает свое дело.

Не все то, что коричневое - шоколад.

В Вашем случае эти размеры не равны нулю и стержни расположены не по нейтральной оси сечения. А значит будет пара сил: арматура на растяжение, бетон с противоположной стороны на сжатие. Соответственно будет некий воспринимаемый данным сечением момент, численно не равный нулю.

Поэтому перейдя к идеализированной расчетной схеме. можно смело утверждать, что в определенном диапазоне нагрузок этот столб будет работать как жестко защемленный снизу стержень.

Расположение анкеров забавное. С внутренней стороны колонны анкеров нет вообще, соответственно при определены обстоятельствах нечем воспринять растягивающие усилия. Но сами узлы рамы жесткие, значит эти самые растягивающие усилия должна воспринять другая колонна, у которой в данном направление анкеры установлены допустимо. И соответственно при изменения направления усилий все измениться наоборот. Плюс интересно какого диаметра стрежни арматуры, не факт что длины анкеровки хватит, ну типа точно не хватит))) и опять получим шарнир

Плюс интересно какого диаметра стрежни арматуры, не факт что длины анкеровки хватит, ну типа точно не хватит))) и опять получим шарнир

До определенного момента времени данной анкеровки хватит для восприятия какого то момента - и это будет жестким узлом. Когда момент превысит значение при котором анкеровки не достаточно узел превратится в шарнирный. Эта анкеровка является одной из предпосылок, определяющих значение максимального расчетного момента, передаваемого на примыкающую конструкцию.

Я имел ввиду расчетный случай. До наступления наиболее неблагоприятного сочетания все, возможно, и будет в порядке, но в итоге все равно шарнир))) Вообще странная конструкция узла. Часто на площадке криво устанавливают выпуски (а иногда вообще забывают про них), но здесь анкерный выпуск установлен уже в существующую конструкцию. если нужна жесткая заделка добавите еще анкеров что ли.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

По сути это шарнир, т.к. нет гарантии, что арматура выдержит момент от защемления (с учетом, что в контактной зоне бетонов могут быть щели). Однако, для расчета фундамента, я бы принял нагрузки, считая, что соединение жесткое.

сначала принять в расчетной схеме жесткое защемление, потом шарниры, оценить разницу усилий в элементах
скорее всего эта разница будет минимальной

Эээ как бы не соглашусь, не знаем часть какого сооружения эта рама, не знаем район строительства, не знаем нагрузки. ДА МЫ ВООБЩЕ НИЧЕГО НЕ ЗНАЕМ))) Ну по крайней мере я не знаю.

В Вашем случае эти размеры не равны нулю и стержни расположены не по нейтральной оси сечения. А значит будет пара сил.

Вопрос к тем, кто считает узел жестким.

посмотрите на раму на скриншоте. рама металлическая. завязана в каркас, мы не рассматриваем момент что она упадет. вопрос не в этом. на втором скриншоте узел базы колоны. условно можно применить данную базу ко всем колоннам данной рамы. на схеме база задана шарнирно, и узел базы также шарнирный, то есть соответствует схеме, не смотря на то, что расстояние между болтами базы 200 мм в любом направлении. поскольку расстояние от болта до центра колонны есть относительно малым (100мм), то именно поэтому данная база является шарнирной.

меняем в схеме базу на жесткую - переделываем узел крепления базы.

теперь вопрос - почему же тогда в бетонном соединении схожее соединение будет жестким?

Момент нужно учитывать. В расчетной схеме следует задать жесткое защемление, получить усилия (момент) и потом оценить достаточность предпринятых мер по стыковке колонны и фундамента. И если бы вместо анкеров были выпуски из фундаментной плиты и присутствовал бы также шов бетонирования - такой бы вопрос также возник бы?

а нафиг это нужно, для понятия какое сопряжение. рама не падает, завязана в каркас. предположим что усилий нет

----- добавлено через ~6 мин. -----

И если бы вместо анкеров были выпуски из фундаментной плиты и присутствовал бы также шов бетонирования - такой бы вопрос также возник бы?

а у вас не возникает? зависит от габаритов колонны и расположения в ней арматуры. как пример, скриншоты ж/б рамы в данной теме. в данном конкретном случае шов бетонирования ничего не даст. в других случаях может быть мегаобезательным вплоть до указания какой глубины нужно сделать борозды шкребком

----- добавлено через ~2 мин. -----

Момент нужно учитывать. В расчетной схеме следует задать жесткое защемление, получить усилия (момент)

а я думал наоборот. сначала создаем схему, продумываем как она будет работать, а потом уже под схему прорабатываем узлы

Одной из основных задач при проектировании стальных рамных каркасов многопролётных зданий является закрепление колонны в фундаменте, обеспечивающее восприятие поперечной и продольной сил, а также изгибающего момента расчетной величины при основном и особом сочетании нагрузок.

В соответствии с расчётной схемой металлического каркаса многопролётного здания имеется в узлах соединения колонны с фундаментом либо шарнирное, либо жёсткое сопряжение (рис.1).

Рис.1. Узел соединения колонны с фундаментом

При анализе проектной документации нескольких зданий для Пензы и Пензенской области выявлено, что соединение металлической колонны из прокатного двутавра с железобетонным столбчатым фундаментом осуществляется через металлическую базу из плиты базы и четырёх анкерных болтов (рис. 2). Причём анализируемые проекты имели здания с несколькими пролетами и высотой не менее трёх этажей. Соединения несущих балок с колонной осуществлено по шарнирной схеме. Естественно, что при определении усилий в элементах поперечной рамы необходимо было вводить жёсткое соединение фундамента с колонной в виде жёсткого закрепления, так как в противном случае система становится статически изменяемой (при шарнирном соединении колонн с фундаментом). В рабочей же документации показывается узел соединения колонны с фундаментом через плоскую плиту и четыре анкерных болта.

Рис. 2. Соединение колонн с железобетонным фундаментом

Вместе с тем базы колонн имеют закрепления нижнего конца в фундаменте либо шарнирное, либо жёсткое. Причём если колонны центрально сжаты, то крепления их к фундаментам можно осуществлять непосредственно за опорную плиту болтами, чаще всего двумя и иногда четырьмя, которые условно можно назвать монтажными. При этом такое закрепление называют шарнирным, так как на плиту базы не действует изгибающий момент (М=0). Анкерные болты должны воспринимать изгибающие моменты и работать, как правило, на растяжение, что приводит к тому, что база проектируется с наличием распределительных траверс по схеме на рис.3, то есть жёсткой.

Рис. 3. Жёстко опёртая база внецентренно-сжатой колонны

Напряжение под плитой базы колонны определяется в зависимости от величины значений N и M по формуле:

где В — ширина плиты базы, а L — длина базы.

Значения этих напряжений могут быть разные в виде схем (рис.4):

Рис.4 Эпюры нагружения

Анализируя оба варианта эпюр нагружения, можно сказать, что по первому варианту болты не работают на растяжение и их условно можно назвать монтажными, так как они работают на сжатие.

По второму варианту контактная зона плиты с фундаментом не может воспринимать растягивающие напряжения и растягивающие усилия, воспринимаемые анкерными болтами. Сила, которую воспринимают анкерные болты, определяется из условия статического равновесия системы по формуле:

где M и N — расчётные усилия для фундаментной плиты; — сила, которую воспринимают анкерные болты; a — расстояние от центра тяжести плиты базы до центра тяжести эпюры сжатых напряжений под плитой базы; y — расстояние от анкерных болтов до центра тяжести эпюры сжатых напряжений.

Чем меньше будет значение продольной силы и больше значение изгибающего момента, тем больше будет значение силы . Выполняя соединение колонны с плитой базы по рисунку 1 это соединение в технической литературе [1], [2], [3] всегда считалось шарнирно опёртым. Тем не менее, имеется техническое решение по типовой серии 1.423.3–8 вып.2, когда базу колонн проектируют без траверс для бескаркасных зданий, в зданиях с подвесным транспортом и с мостовыми кранами общего назначения грузоподъемностью до 5 тс. Такая плита базы должна быть рассчитана на изгиб по схеме на рис.5.

Рис.5 Схема грузовой площади при расчёте плиты базы на изгиб от отпора фундамента на плиту

Расчет плиты ведут по следующей методике, описанной в [5]:

Толщину опорной плиты следует определять расчетом на изгиб пластинки по формуле

(1)

где М_max — наибольший из изгибающих моментов М, действующих на разных участках опорной плиты и определяемых по формулам:

1) для консольного участка плиты

(2)

2) для участка плиты, опертого на четыре стороны в направлении короткой и длинной сторон соответственно

(3)

3) для участка плиты, опертого по трем сторонам

(4)

для участка плиты, опертого на две стороны, сходящиеся под углом, по формуле (4), принимая при этом d₁ — диагональ прямоугольника, а размер а₁ в таблице Е.2 [5]- расстояние от вершины угла до диагонали. Здесь с — вылет консольного участка плиты;

α₁, α₂, α₃ — коэффициенты, зависящие от условий опирания и отношения размеров сторон участка плиты и принимаемые согласно таблице Е.2 [5]; q — реактивный отпор фундамента под рассматриваемым участком плиты на единицу площади плиты.

При этом площадь стальной опорной плиты должна удовлетворять требованиям расчета на прочность фундамента. Передача расчетного усилия на опорную плиту может осуществляться через фрезерованный торец или через сварные швы конструкции, опирающейся на плиту [5].

В связи с этим необходимо рассчитать сварной шов, прикрепляющий плиту базы к сплошной колонне, применяя для этого формулу:

, (5)

где — момент сопротивления расчётного сечения сварного соединения по металлическому шву.

Данная формула применяется, если значение ; то есть расчёт ведётся по металлу шва, а не по металлу границы сплавления (см. [5]).

Только если толщина плиты и сварные соединения колонны с плитой удовлетворяют вышеуказанным расчётам, можно считать соединение колонн с фундаментом по рисунку 1 условно жёстким и в расчётах опорный узел принимать жёстким. При проверке несущей способности уже изготовленных рам с устройством соединения колонн с фундаментом по типу рис. 1 без траверс нельзя считать соединения жесткими.

1. Металлические конструкции. Под ред. Н. С. Стрелецкого, М., 1961.

2. Муханов К. К. Металлические конструкции. М. Строиздат, 1967.

3. Васильев А. А. Металлические конструкции. М. Строиздат, 1975.

4. Металлические конструкции. Справочник проектировщика, Т. 2. Под ред. В. В. Кузнецова, М., 2011.

5. СП. 16. 13330. 2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция. СНиП II-23–81*. М., 2011.

Основные термины (генерируются автоматически): плита базы, болт, изгибающий момент, узел соединения колонны, фундамент, баз колонн, опорная плита, продольная сила, соединение колонн, центр тяжести эпюры.

Похожие статьи

Анализ методов статического расчета безбалочных.

, (6). где IВ и IН — моменты инерции верхней и нижней колонн соответственно

Колонны каркаса моделировались стержневыми элементами, а плита перекрытия пластинчатыми

Рис. 4. Эпюры Му перекрытия связевого каркаса: а — надколонная полоса; б — средняя полоса.

Расчет сопряжения стенки цилиндрического резервуара с днищем.

Коэффициенты rij уравнений определяются статическим способом по единичным эпюрам изгибающих моментов, а свободные члены Rip — по грузовой эпюре.

Расчёт узла сопряжения колонн с фундаментом.

Сопряжение пластинчатых элементов по шарнирной схеме

Создана модель когда плита опирается по контуру на балки (предполагаемые стены заменили балками), нагрузка приложена — 1т и собственный вес, после расчёта по эпюре моментов видно

Шаг узлов я обычно принимаю 0.5–0.6м и вертикальную жесткость 1E6. Всего хорошего.

Анализ методов статического расчета безбалочных.

, (6). где IВ и IН — моменты инерции верхней и нижней колонн соответственно

Колонны каркаса моделировались стержневыми элементами, а плита перекрытия пластинчатыми

Рис. 4. Эпюры Му перекрытия связевого каркаса: а — надколонная полоса; б — средняя полоса.

Способ восстановления несущей способности симметричных.

Посредством консолей осуществляется соединение элементов каркаса здания.

Поэтому колонна с трещинами в консолях является аварийной. Если произошло отклонение колонны в процессе эксплуатации здания и сопровождается неравномерной осадкой фундаментов, то.

Расчет сопряжения стенки цилиндрического резервуара с днищем.

Расчёт узла сопряжения колонн с фундаментом.

Экспериментальное исследование по восстановлению консолей.

Соединение рычагов с центратором и рычагов с опорной балкой выполнено на болтах через опорные пластины, что повышает технологичность монтажа и простоту

На этапе 1765,8гН (18 т) произошло обрушение защитного слоя вдоль боковой грани консоли колонны.

Сопряжение пластинчатых элементов по шарнирной схеме

Шаг узлов я обычно принимаю 0.5–0.6м и вертикальную жесткость 1E6. Всего хорошего.

Совместная работа железобетонных плит перекрытий и стальных.

При этом на участке положительных моментов железобетонные плиты выполняют функцию

Только соединение досок гвоздями, которые воспринимают силы сдвига, обеспечивает

При этом в случае одинаковых наибольших напряжениях в нижнем поясе угол эпюры напряжений и.

Способ восстановления несущей способности симметричных.

Посредством консолей осуществляется соединение элементов каркаса здания.

Эффективность использования трубобетонных и стальных колонн.

На узлы рассчитываемой фундаментной плиты накладывались связи, запрещающие линейные перемещения по направлению горизонтальных осей Х и Y; − колонны для двух вариантов расчета ТБК и стальные высотой 8, 6 и 4 м (рисунок 4).

Экспериментальное исследование по восстановлению консолей.

На этапе 1765,8гН (18 т) произошло обрушение защитного слоя вдоль боковой грани консоли колонны.

Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий каркасных.

Причем, ширина таких плит будет равна половине расстояния между разбивочными осями в продольном направлении (шаг колонн), а длина — расстоянию между разбивочными осями в поперечном направлении (пролет здания). Т. е. надколонные плиты несъемной опалубки.

Совместная работа железобетонных плит перекрытий и стальных.

При этом на участке положительных моментов железобетонные плиты выполняют функцию

Только соединение досок гвоздями, которые воспринимают силы сдвига, обеспечивает

При этом в случае одинаковых наибольших напряжениях в нижнем поясе угол эпюры напряжений и.

Эффективность использования трубобетонных и стальных колонн.

Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий каркасных.

В статье автор делает попытку структурировать способы усиления сжатых элементов металлических конструкций методом уменьшения расчётных длин.

Ключевые слова: усиление, расчётная длина, колонна, ферма.

Усиление — совокупность мероприятий, выполняемых с целью снижения уровня действующих напряжений в усиливаемых конструкциях.

Оно бывает:

− временным, применяемое во время монтажа и для конструкций, которые должны эксплуатироваться до их капитального усиления;

− аварийным (неотложным), применяемое в экстренных случаях;

− постоянным (капитальным), применяемое при усилении конструкций под нагрузкой;

− и перспективным, применяемым для конструкций, нагрузку на которые по истечению какого-то промежутка времени можно увеличить.

Усиление может выполняться:

− снижением действующих нагрузок (косвенное усиление или изменение условий эксплуатации);

− снижением действующих усилий (изменение конструктивной или расчётной схемы конструкции);

− повышением несущей способности существующих конструкций или их элементов:

увеличение площади сечения;
местное усиление;
усиление соединений.

В современной практике строительства усиление стержневых элементов конструкций производится в основном тремя методами:

− увеличением поперечного сечения

− уменьшением расчётной длины стержней.

Усиление уменьшением расчётной длины сжатых элементов является одним из самых распространённых способов усиления металлических конструкций, увеличивающим их устойчивость и повышающим несущую способность сжатых стержней на 10–30 % [2, п. 6.5].

Этот метод усиления применяется:

− при усилении сжатых элементов решётчатых ригелей и сжатых стоек;

− когда непосредственное усиление усиливаемой конструкции не представляется возможным;

− если он экономически и конструктивно целесообразен в сравнении с другими методами усиления.

Присоединение деталей усиления к усиливаемой конструкции выполняется с помощью:

− на болтах класса точности А, В или высокопрочных.

Технология работ при усилении конструкций под нагрузкой должна обеспечивать минимально-возможное ослабление сечений усиливаемых элементов, которое может быть вызвано нагревом при сварке или рассверловкой дополнительных отверстий.

Если у усиливаемых конструкций отсутствуют данные о свариваемости стали, то для соединения элементов усиления сварку можно применять только после проведения оценки свариваемости. Кроме того, необходимо обратить внимание на правильный порядок сварки во избежание больших усадочных напряжений и разрыва усиливаемых или рядом расположенных элементов.

При присоединении элементов усиления на болтах необходимо вести работы с минимально-возможным ослаблением усиливаемого элемента. Поэтому каждое последующее отверстие необходимо сверлить только после установки болта в предыдущее.

Марку стали элементов усиления следует назначать с учётом качества стали усиливаемой конструкции. Применяемая для элементов усиления сталь не должна уступать по качеству металлу усиливаемых конструкций (по механическим свойствам, вязкости и свариваемости).

Уменьшение расчётной длины может быть необходимо:

− в плоскости усиливаемого конструктивного элемента;

При усилении конструкций методом уменьшения расчётных длин следует учитывать:

− действующие напряжения в элементах конструкции от существующей нагрузки (включение в работу усиливающих элементов возможно только после увеличения на усиливаемый элемент);

− восприятие усиливающими элементами в статически-определимых системах части действующей нагрузки;

− изменение расчётной схемы с внутренне статически-определимой на внутренне статически-неопределимую: в статически-неопределимых системах усилия распределяются в соответствии с жёсткостями элементов конструкции, вследствие чего при увеличении нагрузки в результате перераспределения усилий растянутые раскосы могут стать сжатыми.

Усиление стропильных ферм покрытия может потребоваться:

− при увеличении нагрузок от покрытия;

− при возрастании снеговой нагрузки;

− в связи с креплением к фермам нового технологического оборудования;

− в результате ослабления сечений элементов;

− в следствии механических или коррозионных повреждений в процессе эксплуатации.

Существует несколько основных приёмов уменьшения расчётной длины сжатых элементов в плоскости ферм.

1) Введение дополнительных элементов в конструкцию решётки фермы: раскосов и подвесок.

Рис. 1. Усиление сжатых поясов и раскосов: 1 — дополнительные раскосы, 2 — подвески, 3 — усиливаемая ферма

Данный приём позволяет усилить сжатые верхние пояса и раскосы ферм за счёт:

− снижения изгибающих моментов в поясах при их работе на местный изгиб;

− уменьшения расчетные длины сжатых элементов (поясов, раскосов) повышая тем самым их несущую способность.

2) Монтаж дополнительных раскосов

Рис. 2. Усиление сжатых раскосов: 1 — дополнительные раскосы, 2 — усиливаемая ферма

Установка дополнительных раскосов снижает расчётную длину сжатых раскосов, увеличивая тем самым их несущую способность.

3) Устройство дополнительных стоек

Рис. 3. Усиление сжатых верхних поясов: 1 — дополнительные раскосы, 2 — внеузловая нагрузка, 3 — усиливаемая ферма

Постановка дополнительных стоек позволяет усилить верхние сжатые пояса фермы за счёт:

− снижения изгибающих моментов, возникающих от действия внеузловой нагрузки;

− уменьшения расчетных длины сжатых поясов и следовательно повышения несущей способности

4) Установка дополнительных решёток: второй (а) или перекрёстных (б, в).

Рис. 4. а) ферма с дополнительной решёткой; б, в) фермы с перекрёстной решёткой; 1– вторая решётка, 2 — перекрёстная решётка, 3 — усиливаемая ферма

Данный способ используется при значительном количестве повреждений применение которого увеличит несущую способность сжатых раскосов за счёт уменьшения их расчётных длин, но так-же позволит:

− разгрузить элементы существующей решетки;

− повысить жесткость всей конструкции.

Однако, при данном усилении расчётная схема превращается из внутренне статически определимой системы во внутренне статически неопределимую систему, что следует учитывать на этапе проектирования вследствие особенности работы такого рода систем: вследствие увеличения нагрузки в результате перераспределения усилий растянутые раскосы становятся сжатыми.

Чтобы уменьшить расчётную длину из плоскости фермы:

1) в плоскости горизонтальных связей устанавливаются дополнительные распорки, ограничивающие расчётную длину верхних сжатых поясов (рис. 5);

Рис. 5. Схема связей по верхним поясам: 1 — стропильные фермы, 2 — связи по верхнем поясам, 3 — дополнительные распорки

Такой вид усиления применяется при недостаточной несущей способности на сжатие или погнутости верхних поясов из плоскости фермы.

2) производится устройство предварительно-напряжённых шпренгельных систем, уменьшающих расчётную длину сжатых стоек (рис. 6).

Рис. 6 — Усиление сжатых стоек фермы: 1 — нижний пояс фермы, 2 — сжатый пояс фермы; 3 — усиливаемая стойка, 4 — предварительно-напряжённая шпренгельная система

Усиление предварительно-напряжёнными шпренгелями имеет ряд преимуществ:

− возможность производить работы по усилению под полной эксплуатационной нагрузкой;

− снятие опасных напряжений в элементах конструкции (после включения в работу);

− уменьшение деформаций конструкций под полной эксплуатационной нагрузкой;

− уменьшение объёма сварочных работ по сравнению с усилением ненапряжёнными элементами;

− исключаются простои производства в действующих цехах или сооружениях во время работ.

Недостатком усиления шпренгелями является передача на усиливаемый сжатый элемент дополнительных сжимающих напряжений от гибких предварительно-напряжённых элементов шпренгеля.

Основная цель усиления колонн — увеличение несущей способности на сжатие или снятие в них сжимающих напряжений.

Усиление колонн методом уменьшения расчётной длины в общем случае может быть достигнуто:

− постановкой дополнительных связей (распорок, решёток или шпренгелей);

Для ограничения расчётной длины колонн в плоскости осуществляется:

1) устройство подкосов

Рис. 7. Усиление колонн подкосами: 1 — усиливаемая колонна, 2 — подкос

2) усиление решётки с помощью введения дополнительных распорок

Рис. 8. Усиление решётки колонны: 1 — усиливаемые пояса колонны, 2 — новое оборудование, 3 — распорка

На рисунке 8 приведена вышка, которую следовало приспособить к установке нового оборудования 2. Коррозионные повреждения поясов вышки 1 привели к тому, что поперечные сечения образующих их уголковых профилей стали недостаточными для новых условий эксплуатации, В конструкцию были введены дополнительные горизонтальные стержни 3, позволившие уменьшить расчетные длины панелей поясов и в результате повысить нагрузку на сооружение без изменения сечений поясов. В рассмотренном случае введение дополнительных стержней в решетку не вызвало превращения расчётной схемы во внутренне статически неопределимую систему [5].

Для уменьшения расчётной длины сжатых колонн в плоскости производится:

1) постановка дополнительных связей — распорок

Рис. 9. Усиление колонн с помощью введения в систему продольных связей по колоннам дополнительных распорок: 1 — усиливаемая колонна, 2 — продольные связи по колоннам, 3 — дополнительная распорка

2) устройство предварительно-напряжённых шпренгелей

Рис. 10. Усиление стоек: а) в плоскости, б) в пространстве 1 — усиливаемая стойка, 2 — шпренгельная система

Однако, необходимо учитывать, что включение в работу усиливающих элементов возможно только после увеличения нагрузки на элементы, подверженные усилению.

Усиление под нагрузкой (без частичной разгрузки) возможно, если напряжение в элементе или соединении не превосходит 0,8·R (для сжатых стержней напряжения вычисляют с помощью коэффициента ). В большинстве случаев оказывается возможным выполнить усиление, не разгружая конструкции от постоянной нагрузки, так как доля кратковременных нагрузок обычно больше 20 %.

Однако, если произвести усиление под полной нагрузкой невозможно, производится разгрузка усиливаемых конструкций. К простым способами разгружения эксплуатируемых конструкций относится [6]:

1) снятие временных нагрузок (очистка от снега, пыли, полезных нагрузок от оборудования и материалов);

2) установка временных стоек для ферм и колонн.

Рис. 11. Примеры способов разгрузки во время усиления: а) ферм, б) колонн: 1 — разгружаемая ферма, 2 — временные стойки, 3 — оттяжка, 4 –разгружаемая колонна

Простейший способ разгружения стропильных ферм это установка временных стоек, расположенных внутри здания и опирающихся на временные фундаменты. Верх стоек снабжается домкратами или приспособлениями, позволяющими приподнять нижние узлы фермы и тем самым частично разгрузить ферму.

Разгрузка колонн возможна с помощью стоек, установленных вне здания. Оттяжка позволяет приподнять верхние узлы фермы и передать часть нагрузки на временную стойку частично разгрузив колонну.

СП 16.13330.2017 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23–81*. — Введ. 28.08.2017. — М.: Минстрой России, 2017. — 148 с.
Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23–81*) / ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. — М.: ОАО «ЦПП», 2008.
Бельский М. Р., Лебедев А. И. Усиление стальных конструкций. Киев: Будiвельник, 1981. 120 с.
Ребров И. С. Усиление стержневых металлических конструкций. Проектирование и расчет. Л.: Стройиздат, 1988. 288 с.
Плевков, В. С. Оценка технического состояния, восстановление и усиление строительных конструкций инженерных сооружений: учебное пособие / В. С. Плевков, А. И. Мальганов, И. В. Балдин; под ред. В. С. Плевкова. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва: Издательство Ассоциации строительных вузов (АСВ), 2014. — 326 с.
Металлические конструкции. Общий курс: учебник для вузов/ Е. И. Беленя, В. А. Балдин, Г. С. Ведеников и др.; Под общ. Ред. Е. И. Беленя — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1986. — 560 с.

Основные термины (генерируются автоматически): расчетная длина, несущая способность, усиление, раскос, элемент, конструкция, нагрузка, усиление колонн, усиливаемая ферма, расчетная схема.

Читайте также: