Базы колонн для жесткого сопряжения с фундаментом

Сайт инженера-проектировщика

Свежие записи

База металлической колонны

Жесткие и шарнирные базы металлических колонн.

База колонны – нижняя часть колонны, передающая нагрузку на фундамент.

Базы колонн должны выполнять следующие задачи: 1) Надежно фиксировать нижнюю часть стержня колонны на фундаменте, 2) Воспринимать нагрузки от стержня колонны и распределять ее по площади фундамента. Фундаменты, как правило, выполнены из монолитного или сборного железобетона.

База колонны. Тип 1.

Рис. 1. Условно шарнирная база.

Используется для центрально-сжатых колонн. Состоит из опорной плиты, на которую устанавливается фрезерованный торец стержня.

База колонны. Тип 2.

Рис. 2. Жесткая база

Жесткая база в плоскости анкерных болтов и шарнирная из плоскости анкерных болтов. Используется для стоек фахверка и т.п. Состоит из опорной плиты, которая крепится к фундаменту анкерными болтами.

База колонны. Тип 3.

Рис. 3. Жесткая база

Используется для сжато-изгибаемых колонн. Состоит из опорной плиты, которая крепится к фундаменту анкерными болтами.

База колонны. Тип 4.

Рис. 4. Шарнирная база.

Используется для центрально-сжатых колонн. Состоит из опорной плиты, которая крепится к фундаменту анкерными болтами.

База колонны. Тип 5.

Рис. 5. Жесткая база

Используется для сжато-изгибаемых колонн. Состоит из опорной плиты, усиленной ребрами жесткости, которая крепится к фундаменту анкерными болтами.

База колонны. Тип 6.

Рис. 6. Жесткая база

Используется для сжато-изгибаемых колонн. Состоит из опорной плиты, траверсы, которая крепится к фундаменту анкерными болтами.

База колонны. Тип 7.

Рис. 7. Жесткая база

Используется для сжато-изгибаемых колонн. Состоит из опорной плиты, усиленной ребрами жесткости, которая крепится к фундаменту анкерными болтами.

Источник

Жесткое и шарнирное опирание колонны на фундамент. (Металл)

Стальные колонны. Простейшие стальные колонны, которые и будут рассматриваться в учебнике, прикрепляются к фундаментам с помощью опорных плит (относительно толстых стальных листов) и анкерных болтов. Они не обеспечивают жесткого защемления внизу и обладают податливостью, поэтому такое закрепление считается шарнирным (рис. 4.14).

Рис. 4.14. Шарнирное крепление колонны к фундаменту: а) конструктивная схема; б) расчетная схема; 1 — колонна; 2 — траверса; 3 — опорная плита базы колонны; 4 — анкерные болты (гайки, шайбы не показаны); 5 — фундамент

Рис. 4.15. Жесткое крепление колонны к фундаменту: а) конструктивная схема; б) расчетная схема; 1 — колонна; 2 — траверса; 3 — опорная плита базы колонны; 4 — анкерные болты (гайки, шайбы не показаны); 5 — фундамент

При необходимости обеспечить жесткое защемление прикрепления колонны к фундаменту используют более сложную конструкцию траверсы (рис. 4.15). Из рисунка видно, что поворот нижнего сечения колонны или опорной плиты практически исключается.

Рис. 4.16. Шарнирное прикрепление балки к стальной колонне: а) схема опирання балок; б) расчетная схема опор для балок и колонны; 1 — балки; 2 — колонна; 3 — стальная прокладка; 4 — болты (гайка и головка болта не показаны)

Балки к колоннам могут прикрепляться как шарнирно, так и жестко. Пример шарнирного соединения балки с колонной показан на рис. 4.16, при таком креплении возможен поворот торцевого сечения. Пример жесткого соединения изображен на рис. 4.17, где балка через опорное ребро передает нагрузку на опорный столик колонны, а жесткое присоединение балки к колонне обеспечивается болтами, которые исключают поворот сечений, т.е. делают узел жестким. При этом следует понимать, что жесткость соединения балки с колонной зависит не от того, опирается она сверху или сбоку, а от способа соединения, обеспечивающего или не обеспечивающего возможность поворота. Опирание балки сверху можно сделать жестким, а примыкание сбоку шарнирным (если убрать часть болтов, оставив их только в нижней части соединения).

13.Типы очертания ферм. Основные системы решеток ферм. (Металл)

Фермами называются решетчатые конструкции, работающие на изгиб, служащая для перекрытия больших пролетов.

Конструкции фермы состоит из отдельных стержней, которые соединяются в узлах и образуют геометрически неизменяемую систему.

В зависимости от назначения, им придают разную форму:

• сегментте
• фермы полигонального очертания (наиболее подходят для конструирования тяжелых ферм и больших пролетов);
• фермы трапецеидального очертания (позволяет устраивать жесткие рамные узлы, что повышает жесткость здания);
• фермы с параллельными поясами (основной тип покрытия зданий).
• фермы треугольного очертания (обычно стропильным фермам, консольным навесам, мачтам, башням);

Классификация ферм по типам решётки:

а — балочная раскосная;

б — балочная с треугольной решёткой;

в — балочно-консольная с треугольной решёткой и дополнительными стойками;

г — консольная полураскосная;

д — консольная двухраскосная;

е — балочная двухрешёт-чатая;

1 — верхний пояс; 2 — раскос; 3 — стойка; 4 — нижний пояс

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Жесткие базы колонн

Режим Жесткие базы колонн предназначен для проектирования и оценки несущей способности конструктивных решений узлов баз колонн, с помощью которых реализовано жесткое закрепление колонны в фундаменте. Этот режим охватывает широкий спектр конструктивных решений узлов данного типа, а именно:

• базы без траверс и консольных ребер (рис. 1);
• базы с траверсами и консольными ребрами (рис. 2).

При работе этого режима в соответствии с EN 1993-1-1 и EN 1993-1-8 выполняются проверки:

• прочности конструктивных элементов, входящих в состав узла базы колонны (опорной плиты, фундаментных болтов, анкерных пластинок, траверс и консольных ребер, бетона фундамента на местное смятие);
• прочности сварных соединений узлов (крепления колонны к опорной плите, крепления траверсы к стержню колонны и к опорной плите, крепления консольного ребра к стержню колонны и к траверсе);
• ряда конструктивных и сортаментных ограничений.

Рис. 1. Типы конструктивных решений узлов жестких баз колонн без траверс и консольных ребер

Рис. 2. Типы конструктивных решений узлов жестких баз колонн с траверсами и консольными ребрами

Главное окно режима Жесткие базы колонн включает пять страниц: Конфигурация , Соединения , Усилия , Конструкция и Чертеж .

Работа в режиме Жесткие базы колонн начинается с выбора типа сечения колонны на странице Конфигурация , который реализуется нажатием соответствующей кнопки: Прокатный двутавр или Свар­ной двутавр . В соответствии со сделанным выбором изменяется интерфейс этой страницы .

Для прокатного двутавра, выбранного в качестве типа поперечного сечения колонны, необходимо определить сортамент и номер профиля в данном сортаменте. Это осуществляется в диалоговом окне Выбор профиля , которое становится доступным после нажатия кнопки Выбор сечения колонны .

Если в качестве типа сечения колонны выбран сварной двутавр, необходимо определить размеры поперечного сечения колонны: высоту h_w и толщину t_w стенки, ширину b_f и толщину t_f полки. Размеры поперечного сечения колонны вводятся в таблицу в миллиметрах. Заметим, что толщины полок и стенки можно ввести вручную или же выбрать из выпадающего списка, в котором содержится набор толщин, соответствующий сортаменту листовой стали. Обеспечена возможность графического контроля поперечного сечения колонны в информационном окне, которое становится доступным после нажатия кнопки Предварительный просмотр ().

Материал фундамента определяется с помощью выпадающего списка Бетон , в котором предлагается для выбора класс бетона фундамента базы колонны согласно EN 1992-1:2001 [32]. При нажатии на кнопки Сталь колонны и Сталь плиты вызывается информационный режим Сталь (см. рис. 1), где можно выбрать и задать класс стали, соответственно, для колонны и для опорной плиты базы.

Страница Конфигурация также содержит выпадающий список Тип подливки и поле Толщина подливки , предназначенные для ввода соответствующей информации о подливке под опорной плитой узла базы колонны.

На этой же странице в поле ввода Коэффициент учета длительности и неблагоприятности воздействий можно ввести значение соответствующего коэффициента (согласно EN 1992-1:2001) [32], по умолчанию принятое равным единице.

В выпадающем списке Коэффициент надежности по ответственности пользователем задается соответствующий коэффициент, на значение которого будут умножены все расчетные значения внутренних усилий, действующих в опорном сечении колонны для всех расчетных комбинаций нагружений. В том случае, когда значения внутренних усилий в опорном сечении колонны были получены в результате анализа уже с учетом коэффициента надежности по ответственности (например, когда расчетные значения нагрузок задавались умноженными на данный коэффициент), тогда в этом выпадающем списке необходимо выбрать значение коэффициента равное единице.

Нажатие кнопки Основная надпись обеспечивает доступ к одноименному диалоговому окну, предназначенному для заполнения штампа чертежа, используемого в эскизе проектного решения узла базы колонны жесткого типа. Кнопка Сохранить как шаблон позволяет запомнить внесенную информацию как шаблон штампа в данном сеансе работы с программой. Использовать сохраненный шаблон можно как в текущем, так и в других режимах работы программы, нажав на кнопку Загрузить шаблон .

Страница Соединения режима Жесткие базы колонн предназначена для ввода информации относительно особенностей сварных и болтовых соединений узлов жестких баз колонн. В частности, класс болтов и тип отверстия под болты определяются в выпадающих списках Класс болтов и Тип отверстия , соответственно. Тип шайбы в болтовых соединениях задается с помощью соответствующих кнопок выбора (простая (плоская) или же со скошенными кромками). Предусмотрена возможность учета особенностей болтовых соединений при использовании болтов с потайной головкой с помощью выбора кнопки-маркера Болты с потайной головкой и задания в соответствующем поле ввода высоты головки болта. Для сварных соединений узлов жестких баз колонн на стыковых сварных швах может быть учтен их частичный провар с помощью выбора кнопки-маркера Частичный провар стыкового шва и задания в соответствующем поле ввода глубины провара. Для сварных соединений узлов жестких баз на угловых сварных швах также может быть учтен их глубокий провар с помощью выбора кнопки-маркера Глубокий провар углового шва и задания в соответствующем поле ввода дополнительной толщины наплавленного металла. Кнопки-маркеры, объединенные в группу Особенности , позволяют задать особенности сталей элементов соединений, в частности, в тех случаях, когда сталь принята согласно EN 10025-5 или же подвержена атмосферным влияниям, или же другим влияниям, вызывающим коррозию. Кроме того, предусмотрена возможность учесть особенности болтовых соединений в тех случаях, когда резьба болтов не соответствует EN 1090-1:2009, или же болты в соединении покрыты защитным покрытием, или же болтовые соединения устроены в конструкциях башен и мачт.

На странице Усилия задаются внутренние усилия, действующие в узле базы колонны: N_cEd – продольное усилие; M_cyEd – изгибающий момент в плоскости xOz; V_czEd и V_cyEd – поперечные силы относительно соответствующих главных осей инерции сечения колонны 1 . На рисунке, расположенном рядом с таблицей внутренних усилий, определены положительные направления внутренних усилий в сечениях элементов базы колонны. При нажатии кнопки Добавить в таблице усилий появляется новая строка, в которую необходимо ввести значения внутренних усилий для текущей комбинации нагрузок. Количество расчетных комбинаций нагрузок произвольно. Единицы измерения внутренних усилий, действующих в узле, определяются на странице Единицы измерения диалогового окна Настройки приложения . По умолчанию единицы измерения продольных и поперечных усилий – тонны, изгибающих моментов – тонны×метры. В таблице задания расчетных значений внутренних усилий в последнем столбце Группа предельных состояний для каждой комбинации нагрузок предусмотрена возможность задать группу предельных состояний текущей комбинации (первая или вторая).

1 Для ориентации заданных внутренних усилий относительно главных осей инерции поперечных сечений, сходящихся в узле, каждый стержень узла связывают с локальной (местной) системой координат xyz . В программе реализована следующая ориентация локальных систем координат стержней: ось x-x направлена от начала стержня (начального узла) до конца (конечного узла), оси y-y и z-z (главные центральные оси инерции поперечного сечения стержня) вместе с осью x-x образуют правостороннюю систему координат Декарта. При этом ось y-y параллельна плоскости X 0 Y глобальной системы координат, а ось z-z направлена в верхнее полупространство.

Страница Конструкция содержит группу кнопок для выбора конструкции узла базы колонны жесткого типа.

Для проверки несущей способности в соответствии с требованиями EN 1993-1-1 и EN 1993-1-8 известного конструктивного решения базы колонны необходимо задать все параметры узла: размеры и толщины конструктивных элементов, входящих в состав узла, диаметры анкерных болтов, размеры, регламентирующие расположение конструктивных элементов относительно друг друга, катеты сварных швов, количество болтов, количество рядов болтов и др. Параметры узла вводятся в таблице, расположенной на странице справа. По умолчанию единицами измерения линейных размеров приняты миллиметры. Диаметр анкерных болтов, а также их количество (для некоторых типов баз) задаются в специальных выпадающих списках, объединенных в группу Болты анкерные .

При нажатии кнопки Проектирование появляется выпадающее меню. Если выбран первый пункт Все параметры не заданы , то выполняется автоматизированный подбор всех параметров конструктивного решения узла и при этом предполагается, что параметры конструкции узла не известны, а заданные ранее их значения игнорируются. Если же выбран пункт меню Некоторые параметры заданы , то для незаданных параметров (тех, которые в списке параметров равны нулю) программа автоматически определит их значения при фиксированных значениях заданных параметров.

Автоматизированный подбор проектного решения базы колонны совершался на базе анализа его чувствительности по отношению к варьированию управляемых параметров узла с учетом условий обеспечения необходимой несущей способности и конструктивных ограничений, регламентированных нормами (подробнее см. Назначение ). В качестве управляемых параметров принимались диаметр анкерных болтов и толщина опорной плиты, а также габариты опорной плиты базы.

При нажатии кнопки Вычислить программа выполняет проверку несущей способности элементов, входящих в состав узлового решения, с заданными параметрами, и их соединений в соответствии с требованиями EN 1993-1-1 и EN 1993-1-8.

Как при нажатии кнопки Проектирование , так и при нажатии кнопки Вычислить в поле K_max , расположенном в нижней части окна, выводится максимальное из всех коэффициентов использования ограничений значение фактора (наиболее опасного) и указывается вид нормативной проверки (прочность, устойчивость, местная устойчивость и т.п.), при котором этот максимум реализовался, а также выполняется генерация чертежа конструктивного решения узла жесткой базы колонны стадии КМ.

Полный перечень выполненных проверок доступен по нажатию кнопки Факторы в специальном диалоговом окне Диаграмма факторов , где можно ознакомиться со значениями всех коэффициентов использования ограничений, представленных тут в числовой и графической формах. Список выполняемых программой проверок несущей способности элементов и соединений узлов жестких баз колонн представлен в табл. 1.

С помощью кнопки Отчет предусмотрена возможность формирования отчетного документа, который содержит исходные данные и результаты расчета.

При переходе на страницу Чертеж выполняется проверка и проектирование узла ана­ло­гично режиму Вычислить . Если результаты анализа параметров элементов узла не противоречат конструк­тивным и нормативным требованиям, то выполняется генерация чертежа узлового решения стадии КМ.

В верхней части страницы Чертеж расположена панель инструментов с кнопками управления (), которые обеспечивают возможность масштабирования графического изображения, его сохранение в формате DWG (DXF) системы AutoCAD и печать.

На странице Кривые взаимодействия строятся кривые, ограничивающие область несущей способности заданного (или подобранного) конструктивного решения узла жесткой базы колонны при действии в нем различных пар внутренних усилий, которые могут возникнуть в опорном сечении колонны.

Для получения такой кривой необходимо нажать кнопку Показать . При этом, выбор пары варьируемых внутренних усилий выполняется в выпадающем списке, а все остальные усилия полагаются равными тем значениям, которые заданы в группе Фиксированные значения усилий .

С помощью курсора можно обследовать представленную на графике область несущей способности узла жесткой базы. Каждому положению курсора соответствует определенная пара числовых значений варьируемых усилий, величины которых отображаются в соответствующих полях. Нажатие правой кнопки мыши позволяет увидеть список выполненных проверок и значений факторов для того набора внутренних усилий, который соответствует текущему положению курсора на области кривой взаимодействия.

Одновременно в поле Коэффициент выводится максимальное значение коэффициента использования ограничений K_max , соответствующее текущим значениям внутренних усилий, а в поле Критический фактор выдается название типа проверки, для которой он вычислен. Если курсор мыши располагается за границами области несущей способности, где K_max > 1, то рядом с названием типа проверки появляется предупреждающий знак .

Табл. 1. Список проверок несущей способности элементов и соединений конструктивных решений узлов жестких баз колонн при проектировании по EN 1993-1-1:2005 и EN 1993-1-8:2005

Ссылка на
EN 1993-1-8

Ссылка на EN 1993-1-1

Несущая способность базы колонны при действии сжимающего усилия

Источник