Как найти площадь нетто

    1. Расчет элементов главных ферм.

Оценка
несущей способности решетчатых главных
ферм пролетных строений производится
определением классов грузоподъемности
всех элементов главных ферм по прочности
металла в наиболее ослабленных из
поперечных сечениях, а также по прочности
стыков и прикреплений. Элементы,
работающие на сжатие, классифицируются,
кроме того, по устойчивости формы.

Расчеты
выполняются на воздействие постоянных
нагрузок и временной вертикальной
нагрузки от подвижного состава.

Грузоподъемность
элементов решетчатых главных ферм
определяется с использованием плоских
расчетных схем. Разгружающее влияние
проезжей части и связей при этом
разрешается не учитывать.

      1. Расчетные площади элементов.

За
расчетную площадь элемента, работающего
на сжатие, принимается площадь сечения
нетто при расчете на прочность
и
при расчете на устойчивость – площадь
сечения брутто
.

Расчетная
площадь стыка или прикрепления элемента,
работающего на осевую силу, при расчетах
на прочность определяется как сумма
расчетных площадей составных частей
или прикрепления. Исчерпание прочности
стыка или прикрепления может быть
вызвано как разрушением прикрепляемых
частей или накладок стыка, так и потерей
несущей способности их соединений. В
расчетах необходимо подставлять либо
расчетные площади поперечных сечений
нетто элементов в плоскости возможного
разрушения, либо приведенные расчетные
площади заклепок.

Расчетные площади нетто поперечных сечений элементов главных ферм.

Таблица
1.1
2

Элемент

Схема
сечения

Состав
сечения

Fбр,
cм2

Ослабление
заклепками

Fнт,
см2

dз,
см

δ,
см

nз,
шт

ΔFнт,
см2

Н3-Н4

2ВЛ
440х16

140,8

2

1,6

10

32

108,8

4L
100х100х10

76,68

1

8

16

60,68

Сумма

217,48

54

169,48

Н4-Н5

2ВЛ
440х16

140,8

2

1,6

10

32

108,8

4L
100х100х10

76,68

1

8

16

60,68

Сумма

217,48

54

169,48

B3-H4

4L
200х125х12

151,56

2

1,2

10

24

127,56

Сумма

151,56

24

127,56

Расчетные площади симметричных поперечных сечений растянутых элементов

Таблица
1.13

Элемент

Номер
сечения

схема
сечения

Состав
сечения, мм

Fбр,
см2

Iбрх,
см4

Iбру,
см4

rx,
см

ry,
см

Lx,
см

Ly,
см

λx,
см

λy,
см

ϕmin

ϕFбр,см2

Н3-Н4

2ВЛ
440х16

140,8

53119,26

32779,2

15,62

12,27

640

640

40,95

52,13

0,672

146,147

4L
100х100х10

76,68

Сумма

217,48

Н4-Н5

2ВЛ
440х16

140,8

53119,26

32779,2

15,62

12,27

640

640

40,95

52,13

0,672

146,147

4L
100х100х10

76,68

Сумма

217,48

В3-Н4

4L
200х125х12

151,56

48183,96

13784,32

17,8

9,5

640

640

35,89

67,11

0,672

253,408

Сумма

151,56

Соседние файлы в папке Грузоподъемность_надежность

  • #

    01.05.2019244 б7acad.err

  • #
  • #

    01.05.201966.09 Кб6длины елементов.xmct

  • #
  • #
  • #

    01.05.20192.42 Mб11надежность (2).bak

  • #

    01.05.20191.61 Mб17надежность (2).dwg

  • #

    01.05.20191.1 Mб7надежность.bak

  • #

    01.05.201936.47 Кб15таблицы верные.xlsx

  • #

    01.05.201955.97 Кб8таблицы.xlsx

Сечение т —п . Площадь сечения брутто и нетто  [c.78]

Площадки чистого сдвига 126 Площадь сечения брутто 26, 569 –нетто 26, -271  [c.727]

Площадь сечения брутто и нетто. В предшествующих параграфах не принималось во внимание, что поперечные сечения могут меняться по длине стержня часто в стержнях имеются отверстия, врубки, -выемки, выточки, уменьшающие рабочую площадь сечения и носящие название местных ослаблений. Например, стержни клепаной фермы имеют отверстия для постановки заклепок, которыми их прикрепляют к узловым фасонным листам. Полную площадь поперечного сечения стержня называют площадью брутто —  [c.44]

Ап, А— площадь сечения соответственно нетто (за вычетом площади отверстий) и брутто  [c.5]

Почему при расчете сжатых стержней используются понятия площадь сечения брутто и площадь сечения нетто (Р )  [c.203]

Здесь т — параметр, равный отношению характерных площадей сечения стержня т = где и – площади соответственно нетто и брутто сечения.  [c.119]

При определении напряжений принято различать площадь нетто/ и площадь брутто / вр, причем / —площадь сечения стержня за вычетом отверстия и — полная площадь сечения. Если бы напряжения распределялись равномерно, то мы получили бы напряжения по сечению с отверстием или выточкой, разделив действующую силу на Однако, проведя такую операцию, мы получим какую-то величину средних напряжений  [c.54]

Под / нетто подразумевается фактическая площадь поперечного сечения, т. е. разность между площадью поперечного сечення стержня без учета ослабления, называемой / брутто, и площадью ослабления  [c.98]

Отсюда можно найти величину Ь, задавшись толщиной листа t. Площадь Ь—md)t ослабленного сечения называется площадью нетто, площадь же полного сечения листа bt называется площадью брутто.  [c.152]

Необходимая полная площадь / брутто поперечного сечения уголка больше / нетто па площадь ослабления уголка в сечении  [c.138]

В формулы (32) — (33) подставляют площадь брутто (всю плошадь сечения без учета местных ослаблений). При наличии значительных местных, ослаблений производят дополнительную проверку на прочность по площади нетто / н, учитывающей эти ослабления, по формуле  [c.408]

Полученный диаметр определён по дну нарезки для наименьшей площади поперечного сечения. В тех случаях, когда площадь отдельных сечений стержня меньше других, например из-за наличия отверстий для болтов или заклёпок, наружных выкружек или канавок (нарезки), определяется эта наименьшая площадь сечения, называемая площадью нетто и обозначаемая Рнетто или Р . Площадь поперечных сечений, не имеющих ослаблений, называется площадью брутто и обозначается / брутто или бр Определив расчётом сечение Р , размеры др получаем уже из конструктивных соображений.  [c.31]

Подбор надлежащих размеров поперечного сечения колонны обычно производится путем последовательных попыток. Зная нагрузку Р, действующую на колонну, мы принимаем некоторые размеры поперечного сечения и вычисляем и для этих размеров. Тогда значение безопасного сжимающего напряжения по%< чится из диаграммы рис. 242. Умножая это значение на площадь принятого пбперечного сечения, получим допускаемую нагрузку на колонну. Если эта нагрузка не меньше и незначительно больш[Э то принятое поперечное сечение является удовлетворительным. В противном случае вычисления нужно псдаторить. В случае колонн с заделанными концами при вычислении принимается плоЩадь поперечного сечения брутто, так как заклепочные отверстия не оказывают заметного влияния на величину критической нагрузки. Однако при вычислении безопасной нагрузки на колонну допускаемое напряжение умножается на площадь поперечного сечения нетто для того, чтобы застраховать от чрезмерных напряжений в колонне.  [c.231]

При пользовании приведенными формулами необходимо иметь в виду, что в реальных конструкциях стержни не всегда имеют постоянное по длине поперечное сечение. Необходимость соединения стержней, между собой ведет к местным ослаблениям сечении. Так, для прпсоеди 1Лння стальной полосы к листу (рис. 35) при помощи заклепок или болтов в полосе просверливаются или продавливаются отверстия разрушение полосы вероятнее может произойти по сечению тт., ослабленному отверстиями. Поэтому в условие прочности в таких случаях следует вводить наименьшую по длине стержня площадь поперечного сечения с наибольшим ослаблением. Такая площадь называется рабочей площадью, или площадью нетто, в отличие от площади брутто в неослабленном сечении. Если и продольная сила, и поперечные сечения стержня по длине переменны, то следует найти сечение, в котором возникают наибольшие напряжевдя (это сечение называется опасным), и составить для него условие прочности.  [c.57]

Принимаем шесть болтов в два вертикальных ряда по три болта в каждом. Проверяем несущую способность листов по ослабленному сечению площадь поверхности сечения одного листа брутто А==2-30=60 см то же, нетто /4 =2(30—3 2,3) =46,2 см отношение площадей Л /Л=46,2/60=0,77<0,85. Согласно п. 11.14 СНиП П-23-81 при Л /Л<0,85 в расчет вводится условная площадь Лс= 1,18Дп= 1,18-46,2 = 54,5 см.  [c.81]


Всем привет!

Как я вижу, материал вызвал оживленное обсуждение и в целом и общем интересен. В таком случае продолжаем! 🙂

Прошлый раз мы более чем аргументированно выбрали материал для верхней и нижней балок, теперь пришло время поговорить о креплении нижней, переставляемой балки к раме пресса. Крепить будем как у всех — обопрем на пару круглых стержней.

При таком раскладе стержни работают на срез, но есть чисто конструктивные нюансы, которые следует учитывать при расчете. Основное это то, что вряд ли удастся обеспечить идеальную соосность отверстий в обеих швеллерах и при нагружении стержень нагрузится не равномерно с двух сторон (будет нагружен на срез в двух плоскостях), как это было бы в идеальном случае, а примет всю нагрузку в одной плоскости. Таким образом, принимая во внимание реальные условия эксплуатации изделия, целесообразно вести расчет на срез стержня в одной плоскости, не в двух. Это гарантированно обеспечит работоспособность конструкции вне зависимости от точности изготовления ее элементов.

Прошлый раз мы определились, что домкрат у нас развивает максимум 5000кгс усилия, стало быть на каждый из опорных стержней приходится по 2500кгс, так и запишем:
Р = 2500(кгс);

Условие прочности стержня на срез выглядит следующим образом:
Р/S <= бср
где:
Р — радиальное усилие, приложенное к стержню (кгс);
S — площадь сечения стержня (см2);
бср — допустимые напряжения на срез (кгс/см2);

Напоминаю, что чтобы привести справочные мегапаскали к требуемому виду, мы умножаем их на 10,197!

В этой формуле нас интересует площадь сечения стержня, преобразуем выражение так, чтобы решалось относительно нее:
S >= P/(бср*10,197);

Для того, чтобы определиться с допустимой величиной напряжений на срез бср воспользуемся уже известной нам табличкой из Анурьева:

Видим, что для нашего режима нагружения для любимой Ст.3 позволительно 50МПа. Подставляем в формулу и получаем:
S >= 2500/(50*10,197);
S >= 4,9см2;

Вспоминаем школьную геометрию — площадь круга считается так:
S = (pi*D^2)/4;
откуда
D = SQR(4*S/pi); SQR — корень квадратный из выражения в скобках, думаю программисты поймут 🙂
D = 2,499см;

Таким образом мы посчитали, что при самом-разсамом неудачном стечении обстоятельств пара стержней диаметром 2,5см гарантированно выдержит рабочие нагрузки в условиях эксплуатации.

Едем дальше, теперь надо прикинуть из чего можно запилить вертикальные стойки рамы пресса.
Обычно их делают из того же самого швеллера, что и балки, но мы вроде металл экономили? 🙂

Тут стоит остановиться на одной очень важной детали: стойки у нас не сплошные, а с отверстиями для перестановки опорных стержней по высоте. Эти отверстия являются так называемыми концентраторами напряжений — при нагружении детали в их окрестностях внутренние напряжения резко увеличиваются. Математически задача точного расчета сложнорешаема и займет небольшой учебник, написание которого ну никак не входит в мои планы. К счастью, для успешной практической работы это и не нужно — руководящий документ СП 16.13330.2011 однозначно оговаривает порядок расчета деталей из проката, работающих на растяжение и сжатие и имеющих отверстия-концентраторы.

Итак, эмпирическая формула для расчета отрезка проката с отверстиями под крепеж на растяжение имеет вид:

P/(Aн*У*брст) <= 1;
где:
Р — осевая сила, растягивающая элемент (кгс);
Ан — площадь сечения “нетто” (см2);
У — коэффициент условий работы;
брст — допустимые напряжения на растяжение для выбранного материала элемента (кгс/см2);

Коэффициент условий работы как раз учитывает наличие концентраторов в виде отверстий. Он зависсит от марки стали — для сталей с пределом текучести менее 440МПа его значение выбирается 1.1, для сталей с пределом текучести более 440МПа коэффициент принимает значение 1.0.

Кроме того, данная формула справедлива при условии, что площадь сечения концентраторов находится в пределах 8-25% от площади сечения исходного элемента. Благо, что такие условия перекрывают едва ли не все возможные в реальной жизни варианты.

Возвращаясь к нашим баранам: предел текучески разных видов Ст.3 находится вокруг 200МПа, поэтому принимаем У=1.1. На каждую вертикальную стойку приходится половина от усилия, развиваемого домкратом, поэтому Р=2500кгс, ну и материал стоек — наш любимый, Ст.3. Из все той же таблички находим допустимые для Стали 3 напряжения на растяжение, получаем брст=90МПа.

Адаптируем формулу под наши задачи — решаем вокруг Ан:
Ан >= Р/(У*брст*10,197);
Ан >= 2500/(1,1*90*10,197);
Ан >= 2,476см2;

Итого минимально необходимое сечение не издырявленного куска проката, который будет совершенно штатно работать при нашей нагрузке — 2.5см2. Этому, например, соответствует гнутый П-профиль с полкой 40х40мм и толщиной стенки 2.5мм. Однако не будем спешить — нам требуется соблюсти условие, при котором справедлива формула, а именно площадь отверстий под крепеж не более 25% площади сечения.

На каждую из стоек приходится пара отверстий диаметром скажем 30мм. Площадь проекции этих отверстий на сечение составляет 2*3*0,25=1.5см2, что сурово больше дозволенных нам 25% от чистой площади сечения. Поэтому смотрим на менее экзотический прокат — например на все те же швеллеры.

По конструктивным соображениям нам надо уместить в полках отверстия диаметром минимум 26мм. Смотрим с каким полками нам дают стандартный сортамент: у швеллера 8П высота полочки как раз 40мм, толщина полочки 7.4мм, сечение нетто 8,98см2. Площадь отверстий 2,6*0,74*2=3,848см2 — по прежнему существенно больше допустимых 25%, не годится такая железяка.

Вот это — типичная ситуация, когда расчеты говорят одно, а реальный мир диктует другое. В принципе, тут можно поступить очень изящно и сделать вертикальные стойки самому из двух равнополочных уголков, сваренных стяжками в форме швеллера.

К примеру, берем уголок №6 с полками по 60мм и толщиной стенки 5мм: пара отверстий диаметром 26мм отнимут площадь 2,6см2, сечение одного уголка 5,83см2, таким образом площадь концентратора составляет 22,3% от суммарной площади сечения двух уголков. Все необходимые условия соблюдены, а мы по прежнему обходимся без кусков рельсы в качестве несущих элементов 🙂

Подытожим проделанную работу:
1. В качестве опорных прутов мы будем использовать отрезки кругляка из Ст.3 диаметром 25мм.
2. Вертикальные стойки сварные из равнополочного уголка №6 с толщиной стенки 5мм.
Оба решения соответствуют критериям прочности и применимости расчетных формул, кроме того выбор материала стоек оптимизирован с точки зрения конструктива.

Вот на этой позитивной ноте я пожалуй и закончу сегодняшние экзерсисы — слишком много новой информации тоже не хорошо 🙂 Отзывы по прежнему приветствуются!

Колонна — это вертикальный элемент несущей конструкции здания, которая передает нагрузки от вышерасположенных конструкций на фундамент.

При расчете стальных колонн необходимо руководствоваться СП 16.13330 «Стальные конструкции».

Для стальной колонны обычно используют двутавр, трубу, квадратный профиль, составное сечение из швеллеров, уголков, листов.

Для центрально-сжатых колонн оптимально использовать трубу или квадратный профиль — они экономны по массе металла и имеют красивый эстетический вид, однако внутренние полости нельзя окрасить, поэтому данный профиль должен быть герметично.

Широко распространено применение широкополочного двутавра для колонн — при защемлении колонны в одной плоскости данный вид профиля оптимален.

Большое значение влияет способ закрепления колонны в фундаменте. Колонна может иметь шарнирное крепление, жесткое в одной плоскости и шарнирное в другой или жесткое в 2-х плоскостях. Выбор крепления зависит от конструктива здания и имеет больше значение при расчете т.к. от способа крепления зависит расчетная длина колонны.

Также необходимо учитывать способ крепления прогонов, стеновых панелей, балки или фермы на колонну, если нагрузка передается сбоку колонны, то необходимо учитывать эксцентриситет.

При защемлении колонны в фундаменте и жестком креплении балки к колонне расчетная длина равна 0,5l, однако в расчете обычно считают 0,7l т.к. балка под действием нагрузки изгибается и полного защемления нет.

На практике отдельно колонну не считают, а моделируют в программе раму или 3-х мерную модель здания, нагружают ее и рассчитывают колонну в сборке и подбирают необходимый профиль, но в программах бывает трудно учесть ослабление сечения отверстиями от болтов, поэтому бывает необходимо проверять сечение вручную.

Чтобы рассчитать колонну нам необходимо знать максимальные сжимающие/растягивающие напряжения и моменты, возникающие в ключевых сечениях, для этого строят эпюры напряжения. В данном обзоре мы рассмотрим только прочностной расчет колонны без построения эпюр.

Расчет колонны производим по следующим параметрам:

1. Прочность при центральном растяжении/сжатии

2. Устойчивость при центральном сжатии (в 2-х плоскостях)

3. Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов

4. Проверка предельной гибкости стержня (в 2-х плоскостях)

1. Прочность при центральном растяжении/сжатии

Согласно СП 16.13330 п. 7.1.1 расчет на прочность элементов из стали с нормативным сопротивлением Ryn ≤ 440 Н/мм2 при центральном растяжении или сжатии силой N следует выполнять по формуле

raschetkolonni01

где N — нагрузка на сжатие/растяжение;

An — площадь поперечного сечения профиля нетто, т.е. с учетом ослабления его отверстиями;

Ry — расчетное сопротивление стали проката (зависит от марки стали см. Таблицу В.5 СП 16.13330);

γс — коэффициент условий работы (см. Таблицу 1 СП 16.13330).

По этой формуле можно вычислить минимально-необходимую площадь сечения профиля и задать профиль. В дальнейшем в проверочных расчетах подбор сечения колонны можно будет сделать только методом подбора сечения, поэтому здесь мы можем задать отправную точку, меньше которой сечение быть не может.

2. Устойчивость при центральном сжатии

Расчет на устойчивость производится согласно СП 16.13330 п. 7.1.3 по формуле

raschetkolonni02

где N — нагрузка на сжатие/растяжение;

A — площадь поперечного сечения профиля брутто, т.е.без учета ослабления его отверстиями;

Ry — расчетное сопротивление стали;

γс — коэффициент условий работы (см. Таблицу 1 СП 16.13330);

φ — коэффициент устойчивости при центральном сжатии.

Как видим эта формула очень напоминает предыдущую, но здесь появляется коэффициент φ, чтобы его вычислить нам вначале потребуется вычислить условную гибкость стержня λ (обозначается с чертой сверху).raschetkolonni03

где Ry — расчетно сопротивление стали;

E — модуль упругости;

λ — гибкость стержня, вычисляемая по формуле:

raschetkolonni04

где lef — расчетная длина стержня;

i — радиус инерции сечения.

Расчетные длины lef колонн (стоек) постоянного сечения или отдельных участков ступенчатых колонн согласно СП 16.13330 п. 10.3.1 следует определять по формуле

raschetkolonni05

где l — длина колонны;

μ — коэффициент расчетной длины.

Коэффициенты расчетной длины μ колонн (стоек) постоянного сечения следует определять в зависимости от условий закрепления их концов и вида нагрузки. Для некоторых случаев закрепления концов и вида нагрузки значения  μ приведены в таблице 30 СП 16.13330.2017:

Таблица 30

Схема закрепления колонны (стойки) и вид нагрузки
μ 1,0 0,7 0,5 2,0 1,0 2,0 0,725 1,12

Радиус инерции сечения можно найти в соответствующем ГОСТ-е на профиль, т.е. предварительно профиль должен быть уже задан и расчет сводится к перебору сечений.

Т.к. радиус инерции в 2-х плоскостях для большинства профилей имеет разные значения на 2-х плоскостей (одинаковые значения имеют только труба и квадратный профиль) и закрепление может быть разным, а следственно и расчетные длины тоже могут быть разные, то расчет на устойчивость необходимо произвести для 2-х плоскостей.

Итак теперь у нас есть все данные чтобы рассчитать условную гибкость.

Если предельная гибкость больше или равна 0,4, то коэффициент устойчивости φ вычисляется по формуле:

raschetkolonni07

значение коэффициента δ следует вычислить по формуле:

raschetkolonni08

коэффициенты α и β смотрите в таблице 7 СП 16.13330.2017

Таблица 7

(таблица 7 в ред. Изменения N 2, утв. Приказом Минстроя России от 04.12.2019 N 769/пр)

Тип сечения Значение коэффициента
обозначение форма α β
a 0,03 0,06
b 0,04 0,09
c 0,04 0,14
Примечания
1 Значения коэффициентов для прокатных двутавров высотой свыше 500 мм при расчете на устойчивость в плоскости стенки следует принимать по типу сечения a.
2 На рисунках настоящей таблицы оси «x-x» и «y-y» обозначены в сечениях, нормально к которым располагается расчетная плоскость для определения φ по формуле (8); в остальных сечениях коэффициенты не зависят от расчетной плоскости.

Значения коэффициента φ, вычисленные по этой формуле, следует принимать не более (7,6/ λ 2) при значениях условной гибкости свыше 3,8; 4,4 и 5,8 для типов сечений соответственно а, b и с.

При значениях λ < 0,4 для всех типов сечений допускается принимать φ = 1.

Значения коэффициента φ приведены в приложении Д СП 16.13330.

Теперь когда все исходные данные известны производим расчет по формуле, представленной вначале:

raschetkolonni02

Как уже было сказано выше, необходимо сделать 2-а расчета для 2-х плоскостей. Если расчет не удовлетворяет условию, то подбираем новый профиль с более большим значением радиуса инерции сечения. Также можно изменить расчетную схему, например изменив шарнирную заделку на жесткую или закрепив связями колонну в пролете можно уменьшить расчетную длину стержня.

Сжатые элементы со сплошными стенками открытого П-образного сечения рекомендуется укреплять планками или решеткой. Если планки отсутствуют, то устойчивость следует проверять на устойчивость при изгибно-крутильной форме потери устойчивости согласно п.7.1.5 СП 16.13330.

3. Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов

Как правило колонна нагружена не только осевой сжимающей нагрузкой, но и изгибающем моментом, например от ветра. Момент также образуется если вертикальная нагрузка приложена не по центру колонны, а сбоку. В этом случае необходимо сделать проверочный расчет согласно п. 9.1.1 СП 16.13330 по формуле

где N — продольная сжимающая сила;

An — площадь сечения нетто (с учетом ослабления отверстиями);

Ry — расчетное сопротивление стали;

γс — коэффициент условий работы (см. Таблицу 1 СП 16.13330);

n, Сx и Сy — коэффициенты принимаемые по таблице Е.1 СП 16.13330

Таблица Е.1

Коэффициенты cx, cy, n

Тип сечения Схема сечения Наибольшие значения коэффициентов
cx cy n при My = 0 <*>
1 0,25 1,19 1,47 1,5
0,5 1,12
1,0 1,07
2,0 1,04
2 0,5 1,40 1,47 2,0
1,0 1,28
2,0 1,18
3 0,25 1,19 1,07 1,5
0,5 1,12 1,12
1,0 1,07 1,19
2,0 1,04 1,26
4 0,5 1,40 1,12 2,0
1,0 1,28 1,20
2,0 1,18 1,31
5 1,47 1,47 а) 2,0
б) 3,0
6 0,25 1,47 1,04 3,0
0,5 1,07
1,0 1,12
2,0 1,19
7 1,26 1,26 1,5
8 1,60 1,47 а) 3,0
б) 1,0
9 0,5 1,60 1,07 а) 3,0
б) 1,0
1,0 1,12
2,0 1,19
<*> При My≠0 следует принимать n = 1,5, за исключением сечения типа 5, а), для которого n = 2, и типа 5, б), для которого n = 3.
Примечания
1 Коэффициенты для промежуточных значений Af/Aw следует определять линейной интерполяцией.
2 Значение коэффициентов cxcy следует принимать не более 1,15γf, где γf — коэффициент надежности по нагрузке, определяемый как отношение расчетного значения эквивалентной (по значению изгибающего момента) нагрузки к нормативному.

Mx и My — моменты относительно осей X-X и Y-Y;

Wxn,min и Wyn,min — моменты сопротивления сечения относительно осей  X-X и Y-Y (можно найти в ГОСТ-е на профиль или в справочнике);

B — бимомент, в СНиП II-23-81* этого параметра не было в расчетах, этот параметр ввели для учета депланации;

Wω,min – секторальный момент сопротивления сечения.

Если с первыми 3-мя составляющими вопросов быть не должно, то учет бимомента вызывает некоторые трудности.

Бимомент характеризует изменения, вносимые в линейные зоны распределения напряжений депланации сечения и, по сути, является парой моментов, направленных в противоположные стороны

raschetkolonni13

Стоит отметить, что многие программы не могут рассчитать бимомент, в том числе и SCAD его не учитывает.

4. Проверка предельной гибкости стержня

Гибкости сжатых элементов  λ= lef / i, как правило, не должны превышать предельных значений λu, приведенных в таблице 32 СП 16.13330

Таблица 32

Элементы конструкций Предельная гибкость сжатых элементов λu
1 Пояса, опорные раскосы и стойки, передающие опорные реакции:
а) плоских ферм, структурных конструкций и пространственных конструкций из труб или парных уголков высотой до 50 м 180-60α
б) пространственных конструкций из одиночных уголков, а также пространственных конструкций из труб и парных уголков высотой св. 50 м 120
2 Элементы, кроме указанных в позициях 1 и 7:
а) плоских ферм, сварных пространственных и структурных конструкций из одиночных уголков, пространственных и структурных конструкций из труб и парных уголков 210-60α
б) пространственных и структурных конструкций из одиночных уголков с болтовыми соединениями 220-40α
3 Верхние пояса ферм, не закрепленные в процессе монтажа (предельную гибкость после завершения монтажа следует принимать по позиции 1) 220
4 Основные колонны 180-60α
5 Второстепенные колонны (стойки фахверка, фонарей и т.п.), элементы решетки колонн, элементы вертикальных связей между колоннами (ниже балок крановых путей), балки и прогоны, с учетом работы на сжатие 210-60α
(в ред. Изменения N 2, утв. Приказом Минстроя России от 04.12.2019 N 769/пр)
6 Элементы связей, кроме указанных в позиции 5, а также стержни, служащие для уменьшения расчетной длины сжатых стержней, и другие ненагруженные элементы, кроме указанных в позиции 7 200
7 Сжатые и ненагруженные элементы пространственных конструкций таврового и крестового сечений, подверженные воздействию ветровых нагрузок, при проверке гибкости в вертикальной плоскости 150
Обозначение, принятое в таблице 32:
 — коэффициент, принимаемый не менее 0,5 (в соответствующих случаях вместо φ следует принимать φe).

Коэффициент α в данной формуле это коэффициент использования профиля, согласно расчету на устойчивость при центральном сжатии.

Также как и расчет на устойчивость данный расчет нужно сделать для 2-х плоскостей.

В случае если профиль не подходит необходимо изменить сечение увеличив радиус инерции сечения или изменив расчетную схему (изменить закрепления или закрепить связями чтобы уменьшить расчетную длину).

Если критическим фактором является предельная гибкость, то марку стали можно взять наименьшую т.к. на предельную гибкость марка стали не влияет. Оптимальный вариант можно вычислить методом подбора.

Лекция 18. Расчет и проектирование многоэтажных зданий

Лекция 18. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

18.1. Общие понятия.

18.1.1. Железобетонные здания.

В настоящее время в строительстве многоэтажных производственных и гражданских зданий выявилась тенденция к увеличению этажности. Причинами этого являются бурный рост населения городов, стремление к экономии территории, сокращению протяженности городских коммуникаций (в том числе и транспортных) и пр.

Конструктивной основой многоэтажного здания служит пространственная несущая система из стержневых и панельных железобетонных элементов, взаимосвязанных между собой в порядке, обеспечивающем прочность, устойчивость и долговечность системы в целом, а также ее отдельных элементов. Пространственная работа системы проявляется в том, что при загружении одного из ее элементов в работу включаются и другие элементы.

По конструктивной схеме многоэтажные здания разделяют на каркасные, бескарскасные и комбинированной системы, а по назначению — на промышленные и гражданские.

Каркасным называют здание, в котором несущими вертикальными элементами системы являются железобетонные колонны. Каркас многоэтажного здания образуют основные вертикальные и горизонтальные элементы — колонны и ригели (см. рис. 21.1, лекц.14).

Бескаркасным (панельным или крупноблочным) называют здание, в котором несущие вертикальные элементы компонуют из поставленных одну на другую стеновых панелей (объемных блоков).

В зданиях комбинированной системы несущими вертикальными элементами являются колонны и панельные стены.

Различают каркасные схемы с полным и неполным каркасом. При полном каркасе наружные стены самонесущие, а при неполном —- несущие. Каркасную систему используют в основном для зданий промышленного, административного и общественного назначения, где требуются большие не перегороженные помещения. Бескаркасную и комбинированную системы применяют для жилых домов, в которых несущие и внутренние стены являются межквартирными и межкомнатными перегородками. В зданиях комбинированной системы нижние этажи каркасные, а остальные панельные.

Объемно-блочные здания выполняют из объемных жестких пространственных элементов, устанавливаемых друг на друга; в случае применения каркаса объемные блоки служат его заполнением и каждый блок несет только собственную массу и полезную нагрузку.

В многоэтажных каркасных зданиях горизонтальные нагрузки воспринимаются системой рам или вертикальных диафрагм — стенок жесткости, специальными связями или ядром жесткости, консольно защемленными в фундаменте (связевые системы). Ядром жесткости называют жесткую пространственную систему, образованную сопряженными между собой стенками. Чаще ядро жесткости выполняют монолитным. Каркас здания с ядром жесткости рассчитывают только на вертикальные нагрузки, что позволяет провести унификацию конструктивных элементов по высоте здания.

В последнее время за рубежом при строительстве общественных и жилых зданий получили широкое распространение системы многоэтажных зданий с подвесными этажами. Такое здание состоит из основной опорной конструкции — железобетонного монолитного ствола, двухконсольных балок или ферм и тяжей, к которым подвешиваются этажи (рис. 18.1).

18.1. Здание с подвешенными этажами: а — внешний вид; б — поперечный разрез; в — план расположения подвесок; 1 — железобетонные стены ствола; 2 — перекрытия; 3 — промежуточные подвески; 4 — угловые подвесики; 5 — диагональные арки

Всю вертикальную нагрузку передают на жесткий вертикальный ствол, в котором размещают лифты, лестницы, инженерные коммуникации, а также подсобные помещения. Наружные ограждения ненесущие; выполняют их из легких эффективных материалов. В целом масса такого здания невелика. Решения зданий с подвесными этажами многообразны; их классифицируют по виду опорных конструкций, типу подвесок и пр. Например, опорные конструкции могут быть решены в виде нескольких стволов, выполняемых из монолитного железобетона, стальных колонн с ригелями в уровне перекрытий, из сборных панелей, а также в виде мачт с оттяжками и пр.

Находят применение многоэтажные каркасные здания, этажи которых изготовляют на уровне пола подвального, первого или цокольного этажа и поднимают в проектное положение посредством гидравлических или механических подъемников, устанавливаемых на колоннах выше поднимаемых этажей (рис. 18.2). Прочность и устойчивость каркаса в продольном направлении в период монтажа обеспечивают постановкой постоянных вертикальных связей или устройством жестких продольных рам.

Рис. 18.2. Многоэтажное здание, возводимое методом подъема этажей: 1 — фундамент; 2 — пол 1 — го этажа; 3 — воротник; 4 — разделительная прокладка; 5 – изготовленная плита; 6 – обойма колонны; 7 — отверстие 120×80 мм для закладного стержня, 8-колонна, 9-оголовок; 10 — винтовая тяга диаметром 50 мм; 11- система монтажных связей; 12- габаритная схема гидроподъемника’

Каркасы зданий в период возведения рассчитывают на сочетание следующих нагрузок: собственного веса конструкции (включая вес навесных панелей), скоростного напора ветра и монтажной нормативной нагрузки, равной 2,5 кН/м2.

Основными конструктивными элементами каменных зданий являются наружные и внутренние стены, столбы, перекрытия, рама каркаса и перегородки. Все это образует пространственную систему, которая воспринимает горизонтальные и вертикальные нагрузки, действующие на здание, и распределяет их между отдельными элементами системы в зависимости от их жесткости, от материала кладки и жесткости соединений, характеризующих в целом конструктивную схему здания. Конструктивная схема должна обеспечивать надежную пространственную жесткость и устойчивость здания в целом на действие внешних нагрузок.

По признаку восприятия горизонтальных и вертикальных нагрузок различают две группы конструктивных схем зданий:

1) с жесткими опорами, в которых каменные наружные стены, воспринимающие вертикальные и горизонтальные нагрузки, опираются на несмещаемые опоры; этими опорами являются жесткие поперечные стены, а также покрытия и перекрытия при условии относительно частого расположения устойчивых поперечных конструкций (перегородок);

2) с упругими опорами, в которых из-за относительно редкого размещения устойчивых поперечных конструкций (перегородок) горизонтальные покрытия и перекрытия являются упругоподатливыми опорами для каменных стен.

Жесткая конструктивная схема характерна для многоэтажных гражданских, жилых и общественных зданий. Упругая конструктивная схема свойственна одноэтажным промышленным зданиям.

Покрытия и перекрытия могут служить жесткими несмещаемыми опорами для каменных стен в том случае, если расстояние между несущими поперечными стенами не превышает предельного расстояния, принимаемого по прилож. 35 /4/, в зависимости от группы кладки /19/ и конструкции покрытия и перекрытия. Например, если перекрытие выполнено в виде жесткого сборного настила, то расстояние между несущими поперечными стенами не должно превышать для II для второй группы кладки 36 м.

Поперечные конструкции могут служить жесткими опорами при условиях: 1) толщина поперечных несущих каменных и бетонных стен не менее 12 см; 2) толщина несущих поперечных железобетонных стен не менее 6 см; 3) поперечные конструкции рассчитаны на восприятие горизонтальной нагрузки.

Пространственную жесткость зданий в целом и совместную работу элементов конструкций обеспечивают устройством связей; перекрытия анкеруют в стенах, поперечные и продольные стены из кладки соединяют перевязкой камней.

Каменные стены зданий обеих конструктивных схем (жесткой и упругой) в зависимости от вида воспринимаемых нагрузок разделяют на наружные и внутренние.

Под наружными понимают стены, изолирующие помещения от атмосферных воздействий, а под внутренними — стены (перегородки), изолирующие одно помещение от другого. Перегородки воспринимают нагрузки от собственного веса в пределах этажа. Наружные стены воспринимают нагрузки от собственного веса, а также вертикальные и горизонтальные нагрузки (от ветра, кранов).

По виду воспринимаемой нагрузки наружные стены разделяют на: несущие стены, воспринимающие нагрузку от собственного веса стен всех этажей здания, от покрытий, перекрытий, кранов и ветровую нагрузку; самонесущие стены, воспринимающие нагрузку от собственного веса стен всех этажей здания и ветровую нагрузку; ненесущие стены, воспринимающие нагрузку от собственного веса и ветровую нагрузку только в пределах одного этажа при высоте этажа не более 6 м.

Для каменных стен всех типов зданий нормами установлены предельные отношения высоты этажа к толщине стены (β = Н/h, где H— высота этажа; h — толщина стены. Предельные отношения β для стен каменной кладки со свободной длиной l > 2,5H, не имеющих проемов и несущих нагрузки от перекрытий и покрытий, устанавливают по прилож. 36 /4/ в зависимости от группы кладки и марки раствора. Для наружных стен, имеющих проемы, предельная величина β по прилож. 36 /4/ снижается умножением на коэффициент

,

где Аn — площадь нетто по горизонтальному сечению стены; Ab — площадь брутто. Для других случаев коэффициент определяется по прилож. 37 /4/.

Стены многоэтажных зданий рассчитывают на вертикальные нагрузки как неразрезные многопролетные балки с неподвижными опорами на уровне перекрытий. Для упрощения расчета принимают расчетную схему стены в виде однопролетной балки с шарнирными опорами в плоскостях опирания перекрытий. Поперечное сечение такой балки принимают равным поперечному сечению простенка (участок стены между оконными проемами), на который передает нагрузку ригель перекрытия или покрытия. За расчетную ось балки принимают геометрическую ось сечения простенка. Расчетную длину балки принимают равной высоте стены от низа перекрытия вышележащего этажа до низа перекрытия нижележащего этажа.

Вертикальными нагрузками, действующими на простенок несущей стены в пределах каждого этажа, являются (рис. 18.3): а) собственный вес N1 стен всех вышележащих этажей, приложенный по оси вышележащего этажа; б) вес покрытия и перекрытий вышележащих этажей; в) вес перекрытия F1, расположенного над рассматриваемым этажом, приложенный с фактическим эксцентриситетом е относительно оси простенка (при отсутствии специальных опор, фиксирующих положение опорного давления, допускается принимать расстояние от точки приложения силы F1 до внутренней грани стены е = 1/3t, но не более 7 см, где (t — глубина заделки).

Рис. 18.3. Расчетная схема простенка:

а — план, б — вертикальный разрез стены; в — расчетная схема; г — эпюра моментов

Если сечение наружной стены несимметрично изменяется на уровне перекрытия над данным этажом, то учитывают изгибающий момент от силы N1, приложенной с эксцентриситетом е относительно расчетной оси сечения простенка. Расчетное сечение простенка принимают на уровне верха оконного проема, где изгибающий момент имеет довольно большую величину (сечение 1-1). Максимальный изгибающий момент в простенке равен сумме моментов от сил N1 и F:

Изгибающий момент в расчетном сечении I-I

где Н1 — расстояние от низа перекрытия нижележащего этажа до расчетного сечения II; H—высота этажа.

Продольная сила в сечении II простенка

где F — собственный вес надоконного участка стены.

Сечение простенка рассчитывают на внецентренное сжатие по формуле (18.4),

СНиП II-22-81(1995) КАМЕННЫЕ И АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ — Допустимые отношения высот стен и столбов к их толщинам

Содержание материала

ДОПУСТИМЫЕ ОТНОШЕНИЯ ВЫСОТ СТЕН И СТОЛБОВ К ИХ ТОЛЩИНАМ

6.16. Отношение высоты стены или столба к толщине независимо от результатов расчета не должно превышать указанных в пп. 6.17 — 6.20.

6.17. Отношение b = H/h (где H — высота этажа, h толщина стены или меньшая сторона прямоугольного сечения столба) для стен без проемов, несущих нагрузки от перекрытий или покрытий, при свободной длине стены l £ 2,5 Н не должно превышать величин, приведенных в табл. 28 (для кладки из каменных материалов правильной формы).

Отношения b при группе кладки (см. табл. 26)

Для стен с пилястрами и столбов сложного сечения вместо h принимается условная толщина hred = 3,5 i, где i = . Для столбов круглого и многоугольного сечений, вписанных в окружность, hred = 0,85d, где d диаметр сечения столба.

Примечание. При высоте этажа H большей свободной длины стены l отношение l/h не должно превышать значения 1,2 b по табл. 28.

6.18. Отношения b для стен и перегородок при условиях, отличающихся от указанных в п. 6.17, следует принимать с поправочным коэффициентом k, приведенным в табл. 29.

Характеристика стен и перегородок

1.Стены и перегородки, не несущие нагрузки от перекрытий или покрытий при толщине, см:

2. Стены с проемами

3. Перегородки с проемами

4. Стены и перегородки при свободной их длине между примыкающими поперечными стенами или колоннами от 2,5 до 3,5 Н

6. Стены из бутовых кладок и бутобетона

Примечания: 1. Общий коэффициент снижения отношений b, определяемый путем умножения отдельного коэффициента снижения k (табл. 29), принимается не ниже коэффициента снижения kp, указанного в табл. 30 для столбов.

2. При толщине ненесущих стен и перегородок более 10 и менее 25 см величина поправочного коэффициента k определяется по интерполяции.

3. Значения Аn площадь нетто и Ab площадь брутто определяются по горизонтальному сечению стены.

Предельные отношения b для столбов принимаются по табл. 28 с коэффициентами, приведенными в табл. 30.

Коэффициент k для столбов

Меньший размер поперечного сечения столба, см

из кирпича и камней правильной формы

из бутовой кладки и бутобетона

Примечание. Предельные отношения b несущих узких простенков, имеющих ширину менее толщины стены, должны приниматься как для столбов с высотой, равной высоте проемов.

6.19. Отношения b, приведенные в табл. 28 и умноженные на коэффициент k по табл. 29 для стен и перегородок, могут быть увеличены: при конструктивном продольном армировании кладки (при m = 0,05 %) в одном направлении (в горизонтальных швах кладки) — на 20%.

При расстояниях между связанными со стенами поперечными устойчивыми конструкциями l £ kbh высота стен H не ограничивается и определяется расчетом на прочность. При свободной длине l, равной или большей Н, но не более (где Н — высота этажа) должно соблюдаться условие

6.20. Для стен, перегородок и столбов, не закрепленных в верхнем сечении, значения отношений b должны быть на 30 % менее установленных в пп.6.17 — 6.19.

Терминология

Различаем четыре типа площадей, характерных для каждого из проектированных домов. Для приближения основных терминов предоставляются их упрощенные определения:

  • а) полезная площадь. Это площадь, соответствующая основной (жилой) функции дома; ее ограничивает линия h=1,90 (граница передвижения человека в выпрямленном положении). К полезной площади не причисляются внутренние коммуникационные трассы, технические и хозяйственные помещения;
  • б) площадь нетто. Это площадь всех помещений в свете конструкций (площадь брутто минус конструкция). Практически это площадь всех полов, которые должен изготовить инвестор во время реализации дома;
  • в) площадь застройки. Это площадь, ограниченная наружным контуром объекта на уровне первого этажа; это, практически, площадь, которую представляет проекция дома на чертеже проекта благоустройства земельного участка;
  • г) общая площадь. Это площадь всех этажей дома в наружном контуре стен и всех элементов, выходящих за пределы кубатуры данного объекта, т.е. террасы, наружные лестницы, балконы, сводчатые галереи, спускные дорожки к гаражам и т. п.;
  • д) кубатура. Это объем, пересчитываемый в наружном контуре всех этажей под и над земельным участком (общую площадь надо помножить на высоту этажей); Кубатуру подвалов вычисляем снизу конструкционной плиты покрытия пола без учтения ленточных фундаментов. Все элементы, выходящие за пределы контура основной глыбы дома в 100% включаются в кубатуру дома. Идентично понимаем объем эксплуатационного чердака или чердачка.

Готовый проект — предназначенный для использования закзчиком, без изменений или с изменениями, для реализации его инвестиционных намерений. Внимание: готовый проект только после совершения адаптации становится, вместе с планом благоустройства земельного участка, действительным строительным проектом ( другими словами, после согласования в надлежащих органах по месту землепользования).

Адаптация — необходимое приспособление готового проекта ко всем местным условиям, а также введение изменений, следующих из пожеланий и потребностей инвестора.

Адаптация проекта. Решаясь на строительство по готовому проекту, помните, что необходимо совершить адаптацию к ситуации, имеющейся на конкретной строительной площадке. Необходимость совершить адаптацию следует, прежде всего, из местных условий, т.е. из рельефа местности и внешних инженерных сетей на строительной площадке. Корректировка конструкций фундамента и ограждающих конструкций (наружных стен) проводится с учетом геологических особенностей вашего участка (песок, глина, уровень грунтовых вод), а также климатического пояса и состава вашей семьи.

источники:

http://normativa.ru/snips/section-2-design-standards/snip-ii-22-81-1995-kamennye?start=17

http://www.vivadom.ru/construction/terminologiya/

Добавить комментарий