Термовкладыши

Игорь

Бумага всё стерпит

Главная » Блоги » Бумага всё стерпит

Вертикальные связи между колоннами. А можно ли "выключать" сжатую ветвь?

   8 оценок

Добавлено: 13 Нояб 2015

В самом начале своей трудовой деятельности у меня не было ни опытных наставников, ни друзей и знакомых, трудящихся в крупных проектных конторах, которые смогли бы мне разжевать возникающие у меня вопросы по металлическим конструкциям. Так как я до сих пор считаю себя начинающим инженером, то не претендую на то, что моя запись будет авторитетным источником. Я готов внести правки в свою статью по итогам обсуждения.

На написание статьи меня сподвигло то, что я не смог в свое время найти подробное пошаговое описание СНиПовской методики подбора связей, а то, что изложено в самом СНиПе, мне было не понятно.

Итак, имеем связевую панель между колоннами, шаг колонн 6 м, высота колонн 8 м, крана нет. Задача: подобрать сечение элементов крестовой связи и выбрать узел пересечения ветвей связи.

В подавляющем большинстве "сарайчиков" сечения вертикальных связей между колоннами достаточно подобрать по критерию не превышения предельной гибкости.

п. 15.4.12 СП 16 нам говорит: 

При применении крестовой решетки связей покрытий, за исключением
зданий и сооружений I уровня ответственности, допускается расчет по условной схеме
в предположении, что раскосы воспринимают только растягивающие усилия. 

 Что как бы намекает: "В вертикальных связях между колоннами так не делайте (сжатую ветвь из расчета не выключайте), потому что про вертикальные связи между колоннами ничего подобного не написано"

Намек понятен, поэтому мы переходим к п. 10.4.1. СП 16, в котором говорится, что гибкость сжатых элементов (в нашем случае одна из ветвей всегда будет сжата) не должна превышать предельных значений, приведенных в таблице 32. А растянутых (одна из ветвей всегда будет растянута) - в таблице 33. Так как горизонтальная нагрузка может быть приложена к связевому блоку как с одной стороны, так и с другой, обе наши ветви связи могут оказаться сжаты, поэтому пока что мы будем пользоваться только таблицей 32, а именно п. 6 этой таблицы, в котором говорится, что предельная гибкость элементов вертикальных связей между колоннами λu=200.

Как известно, фактическая гибкость элемента "λ" прямо пропорциональна расчетной длине элемента "Lef" и обратно пропорциональна радиусу инерции  поперечного сечения элемента "i". λ = Lef / i

Для начала разберемся с расчетной длиной, для этого переходим к п. 10.1.1 и смотрим рисунок 13 д) - чем не наша схема, упавшая набок?

Далее переходим к п. 10.1.3, в котором приведена интересующая нас табличка. Попробуем ее подробно разобрать.

В качестве исходных данных для наших вертикальных связей между колоннами, зададимся сечением из замкнутой прямоугольной трубы.

1. Итак, первая строчка первый столбец - оба элемета не прерываются. Такой случай возможен при использовании в качестве элементов связей уголков или швеллеров, что как бы не наш случай, но мы его все равно рассмотрим. Lef = l = l1 = 10000 / 2 = 5000 (мм). Расчетная длина рассматриваемой сжатой ветви равна расстоянию от точки крепления к колонне до точки пересечения с поддерживающим растянутым элементом.

2. Вторая строчка первый столбец. Рассматриваемый сжатый элемент не прерывается, поддерживающий элемент растянут и прерывается. Этот случай вполне нам подходит. Lef = 0,7 * l1 = 0,7 * 10000 = 7000 (мм). Поддерживающий растянутый элемент не так "хорош", как в п.1. но все же хорош, поэтому сокращает расчетную длину рассматриваемого элемента по сравнению с геометрической длиной на 30%.

3. Третья строчка первый столбец. Из-за того, что поддерживающий элемент растянут, сжатый даже не заметил, что прервался в точке пересечения раскосов. Расчетная длина такая же, как и в п. 2.

4. Первая строчка второй столбец. Такая ситуация возможна, например, при удалении из схемы распорки по верху колонн. Поддерживающий элемент на 30% уменьшает расчетную длину рассматриваемого сжатого элемента.

5. Вторая строчка второй столбец. Рассматриваемый сжатый элемент поддерживается неработающим прерывающимся элементом. В этом случае поддерживающий элемент ничего и не поддерживает (никак не влияет на рассматриваемый), поэтому расчетная длина рассматриваемого сжатого элемента равна геометрической длине между точками крепления к колоннам. 

6. Третья строчка второй столбец. Сжатый рассматриваемый элемент прерывается, а поддерживающий и не думал его поддерживать - получаем механизм. Таблица 25 авторитетно говорит нам, что так делать не надо.

7. Первая строчка третий столбец. Такой случай возможен при обжатии вертикальных связей между колоннами. Обжатие возникает при использовании в узле прикрепления связей к колонне сварки или болтов класса точности А. Также, такая ситуация соответствует случаю, когда обжатие не учитывается - рассматриваемый элемент растянут, а поддерживающий сжат (элементы поменялись местами по сравнению с п. 1). Здесь поддерживающий элемент хоть и сжат, но не мешает работе рассматриваемого элемента. По сравнению с п. 1. расчетная длина увеличится в 2 раза, но и предельная гибкость для растянутых элементов вертикальных связей между колоннами в соответствии с таблицей 33 СП 16 λu = 400 (увеличилась в 2 раза). 

8. Вторая строчка третий столбец. Такая ситуация возможна в тех же случаях, что и в п.7. Но здесь уже поддерживающая прерывающаяся ветвь связи ухудшает работу рассматриваемого элемента. Обжатие в наших "сарайчиках" мы не учитываем, поэтому расчетная длина рассматриваемого растянутого элемента Lef = 10000 * 1,4 = 14000 (в 2 раза больше, чем в п 2.). Предельная гибкость, также как и в п. 7. в 2 раза больше λu = 400.

9. Третья строчка третий столбец. Таблица 25, как и в п.6, не желает давать разъяснения для данного случая.

Для наших исходных данных подходят 2 случая - п. 2 и п. 8, потому что трубы тяжело пересечь и соединить их между собой в точке пересечения, при этом не прервав ни одну из них, а прерывать обе мы стесняемся.

По п. 2 Lef = 7000 (мм), λu = 200 (рассматриваемый элемент сжат), λ = Lef / i, примем λ = λu и выразим отсюда радиус инерции (требуемый радиус инерции, который будет обеспечивать гибкость не выше предельной) 

i = Lef / λ = 7000 / 200 = 35 (мм)

по п. 8 Lef = 14000 (мм), λu = 400 (рассматриваемый элемент растянут)

i= Lef / λ = 14000 / 400 = 35(мм)

А теперь давайте вернемся к нашей исходной схеме и попробуем просто выключить сжатую ветвь из расчета, просто предположим, что работает только растянутая ветвь связи.

Lef = 10000 (мм)

λu = 400

i = Lef / λ = 10000 / 400 = 25 (мм)

Вывод: при подборе сечения ветвей крестовых вертикальных связей между колоннами, при определенных обстоятельствах, нет разницы рассматриваете ли Вы сжатый элемент или растянутый - результат будет тот же. В то же время, не стоит подбирать сечения элементов вертикальных связей в предположении, что сжатая ветвь "выключается".

Спасибо за внимание. Бумага всё стерпит ("Epistola поп erubescit" - Цицерон)

P.S. Надеюсь, статья была полезной хотя бы тем, что Вы теперь знаете, кто сказал: "Бумага всё стерпит".

 

 

 

Комментарии

Комментарии 1-15 из 21
инок
, 27 ноября 2015 в 10:22
#21
А как же быть с расчетом на устойчивость сжатых стержней? Меня экспертиза считать заставляла.
Axe-d
, 19 ноября 2015 в 13:12
#20
Цитата:
Сообщение #19 от Kykycuk
Цитата:Сообщение #18 от Axe-dпри выключенных горизонтальных нагрузках усилия в обеих ветвях вертикальных связей отнюдь не нулевые и не близкие к нулю и, главное, - они сжимающие.
Я связи подбираю при выключенных вертикальных нагрузках. Обжатие связей колоннами не учитываю.

да я как бы тоже. Да и "чистый" строймех говорит нам о том что в упомянутой мною несимметричной арке все возьмет на себя вертикальная ветвь.
Kykycuk
, 19 ноября 2015 в 12:59
#19
Цитата:
Сообщение #18 от Axe-d
при выключенных горизонтальных нагрузках усилия в обеих ветвях вертикальных связей отнюдь не нулевые и не близкие к нулю и, главное, - они сжимающие.

Я связи подбираю при выключенных вертикальных нагрузках. Обжатие связей колоннами не учитываю.
Axe-d
, 19 ноября 2015 в 12:55
#18
Собственные наблюдения. Если мысленно "выделить" из представленной схемы, например, левую колонну и сжатую ветвь, то получим некую несимметричную трехшарнирную арку, и, приложив в вершину арки вертикальную нагрузку от стропильной конструкции должны получить обе сжатые полуарки. Пространственный расчет в МКЭ-проге это демонстрирует - при выключенных горизонтальных нагрузках усилия в обеих ветвях вертикальных связей отнюдь не нулевые и не близкие к нулю и, главное, - они сжимающие.
Kykycuk
, 17 ноября 2015 в 19:15
#17
Цитата:
Сообщение #16 от IBZ
Прочитайте заголовок таблицы 17...

Да, я смотрю там еще в обозначениях к таблице l_1 - полная геометрическая длина сжатого элемента.
IBZ
, 17 ноября 2015 в 19:13
#16
Цитата:
Сообщение #14 от Kykycuk
Возьмем СНиП еще старше. п. 5.2. СНиП II-В.3-72. Ни слова про сжатые. Где правда мне предстоит еще разобраться.

Прочитайте заголовок таблицы 17...
Kykycuk
, 17 ноября 2015 в 19:05
#15
Но я согласен, что имеется в виду сжатый стержень.
Kykycuk
, 17 ноября 2015 в 18:54
#14
Возьмем СНиП еще старше. п. 5.2. СНиП II-В.3-72. Ни слова про сжатые. Где правда мне предстоит еще разобраться.
IBZ
, 17 ноября 2015 в 18:35
#13
Цитата:
Сообщение #12 от Kykycuk
И для сжатого и для растянутого. Таблица 25 Сп 16 используется при допущении, что расчетные длины не зависят от соотношения усилий в элементах.


Да, ребята, такие блоги, а особенно комментарии, нас д-а-а-леко заведут. Впрочем, в данном случае "виновником" следует признать СП 16.13330.2011 из-за его дурацкой формулировки. Так вот, рассматриваемый стержень в таблице 25 ВСЕГДА СЖАТ. Обоснований этому куча, здесь приведу только цитату из не актуализированного СНиПа:

6.3*. Расчетные длины lef элементов перекрестной решетки, скрепленных между собой (рис. 7, д), следует принимать:
в плоскости фермы — равными расстоянию от центра узла фермы до точки их пересечения (lef=l);
из плоскости фермы: для сжатых элементов — по табл. 12; для растянутых элементов — равными полной геометрической длине элемента (lef = l1).

СП - "в топку" !!!
Kykycuk
, 17 ноября 2015 в 15:21
#12
Цитата:
Сообщение #11 от Skiv
что все случаи в таблице 25 для сжатого рассматриваемого элемента.

И для сжатого и для растянутого. Таблица 25 Сп 16 используется при допущении, что расчетные длины не зависят от соотношения усилий в элементах.
Skiv
, 17 ноября 2015 в 14:29
#11
Kykycuk
Просто у меня подозрение (не утверждение), что все случаи в таблице 25 для сжатого рассматриваемого элемента.
Вот смотрю пособие к СНиП таб. 25, и там то же все рассматриваемые элементы сжаты.
Kykycuk
, 17 ноября 2015 в 14:14
#10
Цитата:
Сообщение #7 от Skiv
В пособии к СНиП в п.6.7 (6.3*)рассмотрено несколько случаев для пересечения пересекающихся элементов.
Случай (3)"рассматриваемый элемент не прерывается, поддерживающий элемент сжат, прерывается и перекрывается фасонкой".
На картинки по таблице 25 видно, что рассматриваемый элемент сжат.

Это туда же, куда и комментарий IBZ. В следующей заметке рассмотрю этот случай и график на рис.13 из пособия.
Kykycuk
, 17 ноября 2015 в 14:08
#9
Цитата:
Сообщение #6 от IBZ
Если основной целью являлся анализ таблицы 25, то считаю, что цель не достигнута, так как в основном идет констатация фактов без их анализа. Интересно было бы узнать почему именно 0.7,1.0 или 1.4, что и почему означают прочерки, и как поступить, например, в случае когда в середину креста приходит по-разному нагруженный горизонтальный элемент.

Цель - ответить на вопросы, которые возникали у меня и, возможно, возникают у других начинающих инженеров. Но в этих цифрах, безусловно, интересно разобраться. Я попробую расписать откуда что взялось в следующей заметке.
Kykycuk
, 17 ноября 2015 в 14:06
#8
Цитата:
Сообщение #7 от Skiv
Может быть здесь рассматриваемый элемент сжат, а не растянут,
И тогда сжатый поддерживающий элемент на него "плохо влияет".

То есть оба элемента сжаты? Но такое будет только в случае учета обжатия или в случае удаления распорки между колоннами и одновременном воздействии горизонтальной нагрузки и слева и справа (кран+ветер, например). Такой случай мы не рассматриваем.
Skiv
, 17 ноября 2015 в 14:01
#7
Внесу смуту сомнения.
В пособии к СНиП в п.6.7 (6.3*)рассмотрено несколько случаев для пересечения пересекающихся элементов.
Случай (3)"рассматриваемый элемент не прерывается, поддерживающий элемент сжат, прерывается и перекрывается фасонкой".
На картинки по таблице 25 видно, что рассматриваемый элемент сжат.
Тогда если выключить поддерживающий элемент Nz=0, -> альфаz=0
-> мю=1
Вроде как получается что можно выключать сжатую ветвь.
То же самое и для случая (4)когда поддерживающий элемент растянут.

P.S.
Вторая строчка третий столбец.
Может быть здесь рассматриваемый элемент сжат, а не растянут,
И тогда сжатый поддерживающий элемент на него "плохо влияет".
Комментарии могут оставлять только зарегистрированные участники
Авторизоваться
Инженерные консультации