Проектирование и расчет металлических балок. Проектирование и расчет металлических колонн. Лекция 7

1.

ЛЕКЦИЯ 7.
Проектирование и расчет металлических
балок. Проектирование и расчет
металлических колонн.

2.

ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Проектирование и расчет металлических балок.
2. Проектирование и расчет металлических колонн.

3.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БАЛКАХ
Стальные балки широко применяются в инженерных
конструкциях зданий и сооружений:
для покрытий и междуэтажных перекрытий зданий;

4.

рабочих площадок и конструкций подкрановых балок
производственных зданий;

5.

в конструкциях мостов
и эстакад;

6.

в конструкциях
гидротехнических
сооружений: затворов,
шлюзов и т. д.

7.

Основная форма поперечного сечения стальных
балок – двутавр, который применяется прокатным или
составным.
Составные
балки
применяются,
оказываются недостаточно мощными.
если
прокатные

8.

Наиболее распространенными являются сварные
балки, образуемые из трех листов: вертикального,
называемого стенкой и двух горизонтальных, называемых
полками, которые привариваются к стенке.
Полка
Стенка

9.

Проектирования и расчет
металлических балок
Балочной
клеткой
называется
конструкция
перекрытия или покрытия, которая состоит из системы
балок, расположенных в двух направлениях.
Колонна
Главная балка
Второстепенная балка
Балочная клетка состоит из главных балок,
перекрывающих больший пролет, второстепенных балок и
настила.

10.

В качестве настила балочной клетки используются
металлические листы (рабочие площадки цехов),
железобетонные плиты (пустотные или ребристые) или
монолитное железобетонное перекрытие.

11.

металлические листы (рабочие площадки цехов);

12.

железобетонные плиты (пустотные или ребристые)

13.

монолитное железобетонное перекрытие выполняется
по несъемной опалубке из профилированного настила.
Армирование перекрытия:
- отдельными стержнями;
- плоскими каркасами.

14.

Расположение второстепенных балок в балочных
клетках решается несколькими способами:
- этажное (отметка верха второстепенных балок выше
отметки верха главных балок);
пониженное
(отметка
верха второстепенных балок
ниже отметки верха главных
балок);
- в одном уровне
с
главными балками.

15.

Расчет и проектирования металлических колонн
Колонны являются одним из основных элементов
каркасов производственных зданий. В зависимости от
высоты и пролета здания, наличия подъемно-транспортного
оборудования, стальные колонны различаются на:
сплошные постоянного сечения (а);
сплошные переменного сечения (б);
решетчатые (в, г);
раздельные (д).

16.

СЕЧЕНИЯ СТАЛЬНЫХ КОЛОНН
сплошные прокатные и сварные;
сплошные составные (из сварных и прокатных
элементов);

17.

сквозные;
открытые и закрытые.

18.

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
СТАЛЬНЫХ КОЛОНН
Основные элементы колонн:
оголовок – это поверхность, на которую опираются
вышележащие конструкции (стропильные конструкции
покрытия). Состоит из опорной плиты толщиной 15…25 мм
и ребер жесткости, которые прикрепляются угловыми
сварными швами.

19.

база – это конструкция, которая служит для крепления
колонны к фундаменту и обеспечивает равномерное
распределение нагрузки. Состоит из опорной плиты,
к которой приваривается колонна. Размеры плиты
определяются из условия прочности бетона фундамента
(местное сжатие или смятие). Площадь плиты
определяются по формуле A = N Rb.

20.

Конструкция базы бывает двух типов:
с траверсой (10…20 мм)
с фрезерованным торцом колонны.

21.

Плита соединяется с фундаментом при помощи анкерных
болтов 20…30 мм.

22.

Расчёт на общую устойчивость
Потеря общей устойчивости характеризуется
изменением первоначальной формы
деформирования всей конструкции под
действием сжимающей нагрузки.
Условие устойчивости при
осевом сжатии:
констр. сх.
N
Ry c ;
A
расч. сх.
N
N
N – расчётное продольное усилие, кН;
– коэффициент продольного изгиба;
определяется по табл.КМК* (или по
графику ) в зависимости от
максимальной гибкости стержня :
lef
i
lef – расчётная длина стержня, см;
i – радиус инерции сечения, см.
;
lef
Ry
E
условная гибкость
y
x
x
y x
y
Потеря устойчивости происходит относительно оси с
наибольшей гибкостью, при этом стержень искривляется в
направлении, перпендикулярном этой оси.

23.

Расчётная длина сжатого стержня
Расчётная длина стержня – это
эквивалентная из условия устойчивости
длина шарнирно опёртого стержня той же
жёсткости.
Геометрически расчётная длина
определяется как расстояние между
точками перегиба изогнутой оси
стержня.
расч. сх.
констр. сх.
N
H
lef
Методика расчёта стержней на
устойчивость с использованием
коэффициента расчётной длины была
предложена Ф.С. Ясинским в 1894 году.
lef = · H
y
x
x
- коэффициент расчётной длины.
y
y x

24.

Различного рода элементы, сжатые в продольном направлении, широко
распространены в строительных конструкциях. Исчерпание их несущей
способности происходит в результате изменения первоначальной, обычно
прямолинейной, формы от потери устойчивости. В этом их принципиальное
отличие от элементов, работающих на растяжение.