12 Система связей в зданиях с металлическим каркасом: связи покрытия, связи между колоннами.

Система связей служит для обеспечения пространственной жесткости здания (сопротивляется воздействию горизонтальных нагрузок: ветровой, крановой).

Жесткость здания в поперечном направлении обеспечивает защемление колонн в фундаментах и достаточной изгибной жесткостью колонн.

Пространственную жесткость в продольном направлении –вертикальные и горизонтальные связи с распорками из стального проката.

Вертикальные :--по продольным рядам колонн в середине температурного блока(крестовые, портальные). –по стропильным конструкциям в торцах температурного блока.

Горизонтальные –плиты покрытия, при большой высоте и пролетах зданияна уровне низа стропильных конструкций или на уровне крановых путей .

Расчетная схема рамы представляет собой систему стоек, жестко закрепленных в фундаменте и ригелей, шарнирно опирающихся на колонны.

Определение нагрузок на раму:

Поперечная рама испытывает действие постоянных нагрузок—от веса покрытия, стен, собственного веса каркаса, и временных нагрузок—снеговой, крановой, ветровой.

3 Сортамент. Характеристика основных профилей сортамента.

В строительных конструкциях применяют в основном прокатную сталь, поставляемую с металлургических заводов в виде профилей различной формы поперечного сечения.

Для стальных конструкций используют листовую и профильную сталь.

Профильная сталь подразделяют на сортовую (круг, квадрат, полоса, уголки) и фасонную (двутавры, швеллеры и др. фасонные профили).

Еще применяют вторичные профили: сварные, получаемые сваркой полос или листов и гнутые, образованные холодной гибкой полос и листов. (рис. )

Каталог поставляемых профилей с указанием их формы, размеров, геометрических характеристик и массы называют сортаментом и оформляют в виде ГОСТов (государственных стандартов) или ТУ(технических условий).

Форма профилей сортамента должна отвечать ряду требований:

• простоте и технологичности изготовления

• универсальности и удобству при компановке сечений

• рациональному распределению материала по сечению.

Металлоемкость конструкций зависит от градации сортамента, чем чаще графики размеров одного вида профилей, тем ближе сечение элемента к требуемому по расчету, т.е. экономичнее. С другой стороны, при чрезмерном разнообразии типоразмеров профилей затрудняется комплектация заказа (поставка металла).

Малыми партиями дороже, увеличивается площадь складских помещений на заводах металлических конструкций. Осложняется работа металлургических предприятий, поскольку частая переналадка прокатных станов требует времени и дополнительных затрат.

Современных сортамент разработан в результате многолетнего развития металлических конструкций и теоретических исследований по выявлению рациональных типов профилей и частоты их градации.

5 Балки и балочные конструкции.

Балки являются основным и простейшим конструктивным элементом, работающим на изгиб.

Применение – в конструкциях гражданских, общественных и промышленных зданий, в балочных площадках, междуэтажных перекрытиях, мостах, эстакадах в виде подкран-х балок производственных зданий, к к-ях гидротехнических шлюзов и затворов и др. сооружениях. (в конструкциях небольших пролетов длиной 15-20 м – рационально применять сплошные балки, при больше 36 м – сплошные двухстенчатые, т.е. имеют коробчатое сечение).

Расчет прокатных балок

Подбор сечения и проверка несущей способности прокатных балок

Расчет на прочность прокатных балок, изгибаемых в одной из главных плоскостей, производится по изгибающему моменту по формуле:

Требуемый момент сопротивления балки “нетто” можно определить по формуле.

Выбрать тип профиля балки по требуемому моменту сопротивления, по сортаменту подбирают больший номер балки.

Для разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 580 МПа, находящихся под воздействием статической нагрузки, обеспеченных от потери общей устойчивости и ограниченной величине касательных напряжений в одном сечении с наиболее неблагоприятном М и а, следует использовать упругопластическую работу материала и проверять их прочность по формулам:

- при изгибе в одной из главных плоскостей и τ≤0.9Rs

16.7

- при изгибе в двух главных плоскостях и τ≤0.5Rs

16.8

где Mmax, Mx, My.-значение изгибающих моментов

Подобранные сечения балки проверяем на прочность от действия касательных напряжений:

16.9

Кроме проверок прочности балки необходимо в местах с большими нормальными напряжениями проверять общую устойчивость.

Устойчивость можно не проверять при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный.

При недостаточном закреплении сжатого пояса балки ее общую устойчивость проверяют по формуле:

16.10

Если при проверке выяснится, что общая устойчивость балки не обеспечивается, то следует уменьшить расчетную сумму сжатого пояса, уменьшить схему связей .

Проверка местной устойчивости поясов и стенки прокатных балок не требуется, так как она обеспечивается их толщинами, принятыми из условий проката.

Проверка жесткости балки

Проверка второго предельного состояния (обеспечение условий для нормальной эксплуатации) ведется путем определения прогиба балки от действия нормативных нагрузок при допущении упругой работы материала.

Полученный относительный прогиб является мерой жесткости балки и не должен превышать нормативного, зависящего от значения балки.

Для однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, проверка деформативности производится по формуле

, (16.11)

где - значение нормативной нагрузки на балку;

Если проверка по формуле (16.11) не удовлетворяет, то следует увеличить сечение балки , взяв менее прочный материал , или допустить недоиспользование прочности балки, что менее выгодно.