Узлы сопряжения ферм с колонной.

1.Шарнирный узел (ферма сверху).

При таком решении возможно опирание ферм, как на металлические, так и на железобетонные колонны. Аналогично можно выполнить узел опирания стропильной фермы на подстропильные.

F_ф - опорное давление фермы.

Опорное давление фермы F_ф передается с опорного фланца фермы через строганные или фрезерованные поверхности на опорную плиту колонны или опорный столик подстропильной фермы.

Опорный фланец для четкости опирания выступает на 10 - 12 мм ниже фасонки опорного узла. Площадь торца фланца определяется из условия смятия:

.

Верхний пояс конструктивно на болтах нормальной точности, прикрепленный к фасонке надколонника. Для того, чтобы узел не мог воспринять усилия от расчетного момента и обеспечивал шарнирность соединений, отверстия в фасонках делают на 5 - 6 мм больше диаметра болта.

2. Жесткое сопряжение (ферма сбоку).

Опорное давление фермы передается на опорный столик, угловые швы крепления столика рассчитывают на усилие:

.

Опорный фланец крепят к полке колонны на болтах нормальной точности, чтобы они не могли воспринять опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик:

- горизонтально усилие от опорного момента.

H_р – распор рамы.

Если усилие отрывает фланец от колонны (момент положительный), то болты крепления фланца к колонне работают на растяжение.

Болты проверяют с учетом внецентренного приложения усилия.

Швы крепления фланца к фасонке воспринимают , работают на срез в двух направлениях.

Прочность соединений по металлическим швам проверяем в точке действия наибольших результирующих напряжений (точка А):

,

,

,

,

.

H₁ отрывает фланец от колонны и вызывает его изгиб. Момент при изгибе фланца определяется в защемленной балке пролетом l, равным расстоянию между болтами:

,

,

а – длина фланца,

t – толщина фланца.

Желательно чтобы H₁ проходила через центр фланца, тогда усилие растяжения всех болтов одинаковое. Число болтов:

.

Шов крепления фланца к фасонке работает на срез. Его высота:

.

Если усилие H₁ не проходит через центр фланца, то учитываем эксцентриситет.

Если большие опорные моменты, то для повышения жесткости следует применять сварку.

Если фланец сделать тонким (8 - 10мм) и коротким, а расстояние между болтами b по вертикали 160 - 200мм, то он будет гибким и не сможет воспринимать усилие H₁. Предельно усилие H₁ , которое может воспринимать фланец с учетом образования пластического шарнира:

,

- пластический момент сопротивления фланца:

– коэффициент вероятности повышенных значений предела текучести.

Отсюда .

При малом значении опорного момента им можно пренебречь, а соединение считать шарнирным.

Стальные каркасы многоэтажных зданий.

Многоэтажные здания – это здания выше 20 этажей. В них четко разделенные конструкции на несущие и ограждающие. Несущие конструкции – каркас из высокопрочных материалов. Ограждающие конструкции – эффективные стеновые материалы. Каркас может быть стальным, железобетонным (с гибкой и жесткой арматурой) и смешанным.

Достоинства каркаса из стали: высокая индустриальность, минимальная строительная площадка, высокая прочность материалов, позволяет делать минимальное сечение колонн.

В нижних этажах целесообразно применять колонны из низколегированной стали. Для защиты стали от пожара и коррозии, каркасы бетонируют, облицовывают керамическими блоками, специальными плитами или покрывают защитными составами. Каркасы многоэтажных зданий воспринимают значительные нагрузки. Вертикальные: собственный вес здания и полезные нагрузки. Горизонтальные: ветровые, сейсмические и температурные. Основные элементы каркаса: колонны и балки. Расход материалов на стальной каркас, отнесенный к 1 м³ здания, определяется:

,

n – число этажей.

Несущие системы многоэтажных зданий могут быть каркасные, бескаркасные и смешанные. Наиболее распространена каркасная система, разделяется на: связевую, рамно-связевую и рамную.

Фундамент – обычно сплошная железобетонная плита. вертикальная нагрузка через балки перекрытия передаются на колонны, с колонн на фундаменты. Для восприятия и передачи горизонтальных нагрузок на фундамент в каркасе здания нужны жесткие по высоте системы. Связевая система отвечает принципу концентрации материала и позволяет проектировать элементы каркаса более легкими, типовыми. Рамная система более сложная, менее жесткая, предпочтительная для невысоких зданий. Вертикальные связи устраивают в виде консольных ферм, защемленных в фундамент. Иногда вертикальные связи проектируются в виде сплошных железобетонных стенок или системных оболочек, расположенных внутри каркаса или по периметру.