Рамная конструкция с несущими элементами нового типа сечения из тонколистовой оцинкованной стали
Анализ результатов исследования рамы каркаса здания с элементами составного бикоробчатого сечения из холодногнутых оцинкованных профилей. Характеристика нескольких вариантов составного поперечного сечения несущих элементов двускатной рамы каркаса здания.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 27.02.2018 |
Размер файла | 361,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Инженерно-строительный институт Сибирского Федерального Университета
Рамная конструкция с несущими элементами нового типа сечения из тонколистовой оцинкованной стали
Тарасов А.В., Тарасов И.В. , Петухова И.Я., Кандидат технических наук
Красноярск
Civil Engineering Institute of Siberian Federal University
Frame construction with bearing elements of a new type of galvanized steel
Tarasov A.V., Tarasov I.V., Petukhova I.Y. PhD in Engineering
Krasnoyarsk
Аннотация
В статье представлены результаты экспериментальных и численных исследований рамы каркаса здания пролётом 12 м с элементами составного бикоробчатого сечения из холодногнутых оцинкованных профилей.
Ключевые слова: узловое соединение тонкостенных профилей, многорядные болтовые фрикционные соединения, нахлесточные болтовые соединения.
Abstract
The offered constructive decision makes possible to increase bearing ability of node point of a girder and a column, made of cold formed thin zinced steel and as to raise level of factory readiness of frames.
Keywords: node point of the thin-walled zinced profiles, multiple-strand frictional bolt assembly, lap-bolted joint.
В начале XXI века прогрессивно развивается направление строительства с применением лёгких стальных тонкостенных оцинкованных профилей (ЛСТК). Область применения ЛСТК: несущие и ограждающие конструкции объектов промышленного и гражданского назначения.
Наиболее используемая конструктивная схема зданий из ЛСТК - каркасная. Известны элементы ригелей (балки или элементы фермы) [1], [2] и др., которые решены в виде составных двутавров из двух С-образных и ?-образных профилей (Рис.1, а, б). Известно также составное коробчатое сечение (Рис.1, в).
В данной работе для образования несущих элементов рамы каркаса здания предлагается использовать ?-профили толщиной 1,5 мм. Расчеты показали, что такой тип профилей обладает большей устойчивостью стенок по сравнению с распространёнными С-образными профилями. Наличие продольных гофров позволяет увеличивать высоту стенки, обеспечивая местную устойчивость. Повышение несущей способности элемента, в свою очередь, создаёт предпосылки для увеличения шага рам.
а) б) в)
Рис.1 - Варианты составного поперечного сечения несущих элементов двускатной рамы каркаса здания. а - составной двутавр из двух С-образных профилей; б - составной двутавр из двух ?-образных профилей; в - коробчатое сечение из двух ?-образных профилей
Критическим фактором для сжатых или сжато-изгибаемых ?- и С-образных профилей (Рис.1, а, б) является местная потеря устойчивости полок. Полки двутавра, имеющие закрепление по одной грани (стенке балки) в большей степени подвержены местной потере устойчивости в процессе эксплуатации, а так же деформациям при транспортировке и монтаже, по сравнению с коробчатым сечением, образованным из тех же профилей (Рис.1, в). холодногнутый двускатный оцинкованный
В экспериментально-теоретических исследованиях предпочтение отдано раме каркаса здания с несущими элементами, имеющими замкнутое бикоробчатое сечение (Рис.2, в).
а) б) в)
Рис. 2 - Формообразование бикоробчатого сечения несущих элементов рамы. а - форма ?-профилей; б - профили, перевернутые (указано стрелками) для образования бикоробчатого сечения; в - бикоробчатое сечение несущих элементов рамы.
Формообразование элементов производится следующим образом. Профили (Риc.2, а) содержат две полки разной ширины (B1, B2) с перпендикулярными отгибами, направленными навстречу друг к другу, при этом:
B1=B2-2·t (1)
где B1 - ширина меньшей полки; B2 - ширина большей полки; t-толщина металла профиля.
Для образования бикоробчатого сечения, профили повернуты друг к другу внутренними поверхностями (Рис.2,б) так, что бы бульшие полки профилей B2 охватывали снаружи сопрягаемые меньшие полки B1 (Рис.2,в).
Уступы в средней части стенки профилей (гофры) выполнены такой глубины V (Рис.2, а), что в составном сечении совмещены и могут быть скреплены при помощи метизов.
(2)
где V - глубина гофра.
В данной работе для изготовления несущих элементов экспериментальной конструкции приняты следующие параметры сечения ?-профилей: B1= 98 мм; B2=101 мм; h1= h2=95 мм; h3=85 мм; H=375 мм; t=1,5 мм. Равенство участков h1 и h2 не является обязательным условием, однако это позволяет использовать один типоразмер профилей для образования бикоробчатого сечения (Рис.2, б, в).
В элементах бикоробчатого сечения отсутствуют свободные свесы полок. В продольном направлении профилей полки имеют отгибы, через которые закрепляются к стенке противоположного профиля при помощи метизов. Таким образом, по отношению к тавровым сечениям преимуществом выбранного сечения является бульшая несущая способность по условию потери устойчивости полок, а также большая устойчивость к изгибно-крутильным деформациям. В сравнении с коробчатым сечением, представленном на рисунке 1в, преимущество заключается в объединении стенок профилей, что повышает их устойчивость. Кроме того, форма профилей позволяет использовать один типоразмер профилей и не требует обязательного их скрепления в составе коробчатого сечения.
Экспериментальные исследования были выполнены для двускатной поперечной рамы каркаса здания пролётом 12 м, высотой 4,5 м (Рис.3).
Рис.3. Экспериментальная рама пролётом 12 м
На сегодняшний день рамные конструкции из ЛСТК зачастую выполняют с затяжками. Одной из целей являлось создание рамы без использования затяжки, которая значительно уменьшает полезный объем здания и требует создания сложных карнизных узлов.
Для обеспечения необходимых характеристик узлов сопряжений были выполнены экспериментально-теоретические исследования болтовых соединений. В ходе исследований были учтены особенности работы многоболтовых фрикционных соединений тонкостенных элементов и определены оптимальные параметры их применения в узлах рамной конструкции.
Некоторая сложность заключается в том, что длина холодногнутых элементов ограничена и составляет, в среднем, 3 м. Существующее оборудование не позволяет изготовить холоднокатанные профили с такой точностью, которая требуется для образования составного бикоробчатого сечения.
Рис.4. Ригель пролётом 6 м в разобранном виде
Поэтому формообразование длинноразмерного элемента производится путём нахлёсточного соединения холодногнутых профилей с предварительным их взаимным смещением (Рис.4). В таком варианте в ригеле отсутствуют сквозные стыки и каждом соединении один из профилей цельный.
По результатам испытаний было установлено, что несущая способность рамы каркаса здания пролётом 12 м составила 7560 кг, что соответствует 210 кг/м2 для здания с шагом поперечных рам 3 м.
В численных исследованиях выявлено, что при использовании цельных по длине ригелей несущая способность увеличивается до 11800 кг, что соответствует 316 кг/м2 для здания пролётом 12 м и шагом поперечных рам каркаса 3 м. Увеличение пролёта конструкции возможно за счет варьирования конфигурации сечения (изменение толщины используемого металла, ширины и высоты профиля в целом или его отдельных участков).
Таким образом, предложенные решения позволяют эффективно применять технологию ЛСТК для строительства промышленных и гражданских объектов, расположенных в I, II и III снеговых районах.
Литература
1. Семко, В. А.. Анализ конструктивных мер для повышения надежности покрытий из легких стальных тонкостенных профилей [Текст]/ В. А. Семко, Д.А. Прохоренко // СтройМеталл. - 2011. - №5. - С. 18-23.
2. Серия 1.420.3-39.08 Каркасы стальные «УНИТЭКС-Р1» одноэтажных производственных зданий с применением рам из гнутых (В том числе оцинкованных) профилей, 2008.
References
1. Semko, V. A. Analysis of structural measures to improve the reliability of the roofs of light steel thin-walled profiles/ V.A. Semko, D.A. Prokhorenko // StroyMetall. - 2011. - №5. - p. 18-23.
2. Series 1.420.3-39.08 Steel frames “UNITEKS-R1” single-storey industrial buildings with the use of bent (including galvanized) profiles, 2008.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Периоды развития металлических конструкций. Определение усилий в стержнях рамы, нагрузки на ригель, реакций опоры. Приведение внешней нагрузки на ригель к узловой. Расчет рамы на постоянную, ветровую и снеговую нагрузку. Подбор сечения стержней рамы.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 26.02.2013Сбор нагрузок и статический расчет. Расчет на прочность разрезных балок сплошного сечения из стали. Проверка сечения по касательным напряжениям. Проверка прогиба. Конструирование главной балки. Компоновка составного сечения. Определение размеров стенки.
курсовая работа [122,2 K], добавлен 24.10.2013Площадь поперечного сечения стержня. Изменение статических моментов площади сечения при параллельном переносе осей координат. Определение положения центра тяжести сечения, полукруга. Моменты инерции сечения. Свойства прямоугольного поперечного сечения.
презентация [1,7 M], добавлен 10.12.2013Система нормирования отклонений формы поперечного сечения тел вращения. Технические характеристики и принципы работы кругломеров. Круглограмма с записью отклонений от круглости поперечного сечения вала. Средства измерений отклонений от круглости.
лабораторная работа [7,9 M], добавлен 21.01.2011Компоновка поперечной рамы. Определение нагрузок на поперечную раму. Расчет верхней части колонны и жесткостных характеристик рамы. Расчет раздельной базы сквозной колонны. Определение нагрузок, действующий на ферму и подбор сечения элементов фермы.
курсовая работа [199,2 K], добавлен 25.03.2013Выполнение проектировочного расчета на прочность и выбор рациональных форм поперечного сечения. Выбор размеров сечения балки при заданной схеме нагружения и материале. Определение моментов в характерных точках. Сравнительный расчет и выбор сечения балки.
презентация [100,2 K], добавлен 11.05.2010Анализ конструктивных особенностей стального стержня переменного поперечного сечения, способы постройки эпюры распределения нормальных и касательных напряжений в сечении балки. Определение напряжений при кручении стержней с круглым поперечным сечением.
контрольная работа [719,5 K], добавлен 16.04.2013Описание и назначение технических характеристик фюзеляжа самолета. Возможные формы поперечного сечения. Типовые эпюры нагрузок, действующих на фюзеляж. Расчет напряженно-деформированного состояния. Сравнительный весовой анализ различных форм сечений.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 13.10.2017Определение размеров деталей или внешних нагрузок, при которых исключается возможность появления недопустимых с точки зрения нормальной работы конструкции деформаций. Напряжения в точках поперечного сечения при изгибе с кручением. Расчет на прочность.
курсовая работа [1017,9 K], добавлен 29.11.2013Определение нагрузки и расчетных усилий, воспринимаемых балками настила до и после реконструкции здания. Подбор сечения балки настила и характеристики выбранного двутавра. Методика усиления балки увеличением сечения. Расчет поясных швов и опорного узла.
контрольная работа [369,8 K], добавлен 20.09.2011Возможность выработки обрезных и пиломатериалов заданного сечения из пиловочного сырья различных диаметров. Расчет зависимости площади поперечного сечения бруса, процентного выхода пиломатериала от диаметра бревна. Диапазон основных диаметров бревен.
лабораторная работа [1,2 M], добавлен 25.09.2014Процесс определения нагрузки и расчетных усилий, воспринимаемых балками настила до реконструкции здания. Расчет и конструирование усиления балок при выборе необходимого сечения. Проверка прочности и жесткости усиленной балки: опорный узел и поясные швы.
курсовая работа [215,1 K], добавлен 13.02.2011Схема балочной клетки нормального типа. Расчёт балки настила. Схема балочной клетки усложнённого типа. Подбор сечения, момент инерции, погонная расчётная и нормативная нагрузка. Расчёт второстепенной балки. Момент сопротивления сечения.
курсовая работа [593,8 K], добавлен 26.01.2011Определение нагрузки и расчетных усилий, воспринимаемых балками настила до и после реконструкции здания. Подбор сечения балки настила. Усиление балки увеличением сечения. Расчет поясных швов и опорного узла. Проверка прочности и жесткости усиленной балки.
контрольная работа [49,2 K], добавлен 20.01.2015Расчет древесно-стружечной плиты покрытия. Определение прочностных характеристик материалов, частных и поправочных коэффициентов. Конструирование и расчет трехшарнирной рамы гнутоклееной. Обеспечение долговечности несущих и ограждающих конструкций.
курсовая работа [328,6 K], добавлен 05.05.2019Определение расчетных значений изгибающих и поперечных моментов балки, высоты из условия прочности и экономичности. Расчет поперечного сечения (инерции, геометрических характеристик). Обеспечение общей устойчивости балки. Расчет сварных соединений и опор.
курсовая работа [1023,2 K], добавлен 17.03.2016Выбор материала для несущих элементов конструкции. Определение размеров поперечного сечения пролетных балок мостов крана. Проверочный расчет на прочность и конструктивная проработка балок. Размещение ребер жесткости. Проверка местной устойчивости стенок.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 18.05.2014Совместное действие изгиба с кручением. Определение внутренних усилий при кручении с изгибом. Расчет валов кругового (кольцевого) поперечного сечения на кручение с изгибом. Определение размера брусьев прямоугольного сечения на кручение с изгибом.
курсовая работа [592,6 K], добавлен 11.09.2014Назначение, технические данные, конструкция и принцип работы насоса НЦВ 40/40. Гидравлический расчет проточной части. Профилирование меридионального сечения рабочего колеса. Расчет спиральной камеры круглого сечения. Расчет на прочность вала насоса.
курсовая работа [917,5 K], добавлен 14.04.2015Назначение и описание колонны коробчатого сечения и основные условия на ее приемку и изготовление. Выбор способа сборки и сварки, технико-экономические обоснования. Оформление технологической документации на изготовление колонны коробчатого сечения.
курсовая работа [741,5 K], добавлен 07.01.2016