Повышение надежности рамных узлов стальных каркасов многоэтажных зданий

• Автор: Святошенко, Алексей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 222 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. ОБЗОР РАМНЫХ УЗЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В КАРКАСАХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

Введение .
1.1. Конструкции рамных узлов каркасов, применяемых в отечественной строительной практике.
1.2. Опыт зарубежной строительной практики конструирования рамных узлов в каркасах многоэтажных зданий.

1.3. Сравнительный анализ конструкций рамных узлов

1.4. Итоги обзора рамных узлов

Выводы по главе

ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ, РАСЧТ ЭЛЕМЕНТОВ РАМНОГО УЗЛА

Введение .
2.1. Определение уточннных напряжений в сварном шве,
крепящем горизонтальную накладку к поясу колонны
2.1.1. Вычисление нормальных напряжений в сечении накладки при отсутствии в узле рбер жсткости.
2.1.1.1. Прогиб полубсскопсчпой консольной пластинки,
несущей сосредоточенную нагрузку
2.1.1.2 Прогиб полубсскоиечной коисольпои пластинки, несущей распределнную нагрузку
2.1.1.3 Определение нормальных напряжений.
2.1.2. Вычисление нормальных напряжений в сечении накладки при установке в узле рбер жсткости
2.2. Напряжнное состояние пояса колонны, предельные
напряжения
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧТ ЭЛЕМЕНТОВ РАМНОГО УЗЛА
Введение .
3.1. Исходные данные
3.1.1. Расчтные предпосылки
3.1.2. Точность и сходимость результатов расчта МКЭ
3.2. Анализ численного расчта .
3.2.1. Напряжнное состояние элементов рамного узла.
3.2.2. Влияние конструктивных факторов на работу рамных узлов каркасов высотных зданий.
3.2.3. Защемление ригеля в опорном узле и его влияние на перераспределение усилий
3.2.4. Фактический угол поворота опорного сечения ригеля
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИНЖЕНЕРНЫЙ РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ
Введение
4.1. Расчт крайнего рамного узла
4.2. Расчт разработанной конструкции рамного узла
Выводы по главе .
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ РАМНОГО УЗЛА
5.1. Цель эксперимента.
5.2. Выбор и описание модели.
5.3. Характеристики образцов и материала конструкции
5.4. Граничные условия.
5.5. Методика и программа проведения эксперимента
5.6. Методика обработки показаний тсизорезистров.
5.7. Результаты эксперимента.
5.8. Сопоставление результатов для образца 1 .
5.9. Сопоставление результатов для образца 2
5Итоги эксперимента
Выводы по главе .
Основные результаты и выводы.
Библиографический список используемой литературы
Приложение А. Фотографии образца 1 .
Приложение Б. Фотографии образца 2
Приложение В. Обработка результатов эксперимента.
Приложение Г. Основные характеристики материалов.
Приложение Д. Приближенная оценка податливости стенки
колонны
Приложение Е. Справки о внедрении результатов работы.
Приложение Ж. Определение допускаемого усилия на
верхнюю горизонтальную накладку по различным методикам.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Верхние растянутые планки приваривают к полке ригеля фланговыми монтажными швами в нижнем положении, поэтому они в отдельных случаях имеют сложное очертание (см. Характеру работы узла наиболее соответствуют трапецеидальные планки (см. I-1), сечение сварного шва у полки колонны (2-2). Расчетное сопротивление стыковых швов крепления планки к полке колонны принимается не более 0,/? Полка колонны в зоне крепления растянутой горизонтальной планки находится в сложном напряженном состоянии: она сжата в направлении вдоль полки и растянута в поперечном направлении (возможно образование ламелярных трещин вдоль толщины проката). Гст - площадь сечения стенки колонны в зоне узла. Если условие прочности стенки на срез не выполняется, следует установить диагональные ребра [, , ] по типу, показанному на рис. В ЦНИИПСК им. Мельникова в работах Троицкого П. Н. и Левитанского И. В. [] были выполнены экспериментальные исследования моделей рамных узлов, отличающихся наличием диагональных рёбер жёсткости. В соответствие с результатами эксперимента, установка двухсторонних диагональных рёбер жёсткости привела к уменьшению касательных напряжений в стенке на -%. Как отмечают исследователи [], в предельном состоянии доля касательного усилия воспринимаемого стенкой колонны уменьшается, в большей степени включаются диагональные рёбра жёсткости. Инженерного расчёта по определению касательных напряжений при установке диагональных рёбер жёсткости в [] не приводится. Исследователи отмечают, что жёсткость рамного узла в большей степени зависят от мощности стенки колонны. В [] предлагается при установке диагональных рёбер жёсткости отказаться от установки горизонтальных рёбер, подкрепляющих стенку в зоне примыкания нижней горизонтальной накладки. При этом, вероятно, что от угла наклона диагонального ребра жёсткости зависит степень подкрепления стенки колонны от действия сминающих напряжений. В [] в основном выполнено повторение вариантов рамных узлов каркасов, представленных в []. К выше перечисленным рамным узлам добавлены: пространственный узел сопряжение колонны коробчатого сечения с ригелями в двух плоскостях; рамный узел крепления ригеля к колонне двутаврового сечения на фланцах. Также присутствует важное замечание по поводу расчёта пояса колонны в зоне контакта с растянутой горизонтальной накладкой. В зоне крепления растянутого пояса ригеля к фланцу или полке колонны растягивающее усилие направлено поперек толщины листа и поэтому во избежание появления ламелярных трещин и возможного разрушения надлежит обеспечить необходимые механические свойства листа в направлении толщины проката, выбором марки стали, или соответствующим контролем свойств материала конструкции. Рис. Конструктивные схемы рамных узлов: а - узел крепления ригелей к колонне коробчатого сечения; б - узел крепления ригелей к колонне двутаврового сечения на фланцах. Принцип работы рамного узла при пространственном сопряжении ригелей (см. Отличие в том, что горизонта! Крепление горизонтальных листов к колонне выполняется на фланцевых соединениях в построечных условиях. Принцип работы рамного узла сопряжения ригеля с колонной через фланец (см. Изгибающий момент с ригеля раскладывается на пару сил, одна сила пары воспринимается болтами, которые работают на растяжение, вторая сила пары передаётся на стейку колонны лобовым упором. В [] приведены следующие конструкции рамных узлов. Представлено два варианта рамного крепления ригеля к колонне (см. Работа узла: поперечную силу от ригеля воспринимает опорный лист (см. Рис. В [1 приводится два варианта рамных узлов, полностью повторяющих предыдущие узлы. Методика их расчёта не приводится. В [] прочность рамного сопряжения предполагается проверять по формулам (І. Если хотя бы одна из проверок не выполняется, следует увеличить толщину стенки или применить местное усиление в виде утолщённой вставки, выведенной за пределы узла на 0 - 0 мм, предлагается также установка диагональных рёбер жёсткости. Расчёта узла с диагональными рёбрами жёсткости также не приводится.