Торцевая планка размеры: размеры и монтаж фронтонной планки для металлочерепицы

Похожие материалы:

Карнизная планка, виды карнизных планок, монтаж, полезные советы.

Среди доборных кровельных элементов особое место занимает карнизная планка. На площади кровли данный элемент занимает незначительное пространство, однако основная защитная функция и сохранение целостности крыши от влаги приходится именно на планку карнизную. Что требуется  знать при монтаже данного элемента, чтобы «планка не запала»?

Как выглядит планка карнизная

Карнизную планку изготавливают промышленным способом на листогибочном оборудовании. В большинстве случаев планка имеет стандартную конфигурацию, отличаясь лишь углом отгиба полочки.

Ширина плоскости вертикальной и размеры карнизных планок зависят от конструкции стропильной системы, и логически повторяют угол наклона кровельного полотна.

Длина готового изделия может достигать двух-трех метров, а размеры  плоских полочек и граней 80х60х10 мм или 100х60х20мм, толщина листа планки 0,4- 0,6 мм.

Именно по изгибу двух плоскостей планки вода беспрепятственно капает в водосточную систему, минуя надежный тыл – лобовую карнизную доску кровли. Напомним, что планка носит второе название – капельник.

Не следует путать конструкцию торцевой и карнизной планки. Различия между планками заключаются в способе и месте крепления.

Торцевая планка защищает грань боковую между карнизом дома и его коньком.

Традиционно планки-капельники устанавливают под слой гидроизоляционный  на обрешетку внахлест и заводят висящий край в водосточный желоб.

Для каждого вида кровельного полотна различают свою технологию монтажа, однако конструкция карнизной планки для мягкой кровли и кровли металлочерепичной одинаковы.

Монтаж карнизной  планки для различных видов кровли

планка для крыши из профнастила

Производить монтаж крыши из профлистов начинают с установки планки. Обязательным условием при монтаже карнизной планки для профнастила является ее расположение ниже гидроизоляционного ковра. В этом случае, влага или конденсат, спускающийся по гидроизоляционной пленке, должны попадать на планку, а затем срываться в водосборную систему.

Первоначально на кровельных скатах устанавливают торцевые доски. Самую верхнюю доску устанавливают выше обрешетки и к этой доске крепят планку.  Дополнительно под профнастил монтируют уплотнитель воздухопроницаемый для естественного удаления водяных паров. Планки устанавливают внахлест и крепят с применением саморезов или болтов оцинкованных.

Полезные советы

Планки карнизные встык крепить не рекомендуется. Нахлест на край уже закрепленной планки должен составлять минимум  1 см.

планка для металлочерепичной крыши

Монтаж карнизной планки для металлочерепицы осуществляют перед настилом листов. Первоначально производят установку лобовой (карнизной) доски к торцам системы стропильной.

Карнизную доску можно устанавливать в специальные пазы для оцинкованного крепежа.

Затем подготавливают опору для подшивки свеса. Подшивку осуществляют с использованием доски шпунтованной и опорного бруса. Следующий этап это установка атрибутов водосточной системы. Планку карнизную устанавливают между настилом из листов поверх водосточного крепления.

Крепежными элементами являются саморезы, ввинчиваемые в доску лобовую (карнизную) с шагом 30 см.

Более детальная информация по устройству водосточной системы и капельника, представлены в видео.

планка кровельная из мягких материалов

Карнизная планка для мягкой кровли может иметь изгиб 100-130 градусов. Поэтому ее  подбирают в зависимости от наклона скатов кровельных. Капельник монтируют по краю кровли в направлении вертикально вниз.

Это условие распространяется на все виды мягкой кровли: рулонной, гибкой черепицы или мембраны кровельной.

Подкровельное пространство обрешетки оборудуют отверстиями для вентиляции и прохода воздуха через аэрационные каналы. Основание карнизной планки для черепицы закрепляют на обрешетку и устанавливают фронтонные защитные  планки на края обрешетки. Затем обрабатывают и устанавливают ковер под ендову, предварительно промазав края битумной мастикой.

Рекомендуется на установленную планку приклеить мягкий кровельный материал, а затем произвести укладку рядовой черепицы. Располагать мягкую черепицу необходимо так, чтобы черепицы первого ряда «захватили» большую часть кровли. Последующую рядовую черепицу укладывают со сдвигом. Края черепицы у торцов приклеивают особенно тщательно.

Планку для мягкой кровли монтируют с нахлестом (с минимальной шириной  края 2 см) и фиксируют зигзагообразно. Для крепления используют кровельные гвозди, шаг крепления достигает 10-15 см.

Как произвести собственноручно установку капельника на черепицу, показано в этом видео.

Полезные советы

Применительно для крыши из профнастила или металлочерепицы основание планки закрепляют на обрешетку. Нижний край планки направляют на установленный водосточный короб или желоб вертикально или под углом. Радиус падения капель от плоскости стены  может составлять 45 градусов.

Подлив воды на планку и визуально проследив проход капель, размещение капельника подбирают под выход капель воды. Можно немного опустить или укоротить наклон и месторасположение, пока капельник не закреплен окончательно.

Фартуки-капельники

Здоровой альтернативой карнизной планке металлической при устройстве крыши из мягких покрытий являются декоративные фартуки капельники, представляющие собой скрученное покрытие развертку.  Наружным слоем фартуков является стальное оцинкованное полимерное покрытие толщиной 0,7 мм.

Монтировать такой капельник сплошное удовольствие: проклеил специальной мастикой, развернул «самобранку» и разложил по месту крепления. Возможно, данные перспективные материалы найдут своих поклонников при монтаже «капризной» планки.

Таким образом, процесс монтажа капельника для любого типа кровли можно произвести самостоятельно.

Простые соединения — SteelConstruction.info

В этой статье рассматриваются номинально штифтовые соединения (простые соединения), которые используются в многоэтажных скрепленных каркасах в Великобритании. Эта форма скрепленной конструкции с номинально штифтовыми соединениями называется «простой конструкцией».

В статье перечислены типы простых подключений, которые наиболее часто используются в Великобритании. В нем представлены процедуры их проектирования в соответствии с Еврокодом 3 и обсуждаются относительные достоинства типов концевых соединений балок.Обсуждаются преимущества стандартизации соединений для соединений балка-балка и балка-колонна с использованием ребристых пластин и гибких соединений концевых пластин.

Соединения колонн, основания колонн и соединения распорок также обсуждаются вместе с кратким упоминанием специальных соединений.

Детали соединений стандартной пластины оребрения

[вверх] Типы простых соединений

Простые соединения — это номинально штыревые соединения, которые, как предполагается, передают только торцевой сдвиг и имеют незначительное сопротивление вращению. Поэтому не переносите значительные моменты в предельное состояние. Это определение лежит в основе конструкции многоэтажных скрепленных рам в Великобритании, спроектированных как «простая конструкция», в которой балки спроектированы как легко поддерживаемые, а колонны рассчитаны на осевую нагрузку и малые моменты, вызванные концевыми реакциями со стороны балки. Стабильность каркаса обеспечивается связями или бетонным стержнем.

Простые подключения

В Великобритании используются две основные формы простого подключения (как показано справа):

Обычно встречаются простые соединения:

Простые соединения могут также потребоваться для косых соединений, балок, эксцентричных по отношению к колоннам, и соединения с стенками колонн.Они классифицируются как специальные соединения и рассматриваются отдельно.

[вверх] Процедуры проектирования

Конструкция простых соединений основана на стандарте BS EN 1993-1-8 ^[1] и прилагаемом к нему Национальном приложении ^[2] . Возможности компонентов подключения основаны на правилах, приведенных в пункте 3.6. Расстояние между крепежными элементами соответствует разделу 3.5 и рекомендациям, представленным в «Зеленой книге» (SCI P358).

Публикация ECCS No.126 ^[3] также предоставляет полезное руководство по проектированию простых соединений в соответствии с Еврокодом 3.

[вверх] Совместное рассмотрение

[вверху] Совместная классификация

Согласно BS EN 1993-1-8 ^[1] , шарниры с номинальным штифтом:

• Должен быть способен передавать внутренние силы, не создавая значительных моментов, которые могут отрицательно повлиять на элементы или конструкцию в целом, и
• Быть способным воспринимать результирующие повороты при расчетных нагрузках

Кроме того, соединение должно:

• обеспечивают направляющее ограничение для элементов, которое было принято в конструкции стержня.
• обладают достаточной прочностью, чтобы удовлетворить требованиям структурной целостности (сопротивление связыванию).

BS EN 1993-1-8 ^[1] требует, чтобы все соединения были классифицированы; по жесткости, которая подходит для общего анализа упругости, или по прочности, что подходит для глобального анализа жесткой пластики, или по жесткости и прочности, что подходит для глобального анализа упруго-пластического материала.

Классификация по жесткости:

Начальная жесткость соединения при вращении, рассчитанная в соответствии с BS EN 1993-1-8 ^[1] , 6.3.1 сравнивается с границами классификации, приведенными в BS EN 1993-1-8 ^[1] , 5.2.2.

В качестве альтернативы, соединения могут быть классифицированы на основе экспериментальных данных, предыдущего опыта удовлетворительной работы в аналогичных случаях или расчетов, основанных на данных испытаний.

Классификация по прочности:

Следующие два требования должны быть удовлетворены, чтобы классифицировать соединение как номинально закрепленное на основе его прочности:

• Расчетное сопротивление моменту соединения не превышает 25% расчетного сопротивления моменту, необходимого для полнопрочного соединения
• Соединение должно выдерживать повороты, возникающие в результате расчетных нагрузок.

В национальном приложении Великобритании к BS EN 1993-1-8 ^[2] говорится, что соединения, разработанные в соответствии с «Зеленой книгой» (SCI P358), могут быть классифицированы как соединения с номинальным штифтом.

Все стандартные соединения, указанные в «Зеленой книге» (SCI P358), могут быть классифицированы как номинально штифтовые на основании требований к прочности и обширного опыта использования деталей на практике. Следует проявлять осторожность, прежде чем вносить изменения в стандартные детали, поскольку полученное соединение может выходить за рамки положений Национального приложения Великобритании ^[2] .Особенно:

• Возможность вращения деталей стандартной пластины оребрения была подтверждена испытанием; модифицированные детали не могут быть пластичными
• Толщина торцевых пластин на всю глубину была ограничена, чтобы обеспечить сопротивление моменту менее 25% от полной прочности соединения, и поэтому их можно классифицировать как номинально штифтовые.

[вверх] Структурная целостность

Строительные нормы Великобритании требуют, чтобы все здания проектировались таким образом, чтобы избежать непропорционального обрушения.Обычно это достигается за счет проектирования соединений в стальной раме (соединения балки с колонной и стыков колонны) с учетом сил связывания. Руководство по расчетным значениям связывающих усилий дано в BS EN 1991-1-7 ^[4] , приложение A, и в его национальном приложении для Великобритании ^[5] . Требования относятся к классу здания с расчетным значением горизонтальной силы сцепления, как правило, не менее 75 кН, а обычно значительно выше. Детали торцевой пластины на полную глубину были разработаны для обеспечения повышенного сопротивления связыванию по сравнению с деталями на торцевой пластине частичной глубины.Более подробная информация о структурной устойчивости представлена ​​в SCI P391.

[вверху] Выбор типов подключения

Выбор торцевых соединений балки часто бывает весьма сложным. Относительные достоинства трех типов соединений (концевые пластины с частичной глубиной, концевые пластины с полной глубиной и пластины с ребрами) суммированы в таблице ниже. Выбор балок и соединений, как правило, является обязанностью подрядчика по изготовлению стальных конструкций, который выбирает тип соединения в соответствии с рабочей нагрузкой, экономичностью и временной стабильностью во время монтажа.

Относительные достоинства типов торцевых соединений балок

	Концевая пластина частичной глубины	Концевая пластина на всю глубину	Ребристая пластина
Дизайн
Сопротивление сдвигу — процент сопротивления балки	до 75%	100%	До 50% До 75% с двумя вертикальными рядами болтов
Сопротивление связыванию	Ярмарка	Хорошо	Хорошо
Особые особенности
Перекос	Ярмарка	Ярмарка	Хорошо
Балки, эксцентриковые относительно колонн	Ярмарка	Ярмарка	Хорошо
Присоединение к стенкам колонны	Хорошо	Хорошо	Fair Для облегчения монтажа может потребоваться снятие изоляции с фланца. Для длинных пластин с оребрением может потребоваться повышение жесткости
Изготовление и обработка
Производство	Хорошо	Хорошо	Хорошее Для длинных пластин с ребрами может потребоваться повышение жесткости
Обработка поверхности	Хорошо	Хорошо	Хорошо
Монтаж
Простота монтажа	Удовлетворительное Требуется уход за двусторонними соединениями	Удовлетворительное Требуется уход за двусторонними соединениями	Хорошо
Корректировка площадки	Ярмарка	Ярмарка	Ярмарка
Временная устойчивость	Ярмарка	Хорошо	Ярмарка

[вверх] Композитные полы

Известно, что взаимодействие с композитным полом влияет на поведение простого соединения. Обычной практикой является проектирование таких соединений без использования преимуществ непрерывности арматуры через бетонную плиту. Однако SCI P213 позволяет учесть непрерывность арматуры, обеспечивая относительно простые соединения торцевой пластины на всю глубину со значительным моментным сопротивлением. В скрепленной раме это сопротивление можно использовать для уменьшения момента и прогиба в середине пролета, облегчая выбор балки меньшего размера.

[наверх] Стоимость

Простые соединения неизменно дешевле в изготовлении, чем соединения с моментным сопротивлением, поскольку они требуют гораздо меньших затрат на изготовление, особенно при сварке.

Дать конкретное руководство по затратам сложно, поскольку показатели качества изготовления у подрядчика по металлоконструкциям могут значительно различаться и зависят от уровня инвестиций в оборудование и оборудование. Однако основная цель — минимизировать объем работы. Затраты на материалы для фитингов и болтов невелики по сравнению с затратами на изготовление, в которых преобладает сварка. В типичном производственном цехе стоимость изготовления соединений может составлять от 30% до 50% от общей стоимости изготовления.

Стандартные соединения эффективны при их производстве. Подрядчики по производству металлоконструкций оборудуют свои мастерские специализированным оборудованием, которое увеличивает скорость изготовления, позволяя им производить фитинги и готовить элементы намного быстрее, чем если бы конфигурация соединений каждый раз была другой.

Стандартизированные детали означают, что стальные конструкции легко монтировать, что обеспечивает более безопасную рабочую среду для монтажников.

Из-за особенностей большинства болтовых соединений, соединения являются съемными в конце срока службы конструкции.Металлоконструкции можно демонтировать, повторно использовать или переработать, что снижает воздействие строительства на окружающую среду.

[вверх] Стандартные соединения

[вверх] Преимущества стандартизации

В типичной многоэтажной раме со связями на соединения может приходиться менее 5% веса рамы и 30% или более от общей стоимости. Таким образом, эффективные соединения потребуют минимальных трудозатрат на детализацию, изготовление и монтаж.

[вверху] Соединения балка-балка и балка-колонна

Приведенные ниже процедуры проектирования подходят как для ручного расчета, так и для подготовки компьютерного программного обеспечения.

Проектирование соединений вручную может быть трудоемким процессом, поэтому полный набор таблиц сопротивлений был включен в «Зеленую книгу» (SCI P358).

Проверка прочности шарнирного соединения с номинальным штифтом включает три этапа:

1. Обеспечение того, чтобы соединение было детализировано таким образом, чтобы оно создавало только номинальные моменты, которые не оказывали отрицательного воздействия на элементы или само соединение. Стык должен быть детализирован так, чтобы он вел себя пластично.
2. Определение пути нагрузки через соединение i.е. от луча к опорному элементу.
3. Проверка сопротивления каждого компонента.

Для нормального проектирования существует десять процедур проектирования для всех частей соединения балки с балкой или балки с колонной на вертикальный сдвиг.

Необходимо еще шесть проверок, чтобы проверить сопротивление соединения стыку. Соединения балки с колонной должны иметь возможность противостоять боковым силам связывания, если этим силам не противодействуют другие средства внутри конструкции, такие как плиты перекрытия.

В таблице ниже приведены процедуры проверки, необходимые для концевых пластин частичной глубины, концевых пластин полной глубины и пластин оребрения. Процедуры проектирования полностью описаны в «Зеленой книге» (SCI P358).

Примечания: Проверки сопротивления изгибу, сдвигу, локальному и поперечному изгибу секции балки с надрезом включены в эту таблицу, поскольку обычно на этапе детализации устанавливаются требования к надрезам, после чего необходимо выполнить проверку уменьшенного сечения.

Соединения балки с балкой

Соединения балки с колонной

[вверху] Гибкие соединения концевой пластины

Соединения между балкой и колонной и балкой с балкой

Типичные соединения гибкой концевой пластины показаны на рисунке справа.Торцевая пластина, которая может быть частичной глубиной или полная глубина, приварена к балкам в мастерском. Луч затем крепится к опорной балки или колонны на месте.

Этот тип подключения относительно недорог, но имеет недостаток, заключающийся в том, что мало возможностей для настройки на месте. Общая длина балки должна изготавливаться в жестких пределах, хотя для компенсации допусков на изготовление и монтажных допусков можно использовать пакеты.

Торцевые пластины, вероятно, являются наиболее популярными из простых соединений балок, используемых в настоящее время в Великобритании.Их можно использовать с наклонными балками и выдерживать умеренные смещения в стыках балок с колоннами.

Flowdrill, Hollo-Bolts, Blind bolts или другие специальные узлы используются для соединений с колоннами с полым профилем.

Требования к детализации и проверка конструкции для соединений концевых пластин частичной и полной глубины, которые применимы к соединениям балка с балкой, а также к соединениям балка с колонной, подробно описаны в «Зеленой книге» (SCI P358) . Сюда входят процедуры, рабочие примеры, детализация и таблицы проектных сопротивлений.

Также доступен инструмент для проектирования торцевой пластины.

Стандартные детали гибкой концевой пластины (концевые пластины полной и частичной глубины) показаны на рисунке ниже вместе с рекомендованными размерами и фитингами.

Стандартные соединения с гибкой концевой пластиной

Болты Hollo-Bolts

Опорная балка	Рекомендуемый размер концевой пластины b p × t p	Калибр для болтов p 3
До 533 UB	180 × 10	90
533 UB и выше	200 × 12	110
Торцевая пластина: Сталь С275, минимальная длина 0. 6 ч b1, где ч б1 является глубина поддерживаемого луча Шаг по вертикали: p 1 = 80 мм Конечное расстояние: e 1 = 45 мм Расстояние от края: e 2 = 45 мм

[вверху] Ребристые пластины

Соединения между балкой и колонной и балкой с балкой

Соединения с ребристыми пластинами экономичны в изготовлении и просты в установке.Эти соединения популярны, так как они могут быть самыми быстрыми соединениями для монтажа и преодоления проблемы общих болтов в двусторонних соединениях.

соединительной пластины плавника состоит из длины пластины сваренной в мастерской к опорному элементу, к которому поддерживается веб луч болтового на месте, как показано на рисунке, приведенном ниже. Существует небольшой зазор между концом балки и опорной колонной.

Соединения оребрения

При проектировании соединения пластин с ребрами важно определить соответствующую линию действия для сдвига.Есть две возможности: либо сдвиг действует на лицевую сторону колонны, либо он действует вдоль центра группы болтов, соединяющей пластину оребрения с стенкой балки. По этой причине оба критических сечения должны быть проверены на наличие минимального момента, принимаемого как произведение вертикального сдвига и расстояния между лицевой стороной колонны (или стенки балки) и центром группы болтов. Затем оба критических сечения проверяются на результирующий момент в сочетании с вертикальным сдвигом. Из-за неопределенности момента, прилагаемого к пластине оребрения, сварные швы пластины оребрения рассчитываются на полную прочность.

Соединения пластин с ребрами получают свою способность вращения в плоскости за счет деформации болта при сдвиге, деформации отверстий под болты в подшипнике и изгиба пластины с ребрами вне плоскости. Обратите внимание, что пластины оребрения с длинными выступами имеют тенденцию к скручиванию и выходу из строя из-за поперечного изгиба при кручении. Дополнительная проверка для учета этого поведения включена в процедуры проектирования соединений пластин с ребрами.

«Зеленая книга» (SCI P358) содержит подробные требования, проверки конструкции и процедуры, применимые к конструкции пластин оребрения.Рабочие примеры и таблицы расчетных сопротивлений также приведены в этой публикации.

Также доступен инструмент для проектирования пластин с ребрами.

Детали соединений стандартной пластины оребрения

Детали соединения стандартной пластины оребрения

Номинальная глубина поддерживаемой балки (мм)	Вертикальные линии крепления болтов n 2	Рекомендуемый размер пластины оребрения (мм)	Расстояние между болтами по горизонтали, e 2 / e 2 или e 2 / p 2 / e 2 (мм)	Зазор, г h (мм)
≤610	1	100 × 10	50/50	10
> 610 *	1	120 × 10	60/60	20
≤610	2	160 × 10	50/60/50	10
> 610 *	2	180 × 10	60/60/60	20
Болты: M20 8. 8 отверстий диаметром 22 мм Пластина: S275 сталь, минимальная длина 0,6 ч b1, где ч б1 является глубина поддерживаемого луча Сварной шов: Два скругления 8 мм для листов толщиной 10 мм
* Для балок номинальной глубиной более 610 мм отношение пролета к глубине балки не должно превышать 20, а расстояние по вертикали между крайними болтами не должно превышать 530 мм

Растущий интерес к использованию S355 для пластин оребрения вызвал вопросы о жесткости таких пластин. связи — они еще номинально закреплены? Чтобы ответить на этот вопрос, BCSA и Steel for Life поручили SCI провести исследование, сравнивающее поведение соединений ребристых пластин с ребристыми пластинами S275 и S355.В исследовании сделан вывод, что до тех пор, пока соблюдается стандартизированная геометрия соединений, представленная в Зеленой книге, пластины с ребрами 10 мм в S355 классифицируются как номинально штифтовые соединения и могут использоваться в качестве альтернативы пластинам S275. Дополнительная информация доступна в статье в майском номере журнала NSC за 2018 год.

[вверху] Соединители колонн

Соединения для стыков

Соединения колонн в многоэтажной конструкции необходимы для обеспечения прочности и непрерывности жесткости по обеим осям колонн.Типичные соединения колонн с болтовым соединением, используемые для прокатных элементов двутаврового и полого сечения, показаны на рисунке справа.

Соединения обычно устанавливаются через каждые два или три этажа и обычно располагаются примерно на 600 мм над уровнем пола. Это обеспечивает удобную длину для изготовления, транспортировки и монтажа, а также обеспечивает легкий доступ с соседнего этажа для крепления на месте. Обеспечение стыков на каждом уровне этажа редко бывает экономичным, поскольку экономия материала колонны, как правило, намного перевешивается затратами на материал, изготовление и монтаж при обеспечении стыка.

[вверху] Соединители накладки на болтах для I-профиля:

Для этого типа подключения есть две категории:

• тип подшипника
• без подшипников.

В стыковочном узле подшипника типа (см. Рисунок ниже) нагрузки передаются в прямом подшипнике от верхнего вала напрямую или через разделительную пластину. Соединение «несущего типа» представляет собой более простое соединение, обычно имеющее меньше болтов, чем соединение без подшипника, и поэтому оно наиболее часто используется на практике.

При отсутствии сетевого натяжения можно использовать стандартное соединение, однако BS EN 1993-1-8 ^[1] требует, чтобы стыковые пластины и болты передавали не менее 25% максимальной сжимающей силы в колонка.

Для соединений подшипникового типа решающим фактором при проверке, вероятно, будет сопротивление вязанию.

Стыки опорных стоек для двутавровых прокатных профилей

, относящиеся к категории без подшипников типа (см. Рисунок ниже), передают нагрузки через болты и стыковые пластины.Любой прямой подшипник между элементами игнорируется, соединение иногда детализируется физическим зазором между двумя валами. Конструкция неплодоносящего сращивания более вовлечена, так как все силы и моменты должны быть переданы через болты и сплайс пластины. Для соединений ненесущего типа минимальные требования в BS EN 1993-1-8 ^[1] очень обременительны, поскольку основаны на грузоподъемности элемента, а не на приложенной силе.

Поскольку стыки обычно выполняются чуть выше уровня пола, момент, возникающий из-за действия стойки, считается незначительным.Однако следует учитывать моменты, возникающие в стыках, размещенных в других местах.

Соединения без опорных колонн для двутавровых прокатных профилей

Соединения колонн должны удерживать соединенные элементы на одной линии, и, где это возможно, элементы должны быть расположены так, чтобы центральная ось материала соединения совпадала с центральной осью секций колонны выше и ниже места соединения. Если секции колонны смещены (например, для поддержания постоянной внешней линии), момент, связанный с эксцентриситетом, должен быть учтен в конструкции соединения.

Проверки конструкции, необходимые для соединения болтов на крышках колонн, а также процедуры, рабочие примеры, подробные требования и таблицы расчетных сопротивлений доступны в главе 6 «Зеленой книги» (SCI P358).

[вверху] Болтовые соединения «крышка и основание» или «торцевая пластина» для трубчатых и прокатных двутавровых профилей

Соединение «крышка и основание» или «торцевая пластина»

Этот тип соединения, состоящий из пластин, которые привариваются к концам нижней и верхней колонн, а затем просто скрепляются болтами на месте, обычно используется в трубчатых конструкциях, но также может использоваться для открытых секций.

Самая простая форма соединения показана на рисунке справа и является удовлетворительной, если концы каждого вала подготовлены так же, как и для стыков подшипникового типа. Следует учитывать возможность реверсирования нагрузки в дополнение к требованиям устойчивости во время монтажа и связывания.

Несмотря на то, что они широко используются, трудно продемонстрировать, что соединения крышки и основания соответствуют требованиям BS EN 1993-1-8 ^[1] , пункт 6.2.7.1 (14). Если используются эти типы стыков, обычной практикой является обеспечение того, чтобы пластины были толстыми, а болты располагались близко к фланцам, чтобы увеличить жесткость соединения.Могут использоваться удлиненные пластины с болтами за пределами профиля секции. Если стыки крышка и основание пластины расположены вдали от точки пресечения, особое внимание должно быть уделено обеспечению адекватной жесткости, так что дизайн элемент не признан недействительным.

Соединения колонн «крышка и основание» или «торцевая пластина» рассматриваются в главе 6 «Зеленой книги» (SCI P358). Приведены подробные требования, процедуры проектирования, рабочие примеры и таблицы проектных сопротивлений.

[вверх] Основания колонн

Типовые основания колонн

Типовые основания колонн, как показано на рисунке справа, состоят из одной угловой пластины, приваренной к концу колонны и прикрепленной к фундаменту с помощью четырех прижимных болтов.Болты залиты в бетонное основание в установочных трубках или конусах и оснащены анкерными пластинами для предотвращения выдергивания. В пространство под плитой заливается высокопрочный раствор (см. Рисунок ниже).

Такие основания колонн часто подвергаются только осевому сжатию и сдвигу. Однако подъем и горизонтальный сдвиг могут быть расчетным случаем для оснований колонн в подкрепленных отсеках.

Болты крепления основания колонны

Соединение с основанием колонны

Пример срезной втулки

Простая прямоугольная или квадратная опорная плита почти повсеместно используется для колонн простой конструкции.Опорная плита должна быть достаточного размера и прочности, чтобы передавать осевое сжимающее усилие от колонны к фундаменту через материал подстилки, не превышая местного несущего сопротивления фундамента.

базовой инструмент пластины дизайн доступен.

Основания колонн обычно предназначены для передачи усилия от колонны на опорную плиту при прямом опоре. Прижимные системы предназначены для стабилизации колонны во время строительства и противодействия любому поднятию в отсеках с раскосами.В некоторых случаях предполагается, что небольшой горизонтальный сдвиг также переносится прижимными болтами.

[вверху] Горизонтальный перенос сдвига

Способ передачи горизонтальных поперечных сил на фундамент недостаточно изучен. Некоторые проектировщики проверяют сопротивление прижимных болтов и обеспечивают их надлежащую заделку. Эта практика успешно применяется для оснований портальной рамы, которые несут значительный сдвиг.

Скрепленные отсеки могут иметь относительно высокие усилия сдвига.Проектировщики могут выбрать, чтобы обеспечить сдвиг заглушки, приваренную к нижней плите основания, хотя выемка может осложнить отливки фундамента, и особое внимание должно быть уделено цементирующей операции. Методы проектирования, которые охватывают этот тип деталей, приведены в «Зеленой книге» (SCI P398).

сдвига между концом колонны и опорной пластиной будет передаваться между сварными швами колонной и опорной плитой. Сварные швы могут быть выполнены только на стенке или вокруг частей профиля — обычно оказывается, что сопротивление сварного шва более чем достаточно для умеренных сил сдвига.

[вверху] Крепежные соединения

Типовое соединение распорок с косынкой

К элементам жесткости относятся плоские, угловые, швеллерные, двутавровые и полые секции. Крепежные элементы могут включать в себя элементы жесткости, работающие только на растяжение или одновременно на растяжение и сжатие. В большинстве случаев элемент жесткости крепится болтами к косынке, которая сама приваривается к балке, к колонне или, как правило, приваривается к балке и ее концевому соединению, как показано на рисунке справа.

Системы жесткости обычно анализируются исходя из предположения, что все силы пересекаются на осевых линиях стержня. Однако реализация этого предположения в деталях соединения может привести к соединению с очень большой косынкой, особенно если распорка неглубокая или крутая. Часто удобнее расположить пересечения стержней, чтобы получилось более компактное соединение, и локально проверять влияние вводимых эксцентриситетов.

Соединения жесткости обычно выполняются с помощью болтов без предварительного натяга в отверстиях с зазором.По крайней мере теоретически это допускает некоторое движение в соединении, но на практике это игнорируется в ортодоксальной конструкции. В некоторых случаях движение при реверсе может оказаться неприемлемым — в этих обстоятельствах следует использовать предварительно загруженные соединения.

Общий процесс проектирования:

• Определите путь нагрузки через соединение
• Организуйте соединение, чтобы гарантировать реализацию проектного замысла элементов, например балочные соединения остаются номинально закрепленными
• Учитывать влияние любого значительного эксцентриситета
• Проверьте компоненты в соединении.

Штифтовое соединение для трубчатого элемента связи

Правила проектирования для определения сопротивления косынки приведены в «Зеленой книге» (SCI P358).

Также доступен инструмент для проектирования косынок.

[вверху] Специальные соединения

Соединения стальных конструкций для простой конструкции, показанные выше, обычно дают наиболее экономичный стальной каркас. Отказ от этих подключений неизбежно приведет к увеличению общей стоимости.Увеличение затрат на чертежи, изготовление и монтаж может составить более 100%, если нестандартные соединения образуют большинство используемых соединений.

Часто можно избежать необходимости в специальных соединениях, разумно подбирая размеры элементов. Конструкция с минимальным весом вряд ли окажется наиболее рентабельной. Поэтому хорошей экономической практикой является обеспечение возможности размещения стальных конструкций с осевыми линиями на установленных решетках. По возможности верхние полки балок должны быть на постоянном уровне, но это менее критично для стоимости, чем эксцентриковые соединения.

При проектировании специальных соединений можно использовать модифицированную версию одного из стандартизированных соединений, указанных в Зеленой книге, при условии дополнительных проверок конструкции. Принципы проектирования и правила определения размеров компонентов, приведенные в Зеленой книге, должны быть максимально включены в проектирование соединений.

Типичные примеры ситуаций, когда требуются специальные соединения, представлены в «Зеленой книге» (SCI P358).

[вверх] Список литературы

1. ↑ ^{1.0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7} BS EN 1993-1-8: 2005. Еврокод 3: Проектирование металлоконструкций. Дизайн стыков, BSI
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2} NA согласно BS EN 1993-1-8: 2005. Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 3: Проектирование стальных конструкций. Дизайн стыков, BSI
3. ↑ Публикация ECCS № 126 Европейские рекомендации по проектированию простых соединений в стальных конструкциях.J. P. Jaspart et al. 2009 г.
4. ↑ BS EN 1991-1-7: 2006 + A1: 2014. Еврокод 1: Воздействие на конструкции. Общие действия. Случайные действия. BSI
5. ↑ NA + A1: 2014 к BS EN 1991-1-7: 2006 + A1: 2014. Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 1: Воздействие на конструкции. Общие действия. Случайные действия. BSI

[вверх] Дополнительная литература

• Руководство конструктора по металлу, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс. Институт стальных конструкций 2012, Глава 27
• Архитектурный дизайн из стали — Требилкок П. и Лоусон Р. М., опубликованные Spon, 2004 г.

[вверху] Ресурсы

Инструменты для проектирования соединений:

[вверху] См. Также

Простые соединения — SteelConstruction.info

В этой статье рассматриваются номинально штифтовые соединения (простые соединения), которые используются в многоэтажных скрепленных каркасах в Великобритании. Эта форма скрепленной конструкции с номинально штифтовыми соединениями называется «простой конструкцией».

В статье перечислены типы простых подключений, которые наиболее часто используются в Великобритании. В нем представлены процедуры их проектирования в соответствии с Еврокодом 3 и обсуждаются относительные достоинства типов концевых соединений балок. Обсуждаются преимущества стандартизации соединений для соединений балка-балка и балка-колонна с использованием ребристых пластин и гибких соединений концевых пластин.

Соединения колонн, основания колонн и соединения распорок также обсуждаются вместе с кратким упоминанием специальных соединений.

Детали соединений стандартной пластины оребрения

[вверх] Типы простых соединений

Простые соединения — это номинально штыревые соединения, которые, как предполагается, передают только торцевой сдвиг и имеют незначительное сопротивление вращению. Поэтому не переносите значительные моменты в предельное состояние.Это определение лежит в основе конструкции многоэтажных скрепленных рам в Великобритании, спроектированных как «простая конструкция», в которой балки спроектированы как легко поддерживаемые, а колонны рассчитаны на осевую нагрузку и малые моменты, вызванные концевыми реакциями со стороны балки. Стабильность каркаса обеспечивается связями или бетонным стержнем.

Простые подключения

В Великобритании используются две основные формы простого подключения (как показано справа):

Обычно встречаются простые соединения:

Простые соединения могут также потребоваться для косых соединений, балок, эксцентричных по отношению к колоннам, и соединения с стенками колонн.Они классифицируются как специальные соединения и рассматриваются отдельно.

[вверх] Процедуры проектирования

Конструкция простых соединений основана на стандарте BS EN 1993-1-8 ^[1] и прилагаемом к нему Национальном приложении ^[2] . Возможности компонентов подключения основаны на правилах, приведенных в пункте 3.6. Расстояние между крепежными элементами соответствует разделу 3.5 и рекомендациям, представленным в «Зеленой книге» (SCI P358).

Публикация ECCS No.126 ^[3] также предоставляет полезное руководство по проектированию простых соединений в соответствии с Еврокодом 3.

[вверх] Совместное рассмотрение

[вверху] Совместная классификация

Согласно BS EN 1993-1-8 ^[1] , шарниры с номинальным штифтом:

• Должен быть способен передавать внутренние силы, не создавая значительных моментов, которые могут отрицательно повлиять на элементы или конструкцию в целом, и
• Быть способным воспринимать результирующие повороты при расчетных нагрузках

Кроме того, соединение должно:

• обеспечивают направляющее ограничение для элементов, которое было принято в конструкции стержня.
• обладают достаточной прочностью, чтобы удовлетворить требованиям структурной целостности (сопротивление связыванию).

BS EN 1993-1-8 ^[1] требует, чтобы все соединения были классифицированы; по жесткости, которая подходит для общего анализа упругости, или по прочности, что подходит для глобального анализа жесткой пластики, или по жесткости и прочности, что подходит для глобального анализа упруго-пластического материала.

Классификация по жесткости:

Начальная жесткость соединения при вращении, рассчитанная в соответствии с BS EN 1993-1-8 ^[1] , 6.3.1 сравнивается с границами классификации, приведенными в BS EN 1993-1-8 ^[1] , 5.2.2.

В качестве альтернативы, соединения могут быть классифицированы на основе экспериментальных данных, предыдущего опыта удовлетворительной работы в аналогичных случаях или расчетов, основанных на данных испытаний.

Классификация по прочности:

Следующие два требования должны быть удовлетворены, чтобы классифицировать соединение как номинально закрепленное на основе его прочности:

• Расчетное сопротивление моменту соединения не превышает 25% расчетного сопротивления моменту, необходимого для полнопрочного соединения
• Соединение должно выдерживать повороты, возникающие в результате расчетных нагрузок.

В национальном приложении Великобритании к BS EN 1993-1-8 ^[2] говорится, что соединения, разработанные в соответствии с «Зеленой книгой» (SCI P358), могут быть классифицированы как соединения с номинальным штифтом.

Все стандартные соединения, указанные в «Зеленой книге» (SCI P358), могут быть классифицированы как номинально штифтовые на основании требований к прочности и обширного опыта использования деталей на практике. Следует проявлять осторожность, прежде чем вносить изменения в стандартные детали, поскольку полученное соединение может выходить за рамки положений Национального приложения Великобритании ^[2] .Особенно:

• Возможность вращения деталей стандартной пластины оребрения была подтверждена испытанием; модифицированные детали не могут быть пластичными
• Толщина торцевых пластин на всю глубину была ограничена, чтобы обеспечить сопротивление моменту менее 25% от полной прочности соединения, и поэтому их можно классифицировать как номинально штифтовые.

[вверх] Структурная целостность

Строительные нормы Великобритании требуют, чтобы все здания проектировались таким образом, чтобы избежать непропорционального обрушения.Обычно это достигается за счет проектирования соединений в стальной раме (соединения балки с колонной и стыков колонны) с учетом сил связывания. Руководство по расчетным значениям связывающих усилий дано в BS EN 1991-1-7 ^[4] , приложение A, и в его национальном приложении для Великобритании ^[5] . Требования относятся к классу здания с расчетным значением горизонтальной силы сцепления, как правило, не менее 75 кН, а обычно значительно выше. Детали торцевой пластины на полную глубину были разработаны для обеспечения повышенного сопротивления связыванию по сравнению с деталями на торцевой пластине частичной глубины.Более подробная информация о структурной устойчивости представлена ​​в SCI P391.

[вверху] Выбор типов подключения

Выбор торцевых соединений балки часто бывает весьма сложным. Относительные достоинства трех типов соединений (концевые пластины с частичной глубиной, концевые пластины с полной глубиной и пластины с ребрами) суммированы в таблице ниже. Выбор балок и соединений, как правило, является обязанностью подрядчика по изготовлению стальных конструкций, который выбирает тип соединения в соответствии с рабочей нагрузкой, экономичностью и временной стабильностью во время монтажа.

[вверх] Композитные полы

Известно, что взаимодействие с композитным полом влияет на поведение простого соединения.Обычной практикой является проектирование таких соединений без использования преимуществ непрерывности арматуры через бетонную плиту. Однако SCI P213 позволяет учесть непрерывность арматуры, обеспечивая относительно простые соединения торцевой пластины на всю глубину со значительным моментным сопротивлением. В скрепленной раме это сопротивление можно использовать для уменьшения момента и прогиба в середине пролета, облегчая выбор балки меньшего размера.

[наверх] Стоимость

Простые соединения неизменно дешевле в изготовлении, чем соединения с моментным сопротивлением, поскольку они требуют гораздо меньших затрат на изготовление, особенно при сварке.

Дать конкретное руководство по затратам сложно, поскольку показатели качества изготовления у подрядчика по металлоконструкциям могут значительно различаться и зависят от уровня инвестиций в оборудование и оборудование. Однако основная цель — минимизировать объем работы. Затраты на материалы для фитингов и болтов невелики по сравнению с затратами на изготовление, в которых преобладает сварка. В типичном производственном цехе стоимость изготовления соединений может составлять от 30% до 50% от общей стоимости изготовления.

Стандартные соединения эффективны при их производстве. Подрядчики по производству металлоконструкций оборудуют свои мастерские специализированным оборудованием, которое увеличивает скорость изготовления, позволяя им производить фитинги и готовить элементы намного быстрее, чем если бы конфигурация соединений каждый раз была другой.

Стандартизированные детали означают, что стальные конструкции легко монтировать, что обеспечивает более безопасную рабочую среду для монтажников.

Из-за особенностей большинства болтовых соединений, соединения являются съемными в конце срока службы конструкции.Металлоконструкции можно демонтировать, повторно использовать или переработать, что снижает воздействие строительства на окружающую среду.

[вверх] Стандартные соединения

[вверх] Преимущества стандартизации

В типичной многоэтажной раме со связями на соединения может приходиться менее 5% веса рамы и 30% или более от общей стоимости. Таким образом, эффективные соединения потребуют минимальных трудозатрат на детализацию, изготовление и монтаж.

[вверху] Соединения балка-балка и балка-колонна

Приведенные ниже процедуры проектирования подходят как для ручного расчета, так и для подготовки компьютерного программного обеспечения.

Проектирование соединений вручную может быть трудоемким процессом, поэтому полный набор таблиц сопротивлений был включен в «Зеленую книгу» (SCI P358).

Проверка прочности шарнирного соединения с номинальным штифтом включает три этапа:

1. Обеспечение того, чтобы соединение было детализировано таким образом, чтобы оно создавало только номинальные моменты, которые не оказывали отрицательного воздействия на элементы или само соединение. Стык должен быть детализирован так, чтобы он вел себя пластично.
2. Определение пути нагрузки через соединение i.е. от луча к опорному элементу.
3. Проверка сопротивления каждого компонента.

Для нормального проектирования существует десять процедур проектирования для всех частей соединения балки с балкой или балки с колонной на вертикальный сдвиг.

Необходимо еще шесть проверок, чтобы проверить сопротивление соединения стыку. Соединения балки с колонной должны иметь возможность противостоять боковым силам связывания, если этим силам не противодействуют другие средства внутри конструкции, такие как плиты перекрытия.

В таблице ниже приведены процедуры проверки, необходимые для концевых пластин частичной глубины, концевых пластин полной глубины и пластин оребрения. Процедуры проектирования полностью описаны в «Зеленой книге» (SCI P358).

Примечания: Проверки сопротивления изгибу, сдвигу, локальному и поперечному изгибу секции балки с надрезом включены в эту таблицу, поскольку обычно на этапе детализации устанавливаются требования к надрезам, после чего необходимо выполнить проверку уменьшенного сечения.

Соединения балки с балкой

Соединения балки с колонной

[вверху] Гибкие соединения концевой пластины

Соединения между балкой и колонной и балкой с балкой

Типичные соединения гибкой концевой пластины показаны на рисунке справа.Торцевая пластина, которая может быть частичной глубиной или полная глубина, приварена к балкам в мастерском. Луч затем крепится к опорной балки или колонны на месте.

Этот тип подключения относительно недорог, но имеет недостаток, заключающийся в том, что мало возможностей для настройки на месте. Общая длина балки должна изготавливаться в жестких пределах, хотя для компенсации допусков на изготовление и монтажных допусков можно использовать пакеты.

Торцевые пластины, вероятно, являются наиболее популярными из простых соединений балок, используемых в настоящее время в Великобритании.Их можно использовать с наклонными балками и выдерживать умеренные смещения в стыках балок с колоннами.

Flowdrill, Hollo-Bolts, Blind bolts или другие специальные узлы используются для соединений с колоннами с полым профилем.

Требования к детализации и проверка конструкции для соединений концевых пластин частичной и полной глубины, которые применимы к соединениям балка с балкой, а также к соединениям балка с колонной, подробно описаны в «Зеленой книге» (SCI P358) . Сюда входят процедуры, рабочие примеры, детализация и таблицы проектных сопротивлений.

Также доступен инструмент для проектирования торцевой пластины.

Стандартные детали гибкой концевой пластины (концевые пластины полной и частичной глубины) показаны на рисунке ниже вместе с рекомендованными размерами и фитингами.

Стандартные соединения с гибкой концевой пластиной

[вверху] Ребристые пластины

Соединения между балкой и колонной и балкой с балкой

Соединения с ребристыми пластинами экономичны в изготовлении и просты в установке.Эти соединения популярны, так как они могут быть самыми быстрыми соединениями для монтажа и преодоления проблемы общих болтов в двусторонних соединениях.

соединительной пластины плавника состоит из длины пластины сваренной в мастерской к опорному элементу, к которому поддерживается веб луч болтового на месте, как показано на рисунке, приведенном ниже. Существует небольшой зазор между концом балки и опорной колонной.

Соединения оребрения

При проектировании соединения пластин с ребрами важно определить соответствующую линию действия для сдвига.Есть две возможности: либо сдвиг действует на лицевую сторону колонны, либо он действует вдоль центра группы болтов, соединяющей пластину оребрения с стенкой балки. По этой причине оба критических сечения должны быть проверены на наличие минимального момента, принимаемого как произведение вертикального сдвига и расстояния между лицевой стороной колонны (или стенки балки) и центром группы болтов. Затем оба критических сечения проверяются на результирующий момент в сочетании с вертикальным сдвигом. Из-за неопределенности момента, прилагаемого к пластине оребрения, сварные швы пластины оребрения рассчитываются на полную прочность.

Соединения пластин с ребрами получают свою способность вращения в плоскости за счет деформации болта при сдвиге, деформации отверстий под болты в подшипнике и изгиба пластины с ребрами вне плоскости. Обратите внимание, что пластины оребрения с длинными выступами имеют тенденцию к скручиванию и выходу из строя из-за поперечного изгиба при кручении. Дополнительная проверка для учета этого поведения включена в процедуры проектирования соединений пластин с ребрами.

«Зеленая книга» (SCI P358) содержит подробные требования, проверки конструкции и процедуры, применимые к конструкции пластин оребрения.Рабочие примеры и таблицы расчетных сопротивлений также приведены в этой публикации.

Также доступен инструмент для проектирования пластин с ребрами.

Детали соединений стандартной пластины оребрения

Растущий интерес к использованию S355 для пластин оребрения вызвал вопросы о жесткости таких пластин. связи — они еще номинально закреплены? Чтобы ответить на этот вопрос, BCSA и Steel for Life поручили SCI провести исследование, сравнивающее поведение соединений ребристых пластин с ребристыми пластинами S275 и S355.В исследовании сделан вывод, что до тех пор, пока соблюдается стандартизированная геометрия соединений, представленная в Зеленой книге, пластины с ребрами 10 мм в S355 классифицируются как номинально штифтовые соединения и могут использоваться в качестве альтернативы пластинам S275. Дополнительная информация доступна в статье в майском номере журнала NSC за 2018 год.

[вверху] Соединители колонн

Соединения для стыков

Соединения колонн в многоэтажной конструкции необходимы для обеспечения прочности и непрерывности жесткости по обеим осям колонн.Типичные соединения колонн с болтовым соединением, используемые для прокатных элементов двутаврового и полого сечения, показаны на рисунке справа.

Соединения обычно устанавливаются через каждые два или три этажа и обычно располагаются примерно на 600 мм над уровнем пола. Это обеспечивает удобную длину для изготовления, транспортировки и монтажа, а также обеспечивает легкий доступ с соседнего этажа для крепления на месте. Обеспечение стыков на каждом уровне этажа редко бывает экономичным, поскольку экономия материала колонны, как правило, намного перевешивается затратами на материал, изготовление и монтаж при обеспечении стыка.

[вверху] Соединители накладки на болтах для I-профиля:

Для этого типа подключения есть две категории:

• тип подшипника
• без подшипников.

В стыковочном узле подшипника типа (см. Рисунок ниже) нагрузки передаются в прямом подшипнике от верхнего вала напрямую или через разделительную пластину. Соединение «несущего типа» представляет собой более простое соединение, обычно имеющее меньше болтов, чем соединение без подшипника, и поэтому оно наиболее часто используется на практике.

При отсутствии сетевого натяжения можно использовать стандартное соединение, однако BS EN 1993-1-8 ^[1] требует, чтобы стыковые пластины и болты передавали не менее 25% максимальной сжимающей силы в колонка.

Для соединений подшипникового типа решающим фактором при проверке, вероятно, будет сопротивление вязанию.

Стыки опорных стоек для двутавровых прокатных профилей

, относящиеся к категории без подшипников типа (см. Рисунок ниже), передают нагрузки через болты и стыковые пластины.Любой прямой подшипник между элементами игнорируется, соединение иногда детализируется физическим зазором между двумя валами. Конструкция неплодоносящего сращивания более вовлечена, так как все силы и моменты должны быть переданы через болты и сплайс пластины. Для соединений ненесущего типа минимальные требования в BS EN 1993-1-8 ^[1] очень обременительны, поскольку основаны на грузоподъемности элемента, а не на приложенной силе.

Поскольку стыки обычно выполняются чуть выше уровня пола, момент, возникающий из-за действия стойки, считается незначительным.Однако следует учитывать моменты, возникающие в стыках, размещенных в других местах.

Соединения без опорных колонн для двутавровых прокатных профилей

Соединения колонн должны удерживать соединенные элементы на одной линии, и, где это возможно, элементы должны быть расположены так, чтобы центральная ось материала соединения совпадала с центральной осью секций колонны выше и ниже места соединения.Если секции колонны смещены (например, для поддержания постоянной внешней линии), момент, связанный с эксцентриситетом, должен быть учтен в конструкции соединения.

Проверки конструкции, необходимые для соединения болтов на крышках колонн, а также процедуры, рабочие примеры, подробные требования и таблицы расчетных сопротивлений доступны в главе 6 «Зеленой книги» (SCI P358).

[вверху] Болтовые соединения «крышка и основание» или «торцевая пластина» для трубчатых и прокатных двутавровых профилей

Соединение «крышка и основание» или «торцевая пластина»

Этот тип соединения, состоящий из пластин, которые привариваются к концам нижней и верхней колонн, а затем просто скрепляются болтами на месте, обычно используется в трубчатых конструкциях, но также может использоваться для открытых секций.

Самая простая форма соединения показана на рисунке справа и является удовлетворительной, если концы каждого вала подготовлены так же, как и для стыков подшипникового типа. Следует учитывать возможность реверсирования нагрузки в дополнение к требованиям устойчивости во время монтажа и связывания.

Несмотря на то, что они широко используются, трудно продемонстрировать, что соединения крышки и основания соответствуют требованиям BS EN 1993-1-8 ^[1] , пункт 6.2.7.1 (14). Если используются эти типы стыков, обычной практикой является обеспечение того, чтобы пластины были толстыми, а болты располагались близко к фланцам, чтобы увеличить жесткость соединения.Могут использоваться удлиненные пластины с болтами за пределами профиля секции. Если стыки крышка и основание пластины расположены вдали от точки пресечения, особое внимание должно быть уделено обеспечению адекватной жесткости, так что дизайн элемент не признан недействительным.

Соединения колонн «крышка и основание» или «торцевая пластина» рассматриваются в главе 6 «Зеленой книги» (SCI P358). Приведены подробные требования, процедуры проектирования, рабочие примеры и таблицы проектных сопротивлений.

[вверх] Основания колонн

Типовые основания колонн

Типовые основания колонн, как показано на рисунке справа, состоят из одной угловой пластины, приваренной к концу колонны и прикрепленной к фундаменту с помощью четырех прижимных болтов.Болты залиты в бетонное основание в установочных трубках или конусах и оснащены анкерными пластинами для предотвращения выдергивания. В пространство под плитой заливается высокопрочный раствор (см. Рисунок ниже).

Такие основания колонн часто подвергаются только осевому сжатию и сдвигу. Однако подъем и горизонтальный сдвиг могут быть расчетным случаем для оснований колонн в подкрепленных отсеках.

Болты крепления основания колонны

Соединение с основанием колонны

Пример срезной втулки

Простая прямоугольная или квадратная опорная плита почти повсеместно используется для колонн простой конструкции.Опорная плита должна быть достаточного размера и прочности, чтобы передавать осевое сжимающее усилие от колонны к фундаменту через материал подстилки, не превышая местного несущего сопротивления фундамента.

базовой инструмент пластины дизайн доступен.

Основания колонн обычно предназначены для передачи усилия от колонны на опорную плиту при прямом опоре. Прижимные системы предназначены для стабилизации колонны во время строительства и противодействия любому поднятию в отсеках с раскосами.В некоторых случаях предполагается, что небольшой горизонтальный сдвиг также переносится прижимными болтами.

[вверху] Горизонтальный перенос сдвига

Способ передачи горизонтальных поперечных сил на фундамент недостаточно изучен. Некоторые проектировщики проверяют сопротивление прижимных болтов и обеспечивают их надлежащую заделку. Эта практика успешно применяется для оснований портальной рамы, которые несут значительный сдвиг.

Скрепленные отсеки могут иметь относительно высокие усилия сдвига.Проектировщики могут выбрать, чтобы обеспечить сдвиг заглушки, приваренную к нижней плите основания, хотя выемка может осложнить отливки фундамента, и особое внимание должно быть уделено цементирующей операции. Методы проектирования, которые охватывают этот тип деталей, приведены в «Зеленой книге» (SCI P398).

сдвига между концом колонны и опорной пластиной будет передаваться между сварными швами колонной и опорной плитой. Сварные швы могут быть выполнены только на стенке или вокруг частей профиля — обычно оказывается, что сопротивление сварного шва более чем достаточно для умеренных сил сдвига.

[вверху] Крепежные соединения

Типовое соединение распорок с косынкой

К элементам жесткости относятся плоские, угловые, швеллерные, двутавровые и полые секции. Крепежные элементы могут включать в себя элементы жесткости, работающие только на растяжение или одновременно на растяжение и сжатие. В большинстве случаев элемент жесткости крепится болтами к косынке, которая сама приваривается к балке, к колонне или, как правило, приваривается к балке и ее концевому соединению, как показано на рисунке справа.

Системы жесткости обычно анализируются исходя из предположения, что все силы пересекаются на осевых линиях стержня. Однако реализация этого предположения в деталях соединения может привести к соединению с очень большой косынкой, особенно если распорка неглубокая или крутая. Часто удобнее расположить пересечения стержней, чтобы получилось более компактное соединение, и локально проверять влияние вводимых эксцентриситетов.

Соединения жесткости обычно выполняются с помощью болтов без предварительного натяга в отверстиях с зазором.По крайней мере теоретически это допускает некоторое движение в соединении, но на практике это игнорируется в ортодоксальной конструкции. В некоторых случаях движение при реверсе может оказаться неприемлемым — в этих обстоятельствах следует использовать предварительно загруженные соединения.

Общий процесс проектирования:

• Определите путь нагрузки через соединение
• Организуйте соединение, чтобы гарантировать реализацию проектного замысла элементов, например балочные соединения остаются номинально закрепленными
• Учитывать влияние любого значительного эксцентриситета
• Проверьте компоненты в соединении.

Штифтовое соединение для трубчатого элемента связи

Правила проектирования для определения сопротивления косынки приведены в «Зеленой книге» (SCI P358).

Также доступен инструмент для проектирования косынок.

[вверху] Специальные соединения

Соединения стальных конструкций для простой конструкции, показанные выше, обычно дают наиболее экономичный стальной каркас. Отказ от этих подключений неизбежно приведет к увеличению общей стоимости.Увеличение затрат на чертежи, изготовление и монтаж может составить более 100%, если нестандартные соединения образуют большинство используемых соединений.

Часто можно избежать необходимости в специальных соединениях, разумно подбирая размеры элементов. Конструкция с минимальным весом вряд ли окажется наиболее рентабельной. Поэтому хорошей экономической практикой является обеспечение возможности размещения стальных конструкций с осевыми линиями на установленных решетках. По возможности верхние полки балок должны быть на постоянном уровне, но это менее критично для стоимости, чем эксцентриковые соединения.

При проектировании специальных соединений можно использовать модифицированную версию одного из стандартизированных соединений, указанных в Зеленой книге, при условии дополнительных проверок конструкции. Принципы проектирования и правила определения размеров компонентов, приведенные в Зеленой книге, должны быть максимально включены в проектирование соединений.

Типичные примеры ситуаций, когда требуются специальные соединения, представлены в «Зеленой книге» (SCI P358).

[вверх] Список литературы

1. ↑ ^{1.0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7} BS EN 1993-1-8: 2005. Еврокод 3: Проектирование металлоконструкций. Дизайн стыков, BSI
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2} NA согласно BS EN 1993-1-8: 2005. Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 3: Проектирование стальных конструкций. Дизайн стыков, BSI
3. ↑ Публикация ECCS № 126 Европейские рекомендации по проектированию простых соединений в стальных конструкциях.J. P. Jaspart et al. 2009 г.
4. ↑ BS EN 1991-1-7: 2006 + A1: 2014. Еврокод 1: Воздействие на конструкции. Общие действия. Случайные действия. BSI
5. ↑ NA + A1: 2014 к BS EN 1991-1-7: 2006 + A1: 2014. Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 1: Воздействие на конструкции. Общие действия. Случайные действия. BSI

[вверх] Дополнительная литература

• Руководство конструктора по металлу, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс. Институт стальных конструкций 2012, Глава 27
• Архитектурный дизайн из стали — Требилкок П. и Лоусон Р. М., опубликованные Spon, 2004 г.

[вверху] Ресурсы

Инструменты для проектирования соединений:

[вверху] См. Также

Простые соединения — SteelConstruction.info

В этой статье рассматриваются номинально штифтовые соединения (простые соединения), которые используются в многоэтажных скрепленных каркасах в Великобритании. Эта форма скрепленной конструкции с номинально штифтовыми соединениями называется «простой конструкцией».

В статье перечислены типы простых подключений, которые наиболее часто используются в Великобритании. В нем представлены процедуры их проектирования в соответствии с Еврокодом 3 и обсуждаются относительные достоинства типов концевых соединений балок. Обсуждаются преимущества стандартизации соединений для соединений балка-балка и балка-колонна с использованием ребристых пластин и гибких соединений концевых пластин.

Соединения колонн, основания колонн и соединения распорок также обсуждаются вместе с кратким упоминанием специальных соединений.

Детали соединений стандартной пластины оребрения

[вверх] Типы простых соединений

Простые соединения — это номинально штыревые соединения, которые, как предполагается, передают только торцевой сдвиг и имеют незначительное сопротивление вращению. Поэтому не переносите значительные моменты в предельное состояние.Это определение лежит в основе конструкции многоэтажных скрепленных рам в Великобритании, спроектированных как «простая конструкция», в которой балки спроектированы как легко поддерживаемые, а колонны рассчитаны на осевую нагрузку и малые моменты, вызванные концевыми реакциями со стороны балки. Стабильность каркаса обеспечивается связями или бетонным стержнем.

Простые подключения

В Великобритании используются две основные формы простого подключения (как показано справа):

Обычно встречаются простые соединения:

Простые соединения могут также потребоваться для косых соединений, балок, эксцентричных по отношению к колоннам, и соединения с стенками колонн.Они классифицируются как специальные соединения и рассматриваются отдельно.

[вверх] Процедуры проектирования

Конструкция простых соединений основана на стандарте BS EN 1993-1-8 ^[1] и прилагаемом к нему Национальном приложении ^[2] . Возможности компонентов подключения основаны на правилах, приведенных в пункте 3.6. Расстояние между крепежными элементами соответствует разделу 3.5 и рекомендациям, представленным в «Зеленой книге» (SCI P358).

Публикация ECCS No.126 ^[3] также предоставляет полезное руководство по проектированию простых соединений в соответствии с Еврокодом 3.

[вверх] Совместное рассмотрение

[вверху] Совместная классификация

Согласно BS EN 1993-1-8 ^[1] , шарниры с номинальным штифтом:

• Должен быть способен передавать внутренние силы, не создавая значительных моментов, которые могут отрицательно повлиять на элементы или конструкцию в целом, и
• Быть способным воспринимать результирующие повороты при расчетных нагрузках

Кроме того, соединение должно:

• обеспечивают направляющее ограничение для элементов, которое было принято в конструкции стержня.
• обладают достаточной прочностью, чтобы удовлетворить требованиям структурной целостности (сопротивление связыванию).

BS EN 1993-1-8 ^[1] требует, чтобы все соединения были классифицированы; по жесткости, которая подходит для общего анализа упругости, или по прочности, что подходит для глобального анализа жесткой пластики, или по жесткости и прочности, что подходит для глобального анализа упруго-пластического материала.

Классификация по жесткости:

Начальная жесткость соединения при вращении, рассчитанная в соответствии с BS EN 1993-1-8 ^[1] , 6.3.1 сравнивается с границами классификации, приведенными в BS EN 1993-1-8 ^[1] , 5.2.2.

В качестве альтернативы, соединения могут быть классифицированы на основе экспериментальных данных, предыдущего опыта удовлетворительной работы в аналогичных случаях или расчетов, основанных на данных испытаний.

Классификация по прочности:

Следующие два требования должны быть удовлетворены, чтобы классифицировать соединение как номинально закрепленное на основе его прочности:

• Расчетное сопротивление моменту соединения не превышает 25% расчетного сопротивления моменту, необходимого для полнопрочного соединения
• Соединение должно выдерживать повороты, возникающие в результате расчетных нагрузок.

В национальном приложении Великобритании к BS EN 1993-1-8 ^[2] говорится, что соединения, разработанные в соответствии с «Зеленой книгой» (SCI P358), могут быть классифицированы как соединения с номинальным штифтом.

Все стандартные соединения, указанные в «Зеленой книге» (SCI P358), могут быть классифицированы как номинально штифтовые на основании требований к прочности и обширного опыта использования деталей на практике. Следует проявлять осторожность, прежде чем вносить изменения в стандартные детали, поскольку полученное соединение может выходить за рамки положений Национального приложения Великобритании ^[2] .Особенно:

• Возможность вращения деталей стандартной пластины оребрения была подтверждена испытанием; модифицированные детали не могут быть пластичными
• Толщина торцевых пластин на всю глубину была ограничена, чтобы обеспечить сопротивление моменту менее 25% от полной прочности соединения, и поэтому их можно классифицировать как номинально штифтовые.

[вверх] Структурная целостность

Строительные нормы Великобритании требуют, чтобы все здания проектировались таким образом, чтобы избежать непропорционального обрушения.Обычно это достигается за счет проектирования соединений в стальной раме (соединения балки с колонной и стыков колонны) с учетом сил связывания. Руководство по расчетным значениям связывающих усилий дано в BS EN 1991-1-7 ^[4] , приложение A, и в его национальном приложении для Великобритании ^[5] . Требования относятся к классу здания с расчетным значением горизонтальной силы сцепления, как правило, не менее 75 кН, а обычно значительно выше. Детали торцевой пластины на полную глубину были разработаны для обеспечения повышенного сопротивления связыванию по сравнению с деталями на торцевой пластине частичной глубины.Более подробная информация о структурной устойчивости представлена ​​в SCI P391.

[вверху] Выбор типов подключения

Выбор торцевых соединений балки часто бывает весьма сложным. Относительные достоинства трех типов соединений (концевые пластины с частичной глубиной, концевые пластины с полной глубиной и пластины с ребрами) суммированы в таблице ниже. Выбор балок и соединений, как правило, является обязанностью подрядчика по изготовлению стальных конструкций, который выбирает тип соединения в соответствии с рабочей нагрузкой, экономичностью и временной стабильностью во время монтажа.

[вверх] Композитные полы

Известно, что взаимодействие с композитным полом влияет на поведение простого соединения.Обычной практикой является проектирование таких соединений без использования преимуществ непрерывности арматуры через бетонную плиту. Однако SCI P213 позволяет учесть непрерывность арматуры, обеспечивая относительно простые соединения торцевой пластины на всю глубину со значительным моментным сопротивлением. В скрепленной раме это сопротивление можно использовать для уменьшения момента и прогиба в середине пролета, облегчая выбор балки меньшего размера.

[наверх] Стоимость

Простые соединения неизменно дешевле в изготовлении, чем соединения с моментным сопротивлением, поскольку они требуют гораздо меньших затрат на изготовление, особенно при сварке.

Дать конкретное руководство по затратам сложно, поскольку показатели качества изготовления у подрядчика по металлоконструкциям могут значительно различаться и зависят от уровня инвестиций в оборудование и оборудование. Однако основная цель — минимизировать объем работы. Затраты на материалы для фитингов и болтов невелики по сравнению с затратами на изготовление, в которых преобладает сварка. В типичном производственном цехе стоимость изготовления соединений может составлять от 30% до 50% от общей стоимости изготовления.

Стандартные соединения эффективны при их производстве. Подрядчики по производству металлоконструкций оборудуют свои мастерские специализированным оборудованием, которое увеличивает скорость изготовления, позволяя им производить фитинги и готовить элементы намного быстрее, чем если бы конфигурация соединений каждый раз была другой.

Стандартизированные детали означают, что стальные конструкции легко монтировать, что обеспечивает более безопасную рабочую среду для монтажников.

Из-за особенностей большинства болтовых соединений, соединения являются съемными в конце срока службы конструкции.Металлоконструкции можно демонтировать, повторно использовать или переработать, что снижает воздействие строительства на окружающую среду.

[вверх] Стандартные соединения

[вверх] Преимущества стандартизации

В типичной многоэтажной раме со связями на соединения может приходиться менее 5% веса рамы и 30% или более от общей стоимости. Таким образом, эффективные соединения потребуют минимальных трудозатрат на детализацию, изготовление и монтаж.

[вверху] Соединения балка-балка и балка-колонна

Приведенные ниже процедуры проектирования подходят как для ручного расчета, так и для подготовки компьютерного программного обеспечения.

Проектирование соединений вручную может быть трудоемким процессом, поэтому полный набор таблиц сопротивлений был включен в «Зеленую книгу» (SCI P358).

Проверка прочности шарнирного соединения с номинальным штифтом включает три этапа:

1. Обеспечение того, чтобы соединение было детализировано таким образом, чтобы оно создавало только номинальные моменты, которые не оказывали отрицательного воздействия на элементы или само соединение. Стык должен быть детализирован так, чтобы он вел себя пластично.
2. Определение пути нагрузки через соединение i.е. от луча к опорному элементу.
3. Проверка сопротивления каждого компонента.

Для нормального проектирования существует десять процедур проектирования для всех частей соединения балки с балкой или балки с колонной на вертикальный сдвиг.

Необходимо еще шесть проверок, чтобы проверить сопротивление соединения стыку. Соединения балки с колонной должны иметь возможность противостоять боковым силам связывания, если этим силам не противодействуют другие средства внутри конструкции, такие как плиты перекрытия.

В таблице ниже приведены процедуры проверки, необходимые для концевых пластин частичной глубины, концевых пластин полной глубины и пластин оребрения. Процедуры проектирования полностью описаны в «Зеленой книге» (SCI P358).

Примечания: Проверки сопротивления изгибу, сдвигу, локальному и поперечному изгибу секции балки с надрезом включены в эту таблицу, поскольку обычно на этапе детализации устанавливаются требования к надрезам, после чего необходимо выполнить проверку уменьшенного сечения.

Соединения балки с балкой

Соединения балки с колонной

[вверху] Гибкие соединения концевой пластины

Соединения между балкой и колонной и балкой с балкой

Типичные соединения гибкой концевой пластины показаны на рисунке справа.Торцевая пластина, которая может быть частичной глубиной или полная глубина, приварена к балкам в мастерском. Луч затем крепится к опорной балки или колонны на месте.

Этот тип подключения относительно недорог, но имеет недостаток, заключающийся в том, что мало возможностей для настройки на месте. Общая длина балки должна изготавливаться в жестких пределах, хотя для компенсации допусков на изготовление и монтажных допусков можно использовать пакеты.

Торцевые пластины, вероятно, являются наиболее популярными из простых соединений балок, используемых в настоящее время в Великобритании.Их можно использовать с наклонными балками и выдерживать умеренные смещения в стыках балок с колоннами.

Flowdrill, Hollo-Bolts, Blind bolts или другие специальные узлы используются для соединений с колоннами с полым профилем.

Требования к детализации и проверка конструкции для соединений концевых пластин частичной и полной глубины, которые применимы к соединениям балка с балкой, а также к соединениям балка с колонной, подробно описаны в «Зеленой книге» (SCI P358) . Сюда входят процедуры, рабочие примеры, детализация и таблицы проектных сопротивлений.

Также доступен инструмент для проектирования торцевой пластины.

Стандартные детали гибкой концевой пластины (концевые пластины полной и частичной глубины) показаны на рисунке ниже вместе с рекомендованными размерами и фитингами.

Стандартные соединения с гибкой концевой пластиной

[вверху] Ребристые пластины

Соединения между балкой и колонной и балкой с балкой

Соединения с ребристыми пластинами экономичны в изготовлении и просты в установке.Эти соединения популярны, так как они могут быть самыми быстрыми соединениями для монтажа и преодоления проблемы общих болтов в двусторонних соединениях.

соединительной пластины плавника состоит из длины пластины сваренной в мастерской к опорному элементу, к которому поддерживается веб луч болтового на месте, как показано на рисунке, приведенном ниже. Существует небольшой зазор между концом балки и опорной колонной.

Соединения оребрения

При проектировании соединения пластин с ребрами важно определить соответствующую линию действия для сдвига.Есть две возможности: либо сдвиг действует на лицевую сторону колонны, либо он действует вдоль центра группы болтов, соединяющей пластину оребрения с стенкой балки. По этой причине оба критических сечения должны быть проверены на наличие минимального момента, принимаемого как произведение вертикального сдвига и расстояния между лицевой стороной колонны (или стенки балки) и центром группы болтов. Затем оба критических сечения проверяются на результирующий момент в сочетании с вертикальным сдвигом. Из-за неопределенности момента, прилагаемого к пластине оребрения, сварные швы пластины оребрения рассчитываются на полную прочность.

Соединения пластин с ребрами получают свою способность вращения в плоскости за счет деформации болта при сдвиге, деформации отверстий под болты в подшипнике и изгиба пластины с ребрами вне плоскости. Обратите внимание, что пластины оребрения с длинными выступами имеют тенденцию к скручиванию и выходу из строя из-за поперечного изгиба при кручении. Дополнительная проверка для учета этого поведения включена в процедуры проектирования соединений пластин с ребрами.

«Зеленая книга» (SCI P358) содержит подробные требования, проверки конструкции и процедуры, применимые к конструкции пластин оребрения.Рабочие примеры и таблицы расчетных сопротивлений также приведены в этой публикации.

Также доступен инструмент для проектирования пластин с ребрами.

Детали соединений стандартной пластины оребрения

Растущий интерес к использованию S355 для пластин оребрения вызвал вопросы о жесткости таких пластин. связи — они еще номинально закреплены? Чтобы ответить на этот вопрос, BCSA и Steel for Life поручили SCI провести исследование, сравнивающее поведение соединений ребристых пластин с ребристыми пластинами S275 и S355.В исследовании сделан вывод, что до тех пор, пока соблюдается стандартизированная геометрия соединений, представленная в Зеленой книге, пластины с ребрами 10 мм в S355 классифицируются как номинально штифтовые соединения и могут использоваться в качестве альтернативы пластинам S275. Дополнительная информация доступна в статье в майском номере журнала NSC за 2018 год.

[вверху] Соединители колонн

Соединения для стыков

Соединения колонн в многоэтажной конструкции необходимы для обеспечения прочности и непрерывности жесткости по обеим осям колонн.Типичные соединения колонн с болтовым соединением, используемые для прокатных элементов двутаврового и полого сечения, показаны на рисунке справа.

Соединения обычно устанавливаются через каждые два или три этажа и обычно располагаются примерно на 600 мм над уровнем пола. Это обеспечивает удобную длину для изготовления, транспортировки и монтажа, а также обеспечивает легкий доступ с соседнего этажа для крепления на месте. Обеспечение стыков на каждом уровне этажа редко бывает экономичным, поскольку экономия материала колонны, как правило, намного перевешивается затратами на материал, изготовление и монтаж при обеспечении стыка.

[вверху] Соединители накладки на болтах для I-профиля:

Для этого типа подключения есть две категории:

• тип подшипника
• без подшипников.

В стыковочном узле подшипника типа (см. Рисунок ниже) нагрузки передаются в прямом подшипнике от верхнего вала напрямую или через разделительную пластину. Соединение «несущего типа» представляет собой более простое соединение, обычно имеющее меньше болтов, чем соединение без подшипника, и поэтому оно наиболее часто используется на практике.

При отсутствии сетевого натяжения можно использовать стандартное соединение, однако BS EN 1993-1-8 ^[1] требует, чтобы стыковые пластины и болты передавали не менее 25% максимальной сжимающей силы в колонка.

Для соединений подшипникового типа решающим фактором при проверке, вероятно, будет сопротивление вязанию.

Стыки опорных стоек для двутавровых прокатных профилей

, относящиеся к категории без подшипников типа (см. Рисунок ниже), передают нагрузки через болты и стыковые пластины.Любой прямой подшипник между элементами игнорируется, соединение иногда детализируется физическим зазором между двумя валами. Конструкция неплодоносящего сращивания более вовлечена, так как все силы и моменты должны быть переданы через болты и сплайс пластины. Для соединений ненесущего типа минимальные требования в BS EN 1993-1-8 ^[1] очень обременительны, поскольку основаны на грузоподъемности элемента, а не на приложенной силе.

Поскольку стыки обычно выполняются чуть выше уровня пола, момент, возникающий из-за действия стойки, считается незначительным.Однако следует учитывать моменты, возникающие в стыках, размещенных в других местах.

Соединения без опорных колонн для двутавровых прокатных профилей

Соединения колонн должны удерживать соединенные элементы на одной линии, и, где это возможно, элементы должны быть расположены так, чтобы центральная ось материала соединения совпадала с центральной осью секций колонны выше и ниже места соединения.Если секции колонны смещены (например, для поддержания постоянной внешней линии), момент, связанный с эксцентриситетом, должен быть учтен в конструкции соединения.

Проверки конструкции, необходимые для соединения болтов на крышках колонн, а также процедуры, рабочие примеры, подробные требования и таблицы расчетных сопротивлений доступны в главе 6 «Зеленой книги» (SCI P358).

[вверху] Болтовые соединения «крышка и основание» или «торцевая пластина» для трубчатых и прокатных двутавровых профилей

Соединение «крышка и основание» или «торцевая пластина»

Этот тип соединения, состоящий из пластин, которые привариваются к концам нижней и верхней колонн, а затем просто скрепляются болтами на месте, обычно используется в трубчатых конструкциях, но также может использоваться для открытых секций.

Самая простая форма соединения показана на рисунке справа и является удовлетворительной, если концы каждого вала подготовлены так же, как и для стыков подшипникового типа. Следует учитывать возможность реверсирования нагрузки в дополнение к требованиям устойчивости во время монтажа и связывания.

Несмотря на то, что они широко используются, трудно продемонстрировать, что соединения крышки и основания соответствуют требованиям BS EN 1993-1-8 ^[1] , пункт 6.2.7.1 (14). Если используются эти типы стыков, обычной практикой является обеспечение того, чтобы пластины были толстыми, а болты располагались близко к фланцам, чтобы увеличить жесткость соединения.Могут использоваться удлиненные пластины с болтами за пределами профиля секции. Если стыки крышка и основание пластины расположены вдали от точки пресечения, особое внимание должно быть уделено обеспечению адекватной жесткости, так что дизайн элемент не признан недействительным.

Соединения колонн «крышка и основание» или «торцевая пластина» рассматриваются в главе 6 «Зеленой книги» (SCI P358). Приведены подробные требования, процедуры проектирования, рабочие примеры и таблицы проектных сопротивлений.

[вверх] Основания колонн

Типовые основания колонн

Типовые основания колонн, как показано на рисунке справа, состоят из одной угловой пластины, приваренной к концу колонны и прикрепленной к фундаменту с помощью четырех прижимных болтов.Болты залиты в бетонное основание в установочных трубках или конусах и оснащены анкерными пластинами для предотвращения выдергивания. В пространство под плитой заливается высокопрочный раствор (см. Рисунок ниже).

Такие основания колонн часто подвергаются только осевому сжатию и сдвигу. Однако подъем и горизонтальный сдвиг могут быть расчетным случаем для оснований колонн в подкрепленных отсеках.

Болты крепления основания колонны

Соединение с основанием колонны

Пример срезной втулки

Простая прямоугольная или квадратная опорная плита почти повсеместно используется для колонн простой конструкции.Опорная плита должна быть достаточного размера и прочности, чтобы передавать осевое сжимающее усилие от колонны к фундаменту через материал подстилки, не превышая местного несущего сопротивления фундамента.

базовой инструмент пластины дизайн доступен.

Основания колонн обычно предназначены для передачи усилия от колонны на опорную плиту при прямом опоре. Прижимные системы предназначены для стабилизации колонны во время строительства и противодействия любому поднятию в отсеках с раскосами.В некоторых случаях предполагается, что небольшой горизонтальный сдвиг также переносится прижимными болтами.

[вверху] Горизонтальный перенос сдвига

Способ передачи горизонтальных поперечных сил на фундамент недостаточно изучен. Некоторые проектировщики проверяют сопротивление прижимных болтов и обеспечивают их надлежащую заделку. Эта практика успешно применяется для оснований портальной рамы, которые несут значительный сдвиг.

Скрепленные отсеки могут иметь относительно высокие усилия сдвига.Проектировщики могут выбрать, чтобы обеспечить сдвиг заглушки, приваренную к нижней плите основания, хотя выемка может осложнить отливки фундамента, и особое внимание должно быть уделено цементирующей операции. Методы проектирования, которые охватывают этот тип деталей, приведены в «Зеленой книге» (SCI P398).

сдвига между концом колонны и опорной пластиной будет передаваться между сварными швами колонной и опорной плитой. Сварные швы могут быть выполнены только на стенке или вокруг частей профиля — обычно оказывается, что сопротивление сварного шва более чем достаточно для умеренных сил сдвига.

[вверху] Крепежные соединения

Типовое соединение распорок с косынкой

К элементам жесткости относятся плоские, угловые, швеллерные, двутавровые и полые секции. Крепежные элементы могут включать в себя элементы жесткости, работающие только на растяжение или одновременно на растяжение и сжатие. В большинстве случаев элемент жесткости крепится болтами к косынке, которая сама приваривается к балке, к колонне или, как правило, приваривается к балке и ее концевому соединению, как показано на рисунке справа.

Системы жесткости обычно анализируются исходя из предположения, что все силы пересекаются на осевых линиях стержня. Однако реализация этого предположения в деталях соединения может привести к соединению с очень большой косынкой, особенно если распорка неглубокая или крутая. Часто удобнее расположить пересечения стержней, чтобы получилось более компактное соединение, и локально проверять влияние вводимых эксцентриситетов.

Соединения жесткости обычно выполняются с помощью болтов без предварительного натяга в отверстиях с зазором.По крайней мере теоретически это допускает некоторое движение в соединении, но на практике это игнорируется в ортодоксальной конструкции. В некоторых случаях движение при реверсе может оказаться неприемлемым — в этих обстоятельствах следует использовать предварительно загруженные соединения.

Общий процесс проектирования:

• Определите путь нагрузки через соединение
• Организуйте соединение, чтобы гарантировать реализацию проектного замысла элементов, например балочные соединения остаются номинально закрепленными
• Учитывать влияние любого значительного эксцентриситета
• Проверьте компоненты в соединении.

Штифтовое соединение для трубчатого элемента связи

Правила проектирования для определения сопротивления косынки приведены в «Зеленой книге» (SCI P358).

Также доступен инструмент для проектирования косынок.

[вверху] Специальные соединения

Соединения стальных конструкций для простой конструкции, показанные выше, обычно дают наиболее экономичный стальной каркас. Отказ от этих подключений неизбежно приведет к увеличению общей стоимости.Увеличение затрат на чертежи, изготовление и монтаж может составить более 100%, если нестандартные соединения образуют большинство используемых соединений.

Часто можно избежать необходимости в специальных соединениях, разумно подбирая размеры элементов. Конструкция с минимальным весом вряд ли окажется наиболее рентабельной. Поэтому хорошей экономической практикой является обеспечение возможности размещения стальных конструкций с осевыми линиями на установленных решетках. По возможности верхние полки балок должны быть на постоянном уровне, но это менее критично для стоимости, чем эксцентриковые соединения.

При проектировании специальных соединений можно использовать модифицированную версию одного из стандартизированных соединений, указанных в Зеленой книге, при условии дополнительных проверок конструкции. Принципы проектирования и правила определения размеров компонентов, приведенные в Зеленой книге, должны быть максимально включены в проектирование соединений.

Типичные примеры ситуаций, когда требуются специальные соединения, представлены в «Зеленой книге» (SCI P358).

[вверх] Список литературы

1. ↑ ^{1.0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7} BS EN 1993-1-8: 2005. Еврокод 3: Проектирование металлоконструкций. Дизайн стыков, BSI
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2} NA согласно BS EN 1993-1-8: 2005. Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 3: Проектирование стальных конструкций. Дизайн стыков, BSI
3. ↑ Публикация ECCS № 126 Европейские рекомендации по проектированию простых соединений в стальных конструкциях.J. P. Jaspart et al. 2009 г.
4. ↑ BS EN 1991-1-7: 2006 + A1: 2014. Еврокод 1: Воздействие на конструкции. Общие действия. Случайные действия. BSI
5. ↑ NA + A1: 2014 к BS EN 1991-1-7: 2006 + A1: 2014. Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 1: Воздействие на конструкции. Общие действия. Случайные действия. BSI

[вверх] Дополнительная литература

• Руководство конструктора по металлу, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс. Институт стальных конструкций 2012, Глава 27
• Архитектурный дизайн из стали — Требилкок П. и Лоусон Р. М., опубликованные Spon, 2004 г.

[вверху] Ресурсы

Инструменты для проектирования соединений:

[вверху] См. Также

Простые соединения — SteelConstruction.info

В этой статье рассматриваются номинально штифтовые соединения (простые соединения), которые используются в многоэтажных скрепленных каркасах в Великобритании. Эта форма скрепленной конструкции с номинально штифтовыми соединениями называется «простой конструкцией».

В статье перечислены типы простых подключений, которые наиболее часто используются в Великобритании. В нем представлены процедуры их проектирования в соответствии с Еврокодом 3 и обсуждаются относительные достоинства типов концевых соединений балок. Обсуждаются преимущества стандартизации соединений для соединений балка-балка и балка-колонна с использованием ребристых пластин и гибких соединений концевых пластин.

Соединения колонн, основания колонн и соединения распорок также обсуждаются вместе с кратким упоминанием специальных соединений.

Детали соединений стандартной пластины оребрения

[вверх] Типы простых соединений

Простые соединения — это номинально штыревые соединения, которые, как предполагается, передают только торцевой сдвиг и имеют незначительное сопротивление вращению. Поэтому не переносите значительные моменты в предельное состояние.Это определение лежит в основе конструкции многоэтажных скрепленных рам в Великобритании, спроектированных как «простая конструкция», в которой балки спроектированы как легко поддерживаемые, а колонны рассчитаны на осевую нагрузку и малые моменты, вызванные концевыми реакциями со стороны балки. Стабильность каркаса обеспечивается связями или бетонным стержнем.

Простые подключения

В Великобритании используются две основные формы простого подключения (как показано справа):

Обычно встречаются простые соединения:

Простые соединения могут также потребоваться для косых соединений, балок, эксцентричных по отношению к колоннам, и соединения с стенками колонн.Они классифицируются как специальные соединения и рассматриваются отдельно.

[вверх] Процедуры проектирования

Конструкция простых соединений основана на стандарте BS EN 1993-1-8 ^[1] и прилагаемом к нему Национальном приложении ^[2] . Возможности компонентов подключения основаны на правилах, приведенных в пункте 3.6. Расстояние между крепежными элементами соответствует разделу 3.5 и рекомендациям, представленным в «Зеленой книге» (SCI P358).

Публикация ECCS No.126 ^[3] также предоставляет полезное руководство по проектированию простых соединений в соответствии с Еврокодом 3.

[вверх] Совместное рассмотрение

[вверху] Совместная классификация

Согласно BS EN 1993-1-8 ^[1] , шарниры с номинальным штифтом:

• Должен быть способен передавать внутренние силы, не создавая значительных моментов, которые могут отрицательно повлиять на элементы или конструкцию в целом, и
• Быть способным воспринимать результирующие повороты при расчетных нагрузках

Кроме того, соединение должно:

• обеспечивают направляющее ограничение для элементов, которое было принято в конструкции стержня.
• обладают достаточной прочностью, чтобы удовлетворить требованиям структурной целостности (сопротивление связыванию).

BS EN 1993-1-8 ^[1] требует, чтобы все соединения были классифицированы; по жесткости, которая подходит для общего анализа упругости, или по прочности, что подходит для глобального анализа жесткой пластики, или по жесткости и прочности, что подходит для глобального анализа упруго-пластического материала.

Классификация по жесткости:

Начальная жесткость соединения при вращении, рассчитанная в соответствии с BS EN 1993-1-8 ^[1] , 6.3.1 сравнивается с границами классификации, приведенными в BS EN 1993-1-8 ^[1] , 5.2.2.

В качестве альтернативы, соединения могут быть классифицированы на основе экспериментальных данных, предыдущего опыта удовлетворительной работы в аналогичных случаях или расчетов, основанных на данных испытаний.

Классификация по прочности:

Следующие два требования должны быть удовлетворены, чтобы классифицировать соединение как номинально закрепленное на основе его прочности:

• Расчетное сопротивление моменту соединения не превышает 25% расчетного сопротивления моменту, необходимого для полнопрочного соединения
• Соединение должно выдерживать повороты, возникающие в результате расчетных нагрузок.

В национальном приложении Великобритании к BS EN 1993-1-8 ^[2] говорится, что соединения, разработанные в соответствии с «Зеленой книгой» (SCI P358), могут быть классифицированы как соединения с номинальным штифтом.

Все стандартные соединения, указанные в «Зеленой книге» (SCI P358), могут быть классифицированы как номинально штифтовые на основании требований к прочности и обширного опыта использования деталей на практике. Следует проявлять осторожность, прежде чем вносить изменения в стандартные детали, поскольку полученное соединение может выходить за рамки положений Национального приложения Великобритании ^[2] .Особенно:

• Возможность вращения деталей стандартной пластины оребрения была подтверждена испытанием; модифицированные детали не могут быть пластичными
• Толщина торцевых пластин на всю глубину была ограничена, чтобы обеспечить сопротивление моменту менее 25% от полной прочности соединения, и поэтому их можно классифицировать как номинально штифтовые.

[вверх] Структурная целостность

Строительные нормы Великобритании требуют, чтобы все здания проектировались таким образом, чтобы избежать непропорционального обрушения.Обычно это достигается за счет проектирования соединений в стальной раме (соединения балки с колонной и стыков колонны) с учетом сил связывания. Руководство по расчетным значениям связывающих усилий дано в BS EN 1991-1-7 ^[4] , приложение A, и в его национальном приложении для Великобритании ^[5] . Требования относятся к классу здания с расчетным значением горизонтальной силы сцепления, как правило, не менее 75 кН, а обычно значительно выше. Детали торцевой пластины на полную глубину были разработаны для обеспечения повышенного сопротивления связыванию по сравнению с деталями на торцевой пластине частичной глубины.Более подробная информация о структурной устойчивости представлена ​​в SCI P391.

[вверху] Выбор типов подключения

Выбор торцевых соединений балки часто бывает весьма сложным. Относительные достоинства трех типов соединений (концевые пластины с частичной глубиной, концевые пластины с полной глубиной и пластины с ребрами) суммированы в таблице ниже. Выбор балок и соединений, как правило, является обязанностью подрядчика по изготовлению стальных конструкций, который выбирает тип соединения в соответствии с рабочей нагрузкой, экономичностью и временной стабильностью во время монтажа.

[вверх] Композитные полы

Известно, что взаимодействие с композитным полом влияет на поведение простого соединения.Обычной практикой является проектирование таких соединений без использования преимуществ непрерывности арматуры через бетонную плиту. Однако SCI P213 позволяет учесть непрерывность арматуры, обеспечивая относительно простые соединения торцевой пластины на всю глубину со значительным моментным сопротивлением. В скрепленной раме это сопротивление можно использовать для уменьшения момента и прогиба в середине пролета, облегчая выбор балки меньшего размера.

[наверх] Стоимость

Простые соединения неизменно дешевле в изготовлении, чем соединения с моментным сопротивлением, поскольку они требуют гораздо меньших затрат на изготовление, особенно при сварке.

Дать конкретное руководство по затратам сложно, поскольку показатели качества изготовления у подрядчика по металлоконструкциям могут значительно различаться и зависят от уровня инвестиций в оборудование и оборудование. Однако основная цель — минимизировать объем работы. Затраты на материалы для фитингов и болтов невелики по сравнению с затратами на изготовление, в которых преобладает сварка. В типичном производственном цехе стоимость изготовления соединений может составлять от 30% до 50% от общей стоимости изготовления.

Стандартные соединения эффективны при их производстве. Подрядчики по производству металлоконструкций оборудуют свои мастерские специализированным оборудованием, которое увеличивает скорость изготовления, позволяя им производить фитинги и готовить элементы намного быстрее, чем если бы конфигурация соединений каждый раз была другой.

Стандартизированные детали означают, что стальные конструкции легко монтировать, что обеспечивает более безопасную рабочую среду для монтажников.

Из-за особенностей большинства болтовых соединений, соединения являются съемными в конце срока службы конструкции.Металлоконструкции можно демонтировать, повторно использовать или переработать, что снижает воздействие строительства на окружающую среду.

[вверх] Стандартные соединения

[вверх] Преимущества стандартизации

В типичной многоэтажной раме со связями на соединения может приходиться менее 5% веса рамы и 30% или более от общей стоимости. Таким образом, эффективные соединения потребуют минимальных трудозатрат на детализацию, изготовление и монтаж.

[вверху] Соединения балка-балка и балка-колонна

Приведенные ниже процедуры проектирования подходят как для ручного расчета, так и для подготовки компьютерного программного обеспечения.

Проектирование соединений вручную может быть трудоемким процессом, поэтому полный набор таблиц сопротивлений был включен в «Зеленую книгу» (SCI P358).

Проверка прочности шарнирного соединения с номинальным штифтом включает три этапа:

1. Обеспечение того, чтобы соединение было детализировано таким образом, чтобы оно создавало только номинальные моменты, которые не оказывали отрицательного воздействия на элементы или само соединение. Стык должен быть детализирован так, чтобы он вел себя пластично.
2. Определение пути нагрузки через соединение i.е. от луча к опорному элементу.
3. Проверка сопротивления каждого компонента.

Для нормального проектирования существует десять процедур проектирования для всех частей соединения балки с балкой или балки с колонной на вертикальный сдвиг.

Необходимо еще шесть проверок, чтобы проверить сопротивление соединения стыку. Соединения балки с колонной должны иметь возможность противостоять боковым силам связывания, если этим силам не противодействуют другие средства внутри конструкции, такие как плиты перекрытия.

В таблице ниже приведены процедуры проверки, необходимые для концевых пластин частичной глубины, концевых пластин полной глубины и пластин оребрения. Процедуры проектирования полностью описаны в «Зеленой книге» (SCI P358).

Примечания: Проверки сопротивления изгибу, сдвигу, локальному и поперечному изгибу секции балки с надрезом включены в эту таблицу, поскольку обычно на этапе детализации устанавливаются требования к надрезам, после чего необходимо выполнить проверку уменьшенного сечения.

Соединения балки с балкой

Соединения балки с колонной

[вверху] Гибкие соединения концевой пластины

Соединения между балкой и колонной и балкой с балкой

Типичные соединения гибкой концевой пластины показаны на рисунке справа.Торцевая пластина, которая может быть частичной глубиной или полная глубина, приварена к балкам в мастерском. Луч затем крепится к опорной балки или колонны на месте.

Этот тип подключения относительно недорог, но имеет недостаток, заключающийся в том, что мало возможностей для настройки на месте. Общая длина балки должна изготавливаться в жестких пределах, хотя для компенсации допусков на изготовление и монтажных допусков можно использовать пакеты.

Торцевые пластины, вероятно, являются наиболее популярными из простых соединений балок, используемых в настоящее время в Великобритании.Их можно использовать с наклонными балками и выдерживать умеренные смещения в стыках балок с колоннами.

Flowdrill, Hollo-Bolts, Blind bolts или другие специальные узлы используются для соединений с колоннами с полым профилем.

Требования к детализации и проверка конструкции для соединений концевых пластин частичной и полной глубины, которые применимы к соединениям балка с балкой, а также к соединениям балка с колонной, подробно описаны в «Зеленой книге» (SCI P358) . Сюда входят процедуры, рабочие примеры, детализация и таблицы проектных сопротивлений.

Также доступен инструмент для проектирования торцевой пластины.

Стандартные детали гибкой концевой пластины (концевые пластины полной и частичной глубины) показаны на рисунке ниже вместе с рекомендованными размерами и фитингами.

Стандартные соединения с гибкой концевой пластиной

[вверху] Ребристые пластины

Соединения между балкой и колонной и балкой с балкой

Соединения с ребристыми пластинами экономичны в изготовлении и просты в установке.Эти соединения популярны, так как они могут быть самыми быстрыми соединениями для монтажа и преодоления проблемы общих болтов в двусторонних соединениях.

соединительной пластины плавника состоит из длины пластины сваренной в мастерской к опорному элементу, к которому поддерживается веб луч болтового на месте, как показано на рисунке, приведенном ниже. Существует небольшой зазор между концом балки и опорной колонной.

Соединения оребрения

При проектировании соединения пластин с ребрами важно определить соответствующую линию действия для сдвига.Есть две возможности: либо сдвиг действует на лицевую сторону колонны, либо он действует вдоль центра группы болтов, соединяющей пластину оребрения с стенкой балки. По этой причине оба критических сечения должны быть проверены на наличие минимального момента, принимаемого как произведение вертикального сдвига и расстояния между лицевой стороной колонны (или стенки балки) и центром группы болтов. Затем оба критических сечения проверяются на результирующий момент в сочетании с вертикальным сдвигом. Из-за неопределенности момента, прилагаемого к пластине оребрения, сварные швы пластины оребрения рассчитываются на полную прочность.

Соединения пластин с ребрами получают свою способность вращения в плоскости за счет деформации болта при сдвиге, деформации отверстий под болты в подшипнике и изгиба пластины с ребрами вне плоскости. Обратите внимание, что пластины оребрения с длинными выступами имеют тенденцию к скручиванию и выходу из строя из-за поперечного изгиба при кручении. Дополнительная проверка для учета этого поведения включена в процедуры проектирования соединений пластин с ребрами.

«Зеленая книга» (SCI P358) содержит подробные требования, проверки конструкции и процедуры, применимые к конструкции пластин оребрения.Рабочие примеры и таблицы расчетных сопротивлений также приведены в этой публикации.

Также доступен инструмент для проектирования пластин с ребрами.

Детали соединений стандартной пластины оребрения

Растущий интерес к использованию S355 для пластин оребрения вызвал вопросы о жесткости таких пластин. связи — они еще номинально закреплены? Чтобы ответить на этот вопрос, BCSA и Steel for Life поручили SCI провести исследование, сравнивающее поведение соединений ребристых пластин с ребристыми пластинами S275 и S355.В исследовании сделан вывод, что до тех пор, пока соблюдается стандартизированная геометрия соединений, представленная в Зеленой книге, пластины с ребрами 10 мм в S355 классифицируются как номинально штифтовые соединения и могут использоваться в качестве альтернативы пластинам S275. Дополнительная информация доступна в статье в майском номере журнала NSC за 2018 год.

[вверху] Соединители колонн

Соединения для стыков

Соединения колонн в многоэтажной конструкции необходимы для обеспечения прочности и непрерывности жесткости по обеим осям колонн.Типичные соединения колонн с болтовым соединением, используемые для прокатных элементов двутаврового и полого сечения, показаны на рисунке справа.

Соединения обычно устанавливаются через каждые два или три этажа и обычно располагаются примерно на 600 мм над уровнем пола. Это обеспечивает удобную длину для изготовления, транспортировки и монтажа, а также обеспечивает легкий доступ с соседнего этажа для крепления на месте. Обеспечение стыков на каждом уровне этажа редко бывает экономичным, поскольку экономия материала колонны, как правило, намного перевешивается затратами на материал, изготовление и монтаж при обеспечении стыка.

[вверху] Соединители накладки на болтах для I-профиля:

Для этого типа подключения есть две категории:

• тип подшипника
• без подшипников.

В стыковочном узле подшипника типа (см. Рисунок ниже) нагрузки передаются в прямом подшипнике от верхнего вала напрямую или через разделительную пластину. Соединение «несущего типа» представляет собой более простое соединение, обычно имеющее меньше болтов, чем соединение без подшипника, и поэтому оно наиболее часто используется на практике.

При отсутствии сетевого натяжения можно использовать стандартное соединение, однако BS EN 1993-1-8 ^[1] требует, чтобы стыковые пластины и болты передавали не менее 25% максимальной сжимающей силы в колонка.

Для соединений подшипникового типа решающим фактором при проверке, вероятно, будет сопротивление вязанию.

Стыки опорных стоек для двутавровых прокатных профилей

, относящиеся к категории без подшипников типа (см. Рисунок ниже), передают нагрузки через болты и стыковые пластины.Любой прямой подшипник между элементами игнорируется, соединение иногда детализируется физическим зазором между двумя валами. Конструкция неплодоносящего сращивания более вовлечена, так как все силы и моменты должны быть переданы через болты и сплайс пластины. Для соединений ненесущего типа минимальные требования в BS EN 1993-1-8 ^[1] очень обременительны, поскольку основаны на грузоподъемности элемента, а не на приложенной силе.

Поскольку стыки обычно выполняются чуть выше уровня пола, момент, возникающий из-за действия стойки, считается незначительным.Однако следует учитывать моменты, возникающие в стыках, размещенных в других местах.

Соединения без опорных колонн для двутавровых прокатных профилей

Соединения колонн должны удерживать соединенные элементы на одной линии, и, где это возможно, элементы должны быть расположены так, чтобы центральная ось материала соединения совпадала с центральной осью секций колонны выше и ниже места соединения.Если секции колонны смещены (например, для поддержания постоянной внешней линии), момент, связанный с эксцентриситетом, должен быть учтен в конструкции соединения.

Проверки конструкции, необходимые для соединения болтов на крышках колонн, а также процедуры, рабочие примеры, подробные требования и таблицы расчетных сопротивлений доступны в главе 6 «Зеленой книги» (SCI P358).

[вверху] Болтовые соединения «крышка и основание» или «торцевая пластина» для трубчатых и прокатных двутавровых профилей

Соединение «крышка и основание» или «торцевая пластина»

Этот тип соединения, состоящий из пластин, которые привариваются к концам нижней и верхней колонн, а затем просто скрепляются болтами на месте, обычно используется в трубчатых конструкциях, но также может использоваться для открытых секций.

Самая простая форма соединения показана на рисунке справа и является удовлетворительной, если концы каждого вала подготовлены так же, как и для стыков подшипникового типа. Следует учитывать возможность реверсирования нагрузки в дополнение к требованиям устойчивости во время монтажа и связывания.

Несмотря на то, что они широко используются, трудно продемонстрировать, что соединения крышки и основания соответствуют требованиям BS EN 1993-1-8 ^[1] , пункт 6.2.7.1 (14). Если используются эти типы стыков, обычной практикой является обеспечение того, чтобы пластины были толстыми, а болты располагались близко к фланцам, чтобы увеличить жесткость соединения.Могут использоваться удлиненные пластины с болтами за пределами профиля секции. Если стыки крышка и основание пластины расположены вдали от точки пресечения, особое внимание должно быть уделено обеспечению адекватной жесткости, так что дизайн элемент не признан недействительным.

Соединения колонн «крышка и основание» или «торцевая пластина» рассматриваются в главе 6 «Зеленой книги» (SCI P358). Приведены подробные требования, процедуры проектирования, рабочие примеры и таблицы проектных сопротивлений.

[вверх] Основания колонн

Типовые основания колонн

Типовые основания колонн, как показано на рисунке справа, состоят из одной угловой пластины, приваренной к концу колонны и прикрепленной к фундаменту с помощью четырех прижимных болтов.Болты залиты в бетонное основание в установочных трубках или конусах и оснащены анкерными пластинами для предотвращения выдергивания. В пространство под плитой заливается высокопрочный раствор (см. Рисунок ниже).

Такие основания колонн часто подвергаются только осевому сжатию и сдвигу. Однако подъем и горизонтальный сдвиг могут быть расчетным случаем для оснований колонн в подкрепленных отсеках.

Болты крепления основания колонны

Соединение с основанием колонны

Пример срезной втулки

Простая прямоугольная или квадратная опорная плита почти повсеместно используется для колонн простой конструкции.Опорная плита должна быть достаточного размера и прочности, чтобы передавать осевое сжимающее усилие от колонны к фундаменту через материал подстилки, не превышая местного несущего сопротивления фундамента.

базовой инструмент пластины дизайн доступен.

Основания колонн обычно предназначены для передачи усилия от колонны на опорную плиту при прямом опоре. Прижимные системы предназначены для стабилизации колонны во время строительства и противодействия любому поднятию в отсеках с раскосами.В некоторых случаях предполагается, что небольшой горизонтальный сдвиг также переносится прижимными болтами.

[вверху] Горизонтальный перенос сдвига

Способ передачи горизонтальных поперечных сил на фундамент недостаточно изучен. Некоторые проектировщики проверяют сопротивление прижимных болтов и обеспечивают их надлежащую заделку. Эта практика успешно применяется для оснований портальной рамы, которые несут значительный сдвиг.

Скрепленные отсеки могут иметь относительно высокие усилия сдвига.Проектировщики могут выбрать, чтобы обеспечить сдвиг заглушки, приваренную к нижней плите основания, хотя выемка может осложнить отливки фундамента, и особое внимание должно быть уделено цементирующей операции. Методы проектирования, которые охватывают этот тип деталей, приведены в «Зеленой книге» (SCI P398).

сдвига между концом колонны и опорной пластиной будет передаваться между сварными швами колонной и опорной плитой. Сварные швы могут быть выполнены только на стенке или вокруг частей профиля — обычно оказывается, что сопротивление сварного шва более чем достаточно для умеренных сил сдвига.

[вверху] Крепежные соединения

Типовое соединение распорок с косынкой

К элементам жесткости относятся плоские, угловые, швеллерные, двутавровые и полые секции. Крепежные элементы могут включать в себя элементы жесткости, работающие только на растяжение или одновременно на растяжение и сжатие. В большинстве случаев элемент жесткости крепится болтами к косынке, которая сама приваривается к балке, к колонне или, как правило, приваривается к балке и ее концевому соединению, как показано на рисунке справа.

Системы жесткости обычно анализируются исходя из предположения, что все силы пересекаются на осевых линиях стержня. Однако реализация этого предположения в деталях соединения может привести к соединению с очень большой косынкой, особенно если распорка неглубокая или крутая. Часто удобнее расположить пересечения стержней, чтобы получилось более компактное соединение, и локально проверять влияние вводимых эксцентриситетов.

Соединения жесткости обычно выполняются с помощью болтов без предварительного натяга в отверстиях с зазором.По крайней мере теоретически это допускает некоторое движение в соединении, но на практике это игнорируется в ортодоксальной конструкции. В некоторых случаях движение при реверсе может оказаться неприемлемым — в этих обстоятельствах следует использовать предварительно загруженные соединения.

Общий процесс проектирования:

• Определите путь нагрузки через соединение
• Организуйте соединение, чтобы гарантировать реализацию проектного замысла элементов, например балочные соединения остаются номинально закрепленными
• Учитывать влияние любого значительного эксцентриситета
• Проверьте компоненты в соединении.

Штифтовое соединение для трубчатого элемента связи

Правила проектирования для определения сопротивления косынки приведены в «Зеленой книге» (SCI P358).

Также доступен инструмент для проектирования косынок.

[вверху] Специальные соединения

Соединения стальных конструкций для простой конструкции, показанные выше, обычно дают наиболее экономичный стальной каркас. Отказ от этих подключений неизбежно приведет к увеличению общей стоимости.Увеличение затрат на чертежи, изготовление и монтаж может составить более 100%, если нестандартные соединения образуют большинство используемых соединений.

Часто можно избежать необходимости в специальных соединениях, разумно подбирая размеры элементов. Конструкция с минимальным весом вряд ли окажется наиболее рентабельной. Поэтому хорошей экономической практикой является обеспечение возможности размещения стальных конструкций с осевыми линиями на установленных решетках. По возможности верхние полки балок должны быть на постоянном уровне, но это менее критично для стоимости, чем эксцентриковые соединения.

При проектировании специальных соединений можно использовать модифицированную версию одного из стандартизированных соединений, указанных в Зеленой книге, при условии дополнительных проверок конструкции. Принципы проектирования и правила определения размеров компонентов, приведенные в Зеленой книге, должны быть максимально включены в проектирование соединений.

Типичные примеры ситуаций, когда требуются специальные соединения, представлены в «Зеленой книге» (SCI P358).

[вверх] Список литературы

1. ↑ ^{1.0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7} BS EN 1993-1-8: 2005. Еврокод 3: Проектирование металлоконструкций. Дизайн стыков, BSI
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2} NA согласно BS EN 1993-1-8: 2005. Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 3: Проектирование стальных конструкций. Дизайн стыков, BSI
3. ↑ Публикация ECCS № 126 Европейские рекомендации по проектированию простых соединений в стальных конструкциях.J. P. Jaspart et al. 2009 г.
4. ↑ BS EN 1991-1-7: 2006 + A1: 2014. Еврокод 1: Воздействие на конструкции. Общие действия. Случайные действия. BSI
5. ↑ NA + A1: 2014 к BS EN 1991-1-7: 2006 + A1: 2014. Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 1: Воздействие на конструкции. Общие действия. Случайные действия. BSI

[вверх] Дополнительная литература

• Руководство конструктора по металлу, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс. Институт стальных конструкций 2012, Глава 27
• Архитектурный дизайн из стали — Требилкок П. и Лоусон Р. М., опубликованные Spon, 2004 г.

[вверху] Ресурсы

Инструменты для проектирования соединений:

[вверху] См. Также

Что такое конструкция соединения торцевой пластины для металлических балочных конструкций?

Стальные профили изготавливаются и поставляются определенной стандартной длины в соответствии с ограничениями по прокатке, транспортировке и обращению.Большинство конструкционных стальных элементов, используемых в конструкциях, должны охватывать большие длины и окружать большие трехмерные пространства. Следовательно, соединения необходимы для объединения таких пространственных конструкций из одно- и двухмерных элементов, чтобы обеспечить устойчивость конструкций при различных нагрузках. Таким образом, звенья необходимы для создания цельной стальной конструкции с использованием отдельных линейных и двухмерных (пластинчатых) элементов.

Расчет соединений в металлических балочных конструкциях является неотъемлемой частью проектирования металлоконструкций.Они являются важнейшими компонентами конструкции и проектирования стали. Следовательно, хорошее понимание поведения и конструкции стыков и соединений в стальных конструкциях является важной предпосылкой для любого инженера-проектировщика. Давайте узнаем более подробно о различных типах соединений стальных балок и их использовании.

Соединения в металлических балочных конструкциях

Звенья обычно изготавливаются болтовым соединением или сваркой. Болтовые соединения распространены в полевых соединениях, поскольку они экономичны и просты в изготовлении.Болтовые соединения считаются более подходящими для полевых соединений из соображений безопасности. Однако сварные соединения сделать проще и эффективнее.

Существует множество типов соединений стальных балок, используемых в металлических балочных конструкциях. Соединения стальных балок разделяются на две группы: каркасные соединения и соединения с сиденьями.

В соединениях каркасной стальной балки балка соединяется с опорным стальным элементом с помощью фитингов. В то время как в соединениях с сиденьем балка, закрепленная на сиденье, аналогична случаю, когда балка размещается на кирпичных стенах.

Теперь давайте обсудим различные типы соединений стальных балок.

• Болтовое соединение стальной балки: Под ним есть два типа: с рамой и с сиденьем.

Соединения стальных балок с рамой : Стальные балки соединяются с опорными элементами, будь то стальные балки или колонны с углом соединения стенок. Минимальная длина соединительного уголка должна составлять половину видимой глубины стенки балки. Эта мера предназначена для обеспечения достаточной жесткости и жесткости.

Существует множество стандартных размеров болтовых соединений с рамой, а также их допустимая нагрузка, указанная в кодах. Цель такого стандартизированного подключения — увеличить скорость проектирования.

Соединения стальных балок с сиденьями: Самым выдающимся преимуществом соединения седла в металлических балочных конструкциях является то, что изготовление балки является экономичным, а сиденье обеспечивает немедленную поддержку во время монтажа. Используемый верхний угол предназначен для предотвращения случайного поворота металлической балки .Этот тип подключения не требует оформления магазина. Болтовые соединения требуют экологической точки зрения, потому что конструкция демонтируется, а элементы используются в других проектах. Кроме того, болтовые соединения возводятся очень легко.

• Сварное соединение стальной балки: Они также бывают двух типов: с рамой и с сиденьем.

Соединения стальных балок в раме: Различные размеры сварных соединений в рамке с указанием их грузоподъемности доступны и представлены цифрами.Сварной шов соединения подвержен прямому напряжению сдвига. Напряжение, вызванное нагрузками на балку, влияет на рисунок сварного шва. Итак, эти напряжения требуют рассмотрения. Часть сварочных работ, выполняемых в полевых условиях, является сложной задачей, поскольку добиться высокого качества сварки сложно из-за перемещений стальных элементов, вызванных ветром или другими факторами.

Соединения стальной балки с сиденьем: Это аналогично болтовому соединению седла, но для крепления используется сварка, а не болты. Нагрузки на металлические балочные конструкции странным образом влияют на сварной шов и создают вес.Так что, как и сварные каркасные соединения, такие веса тоже требуют учета.

• Торцевая пластина, соединение стальной балки:

Гибкое соединение торцевой пластины состоит из пластины, прикрепленной к обеим сторонам стенки в металлических балочных конструкциях угловыми сварными швами. Соединение должно передавать вертикальный сдвиг и позволять вращение концов балки без развития значительных моментов. Они обеспечивают устойчивое к моменту соединение между балками и колоннами в углах рам или устойчивое к моменту соединение с удлиненными балками.

Типичные соединения гибких концевых пластин могут быть частичными или на всю глубину и приварены к опорным металлическим балочным конструкциям. Затем луч болтами к опорной балки или колонны на месте.

Этот тип подключения относительно невысокий, но его недостатком является небольшая возможность настройки сайта. Общая длина балки требует стальной сборки в жестких пределах, хотя пакеты используются для компенсации производственных допусков и допусков на монтаж.

Торцевые пластины используются со скошенными балками и допускают умеренные смещения в стыках балок с колоннами. Торцевая пластина соединяется с металлическими балочными конструкциями посредством сварного шва, поскольку ее емкость и размер регулируются величиной сдвига балки, прилегающей к сварному шву. Напряжение, приложенное к соединению на конце элемента, не имеет эксцентриситетов. Существуют различные типы соединений концевых пластин, включая гибкие, полужесткие и жесткие.

Изготовление и раскрой следует проводить с большой осторожностью, чтобы избежать ошибок.Например, обрезка балок по длине должна быть максимально точной. Концевые пластины сварки поперек полотна балки, а затем болтами к опорному элементу. Это должно обеспечить эффективные и простые соединения для передачи сдвига.

Соединения на торцевой пластине не подходят для высоких стальных конструкций.

Принимая во внимание вышеупомянутые технические особенности, важно придерживаться строгости каждого измерения и соединения. Соединение стальных конструкций обычно обеспечивает наиболее экономичный стальной каркас.Отклонение в этой связи неизбежно приведет к увеличению общей стоимости. Необходимости в индивидуальных соединениях можно избежать путем разумного выбора размеров элементов.

При проектировании отдельных соединений можно использовать модифицированную версию одного из стандартизованных соединений. Поэтому всегда проверяйте принципы проектирования и правила определения размеров компонентов.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о металлических балочных конструкциях и о том, как мы можем помочь вам в вашем следующем большом проекте.

Рубрика: Производство стали, Без категории | Комментарии к записи Что такое конструкция соединения торцевой пластины для металлических балочных конструкций отключены?

Соединение балки с колонной с помощью торцевой пластины | Инженерные руководства | FIN EC

Соединение балки с колонной с концевой пластиной

Введение

В данном руководстве показан ввод двухстороннего соединения балок с колонной в программе « Steel Connection ».Соединение на левом фланце колонны выполнено с помощью торцевой пластины, балка на правом фланце колонны соединяется с помощью сварки. Стык — это часть конструкции, не имеющая выхода из строя.

Запуск нового проекта

Главный экран программы содержит общую информацию о проекте, свойствах стандарта проектирования, а также возможность указать общий материал для всех частей соединений.

Основной экран программы

Сначала выбираем национальное приложение. Необходимо нажать на кнопку « Edit » в части « Standard » посередине основного экрана. Появится окно « Стандартный выбор ».В верхней части находится список с доступными национальными приложениями. Национальное приложение «, определяемое пользователем » содержит возможность указать частный коэффициент безопасности пользователем в нижней части окна.

Выбор национального приложения

Поскольку все части соединения имеют одинаковый материал, мы можем использовать инструмент « Общий ввод материала » в правом нижнем углу окна и назначить этот материал всем частям соединения. В списке сущностей выбираем « Элементы конструкции ».« Конструкционные элементы » — это все стальные части детали (колонны, балки, концевые пластины и т. Д.), За исключением соединителей. Этот материал будет присвоен всем конструктивным деталям после установки флажка « Применить ко всем соединениям ».

Ввод глобального материала

Чтобы избежать нежелательных изменений в существующих соединениях, этот шаг должен быть подтвержден окном подтверждения.

Назначение глобального материала всем соединениям

Часть « Параметры расчета » содержит возможность указать тип структуры.Эта настройка важна для расчета жесткости и классификации соединения (штифтовое, полужесткое, жесткое).

Выбор типа конструкции

После настройки всех этих параметров можно начинать ввод соединений. Мастер создания нового стыка может быть запущен кнопкой « Добавить » в заголовке древовидного меню.

Вставка нового сустава

Мы указываем имя (« Joint 1 ») в окне « Добавить стык », которое появляется после нажатия на эту кнопку.

Ввод имени

После подтверждения кнопкой « OK » появится окно с основными типами стыков. Подбираем балки, соединенные с колонной (левый вариант в верхнем ряду).

Выбор типа соединения

Следующее окно содержит возможность указать конкретные соединения в стыке. Новое подключение можно назначить соответствующему направлению с помощью кнопок с красным « X ». Мы должны нажать на левую верхнюю кнопку, чтобы назначить соединение левому фланцу.

Выбор присоединения к левому фланцу

После нажатия на кнопку открывается новое окно « Тип подключения ». Для этого типа соединения доступны следующие типы соединений (первый столбец — позиция в окне « Тип соединения »):