Стаття присвячена питанню регулювання зусиль у вузлах з'єднання ригеля з зовнішніми колонами в металевих багатоярусних однопрогонових рамах. Представлено нове технічне рішення з регулювання напружено-деформованого стану (ПДВ) в рамах і проведена оцінка отриманих рішень з точки зору економії матеріалу в ригелях рами.

Анотація наукової статті з будівництва та архітектури, автор наукової роботи - Альохін Володимир Миколайович, Коковіхін Іван Юрійович, Ушаков Олег Юрійович


Область наук:
  • Будівництво та архітектура
  • Рік видавництва: 2011
    Журнал: Академічний вісник УралНІІпроект РААБН
    Наукова стаття на тему 'Аналіз ПДВ фрагмента рами при регулюванні зусиль у вузлах'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз ПДВ фрагмента рами при регулюванні зусиль у вузлах»

    ?УДК 624.01 Альохін В. Н. Коковіхін І. Ю. Ушаков О. Ю.

    Аналіз ПДВ фрагмента рами

    при регулюванні зусиль у вузлах

    Альохін

    Володимир Миколайович

    канд. техн. наук, доцент декан будівельного факультету УрФУ, радник РААСН, академік Нью-Йоркської академії наук, член-кор. Екологічної академії наук Е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Коковіхін Іван Юрійович

    аспірант УрФУ E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Ушаков Олег Юрійович

    аспірант УрФУ

    E-mail: ushakovoleg @

    yandex.ru

    Стаття присвячена питанню регулювання зусиль у вузлах з'єднання ригеля з зовнішніми колонами в металевих багатоярусних однопрогонових рамах. Представлено нове технічне рішення з регулювання напружено-деформованого стану (НДС) в рамах і проведена оцінка отриманих рішень з точки зору економії матеріалу в ригелях рами.

    Ключові слова: каркаси будівель, однопрогонові рами, рамний вузол, напружено-деформований стан, ригелі рами.

    ALEKHIN V. N, KOKOVIKHIN I. Y., USHAKOV O. Y.

    ANALYSIS OF STRESS-STRAIN STATE OF FRAME UNDER VARIATION OF FORCES IN THE GIRDER

    Paper is devoted to variation of forces in the beam-column connection in the multistorey single-span steel frames. New technical solution for the variation of stress-strain state in frames and evaluation of solutions in terms of saving material in the girders of the frame are presented.

    Keywords: skeletons of buildings, single-span steel frames, frame knot, stress-strain state in frames, girders ofthe frame.

    Металеві багатоярусні однопрогонові рами є складовою частиною каркасів будівлі, що сприймає і передає на фундамент вертикальні і горизонтальні навантаження. Одним з напрямків зниження витрати матеріалу на елементи рамних конструкцій є регулювання їх ПДВ. Приклади регулювання зусиль у будівельних конструкціях металевих багатоярусних однопрогонових рам наведені в роботах [1, 2]. При регулюванні зусиль у вузлах рам зниження матеріаломісткості може становити до 10-15% за рахунок вирівнювання значень згинальних моментів в перетинах рам і зменшення прогину ригеля.

    Для підвищення міцності і жорсткості елементів каркасу металевої багатоярусної однопрогоновою рами, а також зниження металоємності і спрощення монтажу за рахунок можливості регулювання зусиль в елементах рами пропонується вдосконалена конструкція вузла з'єднання ригеля з зовнішніми колонами в багатоярусної рамі [3].

    На рис. 1, 2 зображена конструкція рамного вузла з'єднання ригеля з крайньою колоною в багатоярусної рамі. Вузол містить жорстко з'єднані між собою двотаврового перетину крайню колону (1) і ригель (2), включає

    стінку і полки, наполегливі деталі (5) і високоміцні напружувані елементи (6). Криволінійна частина кожного високоміцного елемента розміщена в канавці (11) відповідного шківа (9). Високоміцні елементи (6) виконані із сталевого каната діаметром d без пеньки в жилах. По кінцях сталевого вала (7) встановлені додаткові опорні деталі, закріплені до полиць колони і горизонтальним ребрах жорсткості. Канавки ободів коліс канатних шківів виконані з шириною, що перевищує два діаметра d сталевого каната. Високоміцні елементи (6) піддаються натягу в опорних деталях, розташованих або в колоні (1), або в ригелі (2) рами. На ділянці стінки під верхньою полицею (4) ригеля, на відстані від колони, що дорівнює не менше висоти ригеля, встановлений сталевий вал (7), на якому розміщені зі свободою обертання вертикальні колеса (9) з ободами (10). На ділянці над нижньою полицею ригеля встановлений додатковий вал, на якому по обидві сторони від стінки ригеля розміщені зі свободою обертання вертикальні колеса канатних блоків з ободами.

    Регулювання зусиль у рамі [3] досягається за рахунок того, що:

    • стінка колони на ділянці сполучення з ригелем забезпечена горизонтальним жорстко вус-

    Будівельні науки

    тановленіе сталевим валом, на якому по обидві сторони від стінки колони розміщені зі свободою обертання центральні втулки вертикальних коліс, не менше двох канатних шківів з кожного боку з ободами, що мають з зовнішнього боку канавки, в яких розміщені високоміцні напружувані елементи. При цьому останні виконані з гнучкою високоміцного дроту безперервної довжини, що складається з горизонтальної, криволінійної і вертикальних частин, з анкерами стаканного типу по кінцях, які закріплені в наполегливих деталях, причому криволинейная частина кожного високоміцного елемента розміщена в канавці відповідного шківа;

    високоміцні елементи виконані з сталевого каната діаметром й без пеньки в жилах; по кінцях сталевого вала встановлені додаткові опорні деталі, закріплені до полиць колони і горизонтальним ребрах жорсткості;

    канавки ободів коліс канатних шківів, в яких розміщені криволінійні частини високоміцних напружених елементів, що мають вертикальні частини, розташовані у верхній частині примикає колони, виконані з шириною, що перевищує два діаметра й сталевого каната; високоміцні елементи піддаються натягу в опорних деталях, розташованих або в колоні, або в ригелі рами; на ділянці стінки під верхньою полицею ригеля на відстані від колони, що дорівнює висоті ригеля, встановлений сталевий вал, на якому по обидві сторони від стінки ригеля розміщені зі свободою обертання вертикальні колеса канатних блоків з ободами, що мають зовнішні канавки для розміщення відповідних напрягающих елементів, довжини яких мають додаткові похилі частини, по кінцях яких встановлені анкера стаканного типу і закріплені в наполегливих деталях, розташованих біля нижніх полиць ригеля;

    на ділянці над нижньою полицею ригеля на відстані, рівному подвійній висоті ригеля в нижній зоні ригеля, встановлений додатковий сталевий вал, на якому по обидві сторони від стінки ригеля розміщені зі свободою обертання

    Малюнок 1. Боковий вигляд конструкції рамного вузла з'єднання ригеля з крайньою колоною в багатоярусної рамі

    вертикальні колеса канатних блоків з ободами, що мають зовнішні канавки для розміщення відповідних напрягающих елементів, довжина яких має додаткову горизонтальну частину, розташовану в рівні нижньої полиці ригеля. При цьому довжина гнучких високоміцних напружених елементів, що проходять через встановлені блоки, є безперервною, а натяг цих елементів виконується з подальшим закріпленням кінців на крайніх колонах багатоярусної рами.

    Для оцінки запропонованого технічного рішення з регулювання зусиль у вузлах були виконані розрахунки за методикою, викладеною в роботах [1, 2]. Розрахунки виконані в програмно-обчислювальному комплексі Lira 9.6 R3. Розрахункова схема фрагмента рами при дії зусиль регулювання представлена ​​на рис. 3а, при дії зовнішнього навантаження - на рис. 3б, при спільній дії зусиль регулювання і зовнішнього навантаження - на рис. 3в.

    Мозаїка переміщень по осі Z (прогини) приведена при дії зусиль регулювання - на рис. 4а, при дії зовнішнього навантаження - на рис. 4б, при спільній дії зусиль регулювання і зовнішнього навантаження - на рис. 4. Епюри згинальних моментів в ригелі представлені при дії зусиль регулювання - на рис. 5, при дії зовнішнього навантаження - на рис. 6, при спільній дії зусиль регулювання і зовнішнього навантаження - на рис. 7.

    Малюнок 2. Варіанти виконання натягу в ригелі

    висновок:

    При регулюванні зусиль у вузлах металевих багатоярусних однопрогонових рам по технічному рішенню [1] зниження значень згинальних моментів в перетинах ригеля і колон може становити до 20-35%. При цьому досягається вирівнювання значень згинальних моментів в перетинах рами, а також знижується приблизно в 1,5-2 рази прогин ригеля.

    Список використаної літератури

    1 Альохін В. Н., Коковіхін І. Ю. Чисельний аналіз напружено-деформованого стану багатоярусної однопрогоновою рами // Академічний вісник УралНІІпроект РААБН. 2009. № 3. С. 77-79.

    2 Альохін В. Н., Коковіхін І. Ю. До розрахунку ригелів в металевих багатоярусних однопрогонових рамах з урахуванням регулювання зусиль // Вісник ТГАСУ. 2010. № 2.

    3 Альохін В. Н., Іванов Г. П., Коковіхін І. Ю. Рамний вузол з'єднання ригеля з крайньою колоною в багатоярусної рамі. Патент РФ на корисну модель № 94997. Опубліковано: 10.06.2010. Бюлетень № 16.

    Малюнок 3. Розрахункові схеми фрагмента рами при регулюванні зусиль у вузлах рами

    Малюнок 4. Мозаїка переміщень по осі Z (прогини), значення в мм

    Малюнок 5. Епюра згинальних моментів в ригелі при дії зусиль регулювання (значення в т х м)

    Малюнок 6. Епюра згинальних моментів в ригелі при дії зовнішнього навантаження (значення в т х м)

    Малюнок 7. Епюра згинальних моментів в ригелі при спільній дії зусиль регулювання і зовнішнього навантаження (значення в т х м)


    Ключові слова: каркаси будівель / однопрогонові рами / рамний вузол / напружено-деформований стан / ригелі рами

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити