RU2767006C1 - Metal frame of building or structure - Google Patents
Metal frame of building or structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767006C1 RU2767006C1 RU2021110267A RU2021110267A RU2767006C1 RU 2767006 C1 RU2767006 C1 RU 2767006C1 RU 2021110267 A RU2021110267 A RU 2021110267A RU 2021110267 A RU2021110267 A RU 2021110267A RU 2767006 C1 RU2767006 C1 RU 2767006C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sections
- frame
- columns
- crossbars
- curvature
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к строительству и предназначено, преимущественно, для применения в качестве несущих рам промышленных, гражданских, сельскохозяйственных зданий и сооружений, состоящих из колонн и опирающихся на них ригелей. The invention relates to construction and is intended primarily for use as load-bearing frames of industrial, civil, agricultural buildings and structures, consisting of columns and crossbars based on them.
Уровень техникиState of the art
Известна балка (ригель) составная сварная двутаврового сечения, состоящая из двух параллельно ориентированных поясов из тонколистового проката с перпендикулярно приваренной к ним тонкостенной поперечно гофрированной стенкой (RU 76936 U1, 10.10.2008).Known beam (crossbar) composite welded I-section, consisting of two parallel oriented belts of sheet metal with perpendicular welded to them thin-walled transversely corrugated wall (RU 76936 U1, 10.10.2008).
Недостатками заявленного технического решения аналога является то, что пояса балки выполнены в виде тонколистовых плоских элементов (пластина). The disadvantages of the claimed technical solution of the analogue is that the beam belts are made in the form of thin sheet flat elements (plate).
Известно, что при изгибе балки верхний пояс сжимается, нижний растягивается. Одним из основных параметров несущей способности сжатого пояса балки является местная потеря устойчивости (местное выпучивание пояса под действием сжимающих напряжений). В аналоге пояса выполнены в виде обычных пластин, которые имеют пониженную способность сопротивления местному выпучиванию, вследствие чего рассматриваемая конструкция балки имеет низкую несущую способность по критерию «местная устойчивость» сжатого пояса.It is known that when a beam is bent, the upper chord is compressed, while the lower chord is stretched. One of the main parameters of the bearing capacity of the compressed beam chord is local buckling (local buckling of the chord under the action of compressive stresses). In the analogue, the belts are made in the form of ordinary plates, which have a reduced ability to resist local buckling, as a result of which the considered beam design has a low bearing capacity according to the criterion of "local stability" of the compressed belt.
Известна металлическая сварная колонна, представленная тонкостенной поперечно гофрированной стенкой и двумя поясами из тонколистового проката с (RU 56429 U1, 10.09.2006).Known metal welded column, represented by a thin-walled transversely corrugated wall and two belts of sheet metal with (RU 56429 U1, 10.09.2006).
Недостатками заявленного технического решения аналога является то, что пояса колонны выполнены в виде плоского тонколистового проката (пластина).The disadvantages of the claimed technical solution of the analogue is that the chords of the column are made in the form of flat sheet metal (plate).
Одним из основных параметров несущей способности колонн является местная устойчивость поясов — то есть способность поясов сопротивляться сжимающим усилиям без потери местной устойчивости (местное выпучивание поясов под действием сжимающих напряжений). Пояса колонны выполнены в виде обычных пластин, которые имеют пониженную способность сопротивления местному выпучиванию, вследствие чего рассматриваемая конструкция колонны имеет низкую несущую способность по критерию «местная устойчивость» сжатого пояса.One of the main parameters of the bearing capacity of columns is the local stability of the chords - that is, the ability of the chords to resist compressive forces without losing local stability (local buckling of the chords under the action of compressive stresses). The column chords are made in the form of ordinary plates, which have a reduced ability to resist local buckling, as a result of which the column design under consideration has a low bearing capacity according to the "local stability" criterion of the compressed chord.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является металлическая рама каркаса здания, где колонны и ригель выполнены из сварных конструкций, представленных поперечно гофрированной стенкой и поясами в виде тонкостенных гнутых профилей https://msm24.ru/upload/medialibrary/61e/61e5220858fb2817a01ba65f62ba250d.jpg, https://msm24.ru/upload/medialibrary/276/276be5719b190b6b2c3c3cc7ed60b3e2.jpg .The closest technical solution chosen as a prototype is the metal frame of the building frame, where the columns and crossbar are made of welded structures, represented by a transversely corrugated wall and belts in the form of thin-walled bent profiles https://msm24.ru/upload/medialibrary/61e/ 61e5220858fb2817a01ba65f62ba250d.jpg, https://msm24.ru/upload/medialibrary/276/276be5719b190b6b2c3c3cc7ed60b3e2.jpg .
Колонны и ригель рамы прототипа изготавливаются по ТУ 24.1.74–001–21862579–2017. Балки стальные сварные с гофрированной стенкой и поясами из гнутых профилей для строительных конструкций. Технические условия https://msm24.ru/sprav/tekhnicheskie-kharakteristiki-balok-gbgp-proizvodstva-zao-magsibmet.html, https://msm24.ru/sprav/effektivnye-konstruktsii-gofrobalok-dlya-lyegkikh-metallokarkasov-zdaniy.html, https://msm24.ru/portfolio/karkas-zdaniya-razmerom-18kh40-5kh6-m-krasnoyarsk-ul-pogranichnikov.html .The columns and crossbar of the prototype frame are manufactured according to TU 24.1.74-001-21862579-2017. Welded steel beams with a corrugated web and belts made of bent profiles for building structures. Specifications https://msm24.ru/sprav/tekhnicheskie-kharakteristiki-balok-gbgp-proizvodstva-zao-magsibmet.html, https://msm24.ru/sprav/effektivnye-konstruktsii-gofrobalok-dlya-lyegkikh-metallokarkasov- zdaniy.html, https://msm24.ru/portfolio/karkas-zdaniya-razmerom-18kh40-5kh6-m-krasnoyarsk-ul-pogranichnikov.html .
Колонны и ригели металлических рам прототипа представлены сварными конструкциями, состоящими из поперечно гофрированных стенок и жестко связанными с ними сваркой поясами из гнутых тонкостенных профилей. Каждый пояс колонн и ригелей рассматриваемых рам в сечении состоит из (фиг. 2):Columns and crossbars of metal frames of the prototype are welded structures consisting of transversely corrugated walls and belts of bent thin-walled profiles rigidly connected to them by welding. Each belt of columns and crossbars of the considered frames in section consists of (Fig. 2):
- центрального участка l1, опирающегося на гофрированную стенку и соединенного с ней сваркой, при этом длина участка l1 определяется удвоенной амплитудой гофрированной стенки и размерами катетов сварных швов; - the central section l 1 , based on the corrugated wall and connected to it by welding, while the length of the section l 1 is determined by the doubled amplitude of the corrugated wall and the dimensions of the legs of the welds;
- и симметричных правого и левого свесов (l2, l3, l4) в виде участков l2, примыкающих по обе стороны к участку l1, двух участков l3 заданного радиуса гиба R1, размещенных по обе стороны от участков l2 и сопряженных с ними, двух участков l4, являющихся продолжением участков l3.- and symmetrical right and left overhangs (l2,l3,l4) in the form of segments l2, adjoining on both sides to the section lone, two segments l3 given bending radius Ronelocated on both sides of the sections l2and associated with them, two sections l4, which are continuations of segments l3.
Недостатками рамы прототипа является низкая несущая способность поясов колонн, ригеля по критерию «местная устойчивость», вследствие наличия плоских участков свесов поясов l2 и l4.The disadvantages of the frame of the prototype is the low bearing capacity of the belts of the columns, crossbar according to the criterion of "local stability", due to the presence of flat sections of the overhangs of the belts l 2 and l 4 .
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение несущей способности колонн и ригелей металлических рам зданий и сооружений по критерию «местная устойчивость» поясов.The technical result of the claimed invention is to increase the bearing capacity of columns and crossbars of metal frames of buildings and structures according to the criterion of "local stability" of the belts.
Заявленный технический результат достигается тем, что в металлической раме каркаса здания или сооружения, состоящей из колонн и опирающихся на них ригелей, колонны и ригели выполнены в виде сварных конструкций, которые состоят из гофрированной стенки, высотой Н, жестко соединенной с двумя поясами, каждый из которых в поперечном сечении представлен центральным прямолинейным участком l1, перпендикулярным гофрированной стенке, длина которого образована удвоенной амплитудой профиля гофрированной стенки и катетами сварных швов, и симметричными правым и левым свесами, каждый из которых в поперечном сечении элементов рамы состоит из трех последовательно сопряженных между собой участков (l2, l3, l4), которые сопряжены участками l2 с центральным прямолинейным участком l1, при этом каждый из трех последовательно сопряженных между собой участков свесов поясов (l2, l3, l4) имеет свой радиус кривизны.The claimed technical result is achieved by the fact that in the metal frame of the frame of a building or structure, consisting of columns and crossbars based on them, the columns and crossbars are made in the form of welded structures, which consist of a corrugated wall, height H, rigidly connected to two belts, each of which in cross section is represented by a central straight section l 1 perpendicular to the corrugated wall, the length of which is formed by a double amplitude of the profile of the corrugated wall and the legs of the welds, and symmetrical right and left overhangs, each of which in the cross section of the frame elements consists of three successively paired with each other sections (l 2 , l 3 , l 4 ), which are connected by sections l 2 with the central straight section l 1 , while each of the three sections of the overhangs of the belts (l 2 , l 3 , l 4 ) connected in series with each other has its own radius of curvature .
При этом радиусы кривизны трех последовательно сопряженных между собой участков (l2, l3, l4) поперечных сечений свесов поясов колон и ригелей рамы могут иметь по длине переменные радиусы кривизны, уменьшающиеся в начале участков l2, от мест сопряжения с прямолинейными участками l1 с R2 ≤ Н/2÷Н и в конце участков l4 до R4 ≤ (l2+ l3) ÷ l3.At the same time, the radii of curvature of three successively paired sections (l 2 , l 3 , l 4 ) of the cross sections of the overhangs of the chords of the columns and crossbars of the frame can have variable radii of curvature along the length, decreasing at the beginning of the sections l 2 , from the points of junction with straight sections l 1 with R 2 ≤ N/2÷N and at the end of sections l 4 to R 4 ≤ (l 2 + l 3 ) ÷ l 3 .
Как вариант исполнения поясов радиусы кривизны трех последовательно сопряженных между собой участков свесов поясов (l2, l3, l4) поперечных сечений колон и ригелей рамы могут иметь по длине постоянный радиус кривизны R1≤ (l2+ l3).As an option for the execution of the belts, the radii of curvature of three sections of the overhangs of the belts (l 2 , l 3 , l 4 ) of the cross sections of the columns and crossbars of the frame that are successively paired with each other can have a constant radius of curvature R 1 ≤ (l 2 + l 3 ) along the length.
Также возможен вариант технического решения, когда радиусные участки l4 поперечных сечений свесов поясов колон и ригелей рамы имеют постоянный радиус кривизны R4 ≥ 2tп с центральным углом 360 градусов за вычетом технологического угла обратного пружинения, где tп – толщина соответствующего пояса.A variant of the technical solution is also possible, when the radius sections l4cross sections of overhangs of belts columns and crossbars of the frame have a constant radius of curvature R4 ≥ 2tP with a central angle of 360 degrees minus the technological angle of back springback, where tPis the thickness of the corresponding belt.
В результате предложенных конструктивных преобразований технического решения рамы прототипа свесы поясов предлагаемого решения колонн и ригелей рамы представляют собой фрагменты цилиндрических оболочек переменной или постоянной кривизны. As a result of the proposed structural transformations of the technical solution of the frame of the prototype, the overhangs of the chords of the proposed solution of the columns and crossbars of the frame are fragments of cylindrical shells of variable or constant curvature.
Общеизвестным является факт, что плоские пластины, работающие на сжатие в продольном направлении, имеют значительно меньшую несущую способность по критерию «продольная устойчивость» в сравнении с продольно сжатыми цилиндрическими оболочками (Биргер И.А. Стержни, пластины, оболочки. Издательство URSS, 2019 – 392 с.).It is a well-known fact that flat plates working in compression in the longitudinal direction have a significantly lower bearing capacity according to the criterion "longitudinal stability" in comparison with longitudinally compressed cylindrical shells (Birger I.A. Rods, plates, shells. Publishing house URSS, 2019 - 392 p.).
Именно замена в раме прототипе плоских участков свесов поясов колонн и ригелей на фрагменты цилиндрических оболочек переменной или постоянной кривизны дает эффект повышения несущей способности составляющих раму конструкций по критерию «местная устойчивость» сжатых поясов.It is the replacement in the frame of the prototype of flat sections of the overhangs of the chords of columns and crossbars with fragments of cylindrical shells of variable or constant curvature that has the effect of increasing the bearing capacity of the structures that make up the frame according to the criterion of "local stability" of the compressed chords.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где The invention is illustrated by the attached drawings, where
на фиг. 1 приведена металлическая рама, общий вид,in fig. 1 shows a metal frame, general view,
на фиг. 2 представлены сечения А-А, колонн и Б-Б ригелей рамы решения прототипа,in fig. 2 shows sections A-A, columns and B-B crossbars of the prototype solution frame,
на фиг. 3, 4, 5 представлены сечения предлагаемого технического решения колонн А-А, ригелей Б-Б рамы (варианты исполнения),in fig. 3, 4, 5 shows sections of the proposed technical solution for columns A-A, crossbars B-B of the frame (options),
на фиг. 6, 7 представлены результаты расчета колонн решения прототипа и предложенного технического решения в ПК ЛИРА-САПР сотвественно,in fig. 6, 7 show the calculation results for the columns of the prototype solution and the proposed technical solution in the SP LIRA-SAPR, respectively,
на фиг. 8 приведены фрагменты рассчитанных колонн рамы,in fig. 8 shows fragments of calculated frame columns,
на фиг. 9, фиг. 10 (укрупненный фрагмент) представлен результат расчета ригеля решения прототипа в ПК ЛИРА-САПР,in fig. 9, fig. 10 (enlarged fragment) shows the result of calculation of the crossbar of the prototype solution in the SP LIRA-SAPR,
на фиг. 11, фиг. 12 (укрупненный фрагмент) представлен результат расчета ригеля предлагаемого технического решения в ПК ЛИРА-САПР,in fig. 11, fig. 12 (enlarged fragment) shows the result of the calculation of the crossbar of the proposed technical solution in the SP LIRA-SAPR,
на фиг. 13 приведены фрагменты рассчитанных ригелей рамы.in fig. 13 shows fragments of the calculated crossbars of the frame.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
- на фиг. 1 приведена металлическая рама, состоящая из колонн и опирающихся на них ригелей с обозначением сечений колонн А-А и ригелей Б-Б;- in Fig. 1 shows a metal frame consisting of columns and crossbars resting on them with the designation of sections of columns A-A and crossbars B-B;
- на фиг. 2 представлены сечения А-А, колонн и Б-Б ригелей рамы решения прототипа, где пояса конструкций колонн и ригелей представлены гнутыми тонкостенными профилями, состоящими в сечении из:- in Fig. 2 shows sections A-A, columns and B-B crossbars of the prototype solution frame, where the belts of the structures of columns and crossbars are bent thin-walled profiles, consisting in section of:
- центрального участка l1, опирающегося на гофрированную стенку и соединенного с ней сваркой, при этом длина участка l1 определяется удвоенной амплитудой гофрированной стенки и размерами катетов сварных швов; - the central section l 1 , based on the corrugated wall and connected to it by welding, while the length of the section l 1 is determined by the doubled amplitude of the corrugated wall and the dimensions of the legs of the welds;
- и симметричных правого и левого свесов (l2, l3, l4) в виде участков ᶩ2, примыкающих по обе стороны к участку l1, двух участков l3 заданного радиуса гиба R3, размещенных по обе стороны от участков l2 и сопряженных с ними двух участков l4, являющихся продолжением участков l3;- and symmetrical right and left overhangs (l2,l3,l4) in the form of segments ᶩ2, adjoining on both sides to the section lone, two segments l3 given bending radius R3located on both sides of the sections l2and two segments associated with them l4, which are continuations of segments l3;
на фиг. 3 приведено сечения предлагаемого технического решения колонн А-А и ригелей Б-Б рамы,, где каждый из трех последовательно сопряженных между собой участков сечений свесов поясов (l2, l3, l4) имеет свой радиус кривизны, либо каждый из трех последовательно сопряженных между собой участков сечений свесов поясов (l2, l3, l4) имеет по длине переменный радиус кривизны, уменьшающийся в начале участков l2, от мест сопряжения с прямолинейными участками l1 с R2 ≤ Н/2÷Н и в конце участков l4 до R4 ≤ (l2+ l3) ÷ l3;in fig. 3 shows the sections of the proposed technical solution for the columns A-A and the crossbars B-B of the frame, where each of the three sections of the sections of the overhangs of the belts (l 2 , l 3 , l 4 ) connected in series with each other has its own radius of curvature, or each of the three in series sections of the sections of the overhangs of the belts (l 2 , l 3 , l 4 ) conjugated with each other has a variable radius of curvature along the length, decreasing at the beginning of the sections l 2 , from the points of junction with straight sections l 1 with R 2 ≤ H / 2÷H and in end of sections l 4 to R 4 ≤ (l 2 + l 3 ) ÷ l 3 ;
- на фиг. 4 представлены сечения предлагаемого технического решения колонн А-А, ригелей Б-Б рамы, с радиусными участками свесов обоих поясов (l2, l3, l4), имеющих по длине постоянный радиус кривизны R2≤ (l2+l3);- in Fig. 4 shows sections of the proposed technical solution for columns A-A, crossbars B-B of the frame, with radius sections of overhangs of both belts (l2,l3,l4), having a constant radius of curvature R2≤ (l2+l3);
- на фиг. 5 представлены сечения предлагаемого технического решения колонн А-А и ригелей Б-Б рамы, где радиусные участки свесов обоих поясов l4 имеют постоянный радиус кривизны R4 ≥ 2tп с центральным углом 360 градусов за вычетом технологического угла обратного пружинения, где tп – толщина соответствующего пояса колонн и ригелей рамы.- in Fig. 5 shows sections of the proposed technical solution for columns A-A and crossbars B-B of the frame, where the radius sections of the overhangs of both chords l 4 have a constant radius of curvature R 4 ≥ 2t p with a central angle of 360 degrees minus the technological angle of back springing, where t p - thickness of the corresponding belt of columns and crossbars of the frame.
По результатам предварительных расчетов предлагаемые технические решения колонн и ригелей рам с заменой, в сравнении с прототипом, плоских участков свесов поясов фрагментами цилиндрических оболочек, обладает от 1,5 до 2 и более раз повышенной несущей способностью конструкций рамы (колонны, ригели) по критерию «местная устойчивость» поясов. According to the results of preliminary calculations, the proposed technical solutions for columns and crossbars of frames with the replacement, in comparison with the prototype, of flat sections of overhangs of belts with fragments of cylindrical shells, has from 1.5 to 2 or more times increased bearing capacity of frame structures (columns, crossbars) according to the criterion " local stability” of belts.
При этом технология изготовления конструкций рам (колонна, ригель) с формами сечений по предлагаемому техническому решению практически не отличается от технологии изготовления конструкций рам с сечениями прототипа.At the same time, the technology for manufacturing frame structures (column, crossbar) with sectional shapes according to the proposed technical solution practically does not differ from the technology for manufacturing frame structures with prototype sections.
Для доказательства эффекта повышения несущей способности конструкций рамы (колонна, ригель) с предлагаемым техническим решением поясов в сравнении с прототипом были выполнены расчеты в программном комплексе «ЛИРА-САПР» (далее ПК ЛИРА-САПР) по критерию «местная устойчивость» поясов. Элементы рассчитываемых в ПК ЛИРА-САПР конструкций моделировались пластинчатыми элементами соответствующих толщин. To prove the effect of increasing the bearing capacity of the frame structures (column, crossbar) with the proposed technical solution of the chords, in comparison with the prototype, calculations were performed in the LIRA-SAPR software package (hereinafter SP LIRA-SAPR) according to the criterion of "local stability" of the chords. The elements of structures calculated in SP LIRA-SAPR were modeled by plate elements of appropriate thicknesses.
В результате расчета сравнивался критерий местной потери устойчивости сжатых поясов колонн и ригелей с сечениями, принятыми в раме-прототипе и вариантом сечений конструкций колонн, ригелей предложенного технического решения. As a result of the calculation, the criterion of local buckling of the compressed chords of columns and girders was compared with the sections adopted in the prototype frame and the variant of the sections of the structures of the columns, girders of the proposed technical solution.
В качестве критерия местной потери устойчивости расчетных поясов ригелей и колонн в ПК ЛИРА-САПР рассчитывает значение коэффициента местной потери устойчивости kуст сжатых поясов конструкций.As a criterion for local buckling of design chords of crossbars and columns in SP LIRA-SAPR calculates the value of the coefficient of local buckling k st of compressed chords of structures.
Коэффициент устойчивости kуст в ПК ЛИРА-САПР, как в любом конечно-элементном программном комплексе, показывает во сколько раз приложенная внешняя нагрузка отличается от критической по Эйлеру (идеальные механические системы), доставляющей потерю устойчивости рассчитываемого элемента (потеря прямолинейной формы равновесия с переходом в криволинейное равновесное состояние. ПК ЛИРА-САПР. Том I. Основные возможности. Библиотека КЭ. Примеры применения https://www.liraland.ru/public_private/lira/Verification/LIRA-SAPR_Verification_vol-1.pdf .The stability coefficient kset in SP LIRA-SAPR, as in any finite element software package, shows how many times the applied external load differs from the critical one according to Euler (ideal mechanical systems), causing the loss of stability of the calculated element (loss of the rectilinear form of equilibrium with the transition to Curvilinear Equilibrium State SP LIRA-SAPR Volume I Main Features FE Library Application Examples https://www.liraland.ru/public_private/lira/Verification/LIRA-SAPR_Verification_vol-1.pdf .
В сравнительных расчетах конструкций рам предлагаемого технического решения и решения прототипа приняты колонна и ригель с одинаковыми высотой колонны и пролетом ригеля, равными 4,0 м, одинаковыми габаритами сечений и толщинами элементов: гофрированная стенка в рассчитанных колонне и ригеле приняты синусоидальной формы с амплитудой волн 20 мм и шагом гофр 140 мм, высота стенки 500 мм в полном соответствие с решением-прототипом по ТУ 24.1.74–001–21862579–2017 https://msm24.ru/sprav/tekhnicheskie-kharakteristiki-balok-gbgp-proizvodstva-zao-magsibmet.html. In comparative calculations of the frame structures of the proposed technical solution and the solution of the prototype, a column and a crossbar with the same column height and crossbar span equal to 4.0 m, the same cross-sectional dimensions and element thicknesses are taken: the corrugated wall in the calculated column and crossbar is taken to be sinusoidal with a wave amplitude of 20 mm and corrugation pitch 140 mm, wall height 500 mm in full compliance with the prototype solution according to TU 24.1.74–001–21862579–2017 https://msm24.ru/sprav/tekhnicheskie-kharakteristiki-balok-gbgp-proizvodstva-zao -magsibmet.html.
При этом в расчетных колонне и ригеле предложенного решения рамы участки свесов поясов в сечении (l2, l3, l4) имели по длине переменные радиусы кривизны, уменьшающиеся в начале участков l2, от мест сопряжения с прямолинейными участками l1 с R2 = 250 мм и в конце участков l4 до R4 = 50 мм при толщине поясов tп = 3 мм.At the same time, in the calculated column and crossbar of the proposed frame solution, the sections of the overhangs of the chords in the section (l 2 , l 3 , l 4 ) had variable radii of curvature along the length, decreasing at the beginning of the sections l 2 , from the points of conjugation with straight sections l 1 with R2 = 250 mm and at the end of sections l 4 to R 4 = 50 mm with a thickness of the belts t p = 3 mm.
В расчет принят ригель перекрытия первого этажа по фиг. 1 с разрезной схемой опирания на колонну, с опорными ребрами сечением 120х8 мм. The crossbar of the floor of the first floor according to Fig. 1 with a split scheme of support on the column, with support ribs with a section of 120x8 mm.
В расчетных колоннах нижний опорный узел представлен жестким креплением колонны в фундаменте, а верхняя опора колонн представлена, с целью упрощения расчета, шарнирно-подвижной в вертикальном направлении. In the calculated columns, the lower support node is represented by a rigid fastening of the column in the foundation, and the upper support of the columns is, in order to simplify the calculation, hinged and movable in the vertical direction.
При этом в расчетах выполнено загружение колонн в виде центрально приложенной сжимающей нагрузкой 50 тс, а загружение ригелей в виде равномерно распределенной нагрузкой 10 тс/м в плоскости стенки. At the same time, in the calculations, the columns were loaded in the form of a centrally applied compressive load of 50 tf, and the crossbars were loaded in the form of a uniformly distributed load of 10 tf/m in the wall plane.
В ПК ЛИРА-САПР выполнено моделирование и расчет рассматриваемых конструкций на местную устойчивость. In SP LIRA-SAPR, modeling and calculation of the structures under consideration for local stability were performed.
На фиг. 6 представлен результат расчета в ПК ЛИРА-САПР колоны с сечением прототипа – показана первая форма потери местной устойчивости сжатых поясов расчетной колонны, полученный коэффициент первой формы потери устойчивости поясов равен kуст = 3,049. При этом критическая нагрузка центрально нагруженной колонны, соответствующая первой форме местной потери устойчивости поясов, составляет 50 тс*3,049 = 152,45 тс.In FIG. Figure 6 shows the result of calculation in the SP LIRA-SAPR of a column with a prototype section - the first form of loss of local stability of the compressed chords of the calculated column is shown, the coefficient of the first form of the loss of stability of the chords is k set = 3.049 . In this case, the critical load of the centrally loaded column, corresponding to the first form of local buckling of the belts, is 50 tf * 3.049 = 152.45 tf.
На фиг. 7 представлен результат расчета в ПК ЛИРА-САПР колонны с сечением предлагаемого технического решения – показана первая форма местной потери устойчивости поясов, полученный коэффициент первой формы потери устойчивости сжатых поясов равен kуст = 5,35. При этом критическая нагрузка центрально нагруженной колонны, соответствующая первой форме потери местной устойчивости сжатых поясов, составляет 50 тс*5,35 = 267,5 тс.In FIG. Figure 7 shows the result of the calculation in SP LIRA-SAPR of a column with a section of the proposed technical solution - the first form of local buckling of the chords is shown, the obtained coefficient of the first form of buckling of the compressed chords is equal to k set = 5.35. In this case, the critical load of the centrally loaded column, corresponding to the first form of loss of local stability of the compressed chords, is 50 tf * 5.35 = 267.5 tf.
На фиг. 8 приведены фрагменты рассчитанных колонн рамы. In FIG. 8 shows fragments of calculated frame columns.
Таким образом, в результате расчета в ПК ЛИРА-САПР получен эффект повышения несущей способности поясов конструкций колонн с сечением предложенного технического решения рам в сравнении с решением-прототипом по критерию «местная устойчивость» поясов в 5,35/3,049 = 1,75 раз, то есть несущая способность конструкций предлагаемого решения колонн рам повышается на 75 %. Thus, as a result of the calculation in SP LIRA-SAPR, the effect of increasing the bearing capacity of the chords of column structures with the cross section of the proposed technical solution of the frames was obtained in comparison with the prototype solution according to the criterion "local stability" of the chords by 5.35/3.049 = 1.75 times, that is, the bearing capacity of the structures of the proposed solution of the frame columns is increased by 75%.
Аналогичным образом в ПК ЛИРА-САПР проведен расчет ригелей рамы. Frame crossbars were calculated similarly in SP LIRA-SAPR.
На фиг. 9, фиг. 10 (укрупненный фрагмент ригеля) представлен результат расчета в ПК ЛИРА-САПР – показана первая форма местной потери устойчивости пояса ригеля рамы прототипа, полученный коэффициент первой формы местной потери устойчивости сжатого пояса ригеля равен kуст = 2,22. При этом критическая нагрузка, соответствующая первой форме местной потери устойчивости сжатого пояса 10 тс/м*2,22 = 22,2 тс/м. In FIG. 9, fig. 10 (enlarged fragment of the crossbar) shows the result of the calculation in the SP LIRA-SAPR - the first form of local buckling of the girder of the frame of the prototype frame is shown, the coefficient of the first form of local buckling of the compressed girder of the crossbar is k set = 2.22. In this case, the critical load corresponding to the first form of local buckling of the compressed belt is 10 tf/m*2.22 = 22.2 tf/m.
На фиг. 11, фиг. 12 (укрупненный фрагмент ригеля) представлен результат расчета в ПК ЛИРА-САПР – показана первая форма местной потери устойчивости сжатого пояса ригеля рамы предлагаемого технического решения, полученный коэффициент первой формы местной потери устойчивости сжатого пояса ригеля равен kуст = 4,31. При этом критическая нагрузка, соответствующая первой форме местной потери устойчивости сжатого пояса ригеля, составляет 10 тс/м*4,31 = 43,1 тс/м.In FIG. 11, fig. 12 (an enlarged fragment of the crossbar) shows the result of the calculation in the SP LIRA-SAPR - the first form of local buckling of the compressed girder of the frame of the proposed technical solution is shown, the coefficient of the first form of local buckling of the compressed girder of the crossbar is k set = 4.31. In this case, the critical load corresponding to the first form of local buckling of the compressed girder is 10 tf/m*4.31 = 43.1 tf/m.
На фиг. 13 приведены фрагменты рассчитанных ригелей рамы.In FIG. 13 shows fragments of the calculated crossbars of the frame.
В результате расчета конструкций ригелей рам в ПК ЛИРА-САПР получен эффект повышения несущей способности ригеля рамы с сечением предложенного технического решения в сравнении с решением-прототипом по критерию «местная устойчивость» сжатого пояса в 4,31/2,22 = 1,94 раза, то есть несущая способность конструкций предлагаемого решения ригелей рам повышается на 94 %.As a result of the calculation of frame crossbar structures in SP LIRA-SAPR, the effect of increasing the bearing capacity of the frame crossbar with the section of the proposed technical solution was obtained in comparison with the prototype solution according to the criterion of "local stability" of the compressed belt by 4.31 / 2.22 = 1.94 times , that is, the bearing capacity of the structures of the proposed solution of frame crossbars is increased by 94%.
Таким образом, указанные выше конструктивные особенности заявляемого изобретения, позволяют повысить несущую способность конструкций металлических рам каркаса здания или сооружения, что подтверждено расчетами в специализированном программном комплексе (ПК ЛИРА-САПР).Thus, the above design features of the claimed invention make it possible to increase the bearing capacity of the metal frame structures of the frame of a building or structure, which is confirmed by calculations in a specialized software package (SP LIRA-SAPR).
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110267A RU2767006C1 (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Metal frame of building or structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110267A RU2767006C1 (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Metal frame of building or structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2767006C1 true RU2767006C1 (en) | 2022-03-16 |
Family
ID=80736944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021110267A RU2767006C1 (en) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Metal frame of building or structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2767006C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2796706C1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-05-29 | Закрытое акционерное общество "МАГСИБМЕТ" | Metal frame of building or structure framing |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2272714A (en) * | 1992-11-18 | 1994-05-25 | Loadmaster Ltd | Beam for e.g.mine support arches |
RU2567797C1 (en) * | 2014-09-15 | 2015-11-10 | Иван Сергеевич Рыбкин | Complete delivered building |
RU2651997C1 (en) * | 2017-03-20 | 2018-04-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Design of fire-proof steel beam |
RU189137U1 (en) * | 2019-03-14 | 2019-05-14 | Сергей Михайлович Черков | DOUBLE-BAND GOFROBAL WITH BELTS FROM COLD-BEAMED PROFILES |
-
2021
- 2021-04-13 RU RU2021110267A patent/RU2767006C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2272714A (en) * | 1992-11-18 | 1994-05-25 | Loadmaster Ltd | Beam for e.g.mine support arches |
RU2567797C1 (en) * | 2014-09-15 | 2015-11-10 | Иван Сергеевич Рыбкин | Complete delivered building |
RU2651997C1 (en) * | 2017-03-20 | 2018-04-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Design of fire-proof steel beam |
RU189137U1 (en) * | 2019-03-14 | 2019-05-14 | Сергей Михайлович Черков | DOUBLE-BAND GOFROBAL WITH BELTS FROM COLD-BEAMED PROFILES |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2796706C1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-05-29 | Закрытое акционерное общество "МАГСИБМЕТ" | Metal frame of building or structure framing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
UA75959C2 (en) | Reinforced-concrete roof-ceiling construction with indirect pre-stressing with flat lower surface, method for pre-stressing of the roof-ceiling construction and method for provision of stability of the roof-ceiling construction | |
US3237362A (en) | Structural unit for supporting loads and resisting stresses | |
EP2666924A2 (en) | Truss structure using a material having a pi-shaped cross-section as an upper chord | |
RU2767006C1 (en) | Metal frame of building or structure | |
Gengnagel et al. | Active bending in hybrid structures | |
RU2492301C1 (en) | Beam with wall corrugated with asymmetric profile | |
RU114981U1 (en) | FRAME VARIABLE CONSTRUCTION | |
JP4164511B2 (en) | Deck plate with rebar truss | |
US3751869A (en) | Wire support structure | |
RU189137U1 (en) | DOUBLE-BAND GOFROBAL WITH BELTS FROM COLD-BEAMED PROFILES | |
RU2409728C1 (en) | Beam of composite structure with corrugated elements | |
RU2629270C1 (en) | I-beam with corrugated wall | |
CN109844240B (en) | Structural joist and method of making same | |
RU171490U1 (en) | Wooden beam | |
KR100924470B1 (en) | Assembly type H-beam with trus connection structure | |
CN205502307U (en) | Assembled ripple steel sheet shear force wall | |
RU199895U1 (en) | TWO-TURN BENDED LOCKED PROFILE WITH TUBULAR SHELVES AND PERFORATED WALL | |
RU166510U1 (en) | CORKED WALL BEAM | |
RU2122083C1 (en) | Steel concrete member | |
KR101431126B1 (en) | Thermal prestressed girder for temporary structure using H-shaped steel member and method for manufacturing the same | |
RU2043467C1 (en) | Dismountable assembled h-beam with hollow shelves and double wall | |
RU212515U1 (en) | Rack | |
RU184038U1 (en) | Spatial lattice structure of the coating with compressed rods of stepwise variable section | |
RU2755179C1 (en) | I-beam closed formed profile with bends and cavettos for shelves | |
RU2701404C1 (en) | Cantilever beam of regularly variable height from shaped tubes (bent-welded sections) |