La conexión rígida de vigas con columnas forma un sistema de marco (e).
Cuando las vigas se desbloquean desde arriba, la unidad de soporte de la estructura superpuesta tiene una nervadura transversal con un extremo fresado que sobresale entre 15 y 25 mm, a través de la cual se transmite la presión a la columna (Fig. a, b, e). Se usa menos comúnmente un diseño unitario donde la presión de apoyo se transmite por la nervadura interna de la viga ubicada sobre el ala de la columna (c, d). Si la nervadura de soporte transversal de la viga superpuesta tiene un extremo que sobresale (a, b, d), entonces la presión de soporte se transmite primero a la placa de soporte de la cabeza de la columna, luego a la nervadura de soporte de la cabeza, y desde esta nervadura a la pared de la columna (o viga transversal en una columna pasante (e) y luego se distribuye uniformemente sobre la sección transversal de la columna. La placa base de la cabeza sirve para transferir la presión desde los extremos de la viga a las nervaduras de soporte de la cabeza, por lo tanto, su espesor no está determinado por cálculo, sino por consideraciones de diseño y generalmente se toma entre 16 y 25 mm. Desde la placa base, la presión se transfiere a las nervaduras de soporte de la cabeza a través de soldaduras horizontales, los extremos de las nervaduras están unido a la losa. El tramo de estas costuras está determinado por la fórmula
Al instalar la placa base en el extremo fresado de la varilla de la columna, se asegura un contacto completo de la placa con la nervadura de la columna, y la presión de soporte se transmite por contacto directo de las superficies, y las soldaduras que unen la placa base se toman estructuralmente.
mi) 
Además, deben cumplirse condiciones para garantizar la estabilidad local del nervio de soporte.
La parte inferior de las nervaduras de soporte de la cabeza está reforzada con nervaduras transversales que evitan que se salgan del plano de la columna bajo una presión desigual de los extremos de las vigas superpuestas, que surgen de una fabricación e instalación inexactas.
Desde las nervaduras de soporte, la presión se transmite a la pared de la columna a través de soldaduras en ángulo. En base a esto, se determina la longitud requerida de las nervaduras.
La longitud estimada de las costuras no debe exceder .
También se comprueba que las costillas no estén cortadas:
donde 2 es el número de rebanadas;
–espesor de la pared de una columna o travesaño de una columna pasante.
A altas presiones de apoyo, los esfuerzos cortantes en la pared exceden la resistencia de diseño. En este caso, se aumenta la longitud de la nervadura o se utiliza una pared más gruesa. Puede aumentar el espesor de la pared sólo en la cabecera de la columna (b). Esta solución reduce el consumo de metal, pero su fabricación es menos avanzada tecnológicamente.
Una mayor distribución de la presión de la pared de la columna a lo largo de toda la sección transversal de la varilla maciza de la columna se garantiza mediante costuras continuas que conectan las bridas y la pared.
En las columnas pasantes (e), la presión del travesaño se transmite a las ramas de la columna a través de soldaduras en ángulo, cuyo tramo debe ser al menos:
La cabeza de la columna con las nervaduras de soporte de las vigas ubicadas encima de las alas de la columna (c) está diseñada y calculada de manera similar a la anterior, solo que el papel de las nervaduras de soporte de la cabeza lo realizan las alas de la columna. Si la presión de la losa de cabecera se transmite a la columna a través de soldaduras (el extremo de la columna no está fresado), entonces la longitud de las soldaduras que unen un ala de la columna a la losa se determina a partir de la condición de su corte por el reacción de un haz:
,
donde es la reacción en el apoyo de una viga, es el ancho del ala de la columna.
Si se fresa el extremo de la columna, entonces las soldaduras se realizan estructuralmente con un tramo mínimo. Para garantizar la transferencia de la presión de soporte a lo largo de todo el ancho de la nervadura de soporte de la viga con un gran ancho de cuerdas de viga y alas de columna estrechas, es necesario diseñar una viga transversal ensanchada (Fig. d). Se supone convencionalmente que la presión de apoyo de la losa se transfiere primero completamente al travesaño y luego del travesaño al ala de la columna, de acuerdo con esto se calculan las costuras para unir el travesaño a la losa y la columna. Cuando la estructura se apoya en la columna desde el lado (e), la reacción vertical se transmite a través del extremo cepillado de la nervadura de soporte de la viga hasta el extremo de la mesa de soporte y desde ésta al ala de la columna. El espesor de la mesa de soporte se considera 5-10 mm mayor que el espesor de la nervadura de soporte de la viga. Si la reacción de apoyo de la viga no supera los 200 kN, la mesa de soporte se realiza a partir de una esquina gruesa con un ala cortada, si la reacción es mayor, la mesa se realiza a partir de una chapa con un extremo superior cepillado. Cada una de las dos costuras de unión de la mesa a la columna está calculada para 2/3 de la reacción del soporte, lo que tiene en cuenta el posible no paralelismo de los extremos de la viga y la mesa, consecuencia de imprecisiones de fabricación y, por tanto, Transferencia de presión desigual entre los extremos. La longitud requerida de una costura de sujeción de la mesa está determinada por la fórmula:
.
A veces, la mesa se suelda no solo a lo largo de los tanques, sino también a lo largo del extremo inferior, en este caso la longitud total de la costura está determinada por una fuerza igual a
La cabecera de la columna sirve como soporte para las estructuras superpuestas (vigas, cerchas) y distribuye la carga concentrada en la columna de manera uniforme sobre la sección transversal de la varilla.
La conexión entre vigas y columnas puede ser libre o rígida. La junta de bisagra transmite solo cargas verticales (a, b, c, d, e).
La conexión rígida de vigas con columnas forma un sistema de marco (e).
Cuando las vigas se desbloquean desde arriba, la unidad de soporte de la estructura superpuesta tiene una nervadura transversal con un extremo fresado que sobresale entre 15 y 25 mm, a través de la cual se transmite la presión a la columna (Fig. a, b, d). Se usa menos comúnmente un diseño unitario donde la presión de soporte se transmite por la nervadura interna de la viga ubicada sobre el ala de la columna (c, d). Si la nervadura de soporte transversal de la viga superpuesta tiene un extremo sobresaliente (a, b, d), entonces la presión de soporte se transmite primero a la placa de soporte de la cabeza de la columna, luego a la nervadura de soporte de la cabeza, y desde esta nervadura a la pared de la columna (o viga transversal en una columna pasante (e) y luego se distribuye uniformemente sobre la sección transversal de la columna. La placa de soporte de la cabeza sirve para transferir la presión desde los extremos de la viga a las nervaduras de soporte de la cabeza, por lo tanto, su espesor no se determina mediante cálculo, sino por consideraciones de diseño y generalmente se considera de 16 a 25 mm.
Desde la placa base, la presión se transfiere a las nervaduras de soporte de la cabeza a través de soldaduras horizontales, y los extremos de las nervaduras se unen a la placa.
El tramo de estas costuras está determinado por la fórmula.
.
Al instalar la placa base en el extremo fresado de la varilla de la columna, se asegura un contacto completo de la placa con la nervadura de la columna, y la presión de soporte se transmite por contacto directo de las superficies, y las soldaduras que unen la placa base se toman estructuralmente.
El ancho de la nervadura de soporte se determina a partir de la condición de resistencia a la compresión.
Además, deben cumplirse condiciones para garantizar la estabilidad local del nervio de soporte.
.
La parte inferior de las nervaduras de soporte de la cabeza está reforzada con nervaduras transversales que evitan que se salgan del plano de la columna bajo una presión desigual de los extremos de las vigas superpuestas, que surgen de una fabricación e instalación inexactas.
Desde las nervaduras de soporte, la presión se transmite a la pared de la columna a través de soldaduras en ángulo. En base a esto, se determina la longitud requerida de las nervaduras.
.
La longitud estimada de las costuras no debe exceder .
También se comprueba el corte de las nervaduras: 
,
donde 2 es el número de rebanadas;
– espesor de la pared de la columna o travesaño de la columna pasante.
A altas presiones de apoyo, los esfuerzos cortantes en la pared exceden la resistencia de diseño. En este caso, se aumenta la longitud de la nervadura o se adopta una pared más gruesa. Puede aumentar el espesor de la pared sólo en la cabecera de la columna (b). Esta solución reduce el consumo de metal, pero su fabricación es menos avanzada tecnológicamente.
Una mayor distribución de la presión de la pared de la columna a lo largo de toda la sección transversal de la varilla maciza de la columna se garantiza mediante costuras continuas que conectan las bridas y la pared.
En las columnas pasantes (e), la presión del travesaño se transmite a las ramas de la columna a través de soldaduras en ángulo, cuyo tramo debe ser al menos:
.
La cabeza de la columna con las nervaduras de soporte de las vigas ubicadas encima de las alas de la columna (c) está diseñada y calculada de manera similar a la anterior, solo que el papel de las nervaduras de soporte de la cabeza lo realizan las alas de la columna. Si la presión de la losa de cabecera se transmite a la columna a través de soldaduras (el extremo de la columna no está fresado), entonces la longitud de las soldaduras que unen un ala de la columna a la losa se determina a partir de la condición de su corte por el reacción de un haz:
,
donde es la reacción en el apoyo de una viga, es el ancho del ala de la columna.
Si se fresa el extremo de la columna, entonces las soldaduras se realizan estructuralmente con un tramo mínimo. Para garantizar la transmisión de la presión de apoyo a lo largo de todo el ancho de la nervadura de soporte de la viga con cordones de viga de gran ancho y alas de columna estrechas, es necesario diseñar una viga transversal ensanchada (Fig. d). Se supone convencionalmente que la presión de apoyo de la losa se transfiere primero completamente al travesaño y luego del travesaño al ala de la columna, de acuerdo con esto se calculan las costuras para unir el travesaño a la losa y la columna. Cuando la estructura se apoya en la columna desde el lado (e), la reacción vertical se transmite a través del extremo cepillado de la nervadura de soporte de la viga hasta el extremo de la mesa de soporte y desde ésta al ala de la columna. El espesor de la mesa de soporte se considera 5-10 mm mayor que el espesor de la nervadura de soporte de la viga. Si la reacción de apoyo de la viga no supera los 200 kN, la mesa de soporte se realiza a partir de una esquina gruesa con un ala cortada, si la reacción es mayor, la mesa se realiza a partir de una chapa con un extremo superior cepillado. Cada una de las dos costuras de unión de la mesa a la columna está calculada para 2/3 de la reacción del soporte, lo que tiene en cuenta el posible no paralelismo de los extremos de la viga y la mesa, consecuencia de imprecisiones de fabricación y, por tanto, Transferencia de presión desigual entre los extremos. La longitud requerida de una costura de sujeción de la mesa está determinada por la fórmula:
.
A veces, la mesa se suelda no solo a lo largo de los tanques, sino también a lo largo del extremo inferior, en este caso la longitud total de la costura está determinada por una fuerza igual a
.
La conexión entre vigas y columnas puede ser gratis(con bisagras) y duro. La interfaz gratuita transfiere solo cargas verticales. El acoplamiento rígido forma un sistema de pórtico capaz de absorber fuerzas horizontales y reducir el momento de diseño en las vigas. En este caso, las vigas están adyacentes a la columna en el lateral.
Con acoplamiento libre, las vigas se colocan encima de la columna, lo que garantiza una fácil instalación.
En este caso, la cabecera de la columna consta de una losa y nervaduras que sostienen la losa y transfieren la carga a la varilla de la columna (Fig.).
Si la carga se transfiere a la columna a través de los extremos fresados de las nervaduras de soporte de las vigas ubicadas cerca del centro de la columna, entonces la losa de cubierta se sostiene desde abajo mediante nervaduras que pasan debajo de las nervaduras de soporte de las vigas (Fig. a y B).
Arroz. Cabezas de columna cuando se apoyan vigas desde arriba
Las nervaduras de la cabeza se sueldan a la placa base y a los brazos de la columna con varilla pasante o a la pared de la columna con varilla maciza. Las costuras que unen la nervadura de la cabeza a la losa deben soportar toda la presión sobre la cabeza. Compruébalos usando la fórmula.
. (8)
La altura de la nervadura de la cabeza está determinada por la longitud requerida de las costuras que transfieren la carga al núcleo de la columna (la longitud de las costuras no debe ser superior a 85∙β w ∙k f:
. (9)
El espesor de la nervadura de la cabeza se determina a partir de la condición de resistencia al aplastamiento bajo presión de soporte total.
, (10)
donde es la longitud de la superficie aplastada, igual al ancho del nervio de soporte de la viga más dos espesores de la losa de cabeza de columna.
Una vez determinado el grosor de la nervadura, debe comprobarse si se corta utilizando la fórmula:
. (11)
Si los espesores de las paredes de los canales de una columna pasante y de las paredes de una columna continua son pequeños, también se debe comprobar si se cortan en el punto donde se unen las nervaduras. Puedes hacer que la pared sea más gruesa dentro de la altura de la cabeza.
Para dar rigidez a las nervaduras que sostienen la placa base y fortalecer las paredes de la varilla de la columna contra la pérdida de estabilidad en lugares donde se transmiten grandes cargas concentradas, las nervaduras verticales que soportan la carga se enmarcan desde abajo con nervaduras horizontales.
La placa de soporte de la cabeza transfiere presión desde la estructura superpuesta a las nervaduras de la cabeza y sirve para sujetar las vigas a las columnas con pernos de montaje que fijan la posición de diseño de las vigas.
Se supone que el espesor de la placa base está estructuralmente entre 20 y 25 mm.
Cuando se fresa el extremo de la columna, la presión de las vigas se transfiere a través de la placa base directamente a las nervaduras de la cabeza. En este caso, el espesor de las costuras que conectan la losa con las nervaduras, así como con las ramas de la columna, se asigna estructuralmente.
Si la viga se une a la columna desde un lado (Fig.), la reacción vertical se transmite a través del nervio de soporte de la viga a una mesa soldada a las alas de la columna. Se unen el extremo de la nervadura de soporte de la viga y el borde superior de la mesa. Se supone que el espesor de la mesa es 20-40 mm mayor que el espesor de la nervadura de soporte de la viga.
Arroz. Apoyar una viga sobre una columna desde un lado
Es recomendable soldar la mesa a la columna por tres lados.
Para que la viga no cuelgue de los pernos y se asiente firmemente sobre la mesa de soporte, las nervaduras de soporte de la viga se unen a la varilla de la columna con pernos, cuyo diámetro debe ser de 3 a 4 mm menor que el diámetro de la agujeros.
Conferencia 13
Granjas. características generales y clasificación
Una armadura es un sistema de varillas conectadas entre sí en nodos y que forman una estructura geométricamente inmutable. Las cerchas pueden ser planas (todas las varillas se encuentran en el mismo plano) y espaciales.
Departamento Las cerchas (Fig. a) pueden percibir una carga aplicada sólo en su plano y necesitan ser aseguradas de su plano con conexiones u otros elementos. Las cerchas espaciales (Fig. b, c) forman una viga espacial rígida capaz de absorber cargas que actúan en cualquier dirección. Cada cara de dicha viga es una armadura plana. Un ejemplo de viga espacial es una estructura de torre (Fig. d).
Arroz. Cerchas planas (a) y espaciales (b, c, d)
Los elementos principales de las cerchas son los cinturones que forman el contorno de la cercha y una celosía formada por tirantes y postes (Fig.).
1 - cinturón superior; 2 - cinturón inferior; 3 - tirantes; 4 - estante
Arroz. Elementos de armadura
La distancia entre los nodos del cinturón se llama panel ( d ), distancia entre apoyos - luz ( yo ), la distancia entre los ejes (o bordes exteriores) de las cuerdas es la altura de la armadura ( h f).
Las cuerdas de armadura operan principalmente sobre fuerzas longitudinales y momentos (similares a las cuerdas de vigas sólidas); La celosía absorbe principalmente fuerzas laterales.
Las conexiones de elementos en nodos se realizan conectando directamente un elemento a otro (Fig. a) o utilizando refuerzos nodales (Fig. b) . Para que las varillas del truss trabajen principalmente con fuerzas axiales y se pueda despreciar la influencia de los momentos, los elementos del truss se centran a lo largo de ejes que pasan por los centros de gravedad.
a – cuando los elementos de la red están directamente adyacentes a la correa;
b – al conectar elementos mediante un refuerzo
Arroz. Nodos de armadura
Las armaduras se clasifican según el diagrama estático, el contorno de las cuerdas, el sistema reticular, el método de conexión de elementos en los nodos y la cantidad de fuerza en los elementos. Según el esquema estático. Hay cerchas (Fig.): viga (partida, continua, voladiza), arqueada, de marco y atirantada.
Vigas divididas Los sistemas (Fig. a) se utilizan en cubiertas de edificios y puentes. Son fáciles de fabricar e instalar, no requieren la instalación de unidades de soporte complejas, pero consumen mucho metal. Para luces grandes (más de 40 m), las cerchas divididas resultan sobredimensionadas y deben ensamblarse a partir de elementos separados durante la instalación. Cuando el número de tramos superpuestos es dos o más, utilice continuo granjas (Fig. b). Son más económicos en cuanto a consumo de metal y tienen mayor rigidez, lo que permite reducir su altura. Pero cuando los soportes se asientan, surgen fuerzas adicionales en las granjas continuas, por lo que no se recomienda su uso en cimientos débiles. Además, la instalación de tales estructuras es complicada.
a - viga dividida; 6 - haz continuo; c, e - consola;
g - marco; d - arqueado; g - atirantado; z - combinado :
Arroz. Sistemas de truss
Consola Las cerchas (Fig. c, e) se utilizan para marquesinas, torres y soportes de líneas eléctricas aéreas. Marco Los sistemas (Fig. e) son económicos en el consumo de acero, tienen dimensiones más pequeñas, pero son más complejos durante la instalación, su uso es racional para edificios de grandes luces. Solicitud arqueado Los sistemas (Fig. e), aunque ahorran acero, conllevan un aumento del volumen de la habitación y de la superficie de las estructuras de cerramiento, su uso se debe principalmente a exigencias arquitectónicas. EN atirantado En las cerchas (Fig. g) todas las varillas funcionan sólo en tensión y pueden estar hechas de elementos flexibles, como cables de acero. La tensión de todos los elementos de dichas granjas se logra eligiendo el contorno de las cuerdas y la celosía, así como creando un pretensado. Trabajar sólo bajo tensión le permite aprovechar al máximo las propiedades de alta resistencia del acero, ya que se eliminan los problemas de estabilidad. Las cerchas atirantadas son racionales para puentes y forjados de luces largas. También se utilizan sistemas combinados, formados por una viga reforzada desde abajo con sprengel o tirantes, o desde arriba con un arco (Fig. h). Estos sistemas son de fácil fabricación (debido al menor número de elementos) y resultan eficientes en estructuras pesadas, así como en estructuras con cargas en movimiento. Es muy eficaz utilizar sistemas combinados a la hora de reforzar estructuras, por ejemplo, reforzar una viga si su capacidad de carga es insuficiente, con cercha o puntales.
Dependiendo de contornos de cinturones Las cerchas se dividen en segmentarias, poligonales, trapezoidales, con cinturones paralelos y triangulares (Fig.).
Lo más económico en términos de consumo de acero es una armadura perfilada según un diagrama de momentos. Para un sistema de vigas de un solo tramo con una carga uniformemente distribuida, esto es segmentario armadura con un cinturón parabólico (Fig. a ). Sin embargo, el contorno curvilíneo del cinturón aumenta la complejidad de la fabricación, por lo que este tipo de armaduras prácticamente no se utilizan en la actualidad.
Más aceptable es poligonal esquema (Fig. b) con una fractura del cinturón en cada nodo. Corresponde bastante al contorno parabólico del diagrama de momentos y no requiere la fabricación de elementos curvilíneos. Estas cerchas se utilizan a veces para cubrir grandes luces y en puentes.
a - segmentario; b - poligonal; c - trapezoidal; g - con cinturones paralelos; d, f, g, i - triangular
Arroz. Contornos de cinturones de armadura:
Granjas trapezoidal Los contornos (Fig. c) tienen ventajas de diseño debido principalmente a la simplificación de los nodos. Además, el uso de tales armaduras en el revestimiento permite construir un conjunto de marco rígido, lo que aumenta la rigidez del marco.
Granjas con cinturones paralelos (Fig. d) tienen longitudes iguales de elementos de red, la misma disposición de nodos, la mayor repetibilidad de elementos y piezas y la posibilidad de su unificación, lo que contribuye a la industrialización de su producción.
Granjas triangular los contornos (Fig. e, f, g, i) son racionales para sistemas en voladizo, así como para sistemas de vigas con una carga concentrada en el medio del tramo (cerchas de viga). Con carga distribuida, las cerchas triangulares tienen un mayor consumo de metal. Además, tienen una serie de defectos de diseño. La unidad de soporte afilado es compleja y sólo permite un acoplamiento articulado con las columnas. Los tirantes intermedios resultan ser extremadamente largos y su sección transversal debe seleccionarse para lograr la máxima flexibilidad, lo que provoca un consumo excesivo de metal.
Según el método de conexión de elementos. En los nodos, las granjas se dividen en soldadas y atornilladas. En estructuras fabricadas antes de los años 50 también se utilizaban uniones remachadas. Los principales tipos de cerchas están soldadas. En las unidades de montaje se utilizan, por regla general, conexiones atornilladas con pernos de alta resistencia.
Por magnitud del esfuerzo máximo distinguir convencionalmente entre cerchas ligeras con secciones de elementos hechos de perfiles simples enrollados o doblados (con fuerzas en las varillas norte< 3000 kN) y cerchas pesadas con elementos de sección compuestos (NORTE> 3000kN).
La eficiencia de las cerchas se puede aumentar pretensándolas.
Sistemas de celosía de celosía
Los sistemas de celosía utilizados en armaduras se muestran en la Fig.
a - triangular; b - triangular con rejillas; c, d - diagonal; d - atado; mi - cruz; g - cruz; y - rómbico; k - media diagonal
Arroz. Sistemas de celosía de celosía
La elección del tipo de celosía depende del patrón de aplicación de carga, el contorno de los cordones y los requisitos de diseño. Para garantizar la compacidad de las unidades, es aconsejable tener el ángulo entre los tirantes y la correa en el rango de 30...50 0.
sistema triangular La red (Fig. a) tiene la longitud total más pequeña de elementos y el número más pequeño de nodos. Hay granjas con ascendiendo Y hacia abajo tirantes de soporte.
En lugares donde se aplican cargas concentradas (por ejemplo, en lugares donde se apoyan las correas del techo), se pueden instalar bastidores o colgadores adicionales (Fig. b). Estos bastidores también sirven para reducir la longitud estimada del cinturón. Los bastidores y suspensiones funcionan solo con cargas locales.
La desventaja de una celosía triangular es la presencia de tirantes largos comprimidos, lo que requiere un consumo adicional de acero para garantizar su estabilidad.
EN diagonal en la celosía (Fig. c, d) todos los tirantes tienen fuerzas de un signo y las estanterías tienen otro. Una red diagonal requiere más metal y mano de obra en comparación con una red triangular, ya que la longitud total de los elementos de la red es más larga y hay más nodos en ella. El uso de celosías diagonales es aconsejable para alturas de celosía bajas y grandes cargas nodales.
Shprengelnaya la rejilla (Fig. e) se utiliza para la aplicación fuera del nodo de cargas concentradas al cordón superior, así como cuando es necesario reducir la longitud estimada de la correa. Requiere más mano de obra, pero puede reducir el consumo de acero.
Cruz la celosía (Fig. e) se utiliza cuando hay una carga sobre la armadura tanto en una como en la otra dirección (por ejemplo, carga de viento). En fincas con cinturones hechos de marcas, se puede utilizar cruz una celosía (Fig. g) desde esquinas individuales con tirantes unidos directamente a la pared del tee.
RómbicoY semidiagonal las rejillas (Fig. i, j) gracias a dos sistemas de tirantes tienen una gran rigidez; Estos sistemas se utilizan en puentes, torres, mástiles y conexiones para reducir la longitud de diseño de las varillas.
Tipos de secciones de alma
En términos de consumo de acero para almas comprimidas, la más eficiente es una sección tubular de paredes delgadas (Fig. a). Un tubo redondo tiene la distribución de material más favorable con respecto al centro de gravedad para elementos comprimidos y, con un área de sección transversal igual a otros perfiles, tiene el mayor radio de giro (i ≈ 0,355d), igual en todas las direcciones. , lo que permite obtener una varilla con la menor flexibilidad. El uso de tubos en cerchas permite un ahorro de acero de hasta un 20...25%.
Arroz. Tipos de secciones de elementos de formas ligeras.
La gran ventaja de los tubos redondos es su buena racionalización. Gracias a esto, la presión del viento sobre ellos es menor, lo que es especialmente importante para estructuras altas y abiertas (torres, mástiles, grúas). Las tuberías retienen poca escarcha y humedad, por lo que son más resistentes a la corrosión y fáciles de limpiar y pintar. Todo esto aumenta la durabilidad de las estructuras tubulares. Para evitar la corrosión, se deben sellar las cavidades internas de la tubería.
Las secciones rectangulares dobladas y cerradas (Fig. b) permiten simplificar las uniones de los elementos. Sin embargo, las cerchas hechas de perfiles cerrados curvados con unidades sin chaflán requieren una alta precisión de fabricación y sólo pueden fabricarse en fábricas especializadas.
Hasta hace poco, las cerchas ligeras se diseñaban principalmente desde dos esquinas (Fig. c, d, e, f). Estas secciones tienen una amplia gama de áreas y son convenientes para construir juntas en cartelas y unir estructuras adyacentes a cerchas (correas, paneles para techos, tirantes). Una desventaja importante de esta forma de diseño es; una gran cantidad de elementos con diferentes tamaños estándar, un importante consumo de metal para herrajes y juntas, una gran intensidad de mano de obra en la fabricación y la presencia de espacios entre las esquinas, lo que favorece la corrosión. Las varillas con una sección transversal de dos ángulos formadas por una T no son efectivas cuando se trabaja en compresión.
Con una fuerza relativamente pequeña, se pueden fabricar almas desde ángulos simples (Fig. g). Esta sección es más fácil de fabricar, especialmente con unidades sin forma, ya que tiene menos piezas de montaje y no tiene huecos cerrados para limpieza y pintura.
El uso de barras en T para correas tipo armadura (Fig. i) permite simplificar significativamente los nudos. En tal granja, las esquinas de los tirantes y bastidores se pueden soldar directamente a la pared de la T sin refuerzos. Esto reduce a la mitad el número de piezas de montaje y reduce la intensidad de mano de obra de fabricación:
Si la correa de celosía funciona, además de la fuerza axial, también en flexión (con transferencia de carga extranodal), una sección de una viga en I o dos canales es racional (Fig. j, l).
Muy a menudo, las secciones de los elementos de celosía se toman de diferentes tipos de perfiles: cinturones hechos de vigas en I, una celosía hecha de perfiles curvos cerrados, o cinturones hechos de barras en T, una celosía hecha de esquinas pareadas o simples. Esta solución combinada resulta más racional.
Los elementos de celosía comprimidos deben diseñarse para que sean igualmente estables en dos direcciones mutuamente perpendiculares. Con las mismas longitudes de diseño. yo x = yo Esta condición se cumple con secciones de tubos redondos y perfiles cuadrados cerrados y curvados.
En armazones hechos de ángulos pares, radios de inercia similares (i x ≈ i y) tienen ángulos desiguales colocados juntos en estantes grandes (Fig. d). Si la longitud estimada en el plano de la cercha es dos veces menor que desde el plano (por ejemplo, en presencia de una cercha), una sección de ángulos desiguales unidos por pequeñas pestañas (Fig. e) es racional, ya que en este caso i y ≈ 2i x.
Las varillas de las cerchas pesadas se diferencian de las ligeras por tener secciones más potentes y desarrolladas, compuestas por varios elementos (Fig.).
Arroz. Tipos de secciones de elementos de celosía pesados.
Determinación de la longitud de diseño de las barras de celosía
La capacidad de carga de los elementos comprimidos depende de su longitud de diseño:
yo ef = µ× yo, (1)
Dónde ts- coeficiente de reducción de longitud, según el método de fijación de los extremos de la varilla;
yo- longitud geométrica de la varilla (la distancia entre los centros de nodos o puntos de sujeción contra el desplazamiento).
No sabemos de antemano en qué dirección se doblará la varilla al perder estabilidad: en el plano de la armadura o en la dirección perpendicular. Por tanto, para elementos comprimidos es necesario conocer las longitudes de diseño y comprobar la estabilidad en ambas direcciones. Las varillas estiradas flexibles pueden hundirse por su propio peso, se dañan fácilmente durante el transporte y la instalación y, bajo cargas dinámicas, pueden vibrar, por lo que su flexibilidad es limitada. Para comprobar la flexibilidad, es necesario conocer la longitud calculada de las varillas estiradas.
Usando el ejemplo de una viga de un edificio industrial con una linterna (Fig.), consideraremos métodos para determinar las longitudes estimadas. Entre los nodos puede producirse una posible curvatura de las cuerdas de la armadura durante la pérdida de estabilidad en su plano (Fig. a).
Por tanto, la longitud calculada de la cuerda en el plano de la armadura es igual a la distancia entre los centros de los nodos (μ = 1). La forma de pandeo desde el plano de la armadura depende de los puntos en los que se asegura la correa contra el desplazamiento. Si se colocan paneles rígidos de metal u hormigón armado a lo largo de la cuerda superior, se sueldan o atornillan al cinturón, entonces el ancho de estos paneles (generalmente igual a la distancia entre los nodos) determina la longitud estimada del cinturón. Si como cubierta del tejado se utiliza una tarima perfilada fijada directamente a la cinta, la cinta queda asegurada en toda su longitud contra pérdida de estabilidad. Al techar a lo largo de correas, la longitud estimada de la cuerda desde el plano de la armadura es igual a la distancia entre las correas, aseguradas contra el desplazamiento en el plano horizontal. Si las correas no están aseguradas con tirantes, entonces no pueden impedir que la cuerda de la armadura se mueva y la longitud estimada de la cuerda será igual a toda la luz de la armadura. Para que las correas sujeten la correa, es necesario instalar conexiones horizontales (Fig. b) y conectar las correas a ellas. Se deben colocar espaciadores en la zona del revestimiento debajo de la linterna.
A - deformación de la cuerda superior durante la pérdida de estabilidad en el plano de la armadura; antes de Cristo - lo mismo, desde el plano de la armadura; d - deformación de la red
Arroz. Para determinar las longitudes de diseño de elementos de armadura.
Por tanto, la longitud calculada de la cuerda desde el plano de la armadura es generalmente igual a la distancia entre los puntos asegurados contra el desplazamiento. Los elementos que sujetan el cinturón pueden ser paneles de tejado, correas, conexiones y puntales. Durante el proceso de instalación, cuando los elementos del techo aún no se han instalado para asegurar la armadura, se pueden usar ataduras temporales o espaciadores desde su plano.
Al determinar la longitud de cálculo de los elementos de la red, se puede tener en cuenta la rigidez de los nodos. Cuando se pierde la estabilidad, el elemento comprimido tiende a girar el nodo (Fig.d). Las varillas adyacentes a este nodo resisten la flexión. La mayor resistencia a la rotación del nodo la proporcionan las varillas estiradas, ya que su deformación por flexión conduce a una reducción en la distancia entre los nodos, mientras que debido a la fuerza principal esta distancia debería aumentar. Las varillas comprimidas resisten débilmente la flexión, ya que las deformaciones por rotación y fuerza axial se dirigen en una dirección y, además, ellas mismas pueden perder estabilidad. Por lo tanto, cuanto más estiradas estén las varillas adyacentes al nodo y más poderosas serán, es decir, cuanto mayor sea su rigidez lineal, mayor será el grado de pinzamiento de la varilla en cuestión y menor será su longitud de diseño. Se puede despreciar el efecto de las varillas comprimidas sobre el pellizco.
La correa comprimida queda débilmente apretada en los nudos, ya que la rigidez lineal de los elementos de red de tracción adyacentes al nudo es baja. Por lo tanto, al determinar la longitud estimada de las correas, no tuvimos en cuenta la rigidez de los nodos. Lo mismo se aplica a los soportes y bastidores. Para ellos, las longitudes de diseño, como para los cinturones, son iguales a la longitud geométrica, es decir la distancia entre los centros de los nodos.
Para otros elementos de la red, se adopta el siguiente esquema. En los nodos de la cuerda superior, la mayoría de los elementos están comprimidos y el grado de pellizco es pequeño. Estos nodos pueden considerarse articulados. En los nodos de la cuerda inferior, la mayoría de los elementos que convergen en el nodo están estirados. Estos nodos están sujetos elásticamente.
El grado de pellizco depende no sólo del signo de las fuerzas de las varillas adyacentes al elemento comprimido, sino también del diseño de la unidad. Si hay un refuerzo que aprieta el nudo, el pellizco es mayor, por lo que, según las normas, en cerchas con refuerzos de nudos (por ejemplo, desde ángulos pareados), la longitud estimada en el plano de la armadura es 0,8× yo, y en granjas con elementos contiguos de un extremo a otro, sin refuerzos nodales - 0,9× yo .
En caso de pérdida de estabilidad desde el plano de la celosía, el grado de pellizco depende de la rigidez torsional de las cuerdas. Los refuerzos son flexibles desde su plano y pueden considerarse bisagras de chapa. Por lo tanto, en cerchas con nodos sobre cartelas, la longitud estimada de los elementos de la red es igual a la distancia entre los nodos. yo 1 . En cerchas con cordones fabricados con perfiles cerrados (tubos redondos o rectangulares) con alta rigidez torsional, el coeficiente de reducción de la longitud de diseño se puede tomar igual a 0,9.
La tabla muestra las longitudes de elementos calculadas para los casos más habituales de cerchas planas.
Tabla - Longitudes de diseño de elementos de celosía
Nota. yo-longitud geométrica del elemento (distancia entre los centros de los nodos); yo 1 - la distancia entre los centros de los nodos asegurados contra el desplazamiento del plano de la cercha (cordones de cercha, tirantes, losas de revestimiento, etc.).
Selección de secciones para elementos comprimidos y de tracción.
Selección de sección transversal de elementos comprimidos.
La selección de secciones de elementos de celosía comprimidos comienza determinando el área requerida a partir de las condiciones de estabilidad.
, (2)
.
1) Se puede suponer provisionalmente que para los cinturones de armaduras ligeras l = 60 - 90 y para la celosía l = 100 - 120. Mayores valores de flexibilidad se obtienen con menor esfuerzo.
2) En función del área requerida, se selecciona un perfil adecuado del surtido y se determinan sus características geométricas reales A, i x, i y.
3) Encuentre l x = l x /i x y l y = yo y /i y , Para mayor flexibilidad, se especifica el coeficiente j.
4) Haga una verificación de estabilidad usando la fórmula (2).
Si la flexibilidad de la varilla se configuró incorrectamente anteriormente y la prueba mostró un sobreesfuerzo o un subesfuerzo significativo (más del 5-10%), entonces se ajusta la sección, tomando un valor intermedio entre el valor de flexibilidad preestablecido y real. Generalmente el segundo enfoque logra su objetivo.
Nota. La estabilidad local de elementos comprimidos fabricados a partir de perfiles laminados se puede considerar asegurada, ya que las condiciones de rodadura determinan que el espesor de las alas y paredes de los perfiles sea mayor que el requerido por las condiciones de estabilidad.
A la hora de elegir el tipo de perfiles hay que recordar que una sección racional es aquella que tiene la misma flexibilidad tanto en el plano como desde el plano de la granja (el principio de igual estabilidad), por lo que, a la hora de asignar perfiles, es necesario Preste atención a la relación de las longitudes efectivas. Por ejemplo, si diseñamos una granja a partir de ángulos y las longitudes calculadas del elemento en el plano y desde el plano son las mismas, entonces es racional elegir ángulos desiguales y colocarlos juntos en estantes grandes, ya que en este caso i x ≈ i y, y cuando yo x = yo y λ x ≈ λ y . Si la longitud estimada está fuera del plano yo y es el doble de la longitud de diseño en el plano yo x (por ejemplo, la cuerda superior en el área debajo de la linterna), entonces una sección más racional sería una sección de dos ángulos desiguales colocados juntos con pequeños estantes, ya que en este caso i x ≈ 0,5×i y y en yo x=0,5× yo y λ x ≈ λ y . Para elementos de red en yo x=0,8× yo y lo más racional sería una sección de ángulos iguales. Para cordones de truss, es mejor diseñar una sección de ángulos desiguales colocados entre sí con pestañas más pequeñas para proporcionar mayor rigidez desde el plano al levantar la truss.
Selección de la sección de elementos tensores.
El área de la sección transversal requerida del alma estirada está determinada por la fórmula
. (3)
Luego, según el surtido, se selecciona el perfil con el área más grande más cercana. En este caso, no es necesario comprobar la sección aceptada.
Selección de secciones transversales de varilla para máxima flexibilidad
Los elementos de celosía generalmente deben diseñarse a partir de barras rígidas. La rigidez es especialmente importante para elementos comprimidos, cuyo estado límite está determinado por la pérdida de estabilidad. Por lo tanto, para elementos de celosía comprimidos, SNiP establece requisitos de máxima flexibilidad que son más estrictos que en los documentos reglamentarios extranjeros. La flexibilidad máxima para elementos comprimidos de cerchas y conexiones depende del propósito de la varilla y del grado de carga: , donde N - fuerza de diseño, j×R y ×g c - capacidad de carga.
Las barras tensoras tampoco deben ser demasiado flexibles, especialmente cuando se someten a cargas dinámicas. Bajo cargas estáticas, la flexibilidad de los elementos de tracción está limitada únicamente en el plano vertical. Si los miembros en tensión están pretensados, su flexibilidad no está limitada.
Varios almas ligeras tienen fuerzas bajas y, por lo tanto, tensiones bajas. Las secciones transversales de estas varillas se seleccionan para lograr la máxima flexibilidad. Estas varillas suelen incluir postes adicionales en una celosía triangular, tirantes en los paneles centrales de las cerchas, elementos de refuerzo, etc.
Conociendo la longitud estimada de la varilla. yo ef y el valor de la flexibilidad última l pr, determinamos el radio de giro requerido i tr = yo ef/l tr. En base a ello, en el surtido seleccionamos la sección que tiene menor superficie.
Las columnas sirven para transferir la carga desde las estructuras superiores a través de los cimientos hasta el suelo. Dependiendo de cómo se aplica la carga a la columna, se distinguen columnas comprimidas centralmente, comprimidas excéntricamente y comprimidas-flexión. Las columnas comprimidas centralmente operan sobre una fuerza longitudinal aplicada a lo largo del eje de la columna y causando una compresión uniforme de su sección transversal. Las columnas comprimidas excéntricamente y las columnas comprimidas por flexión, además de la compresión axial por la fuerza longitudinal, también trabajan en la flexión por el momento.
Las columnas constan de tres partes principales: vara , que es el principal elemento portante de la columna; cabeza , sirviendo de soporte a las estructuras superpuestas y fijándolas a la columna; bases , distribuyendo la carga concentrada de la columna sobre la superficie de la cimentación, proporcionando fijación mediante pernos de anclaje.
Las columnas se diferencian: por tipo: secciones de altura constante y variable; según el diseño, las secciones de la varilla son macizas (de paredes macizas) y pasantes (celosía).
Al elegir el tipo de sección de columna, es necesario esforzarse por obtener la solución más económica, teniendo en cuenta la magnitud de la carga, la conveniencia de conectar estructuras de soporte, las condiciones de operación y las capacidades de fabricación.
El tipo principal de columnas macizas, junto con las laminadas, es una viga en I soldada, compuesta de tres láminas de acero laminado, que es más conveniente de fabricar mediante soldadura automática y permite una unión sencilla de las estructuras de soporte. El núcleo de una columna pasante consta de dos ramas (canales enrollados o vigas en I), interconectadas por elementos de conexión en forma de listones o tirantes, que aseguran el funcionamiento conjunto de las ramas y afectan significativamente la estabilidad de la columna en su conjunto. y sus ramas.
Una celosía triangular de tirantes es más rígida que las lamas, ya que forma una armadura en el plano de la cara de la columna, cuyos elementos trabajan bajo fuerzas axiales. Se recomienda su uso en columnas cargadas con una fuerza longitudinal superior a 2500 kN o con una distancia importante entre ramas (más de 0,8 m). Los tablones crean un sistema no arriostrado en el plano de la cara de la columna con nodos rígidos y elementos de flexión.
Para inspección y posible pintura de superficies internas en columnas pasantes de dos ramales, se establece un espacio de al menos 100 mm entre las alas de los ramales.
Diagrama de diseño de columnas.
Arroz. 4.1. Diagrama de diseño de columnas.
Longitud de columna calculada yoef Teniendo en cuenta los métodos de fijación de la columna en la cimentación y su emparejamiento con la viga adyacente en la parte superior, se supone que es igual a:
yoef = μ yo,
Dónde yo – longitud de columna geométrica;
μ – coeficiente de longitud efectiva, tomado en función de las condiciones de fijación de sus extremos y del tipo de carga (bajo la acción de una fuerza longitudinal sobre la columna desde arriba: μ = 1 – con fijación articulada de ambos extremos de la columna; μ = 0,7 – cuando un extremo de la columna está rígidamente sujeto y el otro articulado).
Cuando las vigas se apoyan en una columna desde arriba, la columna se considera articulada en el extremo superior. La fijación de la columna a la base puede ser articulada o rígida. Si la base es lo suficientemente grande y la base de la columna está desarrollada y tiene un anclaje confiable, se puede considerar que la columna está atrapada en la base.
Cálculo de la resistencia de elementos sujetos a compresión central por fuerza. norte debe realizarse de acuerdo con la fórmula
Dónde Anorte– área transversal neta.
El cálculo de la estabilidad de la columna bajo compresión central se realiza según la fórmula
Dónde φ – coeficiente de estabilidad bajo compresión central, tomado según la flexibilidad condicional para varios tipos de curvas de estabilidad según la Tabla. 3.11.
4.1. Cálculo de columna rodante.
Ejemplo 4.1. Seleccione una columna sólida hecha de vigas en I de ala ancha laminadas con una altura yo= 6 m La columna está articulada en la parte inferior y superior. Fuerza longitudinal de diseño norte= 1000kN. Material de construcción: acero clase C245 con resistencia de diseño. Ry γ Con= 1.
Arroz. 4.2. Sección de columna rodante
Determinamos las longitudes estimadas de la columna en planos perpendiculares a los ejes. xx Y Oh:
La preflexibilidad de columnas de longitud media con una fuerza de hasta 2500 kN se establece dentro λ = 100...60. Aceptamos λ = 100.
La flexibilidad condicional de la columna está determinada por la fórmula.
V"(ver Tabla 3.12) determinamos el coeficiente de estabilidad bajo compresión central j= 0,560.
Calculamos el área de la sección transversal requerida:
Encuentre los radios de giro requeridos:
Del surtido aceptamos vigas en I de brida ancha Ι 23 K2/GOST 26020-83, que tiene un área de sección transversal A= 75,77 cm2; radios de giro і X= 10,02 cm y і y= 6,04 cm.
Definición de flexibilidad:
λ X = yoX/і X= 600 / 10,02 = 59,88; λ y = yoy/і y= 600 / 6,04 = 99,34.
Flexibilidad máxima condicional de la columna.
Según la flexibilidad condicional y definir j= 0,564.
Comprobamos la estabilidad de la columna en el plano de menor rigidez (respecto al eje y-y):
La sección ha sido aceptada.
Si no se cumple la condición de estabilidad de la columna, se ajustan las dimensiones de la sección (se acepta el número adyacente de productos laminados según el surtido) y se vuelve a verificar.
4.2. Cálculo y diseño de una columna soldada continua.
Ejemplo 4.2. Seleccione una columna sólida soldada de sección en I simétrica, formada por tres láminas laminadas, según el ejemplo 3.4. En la parte inferior, la columna está rígidamente sujeta a la base, en la parte superior está articulada a las vigas. Marcaciones: parte superior de la plataforma de trabajo 13 m Material de construcción según tabla. 2.1 – acero clase C245 con resistencia de diseño Ry= 24kN/cm2. Factor de condiciones de trabajo γ Con= 1.
Esquema de diseño de la columna de la Fig. 4.1. fuerza longitudinal norte, comprimir la columna, es igual a dos reacciones (fuerzas transversales) de las vigas principales que descansan sobre la columna:
norte = 2q máx = 2 1033,59 = 2067,18 kN.
La longitud geométrica de la columna (desde la base hasta la parte inferior de la viga principal) es igual al nivel del piso de la plataforma de trabajo menos la altura real de construcción del piso, que consiste en la altura de la viga principal sobre el soporte. h o , altura de la viga de la cubierta hmn y espesor del piso tnorte, más la profundidad de la base de la columna por debajo del nivel del piso terminado (se acepta una profundidad de 0,6 a 0,8 m):
Si hay una viga auxiliar en la jaula de vigas (cuando las vigas están acopladas por piso), la altura de la viga se suma a la altura del piso. hbv.
Longitudes de columna calculadas en planos perpendiculares a los ejes. xx Y Oh:
Arroz. 4.3. Sección de una columna sólida soldada.
Establecido por la flexibilidad de una columna de longitud promedio dentro λ = 100 – 60 para columnas con una fuerza de hasta 2500 kN; λ = 60 – 40 – para columnas con una fuerza de 2500 –4000 kN; para columnas más potentes, se acepta flexibilidad λ = 40 – 30.
Aceptamos λ = 80.
Flexibilidad condicional de la columna.
Según la flexibilidad condicional para una sección en I con tipo curva de estabilidad ′′ V"determinamos el coeficiente de estabilidad bajo compresión central j= 0,697 (ver Tabla 3.11).
Área de sección transversal requerida de la columna.
Radios de giro requeridos de la sección:
ix = yoy = lX/yo= 813/80 = 10,16 cm.
Usando de la mesa. 4.1 dependencias del radio de giro del tipo de sección y sus dimensiones (altura h y ancho b), definimos para una viga en I:
h =iX/k 1 = 10,16 / 0,43 = 23,63 cm;
segundo =iy/k 2 = 10,16 / 0,24 = 42,33 cm;
Por razones tecnológicas (por la condición de soldadura automática de las costuras de la cintura), la altura de la pared hw no debe ser menor que el ancho del cinturón bF. Asignamos dimensiones de sección, vinculándolas con el ancho estándar de las hojas: 
Otros cálculos se realizan solo en relación con el eje. Oh, ya que la flexibilidad de la varilla con respecto a este eje será casi el doble que con respecto al eje xx.
El espesor de la pared se establece al mínimo en función de las condiciones de su estabilidad local y se considera dentro del rango de 6 a 16 mm.
Limitar la flexibilidad condicional
Flexibilidad de la pared (relación entre la altura de la pared de diseño y el espesor) hw/tw) en columnas de vigas I comprimidas centralmente, según la condición de estabilidad de la pared local, no debe exceder 
donde los valores se determinan a partir de la tabla. 4.2.
Determine el espesor de la pared en 
Aceptamos una pared de una chapa con una sección de 400´8 mm con un área de sección transversal.
Si por motivos de diseño el espesor de la pared tw aceptado menos tw, min de la condición de estabilidad local, entonces la pared debe reforzarse con una nervadura de refuerzo longitudinal pareada o unilateral que divida el compartimiento de diseño de la pared por la mitad (Fig. 4.4). Las nervaduras longitudinales deben incluirse en la sección transversal de diseño de la varilla:
Acálculo =A+å Apag.
Leyenda:`
yo– flexibilidad condicional del elemento, tenida en cuenta para la estabilidad bajo compresión central;
`yo 1 – flexibilidad condicional del elemento, tomada en cuenta para la estabilidad en el plano del momento.
Notas: 1. Los perfiles en forma de caja incluyen perfiles rectangulares cerrados (compuestos, rectangulares curvados y cuadrados).
2. En una sección de caja con m> 0 valor ` youuu debe determinarse para una pared paralela al plano del momento flector.
3. Para valores 0 < metro < valor 1.0 ` youuu debe determinarse mediante interpolación lineal entre los valores calculados utilizando metro= 0 y metro= 1,0.
Relación de ancho del saliente del estante bef = (bF – tw)/2 = (40 – 8) / 2 = 19,6 cm
al espesor del estante tF en elementos comprimidos centralmente con flexibilidad condicional
yo= 0,8 – 4 según la condición de estabilidad local del estante no debe exceder
desde donde determinamos el espesor mínimo del estante:
Área requerida de un estante
Arroz. 4.4.
Grosor de estante requerido
Aceptamos
Altura de la sección
h = hw + 2tF= 400 + 2 ∙ 1,2 = 42,4 cm.
Área de estantes
Calculamos las características geométricas de la sección:
- cuadrado
– momento de inercia respecto del eje Oh(despreciamos el momento de inercia del muro)
– radio de inercia
– flexibilidad real
– flexibilidad condicional
– coeficiente de estabilidad bajo compresión central
Estabilidad general de la columna con respecto al eje y-y.
Comprobación de la estabilidad general de la columna con respecto al eje. y-y:
Dónde gramoCon= 1 – coeficiente de condiciones de trabajo según tabla. 1.3.
Subtensión en la columna.
La sección ha sido aceptada.
Si no se cumple la condición de estabilidad de la columna, las dimensiones de la sección se ajustan y se vuelven a verificar. El ajuste, por regla general, se realiza cambiando el tamaño de los estantes, sujeto al cumplimiento obligatorio de las condiciones de su estabilidad local.
Para reforzar el contorno de la sección y la pared de la columna cuando 
instalar refuerzos transversales ubicados a distancia a= (2,5...3)hw uno del otro; Cada elemento emisor debe tener al menos dos nervaduras (ver Fig. 4.4). Dimensiones mínimas de la parte saliente. br y espesor tr Los refuerzos transversales se toman de la misma manera que en la viga principal.
Verificamos:
No se requiere la instalación de refuerzos transversales.
En los lugares donde los tirantes, vigas, puntales y otros elementos se unen a la columna, se instalan refuerzos en la zona de transmisión de fuerza concentrada, independientemente del espesor de la pared.
La conexión entre la cuerda y la pared se calcula para cortante según la fórmula
Dónde t = qficciónSF/I– fuerza de corte por unidad de longitud de la correa causada por
fuerza de corte convencional
qficción = 7,15 ∙ 10 –6 (2330 – mi/Ry)norte/φ ,
Aquí φ – coeficiente de estabilidad para la compresión central, tomado al calcular en función de la flexibilidad condicional de la columna con respecto al eje X- X;
SF– momento estático de la correa de la columna con respecto al eje X- X;
IX– momento de inercia de la sección de la columna.
En columnas comprimidas centralmente, la fuerza cortante es insignificante, ya que la fuerza transversal que surge de influencias aleatorias es pequeña. La conexión entre la pared y los estantes se realiza mediante soldadura automática. El tramo mínimo de soldadura se adopta estructuralmente en función del espesor máximo de los elementos a soldar ( t máximo = tF= 12mm) kF= 5 mm.
4.3. Cálculo y diseño de una columna pasante.
Ejemplo 4.3. Seleccione una columna pasante entre dos canales conectados por tiras (Fig. 4.5), según el ejemplo 4.2.
Arroz. 4.5.
Cálculo de columnas pasantes con respecto al eje del material. X- X determinar el número de perfil y mediante cálculo relativo al eje libre y- y, producido de la misma manera que las columnas sólidas, pero con la flexibilidad de la varilla reemplazada por una flexibilidad reducida, se asigna la distancia entre las ramas, lo que asegura la igual estabilidad de la varilla en dos planos mutuamente perpendiculares.
4.3.1. Cálculo de una columna para la estabilidad relativa al eje del material. xx
Se recomienda especificar previamente la flexibilidad: para columnas de longitud media de 5 a 7 m con una carga de diseño de hasta 2500 kN, se acepta flexibilidad yo= 90 – 50; con carga 2500 – 3000 kN – yo= 50 – 30, para columnas más altas es necesario configurar la flexibilidad para que sea ligeramente mayor.
Máxima flexibilidad de columnas 
Dónde 
– coeficiente que tiene en cuenta la utilización incompleta de la capacidad portante de la columna, considerado como mínimo 0,5. Cuando la capacidad de carga de la columna se utiliza por completo yotu= 120.
seamos flexibles l = 50.
Flexibilidad condicional
Según la tabla 3.12 determinamos el tipo de curva de acuerdo con el tipo de tramo aceptado (tipo " b"). Según tabla. 3.11 flexibilidad condicional = 1,7 corresponde al coeficiente de estabilidad bajo compresión central j = 0,868.
Encuentre el área de la sección transversal requerida usando la fórmula
Área requerida de una sucursal
Radio de giro requerido con respecto al eje X-X
Según el área requerida Ab y radio de giro iX Seleccionamos del surtido (GOST 8240-93) dos canales No. 36, que tienen las siguientes características de sección:
Ab= 53,4 cm2; A = 2Ab= 53,4 × 2 = 106,8 cm 2; IX= 10820cm4; I 1 = 513 cm 4;
iX= 14,2 cm; i 1 = 3,1 cm; espesor de pared d= 7,5 milímetros; ancho del estante bb= 110 milímetros; referencia al centro de gravedad z o = 2,68 cm; Densidad lineal (peso de 1 metro lineal) 41,9 kg/m.
Si el perfil máximo del canal = 2 = 22926,7 cm 4.
Radio de inercia
Flexibilidad de la barra de columnas
λ y = yoy/iy = 813 / 14,65 = 55,49.
Dada flexibilidad
Flexibilidad reducida condicional
Según la tabla 3.11 dependiendo del tipo de curva de estabilidad ″ b″ determinamos el coeficiente de estabilidad bajo compresión central φ = 0,830.
Verificamos:
Estabilidad de la columna con respecto al eje. y- y asegurado.
Subtensión en la columna.
lo cual está permitido en una sección compuesta según SNiP.
En columnas con celosía también se debe comprobar la estabilidad de una rama individual en la zona entre nodos de celosía adyacentes.
Fuerza de diseño
norteb = norte/2 = 2067,18 / 2 = 1033,59 kN.
Longitud estimada de la rama (ver Fig. 34)
yo 1 = 2b oh tgα= 2 · 28,64 · 0,7 = 40,1 cm.
Área seccional de la sucursal. Ab= 53,4cm2.
Radio de giro de la sección [ 36 relativo al eje 1-1 i 1 = 3,1 cm.
Flexibilidad de sucursales
Flexibilidad de sucursal condicional
Coeficiente de estabilidad a la compresión central para el tipo de curva de estabilidad ″ b″ φ = 0,984.
Verificamos la estabilidad de una rama separada:
La rama de la columna en el área entre los nodos de la red adyacentes es estable.
Cálculo de celosía triangular
El cálculo de una celosía triangular de una columna pasante se realiza como un cálculo de una celosía, cuyos elementos se calculan para la fuerza axial a partir de la fuerza transversal convencional. qficción(ver figura 4.8). Al calcular los arriostramientos transversales de una celosía transversal con puntales, se debe tener en cuenta la fuerza adicional que surge en cada arriostramiento por la compresión de las ramas de la columna. La fuerza en la riostra está determinada por la fórmula.
Sección de una riostra desde un ángulo igual ∟ 50 × 50 × 5 , previamente aceptado al calcular la varilla pasante de la columna ( Ad= 4,8 cm 2), comprobamos la estabilidad, para ello calculamos:
– longitud estimada del aparato ortopédico
yod = boh/porque α = 28,64 / 0,819 = 34,97 cm;
– máxima flexibilidad del aparato ortopédico
Dónde iyo= 0,98 cm – radio mínimo de giro de la sección angular con respecto al eje yoh- yoh(por surtido);
– flexibilidad condicional del aparato ortopédico
– φ min = 0,925 – coeficiente de estabilidad mínimo para el tipo de curva de estabilidad ″ b″;
– γ Con= 0,75 – coeficiente de condiciones de trabajo, teniendo en cuenta la fijación unilateral de una riostra desde una sola esquina (ver Tabla 1.3).
Verificamos la estabilidad de la abrazadera comprimida usando la fórmula.
La estabilidad del aparato ortopédico está garantizada.
Los espaciadores sirven para reducir la longitud de diseño de una rama de columna y se calculan para una fuerza igual a la fuerza cortante convencional en el elemento principal comprimido ( qficción/2). Por lo general, se toman con la misma sección transversal que los tirantes. Calculamos el punto de unión de la riostra a la rama de la columna mediante soldadura mecanizada para la fuerza en la riostra norted= 16,37kN. Calculamos la soldadura en función del metal del límite de fusión.
Las fuerzas percibidas por las costuras se calculan mediante las siguientes fórmulas
- en el trasero
norteacerca de = (1 – α )norted= (1 – 0,3) 16,37 = 11,46 kN;
nortePAG = α norted= 0,3 · 16,37 = 4,91 kN.
Especificación del tramo mínimo de la costura en la pluma kF= tyy– 1 = 5 – 1 = 4 mm, encuentre las longitudes de costura estimadas:
- en el trasero
yow,acerca de = norteacerca de/(β zR wz γwzγ C) = 11,46 / (1,05 · 0,4 · 16,65 · 1 · 1) = 1,64 cm;
yow,PAG= nortePAG/(β zRwzγ wzγ C) = 4,91 / (1,05 · 0,4 · 16,65 · 1 · 1) = 0,7 cm.
Aceptamos la longitud estructural mínima de la soldadura a tope y pluma. yow,acerca de = yow,PAG= 40 + 1 = 50 mm.
Si no es posible colocar las soldaduras dentro del ancho de la rama, entonces para aumentar la longitud de las costuras es posible centrar los tirantes en la cara de la columna.
Al dividir una columna en marcas de despacho debido a las condiciones de transporte, los elementos de despacho de columnas pasantes con rejillas en dos planos deben reforzarse con diafragmas ubicados en los extremos del elemento de despacho. En columnas pasantes con rejilla de conexión en el mismo plano, se deben colocar diafragmas a lo largo de toda la columna al menos cada 4 m, el espesor del diafragma se considera de 8 a 14 mm (Fig. 4.9).
Arroz. 4.9.
4.4. Diseño y cálculo de cabeceras de columna.
La viga principal descansa sobre la columna desde arriba y se supone que la interfaz está articulada. Fuerza de compresión longitudinal norte de las vigas principales se transmite a través de una losa de soporte cepillada por ambos lados con un espesor ten= 16 – 25 mm directamente sobre las nervaduras de la cabeza de una columna maciza y sobre el diafragma en una columna pasante.
Se fresan los extremos de la columna, las nervaduras y el diafragma. La transferencia de fuerza desde las nervaduras a la pared de la columna y desde el diafragma a las paredes de las ramas de la columna se realiza mediante soldaduras verticales. La placa se utiliza para sujetar las vigas a la columna con pernos de montaje que fijan la posición de diseño de las vigas. Las soldaduras de unión de la losa a la columna se diseñan estructuralmente con un ala del tamaño mínimo, tomado en función del mayor espesor de los elementos unidos (ver Tabla 3.6). Las dimensiones de la losa en planta se consideran mayores que el contorno de la columna entre 15 y 20 mm en cada dirección para acomodar las soldaduras.
Para impartir rigidez a las nervaduras verticales y al diafragma, así como para fortalecer las paredes de la varilla de la columna o las ramas de la columna pasante contra la pérdida de estabilidad en lugares donde se transmiten grandes cargas concentradas, las nervaduras verticales desde abajo están enmarcadas por una horizontal. refuerzo.
4.4.1. Cabeza de columna sólida
La cabeza consta de una placa y costillas (fig. 4.10).
Arroz. 4.10.
El área requerida de la nervadura vertical emparejada se determina a partir de la condición de colapso:
Grosor de la aleta
¿Dónde está la longitud condicional de la distribución en-
carga igual al ancho de la nervadura de soporte de la viga principal bh más dos espesores de la losa de cabecera de columna ( ten aceptado 25 mm).
Ancho de costilla (parte saliente)
Tomamos dos nervaduras verticales con una sección de 140´22 mm.
Comprobamos la estabilidad local de la nervadura vertical.
La altura de la nervadura de soporte se determina en base a la colocación de soldaduras que aseguran la transmisión de fuerzas. norte desde las nervaduras hasta la pared de la columna.
Especificamos el tramo de la costura de soldadura. kF= 7 mm (dentro de los requisitos de diseño kF , min = 7 mm para soldadura mecanizada de chapa t máx = 25 mm y – el espesor más pequeño de los elementos a conectar).
Longitud de costura requerida
Teniendo en cuenta 1 cm para compensar los defectos en las secciones finales de la costura a lo largo de su longitud, finalmente tomamos la altura de la nervadura. hr= 45 cm.
La longitud estimada de la costura no debe ser más de 85 β FkF.
Lo comprobamos usando la fórmula.
Para paredes delgadas de una columna sólida, el espesor de la pared tw comprobar si hay corte a lo largo de los bordes de fijación de las nervaduras verticales de soporte. Espesor de pared requerido
que es mayor que el espesor de pared aceptado tw= 8 milímetros. Reforzamos localmente la pared de la columna reemplazando una sección de la pared dentro de la altura de la cabecera con un inserto más grueso. Aceptamos el espesor del inserto. t ′ w= 18 mm.
Para reducir la concentración de tensiones al soldar a tope elementos de diferentes espesores, realizamos biseles con una pendiente de 1:5 en un elemento de mayor espesor. El ancho de las nervaduras de refuerzo horizontales se toma igual al ancho de las nervaduras de soporte verticales. bs= br= 140 mm. El espesor de la nervadura se determina a partir de las condiciones de su estabilidad:
debe ser al menos Aceptamos una nervadura pareada de una hoja con una sección de 140×10 mm.
4.4.2. Cabeza de una columna pasante
La cabeza consta de una placa y un diafragma, sostenidos por un refuerzo horizontal (fig. 4.11).
Arroz. 4.11.
El cálculo se realiza de forma similar al cálculo de la cabeza de una columna maciza.
Grosor del diafragma td determinado por el cálculo del aplastamiento debido a la fuerza axial norte:
donde es la longitud condicional de la distribución de carga concentrada (ver cláusula 4.4.1).
Aceptamos td= 22 mm.
La altura del diafragma se determina a partir de la condición de cortar las paredes de las ramas de la columna ( d= 7,5 mm – espesor de pared para el canal adoptado):
hd = norte/(4drsγ C) = 2067,18 / (4 · 0,75 · 13,92 · 1) = 49,5 cm.
Aceptamos hd= 50 cm.
Comprobamos el corte del diafragma como una viga corta:
Dónde q = norte/2 = 2067,18 / 2 = 1033,59 kN .
No se cumple la condición de resistencia. Aceptamos el espesor del diafragma. td= 25 mm y comprobar nuevamente:
Determinamos el tramo de soldadura, realizado mediante soldadura mecanizada y asegurando la fijación del diafragma a la pared de las ramas de la columna (cálculo para el límite de fusión del metal):
Dónde yow = hd– 1 = 50 – 1 = 49 cm – longitud de costura estimada igual a la altura del diafragma menos 1 cm, teniendo en cuenta los defectos en las secciones finales de la costura.
Aceptamos la pierna de costura. kF= 7 mm, que corresponde a su valor mínimo para soldadura mecanizada de elementos t= 25 mm.
La longitud estimada de la costura del flanco no debe ser más de 85 β FkF. Verificamos: yow = 49 < 85 × 0,9 × 0,7 = 53,5 см. Условие выполняется.
Se toma el espesor del refuerzo horizontal. ts= 10 mm, lo que sea mayor 
Ancho bs asignamos a partir de la condición de estabilidad del borde:
Aceptamos bs= 30 cm.
4.5. Diseño y cálculo de la base de la columna.
La base es la parte de soporte de la columna y sirve para transferir fuerzas desde la columna a la base. Para fuerzas de diseño relativamente pequeñas en columnas (hasta 4000 - 5000 kN), se utilizan bases con travesaños. La fuerza de la varilla de la columna se transmite a través de soldaduras a la losa que descansa directamente sobre la cimentación. Para una transferencia de presión más uniforme de la losa a la base, la rigidez de la losa, si es necesario, se puede aumentar instalando nervaduras y diafragmas adicionales.
La base se asegura fijando su posición de diseño sobre la base con pernos de anclaje. Dependiendo de la fijación, la columna está articulada o conectada rígidamente a la base. En una base articulada, los pernos de anclaje con un diámetro de 20 a 30 mm se fijan directamente a la placa base, que tiene cierta flexibilidad que garantiza la elasticidad bajo la acción de momentos aleatorios (Fig. 4.12).
Arroz. 4.12. Base de columna en Arroz. 4.13.
Para permitir cierto movimiento (enderezamiento) de la columna durante su instalación en la posición de diseño, se considera que el diámetro de los orificios en la losa para los pernos de anclaje es 1,5 - 2 veces mayor que el diámetro de los anclajes. Sobre los pernos de anclaje se colocan arandelas con un orificio 3 mm mayor que el diámetro del perno y, después de tensar el perno con una tuerca, se suelda la arandela a la placa. Con el acoplamiento rígido, los pernos de anclaje se fijan al núcleo de la columna a través de estabilizadores transversales, que tienen una rigidez vertical significativa, lo que elimina la posibilidad de que la columna gire sobre la base. En este caso, los pernos con un diámetro de 24 a 36 mm se aprietan con una tensión cercana a la resistencia de diseño del material del perno. El espesor de la placa de anclaje es tap= 20 – 40 mm y ancho bap, igual a cuatro diámetros de los orificios de los pernos (Fig. 4.13).
El diseño de la base debe corresponder al método de acoplamiento con la cimentación adoptado en el esquema de diseño de la columna. Para el cálculo y diseño se aceptó una base de columna con sujeción rígida a la cimentación.
4.5.1. Determinar las dimensiones de la placa base en planta.
Determinamos el esfuerzo de diseño en el pilar a nivel de base, teniendo en cuenta el peso propio del pilar:
Dónde k= 1,2 – factor de diseño que tiene en cuenta el peso de la celosía, elementos de base y cabecera de columna. Se supone que la presión debajo de la losa está distribuida uniformemente. En una columna comprimida centralmente, las dimensiones de la losa en planta se determinan a partir de la condición resistente del material de cimentación:
Dónde y– coeficiente que depende de la naturaleza de la distribución de la carga local sobre el área de trituración (con distribución uniforme de la tensión y =1);
Rb , loc– resistencia de cálculo del hormigón al aplastamiento bajo la losa, determinada por la fórmula
Rb , loc= αφ bRb= 1 ∙ 1,2 ∙ 7,5 = 9 MPa = 0,9 kN/cm 2,
Dónde a= 1 – para hormigón de clase inferior a B25;
Rb= 7,5 MPa para el hormigón de clase B12.5 – la resistencia a la compresión calculada del hormigón correspondiente a su clase y tomada según la tabla. 4.3;
jb– coeficiente que tiene en cuenta el aumento de la resistencia a la compresión del hormigón en condiciones de hacinamiento debajo de la placa base y está determinado por la fórmula
Aquí AF 1 – área del borde superior de la cimentación, ligeramente mayor que el área de la placa base AF.
Tabla 4.3
Resistencia de diseño del hormigón.R b
|
clase de fuerza |
|||||||
|
Rb, MPa |
Coeficiente jb no se acepta más de 2,5 para hormigón de clases superiores a B7.5 y no más de 1,5 para hormigón de clase B7.5 e inferiores.
Preguntemos con anticipación jb= 1,2.
Cálculo de la placa base
Dimensiones de losa (ancho B y longitud l) se asignan según el área requerida AF, están adaptados al contorno de la columna (los voladizos de la placa base deben ser de al menos 40 mm) y corresponden al surtido (Fig. 4.14).
Arroz. 4.14.
Establezca el ancho de la losa:
B = h + 2tt + 2C= 36 + 2 1 + 2 4 = 46 cm,
Dónde h= 36 cm – altura de la sección de la varilla de la columna;
tt= 10 mm – espesor transversal (tomar 8 – 16 mm);
Con= 40 mm – voladizo mínimo de la parte voladiza de la losa (preliminarmente se supone que es de 40 a 120 mm y, si es necesario, se especifica en el proceso de cálculo del espesor de la losa).
Longitud de losa requerida
Para una columna comprimida centralmente, la placa base debe ser casi cuadrada (relación de aspecto recomendada l/EN≤ 1,2). Aceptamos una losa cuadrada con dimensiones. EN= l= 480 mm.
Área de losa AF= lB = 48 · 48 = 2304 cm 2.
El área del borde de la base (fijamos las dimensiones del borde superior de la base en 20 cm más que las dimensiones de la placa base)
Proporción real
Resistencia de cálculo del hormigón al aplastamiento bajo la losa.
Rb , loc = 1 ∙ 1,26 ∙ 7,5 = 9,45 MPa = 0,95 kN/cm2.
Comprobación de la resistencia del hormigón debajo de la losa:
No es necesario reducir el tamaño de la losa, ya que se adoptó con dimensiones mínimas en planta.
4.5.2. Determinar el espesor de la placa base.
El espesor de la losa base, apoyada en los extremos de la columna, travesaños y nervaduras, se determina a partir de la condición de su resistencia a la flexión de la resistencia de la cimentación, igual a la tensión promedio bajo la losa:
En cada sección, los momentos flectores máximos que actúan sobre una tira de 1 cm de ancho se determinan a partir de la carga de diseño uniformemente distribuida.
Ubicación en 1 , apoyado en cuatro lados:
Dónde a 1 = 0,053 – coeficiente que tiene en cuenta la reducción del momento del claro debido al apoyo de la losa en los cuatro lados y se determina a partir de la tabla. 4.4 dependiendo de la proporción del lado mayor de las parcelas b a menos a.
Tabla 4.4
Imparesa 1 para calcular la flexión de una losa apoyadaen cuatro lados
|
b/a |
||||||||||
Valores b Y a determinado por las dimensiones a la luz:
b = 400 – 2d= 400 – 2 × 7,5 = 385 mm; A= 360 mm; b/A = 385 / 360 = 1,07.
Ubicación en 2 , apoyado en tres lados:
Dónde b– el coeficiente se toma según la tabla. 4,5 dependiendo de la relación del lado fijo de la placa b 1 = 40 mm para liberar A 1 = 360 mm.
Tabla 4.5
Imparesb calcular la flexión de una losa apoyada en tres bordes
|
b 1 /a 1 |
||||||||||
Relación entre las partes b 1 /a 1 = 40/360 = 0,11; en relación con las partes b 1 /a 1 < 0,5 плита рассчитывается как консоль длиной b 1 = 40 mm (figura 4.15).
Momento de flexión
En la sección voladiza 3
Arroz. 4.15.
Cuando una losa se apoya en dos bordes que convergen en ángulo, el momento flector para el factor de seguridad se calcula como para una losa apoyada en tres lados, tomando el tamaño a 1 en diagonal entre bordes, tamaño b 1 igual a la distancia desde la parte superior de la esquina hasta la diagonal (Fig. 4.16, A).
Si hay una gran diferencia en la magnitud de los momentos en diferentes secciones de la losa, es necesario realizar cambios en el esquema de soporte de la losa para, si es posible, igualar los valores de los momentos. Esto se hace colocando diafragmas y nervaduras. Dividimos la losa en el sitio. 1 espesor de medio diafragma td= 10 mm (ver Fig. 4.15).
Relación de aspecto
b/a= 38,5 / 17,5 = 2,2 > 2,
Cuando la losa se apoya en cuatro bordes con la relación de aspecto b/a> 2 momento flector se determina como para una losa de viga de un solo vano con un vano A, acostado libremente sobre dos soportes:
Por valor más alto A partir de los momentos flectores encontrados para varias secciones de la losa, determinamos el momento resistente requerido de una losa de 1 cm de ancho:
¿Dónde está el espesor de la losa?
Aceptamos una chapa con un espesor de 30 mm.
Al determinar el momento flector. METRO 1 ׳ en una franja de 1 cm de ancho para la sección de la losa en cuestión 1 se permite tener en cuenta la influencia de descarga de las secciones en voladizo adyacentes a lo largo de los lados largos (como en una viga continua) de acuerdo con la fórmula
METRO 1 ׳ = METRO 1 – METRO 3 =q(α 1 a 2 – 0,5C 2) = 0,9 (0,053 ∙ 36 2 – 0,5 ∙ 5 2) = 50,57 kN∙cm.
4.5.3. Cálculo transversal
Se acepta el espesor de la travesía. tt= 10 mm.
La altura del travesaño se determina a partir de la condición de colocación de las costuras verticales para unir el travesaño a la varilla de la columna. Para el factor de seguridad, se supone que toda la fuerza se transmite a los travesaños a través de cuatro soldaduras en ángulo (no se tienen en cuenta las soldaduras que conectan la varilla de la columna directamente a la losa base).
Aceptamos la pata soldada. kF= 9 mm (generalmente establecido entre 8 y 16 mm, pero no más de 1,2 t mín.). Longitud requerida de una costura hecha.
Soldadura mecanizada, basada en el límite de fusión.
yow = norte/(4β zkF Rwzγ wzγ C) = 2184 / (4 ∙ 1,05 ∙ 0,9 ∙ 16,65 ∙ 1 ∙ 1) = 34,7 cm<
< 85 β F kF= 85 · 0,9 · 0,9 = 68,85 cm.
Aceptamos la altura del travesaño teniendo en cuenta la adición de 1 cm por defectos al principio y al final de la costura. ht= 38 cm.
Verificamos la resistencia del travesaño como una viga de doble voladizo de un solo tramo que descansa sobre las ramas (bridas) de la columna y recibe contrapresión de la base (Fig. 4.16, b).
Arroz. 4.16.
Dónde d= B/2 = 48 / 2 = 24 cm – ancho del área de carga del travesaño.
Dónde σ = METROop/W.t= 178,8 / 240,7 = 0,74 kN/cm2;
τ = qetc./(ttht) = 432 / (1 38) = 11,37 kN/cm2.
Se acepta la sección transversal.
Pierna requerida de costuras horizontales para la transmisión de fuerza ( nortet= qtl) de un travesaño por losa
donde un yow = (l– 1) + 2(b 1 – 1) = (48 – 1) + 2 (4 – 1) = 53 cm – largo total de las costuras horizontales.
Aceptamos la pata soldada. kF= 12 mm, que es igual al tramo máximo permitido kF, máx = 1,2 tt= 1,2 · 1 = 12 mm.
4.5.4. Cálculo de nervaduras de refuerzo de losa.
Para la base diseñada, es necesario instalar refuerzos.
no hay placa de soporte en la sección en voladizo, por lo que el cálculo se da como ejemplo para otras opciones para diseñar la base de la columna (ver Fig. 4.16, A).METRO r Y qr según la fórmula
Dónde σ = METROr/W.r = 6METROr/(trhr 2) = 6 270 / (1 10 2) = 16,2 kN/cm 2;
τ = qr/(trhr) = 108 / (1 10) = 10,8 kN/cm2.
Costilla aceptada.
Verificamos las soldaduras que unen la nervadura al travesaño (varilla) de la columna para detectar las tensiones tangenciales resultantes de la flexión y el corte.
Asignamos una pierna de sutura. kF= 10 mm.
Comprobamos la resistencia al corte del metal de una costura realizada mediante soldadura mecanizada (longitud estimada de la costura yow = hr– 1 = 10 – 1 = 9 cm:
Comprobamos la resistencia de las costuras a lo largo del límite de fusión:
Tramo de soldaduras necesario para unir las nervaduras a la placa base
kF = qr/ = 108 / = 0,77 cm.
Aceptamos la pierna de costura. kF= 8 milímetros.
La fijación de la varilla de la columna a la placa base se realiza mediante soldadura estructural con pata de 7 mm (al soldar láminas t máximo = tpag= 30 milímetros).
COLUMNA DE ACERO
EDIFICIOS Y ESTRUCTURAS
Las columnas comprimidas centralmente se utilizan para soportar pisos entre pisos y revestimientos de edificios, plataformas de trabajo y pasos elevados. La estructura de la columna consta de la propia varilla y los dispositivos de soporte: la cabeza y la base. Las estructuras de construcción superpuestas que cargan directamente la columna descansan sobre la cabeza, la varilla de la columna transmite la carga desde la cabeza a la base y es el elemento estructural principal, y la base transfiere toda la carga recibida desde la varilla a la base.
Tipos de columnas
Hay tres tipos de columnas utilizadas en la construcción de marcos:
— columnas de sección constante;
— columnas de sección variable (escalonadas);
— columnas de tipo separado.
Columnas de sección constante Se utiliza en edificios sin grúa y en edificios con la posibilidad de utilizar mecanismos de elevación eléctricos suspendidos y de puente con una capacidad de elevación de hasta 20 toneladas, por regla general, con una altura útil desde el nivel del piso hasta la parte inferior de las granjas de no más de 12 metros.
Cuando se utilizan grúas con una capacidad de elevación de más de 15 toneladas, columnas escalonadas consta de dos partes, la parte superior suele ser una viga en I soldada o enrollada, la parte inferior consta de una tienda de campaña y un brazo de grúa que están conectados entre sí mediante tirantes en forma de lámina sólida o mediante una celosía pasante de Ángulos laminados en caliente.
Las columnas de tipo separado se utilizan en edificios con grúas con una capacidad de elevación de más de 150 toneladas y una altura de 15 a 20 m. La carpa y los puntales de la grúa en este diseño están conectados entre sí mediante una serie de listones horizontales que son flexibles en el plano vertical, por lo que la percepción de carga está separada, el puntal de la grúa recibe solo la fuerza vertical del puente grúa, y la rama de la tienda recoge todas las cargas del marco y del revestimiento del edificio.
Secciones de columna
Las varillas de columna se fabrican a partir de vigas en I de ala ancha simple o de varios perfiles laminados; las varillas compuestas se dividen en pasantes y macizas. Los pasantes, a su vez, se dividen en no arriostrados, reticulados y perforados.
columnas sólidas la mayoría de las veces son vigas en I de ala ancha soldadas o laminadas, donde la opción soldada tiene la ventaja de la capacidad de seleccionar la sección transversal óptima para garantizar la rigidez requerida en la columna y al mismo tiempo ahorrar material. Bastante fáciles de fabricar son las columnas de sección transversal que son igualmente estables en dos direcciones. Con las mismas dimensiones, la sección transversal supera a la de la viga en I debido a una mayor rigidez. Las columnas sólidas también incluyen columnas de sección cerrada, que pueden estar compuestas por canales laminados emparejados, perfiles doblados electrosoldados o tubos redondos. Una desventaja importante de esta opción es la inaccesibilidad de la superficie interior para el mantenimiento, lo que puede provocar un rápido desgaste corrosivo. .
A través de columnas – Un diseño estructural típico consta de dos ramas (hechas de canales, vigas en I o tubos) interconectadas por celosías que garantizan el funcionamiento conjunto de las ramas de la varilla de la columna. Los sistemas de rejillas se utilizan a partir de tirantes, tirantes y puntales, y el tipo sin tirantes en forma de tablones. La celosía de la columna generalmente se coloca en dos planos y se realiza a partir de esquinas simples, dando preferencia a una conexión informe, con fijación de ramas de varilla directamente a los estantes. Para evitar la torsión de dichas columnas y mantener su contorno, se instalan diafragmas en los extremos.
Piezas y conjuntos de columnas.
Cabezas de columna. Hay dos soluciones de diseño para soportar granjas y barras transversales en columnas, con una conexión libre con bisagras: las vigas generalmente se instalan en la parte superior, con conexiones con bisagras y rígidas se unen al costado.
Con conexión superior, la cabecera de la columna consta de una placa base y refuerzos que transfieren la carga al cuerpo de la columna. Las nervaduras de la cabeza se sueldan a la losa y brazos de la columna con varilla pasante o a las paredes de la columna con varilla maciza. La altura y el espesor de las nervaduras se determinan en función de la longitud requerida de las soldaduras, que deben soportar la presión total sobre la cabeza y la resistencia al colapso bajo la influencia de la presión del soporte. Para compensar la inclinación de las bridas de conexión, dando estabilidad y rigidez adicionales a las nervaduras verticales, si es necesario, se enmarcan con nervaduras transversales. La losa base suele ser una losa cepillada con un espesor de 20...30 mm, para columnas ligeras de 12...30 mm, el tamaño del contorno de la losa en el plano se asigna mayor que el contorno de la columna en 15...20 mm .
En caso de fijación lateral, la reacción de apoyo se transmite a través del nervio de soporte de la viga adyacente a una mesa soldada a los forjados de las columnas. Se fresa el extremo de la nervadura de soporte de la viga y la mesa, se supone que el espesor de la mesa es 20...40 mm mayor que el espesor de la nervadura de soporte.
Base de columna Son la parte de soporte de la columna y sirven para transferir la fuerza de la columna a la base. La solución estructural de la base depende del tipo y altura de la sección transversal de la varilla, del método de acoplamiento con la base y del método de instalación de las columnas. Se dividen en bases comunes y separadas, que pueden ser sin travesaños, con travesaños comunes o separados, de pared simple o doble. Las dimensiones principales de la placa base se determinan en función del tipo de base y de los cálculos de flexión. Los orificios para los pernos de anclaje se colocan 20...30 mm más grandes que su diámetro, la tensión se realiza mediante arandelas, que luego se sueldan a la losa. Para asegurar la rigidez de la base y reducir el espesor del soporte se instalan travesaños, nervaduras y diafragmas, pero debido a esto, la base con travesaños es de mayor tamaño que una sin travesaños. Las bases de las columnas pasantes suelen ser de un tipo separado, cada rama tiene su propia base cargada. Sin embargo, si la altura de la sección de la columna es inferior a 1 m, está permitido utilizar una base común, como ocurre con las columnas macizas comentadas anteriormente.
Consolas Se utilizan para soportar vigas de grúa sobre columnas de sección constante, se utilizan predominantemente las de pared simple, si es necesario transmitir grandes fuerzas, se utilizan las de pared doble.