Металлическая сквозная колонна сейсмостойкого каркаса

Металлическая сквозная колонна сейсмостойкого каркаса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических республик

О Il И С А Н И Е 9З7664

ИЗОБРЕТЕН КЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 1О. 09. 80 (21) 2983242/29-33 с присоединением заявки № (51) м. кл.

Е 04 С 3/32

Вкударотвеный кокнтвт

СССР (23) Приоритет во двиаи нзобрвтвннй н открытнй

Опубликовано 23.06.82- Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 23,06 . 82 (53) УДК 624.075-699, 841 (088. 8) .(72) Автор изобретения

В. П. Круглов

I т

Казахское отдел ение Ордена Трудового Краснс1го Знамени . центрального научно-.исследовательского и проеЖ нога.. института строительных металлоконструкций (71) Заявитель (54) МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СКВОЗНАЯ КОЛОННА СЕ11СМОСТОГ!КОГО

КАРКАСА

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в каркасных зданиях, возводимых в сейсмических районах.

Известны сплошные колонны, используемые в несущих каркасах при строительстве зданий в сейсмических ": районах С1 1.

Недостатком таких колонн является,. то, что при деформациях колонн под нагрузкой, вызванной сейсмостойким толчком, невозможно использовать пластические свойства материала конструкции, поскольку при напряжениях, превышающих расчетные сопротивления, образование шарниров пластичности в колоннах может привести к обруше нию здания.

Развитие же пластических деформаций в конструкциях, -воспринимающих сейсмические нагрузки, приводит к необратимому поглощению энергии внешнего воздействия, повышению хаЮ рактеристик затухания колебаний и тем самым, наряду с уменьшением уров ня сейсмических сил, значительно повышает сейсмостойкость каркаса зда" ния при возможных перегрузках во время землетрясения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является металлическая сквозная колонна сейсмощ стойкости каркаса, включающая ветви, соединенные между собой раскосной решеткой 2 ).

Ветви и решетка образуют в плоскости колонны ферму с параллельными поясами, все элементы которой при действии нагрузок работают на осевые усилия. В ветвях колонны возникают продольные усилия от расчетных нормальных сил и изгибающих моментов.

2о, Поперечная сила воспринимается решеткой °

Работа всех элементов конструкции на.осевые усилия значительно ог,937664 раничивает условия для развития в системе знакопеременных пластических деформаций. Так растяжение за пределами упругости материала любого элемента сквозной конструкции будет сопровождаться остаточными удлинениями, которые не исчезнут при смене в процессе колебания здания знака усилия на противоположный.При этом перераспределение усилий в элементах колонны вызовет увеличение усилий в сжатых стержнях, что приве" дет к потере их устойчивости и ис» черпанию несущей способности всей колонны.

Таким образом, недостатком этой олонны является то, что из-.эа огра» иченной возможности развития пласти-. ческих деформаций не используются резервы несущей способности мате" риала колонны, кроме того, конструкция обладает пониженной способностью к поглощениям энергии внешне"

ro воздействия и, в целом, снижается надежность работы каркаса здания при у действии знакопеременных сейсмических нагрузок., Цель изобретения - повышение сейсмостойкости каркаса за счет обеспечения развития упруго-пластических деформаций в элементах колонй карка» са.

Эта цель достигается тем, что в металлической сквозной колонне сеисмостойкого каркаса, включающей вет ви, соединенные между собой раскосной решеткой, последняя выполнена с дополнительными прямолинейными элементами, шарнирно соединенными с вет- вями колонны и раскосами решетки, причем раскосы к прямолинейным элементам прикреплены эксцентрично со смещением осей.

На фиг. 1 изображена металлическая сквозная колонна сейсмостойкого каркаса; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1 (деформированное состояние); на фиг. 3 — дополнительный прямолинейный элемент; на фиг. 4 - сечение

А-А на фиг. 3.

iO няются переменной ширины, что обеспечивает одинаковый уровень нормальных зок. Эксцентриситет крепления решетки н 2 к элементу 3 образуется путем деле3S

Поскольку элемент 3 расчитан на действие сейсмических нагрузок по пластическому моменту сопротивления

45 и пояса двутавров элемента имеют пе ременную ширину, пластические деформации будут развиваться в сечениях, практически, от ветвей колонны до узлов крепления решетки, т..е. в брльшом объеме металла (эона С на фиг. 3). Под действием нагрузок ос« новного сочетания элемент 3, также как ветви и решетка, работают упруго. Таким образом, при землетрясе "мии, сопровождаетсявыфвыф нии, сопровождающемся знакопеременными, горизонтальными нагрузками,в элементе 3 будут возникать переменг 1

Колонна, включающая две ветви 1, связанные между собой соединительной решеткой 2 . снабжена дополнительным прямолинейным элементом 3, шарнирно соединенным с ветвями и решеткой колонны.

Дополнительный элемент 3 выполняется из стержней двутаврового сечения. Для колонн с решеткой,,расположенной по оси сечения, аналогичный дополнительный элемент 3 будет одиночным.

Присоединение элемента 3 к ветвям

1 и решетке 2 осуществляется посредством узловых фасонок 4, обеспечивающих шарнирное соединение элементов.

Пояса двутавров элемента 3 выполнапряжений s сечениях элемента при его изгибе от действия внешних нагруния расстояния между ветвями 1, равного ширине колонны В, на три части.

Сквозная колонна работает как ферма с параллельными поясами. От действующих на колонну расцетных усилий в ее ветвях и решетке возникает продольные усилия. Дополнительный же элемент 3 эа счет эксцентричного прикрепления к нему решетки 2 при этом будет изгибаться.

Расчетная схема элемента 3 может быть представлена в виде однопролетной балочки, нагруженной сосредоточенными силами от действия усилий в решетке, опорами для которой служат ветви колонны. Сечения элементов 1 и

2 колонны подбираются по расчетным усилиям таким образом, цтобы при нагрузках основного и особого сочетаний они работали только в упругой стадии. Элемент же 3 эаконструирован так, что при действии сейсмических нагрузок, превышающих нагрузки основного сочетания, изгиб элемента будет сопровождаться развитием пластических деформаций в его сечениях.

we по знаку изгибающие моменты и соответствующие им напряжения, равные пределу текучести материала кон струкций. Такая работа конструкций характеризуется йоглощением значительной части энергии внешнего. сейсмического воздействия, что повышает сейсмостойкость сооружения, ограничивает рост усилий в основных несущих элементах. î Частота установки дополнительного элемента 3, т.е. их количество, определяется в зависимости от расчетной сейсмичности. При различной интенсивности сейсмического воздейст- 1$ вия (7, 8 или 9 баллов) сооружению будет сообщаться различная по величине кинетическая энергия. Часть этой энергии будет расходоваться на . деформирование элементов, работающих о упруго, другая часть - поглотится при развитии пластических деформаций.

Естественно, чем выше расчетная сейсмичность, тем больше в колонне 2s потребуется элементов, способных работать в упруго-пластической стаии. Поскольку элементы 3 работают а изгиб, то потребное их число может быть определено через энергоем- зо ! кост ь °

Установку элементов 3 следует производить в. нижней части колонны,что позволит при наличии в них после землетрясения остаточных деформаций выполнить восстановительный ремонт без значительных трудозатрат..

Преимуществом изобретения является то, что в предлагаемой конструкции колонны создаются условия для развития знакопеременных пластичесI формула изобретения

Металлическая сквозная колонна сейсмостойкого каркаса, включающая ветви, соединенные между собой раскосной решеткой, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения сейсмостойкости каркаса, решетка колонны выполнена с дополнительными прямолинейными элементами, шарнирно соединенными с ветвями колонны и раскосами решетки, причем раскосы к прямолинейным элементам прикреплены эксцентрично со смещением осей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Колонны для зданий с мостовыми и подвесными кранами. Сер. 1.400-13.

"Стальные конструкции одноэтажных производственных зданий для условий строительства БАИа". Вып. 3. M

ЦНИИПроектстальконструкция,1976, Черт. КМ лист.2.

2. Колонны для зданий высотой от .10,8 до 18,0 м в районах сейсмичностью 7,8 и 9 баллов. Типовая сер.

1.424-4. "Стальные колонны одноэтажных производственных зданий". Вып.3.

И., ЦНИИПроектстальконструкция, .

Черт.. КИ лист 1.

937664 ких деформаций, способствующих по;глощению энергии внешних воздействий, что приводит к снижению уровня сейсмических сил и повышению сейсмостойкости каркаса здания B целом.

Снижение сейсмической нагрузки может составлять 20-303, благодаря чему достигается уменьшение расхода металла на каркас здания на 5" 103.

937664

Составитель Е. Чиркова

Редактор В. Лазаренко Техред Л. Пекарь Корректор Л. бокыан

Заказ 4400/42 Тираж 724 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открмтий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4