ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАМЕТКА О конструкциях из холодногнутых

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАМЕТКА
$5.00
О конструкциях из холодногнутых
стальных профилей
Ассоциация специалистов по легкой тонкостенной стали Вашингтон тел: 1 (866) 465-4732(звонок бесплатный) www.LGSEA.com
ПЕРЕДАЧА УСИЛИЙ СДВИГА В
ВЕРХНЕЙ ПЛИТЕ: КОНСТРУКЦИИ
ДИАГОНАЛЬНОГО ПОДКОСА
Резюме: В этой тех заметке рассматриваются решения для передачи усилия между диафрагмами
опорными горизонтальными системами поперечной устойчивости. Охватываются конструкторские
требования к диагональному подкосу в пролетах (внутренних и внешних), и у внешних стен, в балках
диафрагмы и соединениям. Данная конструкторская разработка основана на требовании прямого
пути продолжительного действия сил сдвига.
Введение
крепление отвечает за: (1) перенос сил сдвига к стене и (2)
предотвращение неустойчивости при кручении опорной балки
или висячей стропильной конструкции стены.
Конструкция
горизонтальных
диафрагм
поперечной
устойчивости
стойких
к
аэродинамическому
или
сейсмическому напряжению зависит от соединения между
диафрагмой
и
вертикальной
системой
поперечной
устойчивости (ВСПУ). На рисунке 1 показано, как
распределяется напряжение в простой системе диафрагмыстены жесткости. Предполагается, что диафрагма будет вести
себя как тонкая балка-стенка, которую поддерживает ВСПУ.
Покрытие (обшивка) диафрагмы должно выполнять роль
решетки балок (сдвиговое сопротивление, V), в то время как
пограничные
элементы
диафрагмы,
расположенные
перпендикулярно направлению нагрузки, играют роль полки
балки (сопротивление моменту внутренней силы, М).
Типовые элементы крепления для передачи
усилий сдвига
Рисунок 2
Распределение нагрузок в диафрагме.
Рисунок 1.
Для передачи сдвига (V) от диафрагмы к стене могут быть
использованы различные рамные конструкции. На рисунке
2 (подробное руководство АСЛТС, 1996) показаны два
возможны рамных механизма переноса нагрузки. Отметим,
что в обоих указанных на рисунке 2 случаях
Ассоциация специалистов по легкой тонкостенной стали
1
ТЕХ ЗАМЕТКА
(556a-4)
9/97
Перенос напряжения в стене
жесткости с пролетом
Перенос напряжения во внешней стене
жесткости
Рисунок 3
Рисунок 4
Пролеты в стенах могут (Рисунок 3) помешать эффективному
переносу сдвига диафрагмы по всей длине стены над пролетом
(если это не рассчитано в конструкции). Таким образом, если
часть стены над пролетом явно не рассчитана на перенос
сдвига, обычно считается, что она
не обеспечивает перенос нагрузки. В таком случае, чтобы
гарантировать, что сдвиг диафрагмы переносится на стену,
необходимы конструкции диагонального подкоса поперек
пролета. То же
условие действует в диафрагмах при
несовершенствах
проекта,
когда
стены
жесткости
расположены во внешних стенах (Рисунок 4).
ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ
В этом разделе представлен пример конструкции, который
иллюстрирует конструкторский анализ, представленный выше.
Распределение нагрузок в диафрагме.
Рисунок 6
Конструкции переноса сдвига
Допустим, расчетная поперечная нагрузка на диафрагму
двускатной крыши, показанной на Рисунке 5, составляет 500
2
фунтов/фут (2 441 кг/м ) (в указанном направлении). Как уже
говорилось выше, обшивка служит для передачи напряжения к
стойкам, а балка – для сопротивления моменту внутренней
силы. Распределение силы сдвига и напряжения балок можно
рассчитать по принципам механики, как описано ниже (см.
Рисунок 6).
Строительная система
Рисунок 5
Таким образом, если относиться к диафрагме, как к обычному
опорному элементу, максимальный сдвиг v max , будет равен:
Силы напряжения и сжатия балок (T
c
and Cc ,
соответственно), в средней точке поперечной длины можно
высчитать по следующей формуле:
Сдвиг в диафрагме изменяется от максимального, v max , в продольных прикромочных зонах, до нуля в центре поперечной длины.
ТЕХ ЗАМЕТКА
(556a-4)
9/97
2 Ассоциация специалистов по легкой тонкостенной стали
Основываясь на выше приведенных вычислениях, можно
утверждать, что крепление обшивки крыши к балкам и крепления у
поперечных границ должны быть достаточными для переноса 116
фунтов/фут (5 554 Па). Для этого необходимо фанерную обшивку
толщиной 3/8 дюймов (0,9525 см) крепить к поддерживаемым краям
панелей и промежуточным опорам шурупами № 8 x 1-1/4 дюйма
(2,54-0,635 см) на расстоянии 6 дюймов (15,24 см) от центра. Если
вычисленный расчетный сдвиг больше, расположение шурупов и
использование креплений должны быть изменены в соответствии с
вычисленной силой сдвига.
случая, когда напряжение диафрагмы направлено
продольно.
Распределение напряжения в верхней
панели поперек пролета.
Рисунок 7
116 фунтов/фут (5 554 Па)
Верхние балки и стропила (в том числе и соединения этих элементов) у
поперечных концов диафрагмы должны выдерживать нагрузку и
сжатие, равные 866 фунтам (392.8 кг). (Конструирование с учетом
допускаемых напряжений).
137 фунтов/фут (6 560 Па)
Эпюра продольных сил
Внутренние и внешние конструкции
диагонального подкоса (коллекторы)
420 фунтов (190.5 кг)
Перенос сдвига от обшивки крыши к стене достигается путем
крепления обшивки крыши к балкам и крепления вдоль стены, далее
от балок и креплений – к верхней части стены. Если обшивка стены
над пролетом предполагает перенос сдвига, расчетная нагрузка
поперек верхней панели
б уд е т р а в на : v
137 фунтов/фут (6 560 Па)
сжатие
напряжение
740 фунтов (335.7 кг).
Стандартное крепление верхней балки
= 116 фунтов/фут v wall = 137 фунтов/фут
roof
(См. вычисления ниже).
vстены =
vкрыш • 65
55
= 137 lb/ft.
116 фунтов/фут = (5 554 Па), 137 фунтов/фут = (6 560 Па)
(v
крыши
Верхняя балка
Винты 7/8" (2,2225 см) от центра)
Стандартное крепление каждой
стороны
Если вместо стены жесткости используется перекрестная связь,
сопротивление в верхней панели, вызванное перекрестной связью,
будет в точке сосредоточения или в точках сосредоточения (в случае,
если связь не одна). В нашем примере, с одиночной перекрестной
связью, в месте крепления ремня верхняя панель должна быть
рассчитана на нагрузку в 7,540 фунтов (3.42 кг).
)
• 65 ft. (19.81м) , как показано на Рисунке 7.
Верхняя балка
Распределение нагрузки в верхней панели
Рисунок 7
Стена
жесткости
116 фунтов/фут (5 554 Па)
Свая
137 фунтов/фут (6 560Па)
20 футов.
(6,096 м)
Перекрестносвязанная стена
137 фунтов/фут (6 560Па)
10 футов
(3,048 м).
116 фунтов/фут
(5 554 Па)
35 футов
(10,668 м).
В местах, где крепление используется для переноса сдвига
диафрагмы, оно так же обеспечивает стабильность фундамента при
воздействии изгибных и крутящих сил. Таким образом, мощность
фундамента можно высчитать на основе свойств расчетного сечения
выходной прочности материала.
Предположим, используется сталь предельная нагрузка для которой 33
тыс. фунтов на квадратный дюйм (227.5 МПа), тогда разумно
использовать балки с полками длиной 3-1/2 дюймов (7,62-1,27 см) и
толщиной 5,08 мкм. Конструктор должен убедиться, что все
соединения и отверстия в решетке верхней панели учтены
в конструкции. Отверстия в верхней панели для
электроносителей могут стать причиной растяжения или
разрушение при сжатии элементов диафрагмы и должны
быть одобрены конструктором.
7,540 lb.
65 футов (19,812 м)
Для распределения напряжения в стене жесткости,
изображенной на рисунке 7, верхняя планка между
элементами устойчивости должна выдерживать силу
сдвига в 740 фунтов (276,2 кг).
((116 фунтов/фут (5 554 Па)• 30 футов (9,144 м) ) - ( 137 фунтов/фут
(6 560Па) • 20 футов(6,096м) ))
,
как показано на эпюре продольных сил на Рисунке 8, для
Ассоциация специалистов по легкой тонкостенной стали
3
ТЕХ ЗАМЕТКА
(556a-4)
9/97
Возможные конфигурации стены жесткости и распределение напряжения в верхней панели.
Рисунок 8.
СТЕНА ЖЕСТКОСТИ
Использованная литература
1. LGSEA (1996). "One- and Two-Story Light Gauge Steel Framing Details", Nashville, TN, July.
2.
3.
4.
Под редакцией Рейнода Серетта, д.т.н. .
Информация, представленная в этой публикации, не представляет и не гарантирует, прямо или косвенно, от лица АСЛТС или ее
членов, что эта информация подходит для любых специфических целей или целей общего характера, и не может быть использована без
консультации квалифицированного инженера, архитектора или проектировщика зданий. ЛЮБОЙ ИНДИВИД ИЛИ ОРГАНИЗАЦИЯ,
ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ИНФОРМАЦИЮ, ПРЕДСТАВЛЕННУЮ В ДАННОЙ ПУБЛИКАЦИИ, ПРИНИМАЮТ НА СЕБЯ ВСЕ РИСКИ,
ВОЗНИКАЮЩИЕ В ХОДЕ ПОДОБНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. АСЛТС предполагает, что информация, содержащаяся в данной
публикации, соответствует основным стандартам инженерной практики. Однако, информация, представленная в данной публикации,
не предназначена для выражения официальной точки зрения АСЛТС и не направлена на исключение использования и внедрения
любых других разработок или конструкторских решений.
© Copyright 1997 Light Gauge Steel Engineers Association • Washington, D.C. • Toll-Free: 1 (866) 465-4732 • www.LGSEA.com
ТЕХ ЗАМЕТКА
(556a-4)
9/97
4
Ассоциация специалистов по легкой тонкостенной стали