Металические предварительно напряженные балки. Особенности работы и расчета предварительно напряженных балок.

Снижает металлоемкость на 10-20%

Стоимость 7-10 %

Уменьшение строительной высоты сечения.

Идея. Создание в конструкции нормальных напряжений обратных по знаку нагр эксплоатационным. Способ подбора сечения отличается, необходимо смотреть устойчивость и рассчитывать опорные узлы.

После освобождения конструкции от принудительного изгиба в ней доп напряжения. Такой прием увеличивает область упругой работы балки, а напряжения достигаю размера соответствующего пластическому шарниру , минуя упругопластическую стадию работы. Затяжка превращает балку в статически неопределимую систему.

Расчет балки в наиболее напряженном сечении, обычно в середине пролета выполняют в 2 этапа:

Прикладывая усилие от затяжки подвергаембалку внецентренному сжатию, наиболее напряжен нижний пояс. Сила натяжения = устойчивости нижнего пояса. Во время работы балки под нагрузкой, предв напряжение исчерпывается и напряжение в поясах и затяжке стремятся к своим расчетным максимумам.

Критерий подбора сечения – возможность воспринимать наибольший изгибающий момент при заданном сечении балки.

Проверка прочности балки в месте теоретического обрыва затяжки по касат и привед напряжениям как в обычной балке. Прогиб определяется от действия норм нагрузок, необходимо учитывать обратный выгиб балки.

Центрально-сжатые колонны и стоики. Виды и классификации колонн.

Это древнейшая конст-ция . Начало использ-ия 4 тыс до н.э. Изначально все колонны проектировались и изготавливались из эмпирических соображений. Впервые о них упомянул Ветрувий - прочность, польза, красота. Впервые расчетное обоснование по проектированию колонн было предложено Эйлером N=((i²*n²)=1*EJ/l²)

Все колонны делят на 2 вида:

-центрально-сжатые

-внецентренносжатые

Область применения центрально-сжатых колонн – опоры зданий, опоры покрытий, перекрытий, опоры мостов, эстакад, путепроводов и площадок. Любая колонна состоит из 3-х основных частей: оголовок, стержень, база. С точки зрения расчета все центр сжатые элементы объединены в один блок. Центр сжатые колонны почти всегда проектируются из стали, редко из алюмин сплавов.

Типы сечения колонн:

1.сплошные (оси Х, У пересекают материал)

-открытые (двутавр прокатный, составной)

-замкнутые (труба)

2.Сквозные (оси не пересекают материал)

Сплошные колонны применяют при больших нагрузках и небольших высотах; сквозные – при меньших нагрузках, больших высотах.

С точки зрения работы на центр сжатие наиболее рациональны сплошные замкнутые сечения (труба i_max =0,35d) Чем выше i, тем выше несущая способность. Такие сечения с технологической точки зрения не удобны. Зачастую возникает вопрос о линейной устойчивости стенки. С технологич точки зрения наиболее рациональны двутавры (i_x=0.45h, i_y = 0.24b. b=2h).

Двутавр колонного типа _ соотношение шир и выс примерно одинаков рацион.

В несильно нагруженных конст-ях весьма рацион-ны сечения из гнутых профилей (с точки зрения расхода м-ла). В сильно нагруженных конт-циях испол-ют трубобетон (опоры мостов, эстакад.)

Выбор расчетной схемы колонны зависит от:

-геометия конст-ции

-условие нагружения

-условие закрепления

Сплошные колонны. Подбор сечения и конструктивное

Оформление стержней сплошных колонн

Стержень сплошной колонны проектируют из прокатных профилей или листов, образующих открытое либо замкнутое сечение. Колонны открытых типов удобнее в монтаже, их поверхности доступны для ремонта и окраски, но такие колонны не обладают равноустойчивостью. Замкнутые сечения позволяют обеспечить равноустойчивость, но сильно затрудняют использование болтовых соединений и требуют полной изоляции внутренней полости от вредных воздействий внешней среды.

Наиболее простая колонна получается из 1-го двутавра однако вследствие относительно небольшой боковой жесткости такая колонна рациональна в тех случаях, когда в плоскости меньшей жесткости есть дополнительные раскрепления (продольные связи). Составные двутавровые сечения наиболее рапрост-ны, они жестки в обоих направлениях и достаточно просты в изготовлении. По затрате металла наиболее экономичны колонны трубчатого сечения, однако из за более сложного конструктивного оформления оголовка и базы

они применяются реже.

Выбор типа сечения колонны

N небольшая --> сечение сплошное.

Зависит от N, от условий сопряжения с вышележащими кон-циями и фундаментом, от условий эксплуатации (степень агрессивности среды, ст-нь образования коррозии). В сильно агрессивных средах лучше использовать колонны замкнутого сечения с приваркой всех неплотностей. Наличие сортамента и завода изготовителя.

Сплошные колонны N<200t

200<N<400t – замкнутые

N>400t – сплошные, сварные профили

Алгоритм подбора сечений прокатных профилей:

1. l₀ à l_ef= l₀*μ

μ=1/n , n – кол-во полуволн синусоиды

2. λ=l_ef/i, λ=50-70

3. A_TP=N/φ*R_y*γ_c

4. i_TP = l_ef/λ ~ i_min_,

5. φ – коэф-т продольного изгиба

φ=f(λ;R_y) – табл 72 СНиП

6. А_факт > A_TP, i_факт^min>i_TP