1. [ Топ ] Проектирование длинномерных балок
2. [ Топ ] Варианты длинного луча
3. [ Топ ] Параллельный луч
4. [ Топ ] Композитные балки с пазами
5. [ Топ ] Ячеистые композитные балки
6. [ Топ ] Конические балки
7. [ Топ Заглушки
8. [ Топ ] Завитые композитные балки
9. [ Топ ] Композитные фермы
10. [ Топ ] Рекомендации

Цель этой статьи - познакомить дизайнера с широким спектром доступных решений на основе стали с большим пролетом. Пролеты более 20 м могут быть достигнуты (для целей данной статьи определение длинного пролета принимается как что-либо более 12 м).

Как правило, длинные пролеты приводят к гибким внутренним пространствам без колонок, уменьшают затраты на подструктуру и уменьшают монтаж металлоконструкций раз. Этот широкий спектр преимуществ означает, что они обычно встречаются в широком диапазоне типов зданий. Конкретные преимущества и недостатки каждого отдельного решения суммированы ниже, так что разработчик может оценить преимущества, предлагаемые конкретным решением в отношении водители для данного проекта, чтобы определить наиболее подходящий и экономически эффективным решение.

Изогнутые ячеистые балки крыши (Фото любезно предоставлено Kloeckner Westok)

[ Топ ] Проектирование длинномерных балок

Использование длинных балок приводит к ряду выгоды в том числе гибкие внутренние пространства без колонн, снижение затрат на фундамент и сокращение монтаж металлоконструкций раз. Многие решения для длинных пролетов также хорошо адаптированы для облегчения интеграция услуг без увеличения общей глубины пола.

Конструкция из длиннопролетной стали и (железобетон) композитные балки обычно проводится в соответствии с BS 5950 [1] BS EN 1993 [2] или BS EN 1994 [3] , Для некоторых типов балок это кодифицированное руководство дополняется конкретными указаниями по проектированию, такими как руководство по проектированию балок с большими отверстиями в паутине (см. SCI P355 ), или информация производителей. Такое конкретное руководство обычно основано на всестороннем тестировании данного продукта и часто представляется в форме программного обеспечения для проектирования.

[ Топ ] Варианты длинного луча

Решения, описанные ниже, представлены в порядке увеличения способности охвата, с некоторым перекрытием между вариантами. Цель состоит в том, чтобы представить широкий спектр решений. Безусловно самые распространенные типы луча, используемые сегодня, прогоны и балки с веб-отверстиями (будь они сотовый , изготовленные или катаные секции). Многие решения используют преимущества композитная конструкция , который предлагает значительную прочность и жесткость увеличивается по сравнению с альтернативой голой стали.

[ Топ ] Параллельный луч

Параллельный луч

Подход параллельного луча эффективен для пролетов до 14 метров. Напольные решетки состоят из двух слоев полностью непрерывных балок, проходящих в ортогональных направлениях. Услуги, работающие в любом направлении, могут быть интегрированный внутри этих двух слоев, так что услуги, проходящие в любом направлении, могут быть размещены на глубине структурного этажа. Еще одним преимуществом является то, что, будучи полностью непрерывным, глубина самих балок уменьшается без затрат и сложности жестких, полная прочность соединения ,

На рисунке слева показан композитный пол с использованием параллельного луча. Конкретные указания по проектированию этой формы строительства приведены в SCI P074 , Это основано на BS 5950 [1] но принципы могут в равной степени применяться к дизайну еврокода.

[ Топ ] Композитные балки с пазами

Интеграция услуг с сотовыми лучами (Изображение предоставлено FABSEC Ltd.)

Веб-отверстия обычно формируются в балках, чтобы позволить службам проходить через балку. Это позволяет конструктивным и служебным зонам занимать одно и то же пространство, тем самым уменьшая эффективную общую глубину конструкции пола при заданной способности перекрытия. Отверстия также могут быть выполнены по эстетическим соображениям, например, с изогнутыми балками, используемыми для поддержки кровли. Композитные балки с веб-отверстиями было показано, что экономически эффективное решение для пролетов в диапазоне от 10 до 16 м.

Конкретным типом композитной балки с отверстиями в паутине является так называемый клеточный луч , который формируется определенным образом и поэтому описывается отдельно ниже , Альтернативный способ формирования отверстий полотна состоит в том, чтобы просто разрезать их на пластину, используемую для формирования полотна балка или в сеть проката , Наиболее подходящее решение зависит от размера, формы и регулярности отверстий, или от большего количества коммерческих факторов, таких как метод, используемый предпочтительным поставщиком. Балки с отверстиями для полотна не имеют недостатков с точки зрения монтажа и удобства, так как они во многом аналогичны «стандартным» цельным балкам.

Конструкция балок с веб-отверстиями должна учитывать тот факт, что отверстия вводят ряд возможных режимов отказа, которых нет в сплошных веб-балках. Вокруг отверстий балка ведет себя как ферма Vierendeel, и изгиб опоры полотна может влиять на конструкцию (перемычка - это отрезок перемычки между двумя смежными отверстиями, как показано на рисунке ниже). Большие отверстия могут потребовать жесткости во избежание нестабильности (коробления) перемычек.

• Режимы отказа при больших близко расположенных отверстиях

• Композитная балка с усиленными пазами
  (Изображение предоставлено FABSEC Ltd.)

На рисунке выше справа показана балочная балка из композитного материала с усиленными отверстиями в паутине. Специальное руководство по дизайну ( SCI P355 ) и программное обеспечение от специализированных производителей доступно на основе обширных программ испытаний, которые включали испытание на огнестойкость ,

[ Топ ] Ячеистые композитные балки

Сотовые балки и услуги

Сотовые балки форма пучка с несколькими регулярными веб-открытия , образованный путем разделения двух прокаты продольно, чтобы сформировать две секции тройника. Два тройника, которые могут не приходить из одной и той же донорной секции (как обсуждено ниже), затем сваривают вместе, чтобы сформировать I-секцию с отверстиями в паутине, которые имеют характерную форму (обычно, но не обязательно, круглую). Процесс, используемый для формирования ячеистых балок, позволяет сформировать нижнюю половину конечной балки из более тяжелой донорной секции, чем из верхней половины - другими словами, нижний фланец может быть значительно больше, чем верхний фланец. Это имеет смысл, когда, как это часто бывает, балки должны действовать комбинированно, и поэтому бетонный фланец эффективно заменяет верхний стальной фланец в конечном состоянии (верхний стальной фланец должен быть достаточно большим, чтобы соответствовать строительным потребностям и служить в качестве платформа для срезных шпилек).

BS EN 1994 [4] содержит правила проектирования для покрытия балок с асимметрией (площадь нижнего стального фланца, разделенного на площадь верхнего фланца) до трех. Чем больше асимметрия, тем более обременительны требования к минимальная степень сдвигового соединения , что необходимо соблюдать для предотвращения чрезмерного скольжения между стальными и бетонными элементами.

Хотя клеточные лучи имеют регулярные отверстия, некоторые из них могут быть заполнены, и / или добавлено усиление для приспособления к местным элементам, таким как входящие балки или тяжелые точечные нагрузки. Двойные (овальные) отверстия могут также быть включены, чтобы облегчить проход больших каналов обслуживания. Специальное руководство по дизайну ( SCI P355 ) и программное обеспечение доступно от специализированных производителей на основе обширных программ испытаний, которые включали испытание на огнестойкость , На рисунке ниже показан сотовый луч с регулярными круглыми отверстиями в сети и службами, разделяющими общую зону пола.

[ Топ ] Конические балки

Коническая клеточная ферма (Изображение предоставлено FABSEC Ltd.)

Конические фермы могут быть экономически эффективным решением в диапазоне от 10 до 20 метров. Они представляют собой еще одно решение, позволяющее размещать услуги в зоне структурного этажа. Глубина балки увеличивается к середине пролета, где приложенные моменты являются самыми большими, и, таким образом, облегчается навеска под более мелкими участками вблизи опор балки. Также возможно сформировать отверстия в конических фермах в областях с низким сдвигом, ближе к середине пролета. Они предоставляют больше возможностей для интеграция услуг ,

Подробное руководство по проектированию доступно в SCI P059 , Хотя это основано на дизайне BS 5950 [1] Принципы легко переносимы на подход, основанный на Еврокоде.

Коническая ферма, поддерживающая стальной настил

[ Топ Заглушки

Композитные балки

Заглушки представляют собой ферменную форму Vierendeel, довольно экзотический гибрид, о котором можно думать, что он лежит где-то между сплошным I-образным сечением и фермой. Нижний пояс обычно образуется из мелкого открытый раздел (UC), на котором сидят короткие отрезки I-секции (УБ). Верхний аккорд, по крайней мере, в конечном состоянии, образован композитная плита и в этом заключается один из недостатков этого варианта - до тех пор, пока не будет достигнуто композитное воздействие с затвердевшим бетоном, балки могут нуждаться во временной поддержке / ограничении. Перевернутая секция тройника может использоваться для выполнения функций верхнего пояса во время монтажа. Композитное взаимодействие достигается путем сварочные ножницы к вершине заглушки UB. Количество элементов / поверхностей, связанных с балкой, может увеличить стоимость противопожарной защиты по сравнению с более простыми решениями.

Большим преимуществом этого варианта является то, что пролеты, превышающие 20 м, могут быть экономически достигнуты. Служебные и / или вторичные балки могут проходить через зазоры между заглушками балок, уменьшая общую глубину конструкции. На рисунке справа показана композитная балка, поддерживающая вторичную балку, которая, в свою очередь, поддерживает композитная плита ,

[ Топ ] Завитые композитные балки

Корточки могут быть добавлены на концах композитный луч обеспечить непрерывность момента. Жесткость и прочность связи означает, что остальная часть пролета может быть меньше (диаграмма изгибающих моментов «поднята» и эффективная жесткость балки существенно увеличена), и услуги, переданные под нее. В зданиях, где услуги могут нуждаться в частой замене (например, в больницы ), подвешивая службы под балками, а не пропуская их через отверстия в полотнах или через ферма может быть выгодным. Пролеты свыше 20 м могут быть легко достигнуты.

Подробное руководство по проектированию доступно в SCI P060 , Хотя это основано на дизайне BS 5950 [1] Принципы легко переносимы на подход, основанный на Еврокоде.

[ Топ ] Композитные фермы

композитный бандажи , которые используют бетонную плиту в качестве верхнего пояса в конечном состоянии, могут достигать пролетов, превышающих 20 м. Это означает, что они использовались, когда требовались очень длинные возможности охвата. Основными недостатками являются то, что на этапе строительства ферма может быть довольно гибким (с боков), и что в конечном состоянии затраты на противопожарную защиту может быть высоким, учитывая большое количество поверхностей для защиты. Очевидно, что одна из цен, которую нужно заплатить за способность охватывать, заключается в том, что изготовление стоимость выше, чем для простого луча. Услуги могут проходить через промежутки между элементами фермы, чтобы уменьшить общую глубину пола.

[ Топ ] Рекомендации

1. ↑ 1,0 1,1 1.2 1,3 BS 5950 Конструктивное использование металлоконструкций в строительстве: различные детали, BSI
2. ↑ BS EN 1993 Eurocode 3: Проектирование стальных конструкций. Различные части, BSI
3. ↑ BS EN 1994 Eurocode 4: Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Различные части, BSI
4. ↑ BS EN 1994-1-1: 2004 Eurocode 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для зданий. BSI

[ Топ ] Дальнейшее чтение

[ Топ ] Ресурсы

[ Топ ] Смотрите также

Похожие