УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ БАЛОК
CONNECTION UNIT OF THE BEAMS

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в узлах соединения балок балочных клеток покрытий и перекрытий.
Известен узел соединения балок балочной клетки, где конец балки устанавливается непосредственно на несущую балку (Металлические конструкции: Учеб. пособие для вузов./ Файбишенко В.К. - М.: Стройиздат, 1984. Стр. 75, рис. 52.а).
Недостаток этого узла состоит в большой строительной высоте балочной клетки.
Известен узел соединения балок балочной клетки, в котором на несущей балке укреплен листовой опорный столик, а конец балки снабжен опорным ребром («ножевое» опирание) (Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы стальных конструкций: Учеб. пособие для строит, вузов / В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов и др.; Под ред. В.В. Горева. - М.: Высш. шк., 1997. Стр. 460, рис. 8.3.б).
Недостатками этой конструкции узла являются сложность и значительная трудоемкость изготовления, необходимость в точном монтаже несущей балки и точном изготовлении опирающейся балки по длине.
Наиболее близким по техническому решению является сварной узел соединения балок балочной клетки, где на несущую балку опирается конец балки посредством листовых накладок (Металлические конструкции: Учеб. пособие для вузов. / Файбишенко В.К. - М.: Стройиздат, 1984. Стр. 75, рис. 52.в).
Недостатками этого узла являются нежелательное кручение несущей балки и наличие неопределенного изгибающего момента в узле из-за непредсказуемости упругопластической работы материала листовых накладок. Последнее отрицательно сказывается на работе сварных швов и узла в целом.
Изобретение направлено на увеличение несущей способности сварных швов и снижение кручения главной балки за счет обеспечения наименьшего изгибающего момента в узле соединения балок без привлечения дополнительных деталей и устройств.
w
w
Это достигается тем, что в узле соединения балок, включающем главную балку с вертикальным ребром и конец второстепенной балки, прикрепленной на сварке при помощи двух листовых накладок, устанавливаемых с обеих сторон вертикального ребра главной балки и стенки конца второстепенной балки, листовые накладки установлены крест-накрест, а вертикальные сварные швы выполнены длиной (0,25÷0,40)h каждый, где h - высота сечения конца второстепенной балки, и размещены на равных расстояниях от середины сечения конца второстепенной балки с расстоянием между ними не менее 10t, где t - толщина стенки конца второстепенной балки.
На фиг. 1 и фиг. 2 изображен узел соединения.
w
w
Узел соединения включает главную балку с вертикальным ребром 1, к которой сварными швами 2 длиной (0,25÷0,40)h каждый присоединены расположенные крест-накрест под углом «α» к горизонтали накладки 3, прикрепленные сварными швами 4 длиной (0,25÷40)h каждый к стенке конца второстепенной балки 5. При длине сварных швов 2 и 4 менее 0,25h ее может быть недостаточно для восприятия перерезывающей силы, а при длине более 0,40h изгибающий момент в узле снижается несущественно. Сварные швы 2 и 4 расположены симметрично относительно оси конца второстепенной балки 5 с расстоянием между ними не менее 10t. При расстоянии между сварными швами менее 10t они находятся в зоне взаимного негативного влияния.
Размеры сечения расположенных крест-накрест накладок 3 и их угол наклона «α» определяются прочностным расчетом накладок и сварных швов 2 и 4 при условии упругой работы материала накладок.
Работа узла происходит следующим образом.
При приложении поперечной нагрузки на второстепенную балку сверху вниз, конец второстепенной балки 5 стремится повернуться и сдвинуться вниз вместе со сварными швами 4, при этом листовые накладки 3 препятствуют повороту в незначительной степени, так как при повороте восходящая листовая накладка растягивается, а нисходящая - сжимается, причем обе изгибаются с выгибом вверх; в свою очередь, при сдвиге восходящая листовая накладка сжимается, а нисходящая - растягивается, причем обе изгибаются по «S»-образной кривой с выгибом вниз у конца второстепенной балки 5. Таким образом, оба «желаемых» перемещения вызывают внутренние усилия разного знака, что в сочетании с увеличенной по длине, в сравнении с горизонтальным расположением накладок, зоной деформирования листовых накладок 3, обеспечивает наименьший изгибающий момента в узле соединения главной балки 1 и конца второстепенной балки 5 при минимально возможных внутренних усилиях в листовых накладках 3. Этим же достигается благоприятная работа сварных швов и узла в целом.