УЗЕЛ ЖЕСТКОГО СОПРЯЖЕНИЯ БАЛКИ С КОЛОННОЙ В СТАЛЬНОМ КАРКАСЕ МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ

Полезная модель относится к области строительства, в частности к жестким узлам стальных каркасов многоэтажных зданий и может быть использована в конструкциях металлических каркасов зданий и сооружений.
Известен узел сопряжения балки двутаврового сечения с колонной двутаврового сечения [Стрелецкий Н.С. Металлические конструкции. - Москва 1961, с 647;] при помощи горизонтальных накладок, привариваемых к полке колонны и к полке балке сварными швами. При этом опорный момент раскладывается на пару сил и передается через горизонтальные накладки, а опорная реакция передается через вертикальную пластину, приваренную к полке колонны и к стенке балки сварными швами.
Недостатками вышеуказанного узла является высокая трудоемкость монтажа, необходимость в контроле качества сварных соединений, выполняемых на строительной площадке, а также наличие концентрации напряжений при выполнении сварного шва.
Также известен узел сопряжения балки двутаврового сечения с колонной двутаврового сечения [а.с. СССР №1728408, опубл. 23.04.1992, МПК Е04В 1/38, БИ №15.] включающий горизонтальные ребра жесткости колонны, опорное ребро, прикрепленное к торцу балки и установленное на опорный столик, и соединительные элементы, жестко связанные со стенками колонны и балки высокопрочными болтами; в котором в полке колонны и опорном ребре выполнены продольные прорези, сквозь которые параллельно и симметрично стенке колонны пропущены соединительные элементы.
Недостатками данного узла является необходимость точного выполнения прорезей в полке колонны и опорном ребре балки, что повышает трудоемкость выполнения сопряжения, а также уменьшение расчетного сечения колонны и балки, что ведет к ослаблению сопряжения.
Наиболее близким по технической сущности является узловое соединение балки двутаврового сечения с колонной двутаврового сечения [Рекомендации по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций. - Москва 1989 г.] Прототип., включающее горизонтальные ребра жесткости колонны, фланец, прикрепленный к стенке колонны на высокопрочных болтах с предварительным напряжением, который опирается на опорную пластину, приваренную к полке колонны.
Недостатком прототипа является наличие максимального изгибающего момента, возникающего в опорном сечении балки, который примерно в два раза превосходит изгибающий момент, действующий в середине пролета балки, из чего следует, что балка в середине пролета работает с недонапряжением.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение несущей способности жесткого узла сопряжения стальной балки с колонной в околоопорной зоне, за счет уменьшения изгибающего момента, возникающего в опорном сечении балки, при использовании высокопрочной затяжки с предварительным натяжением, состоящей из двух или более предварительно напряженных высокопрочных стержней, что ведет к уменьшению высоты балки перекрытия и снижению расхода стали.
Поставленная задача решается тем, что при сопряжении двутавровой балки с колонной двутаврового сечения в стальном каркасе многоэтажного здания, фланец, приваренный к торцу балки крепится к стенке колонны на высокопрочных болтах с контролируемым натяжением, при этом опирается на опорный столик, приваренный к полке колонны. В месте примыкания двутавровой балки к колонне двутаврового сечения, на колонне устанавливаются горизонтальные и диагональные ребра жесткости, согласно изобретению в околоопорной зоне балки, устанавливается высокопрочная затяжка, состоящая из двух или более высокопрочных стержней с предварительным натяжением. В результате предварительного натяжения затяжки в балке перекрытия возникают изгибающие напряжения, противоположные напряжениям от действия постоянной и полезной нагрузок.
Высокопрочная затяжка с предварительным натяжением, работающая на растяжение, участвует в передаче изгибающего момента с двутавровой балки на колонну двутаврового сечения от действия постоянной и полезной нагрузок, что увеличивает несущую способность узла сопряжения балки с колонной. Таким образом, установка высокопрочной затяжки с предварительным натяжением увеличивает, как несущую способность самой двутавровой балки, так и несущую способность узла, что приводит к выравниванию пролетного и опорного изгибающих моментов в двутавровой балке перекрытия, и как следствие к уменьшению высоты двутавровой балки перекрытия и расхода стали.
На фиг.1, 2, 3 показан узел сопряжения стальной двутавровой балки 1 с колонной двутаврового сечения 2 с применением высокопрочной затяжки 3, состоящей из двух или более предварительно напряженных высокопрочных стержней по верхнему поясу балки. Одним концом затяжка закреплена анкерным упором 4 на верхнем поясе балки, другим концом, при помощи болтов, крепиться к полке колонны. При этом в месте установки анкерного упора в балке устанавливается поперечное ребро жесткости 5. При эксплуатации здания затяжка 3 располагается в монолитном железобетонном перекрытии 10. Стальная балка 1 опирается фланцем 6 на опорный столик 7, приваренный к полке колонны сварными швами. Нижняя поверхность фланца 6 и верхняя поверхность опорного столика 7 строгаются, для равномерной передачи поперечной силы. Фланец балки крепится к полке колонны при помощи высокопрочных болтов 12 с контролируемым натяжением. Колонна 2 в месте расположения поясов балки усиливается поперечными ребрами жесткости 8 и диагональным ребром 9. В проектный зазор между фланцем и полкой колонны устанавливаются металлические прокладки 11 (Фиг.1, 2, 3).