Усовершенствованный узел жесткого сопряжения балки с крайней колонной в стальном каркасе многоэтажного здания

Полезная модель относится к области строительства, в частности к жестким узлам сопряжения балки с колонной стальных каркасов многоэтажных зданий и может быть использовано при проектировании, строительстве и реконструкции высотных многоэтажных каркасов зданий. Усовершенствованный узел жесткого сопряжения балки с колонной в стальном каркасе многоэтажного здания, при котором балка двутаврового сечения опирается на колонну двутаврового сечения при помощи опорного ребра, приваренного к торцу балки. Опорное ребро крепится к полке колонны при помощи высокопрочных болтов с контролируемым напряжением. Колонна подкреплена поперечными ребрами жесткости и имеет опорный столик, по верхнему поясу балки устанавливается высокопрочная затяжка, одним концом затяжка закреплена на верхнем поясе балки при помощи анкерного упора. Другим концом затяжка крепится к вертикальной пластине, расположенной между полками колонны и приваренной к стенке колонны и горизонтальным ребрам жесткости колонны. В месте установки анкерного упора в балке устанавливается поперечное ребро жесткости. Техническим результатом полезной модели является исключение работы полки колонны на изгиб от предварительного напряжения затяжки и снижение расхода стали на колонны каркаса здания. Исключение работы полки колонны на изгиб и снижение расхода стали на каркас здания достигается креплением затяжки со стороны колонны к специальному упору.

Полезная модель относится к области строительства, в частности к жестким узлам сопряжения балки с колонной стальных каркасов многоэтажных зданий и может быть использовано при проектировании, строительстве и реконструкции высотных многоэтажных каркасов зданий.

Известен жесткий 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 жесткий узел сопряжения балки двутаврового сечения с колонной двутаврового сечения [а.с. СССР 1728408, опубл. 23.04.1992, МПК E04B 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 сопряжения 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.

Также известен жесткий узел сопряжения балки двутаврового сечения с колонной двутаврового сечения [Рекомендации по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций. - Москва 1989 г.], включающий 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 указанного узла является требуемая высокая точность и трудоемкость изготовления и монтажа строительных конструкций, наличие высокопрочных болтов, необходимости контроля усилия предварительного натяжения высокопрочных болтов, а также требуемые характеристики материала фланца в направлении толщины проката.

Наиболее близким по технической сущности является узел жесткого сопряжения балки с колонной в стальном каркасе многоэтажного здания [Патент на полезную модель 146862, опубл. 20.10.2014 Бюл. 29, МПК E04B 1/58] Прототип., содержащий фланец, приваренный к торцу балки, закрепленный к стенке колонны на высокопрочных болтах с контролируемым натяжением, опирающийся на опорный столик, приваренный к полке колонны, установленные на колонне горизонтальные ребра жесткости в месте примыкания балки к колонне, высокопрочную затяжку из двух или более высокопрочных стержней с предварительным натяжением.

Недостатком прототипа является возникновение в полке колонны местных изгибных напряжений от предварительного напряжения затяжки, следовательно, полка колонны работает на сжатие с изгибом в месте крепления высокопрочной затяжки и имеет большие деформации и как следствие больший расход стали на колонны каркаса.

Задачей заявляемой полезной модели является уменьшение деформации полки колонны, что ведет к уменьшению расхода стали на колонны каркаса, за счет крепления затяжки со стороны колонны к специальному упору.

Поставленная задача решается тем, что при сопряжении стальной балки и стальной колонны фланец крепится к колонне на высокопрочных болтах с предварительным напряжением, при этом фланец опирается на опорный столик, приваренный к полке колонны, в месте примыкания балки на уровне поясов устанавливаются горизонтальные ребра жесткости колонны, по верхнему поясу балки устанавливается высокопрочная затяжка из двух или более стержней с предварительным напряжением, согласно изобретению высокопрочная затяжка крепится к вертикальной пластине, расположенной между полками колонны и приваренной к стенке колонны и ребрам жесткости колонны. В результате установки вертикальной пластины полка колонны не испытывает действие местных изгибающих напряжений от предварительного напряжения затяжки.

На фиг. 1, 2, 3 показан узел шарнирного сопряжения стальной балки двутаврового сечения 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 крепится к вертикальной пластине 13, расположенной между полками колонны и приваренной к стенке и горизонтальным ребрам жесткости 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 одного ряда обычных болтов 12. 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).

Усовершенствованный узел жесткого сопряжения балки с колонной в стальном каркасе многоэтажного здания, при котором балка двутаврового сечения опирается на колонну двутаврового сечения при помощи опорного ребра, приваренного к торцу балки и прикрепленного к полке колонны при помощи высокопрочных болтов с контролируемым напряжением, в месте опирания балки колонна подкреплена поперечными ребрами жесткости и имеет опорный столик, по верхнему поясу балки устанавливается высокопрочная затяжка, одним концом затяжка закреплена на верхнем поясе балки при помощи анкерного упора, при этом в месте установки анкерного упора устанавливается поперечное ребро жесткости, отличающийся тем, что другим концом затяжка крепится к вертикальной пластине, расположенной между полками колонны и приваренной к стенке колонны и горизонтальным ребрам жесткости колонны.