Вузли слід класифікувати за їх жорсткістю (див. 9.2.1) і несучою здатністю (див. 9.2.2).
Значення MjRd для вузлів з двотаврів наведено в 9.5.
Здатність вузлів на кручення повинна бути достатньою по відношенню до кута повороту вузла, отриманому при розрахунку.
Здатність вузлів з двотаврів на кручення повинна бути перевірена відповідно до 9.9.
9.4.4 Пружно-пластичний розрахунок
Вузли слід класифікувати за їх жорсткістю (див. 9.2.1) і несучою здатністю (див. 9.2.2).
Э.4.4.2 Для вузлів з двотаврів MjRd наведено в 9.5.6, Sy - в 9.8.1, фС(У - в 9.9.
9.4.4.3 Для визначення розподілу внутрішніх сил і моментів в елементах конструкцій слід використовувати залежність між згинальним моментом і кутом повороту вузла.
Э.4.4.4 Для спрощення розрахунку може бути прийнята білінійна залежність між моментом і кутом повороту вузла, показана на рисунку 9.10. Коефіцієнт переходу до модифікованої жорсткості т| слід приймати за таблицею 9.2.
Рисунок 9.10 - Спрощена білінійна залежність між моментом і кутом повороту вузла
9.5 Вузли з двотаврових елементів
Основні положення
У даному розділі містяться методи розрахунку для визначення конструктивних властивостей вузлів рам будь-якого типу. При застосуванні цих методів вузли слід моделювати як сукупність основних компонентів.
Основні компоненти вузлів, що використовуються в цьому розділі, представлені в таблиці 9.3, та їх властивості слід визначати згідно з положеннями даного розділу. Інші різновиди основних компонентів можуть бути використані за умови, що їх властивості базуються на результатах випробувань або на даних розрахунків аналітичними чисельними методами, підтверджених випробуваннями.
Примітка. Методи розрахунку, що застосовуються для основних компонентів вузлів, наведені в цьому розділі, є методами загального застосування і можуть застосовуватися також для подібних компонентів в інших конфігураціях вузлів. Однак, конкретні розрахункові методи визначення несучої здатності на згин, крутильної жорсткості і несучої здатності вузлів на кручення базуються на розподілі внутрішніх зусиль для конфігурацій вузлів, представлених на рисунку 9.3. Для інших конфігурацій вузлів розрахункові методи визначення несучої здатності на згин, крутильної жорсткості і несучої здатності вузлів на кручення повинні грунтуватися на відповідних передумовах про розподіл внутрішніх зусиль.
Розрахункова залежність "згинальний момент - кут повороту"
Вузол може бути представлений у вигляді сталевої пружини в точці перетину осей з’єднувальних елементів, як показано на рисунках 9.9,а і 9.9,6 для односторонньої конфігурації сполучення балки з колоною. Властивості цього сполучення можуть бути виражені у формі розрахункової залежності "згинальний момент - кут повороту", яка описує зв’язок між згинальним моментом MjEd , прикладеним у вузлі, і відповідним кутом повороту фЕсУ між елементами, що є’єднуються.
У загальному випадку розрахункова залежність "згинальний момент - кут повороту" є нелінійної, як показано на рисунку 9.9,в.
Розрахункова залежність між згинальним моментом і кутом повороту (рисунок 9.9,в) визначає наступні три основні конструктивні властивості:
несучу здатність на згин;
крутильну жорсткість;
несучу здатність при крученні.
Примітка. У деяких випадках при дійсній роботі з’єднання на дію згинального моменту має місце певний поворот, який є наслідком взаємного зсуву елементів у болтових з’єднаннях. Ці фактори можуть призвести до значного початкового повороту, який слід враховувати в розрахунковій залежності "згинальний момент- кут повороту".
а - вузол; б - розрахункова
1 - межа для визначення Sj
модель; в - розрахункова залежність "згинальний момент - кут повороту";
Рисунок 9.11 - Розрахункова залежність "згинальний момент - кут повороту" вузла
Основні компоненти вузлів
Розрахункова залежність "згинальний момент - кут повороту" вузла є функцією властивостей його основних компонентів.
Основні компоненти вузлів повинні відповідати наведеним у таблиці 9.3 з посиланнями на правила оцінки їхніх конструктивних властивостей.
Залежності між конструктивними властивостями вузла і конструктивними властивостями основних компонентів повинні відповідати наведеним у наступних пунктах:
для несучої здатності на згин - в 9.7;
для крутильної жорсткості - в 9.8.1;
для несучої здатності при крученні - в 9.9.
Таблиця 9.3 - Основні компоненти вузлів
|
Компонент |
Посилання на правила застосування |
|||||||
|
Несуча здатність |
Коефіцієнт жорсткості |
Несуча здатність на кручення |
||||||
|
1. Ділянка стінки колони при зсуві |
|
|
9.6.3.1 |
9.8.2 |
6.4.2 і 6.4.3 |
|||
|
|
t |
|
||||||
|
|
||||||||
|
2. Стінка колони при поперечному стиску |
к |
|
9.6.3.2 |
9.8.2 |
6.4.2 і 6.4.3 |
|||
|
|
-Г* |
^""FcEd |
||||||
|
3. Стінка колони при поперечному розтягу |
|
к |
Ft,Ed |
9.6.3.3 |
9.8.2 |
6.4.2 і 6.4.3 |
||
|
|
1 |
|
||||||
|
|
|
|||||||
|
4. Полиця колони при поперечному згині |
1 |
|
9.6.3.4 |
9.8.2 |
6.4.2 і 6.4.3 |
|||
|
|
-I |
1 —*F,Ed |
||||||
|
|
|
|||||||
Внутрішні зусилля
Напруження в елементах від внутрішніх сил і моментів допускається вважати не впливаючими на розрахункову несучу здатність основних компонентів вузла, за винятком випадків, наведених у 9.5.4.2 і 9.5.4.3.
Э.5.4.2 При визначенні розрахункової несучої здатності стінки колони при стиску слід враховувати поздовжні напруження в колоні, див. 9.6.3.2.
9.5.4.3 З’сув на ділянці стінки колони слід враховувати при визначенні розрахункової несучої здатності таких основних компонентів:
стінки колони при поперечному стиску, див. 9.6.3.2;
стінки колони при поперечному розтягу, див. 9.6.3.3.
9.5.5 Поперечні сили
У зварних з’єднаннях, а також у болтових з’єднаннях з фланцями зварні шви, що прикріплюють стінку балки, слід розраховувати на поперечну силу в балці, тобто без урахування зварних швів, що прикріплюють полиці балки. Розрахунок зварних з’єднань виконується згідно з вимогами 1.12 ДБН В.2.6-163.
У болтових з’єднаннях з фланцями розрахункову несучу здатність кожного ряду болтів при спільній дії зрізу і розтягу слід перевіряти, враховуючи сумарне розтягувальне зусилля в болті, включаючи всі зусилля, що виникають від відриву фланця. Розрахунок болтових з’єднань виконується згідно з вимогами 1.12 ДБН В.2.6-163.
У болтових з’єднаннях з кутиковими поясними накладками (рисунок 9.12) можна допустити, що накладка, яка прикріплює стиснуту полицю балки, передає поперечну силу балки на колону при виконанні таких умов:
зазор д між торцем балки і поверхнею колони не перевищує товщину кутикової накладки ta;
чинне зусилля не перевищує розрахункової несучої здатності на зріз болтів, що прикріплюють накладку до колони;
стінка балки задовольняє вимогам, наведеним в 1.5.5 ДБН В.2.6-163.
Рисунок 9.12 - Ефективна довжина leff поясної кутикової накладки
Э.5.5.4 Розрахункову несучу здатність вузла на зріз можна визначити, виходячи з розподілу внутрішніх зусиль в ньому і розрахункової несучої здатності його основних компонентів на дію цих зусиль (див. таблицю 9.3).
9.5.6 Згинальні моменти
9.5.6.1 Розрахункову несучу здатність на згин будь-якого вузла можна визначити, виходячи з розподілу внутрішніх зусиль в ньому і розрахункової несучої здатності його основних компонентів на дію цих зусиль (див. таблицю 9.3).
Э.5.6.2 Розрахункове значення згинального моменту MjRd , що сприймається сполученням балки з колоною або стиком балок, можна визначити за методом, наведеним у 9.7, за умови, що осьова сила NEd у приєднаному елементі не перевищує 5 % розрахункової несучої здатності Npf Rd його поперечного перерізу.
9.5.6.3 У всіх вузлах розміри зварних швів повинні бути такими, щоб розрахункове значення згинального моменту MjRd , що сприймається вузлом, завжди було обмежено розрахунковою несучою здатністю його основних компонентів, а не зварних швів.
Э.5.6.4 У сполученні балки з колоною або в стику балок, в яких потрібне утворення пластичного шарніра і поворот вузла при будь-якій відповідній розрахунковій ситуації, зварні шви слід проектувати таким чином, щоб сприймати момент, що рдоівнює, принаймні, найменшій з наступних величин:
розрахунковим значенням згинального моменту, що сприймається приєднуваним елементом MpifRd;
розрахунковим значенням згинального моменту MjRd , помноженому на а, де а = 1,4 - для каркасів, в яких система в’язей задовольняє умові (8.1) ДБН В.2.6-160, 8.2.1 щодо поперечного зміщення; а = 1,7 - у всіх інших випадках.Э.5.6.5 У болтовому з’єднанні з більш ніж одним рядом болтів, що працюють на розтяг, в якості спрощення можна знехтувати роботою будь-якого ряду болтів за умови, що роботою всіх інших рядів болтів, розташованих ближче до центра стиску, також нехтують.
9.6 Опір компонентів вузлів
Сфера застосування
Згідно з наведеним нижче у 9.6.2 необхідно визначати опір наступних основних компонент вузлів:
поздовжньої розтягнутої арматури;
стиснутої сталевої контактної плити.
Опір компонент повинен прийматись, як наведено нижче, за винятком наведеного у
Опір бетону замонолічення стінок у сталевих профілях колон повинен визначатись відповідно до 9.6.3.
Компоненти комбінованих вузлів
Поздовжня сталева розтягнута арматура
Приведена ширина бетонної полиці повинна визначатись згідно з 8.4.1.1.3 ДБН В.2.6-160.
Необхідно припускати, що у фактичній площі поздовжньої розтягнутої арматури напруження досягають її розрахункового опору текучості fsd.
Якщо має місце неврівноважене навантаження, для перевірки передачі зусиль від бетонної плити на колону можна застосовувати модель "стиснуто-розтягнутих умовних елементів" (рисунок 9.13).
Рисунок 9.13 - Модель "стиснуто-розтягнутих умовних елементів"
Для односторонньої конфігурації комбінованого вузла, робоча поздовжня розтягнута арматура плити повинна належним чином заанкеровуватись вдовж прольоту балки для можливості досягнення розрахункового опору при розтягу.
Сталева контактна плита при стиску
Якщо висота або ширина контактної плити перевищує відповідний розмір стиснутої полиці сталевого профілю, то робочий розмір повинен визначатись за припущення дисперсії під кутом 45° через контактну плиту.
Необхідно припускати, що у робочій площі стиснутої контактної плити напруження можуть досягти її розрахункового опору текучості fyd.
Стінка колони при поперечному стиску
Р,пя з’єднання через контактну плиту робоча ширина стиснутої стінки колони beffcwc повинна визначатись за припущення розподілу напружень під кутом 45° через контактну плиту.
Розрахункова несуча здатність основних компонентів
Стінка колони при зсуві
Розрахункова несуча здатність стінки колони на зсув Vwp Rd при дії розрахункової поперечної сили Vwp Ed визначається за формулою
0,9Л, wrAvr
V^Rd- . (9.3)
де Awc - площа зсуву.
Якщо сталева стінка колони замонолічена бетоном (див. рисунок 4.2,Ь), розрахункова несуча здатність стінки на зсув згідно з (9.3) може збільшуватись з урахуванням бетону замонолічення.
Для односторонніх вузлів або двосторонніх, у яких висота балки однакова, розрахункова несуча здатність бетонного заповнення стінки колони на зсув Vwp cRd повинна визначатись за виразом:
V'vup.c.Rd = 0,85vAcfcd sin 0 , (9.4)
при
Ас =0,8(bc -t„)(ft-2tf)cos0; (9.5)
