Мельников - Проектирование металлических конструкций. Информационный реферативный сборник. Выпуск 4.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
ИНФОРМАЦИОННЫЙ РЕФЕРАТИВНЫЙ СБОРНИК
Выпуск 4 (24)
МОСКВА 1970
Подготовлен Всесоюзным Объединением по проектированию и научным исследованиям строительных металлоконструкций
Союзмзталлостройниипроект Госстроя СССР
Главный редактор д-р техн. наук, професоор Н.П.МЕЛЬНИКОВ
Зам.главного редактора В.В.КУЗНЕЦОВ

ПРЕДИСЛОВИЕ
Вопросы действительной работы оперных соединений разрезных балок на сварных накладках к стенкам (УНС), несмотря на широкое применение этих соединений, до сих пор не были изучены, методика их расчета отсутствовала.
Статья Т.Т.Троицкого и Левитанского, помещенная в настоящем сборнике,посвящена экспериментально-теоретическому исследованию сварных соединений балок на вертикальных накладках. Это исследование показало, что УНС рано переходят в упруго-пластическую стадию работы, однако имеют высокую степень надежности при статических воздействиях и нормативных деформациях балок.
В результате работы установлен сортамент этого типа соединений для прокатных балок с расчетными реакциями, значительно превышающими рекомендованные до сих пор. Кроме того, УНС допускают учет опорных моментов в балках величиной до 10-15% от балочных.
ОПОРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ РАЗРЕЗНЫХ БАЛОК НА ВЕРТИКАЛЬНЫХ НАКЛАДКАХ, ПРИВАРИВАЕМЫХ К СТЕНКЕ БАЛКИ (УЗЛЫ УНС)
Инк. П.Н.Троицкий,
к.т.н. И.В.Левитанский
§ 1. ВВЕДЕНИЕ
Опорные узлы балок конструктивно чрезвычайно разнообразны. Наиболее целесообразно сгруппировать их по степени зацепления или податливости концов балок на опорах:
I. Опорные узлы разрезного типа, допускающие значительный поворот концевых сечений бати и не вызывающие больших опорных моментов в балке, которая рассчитывается в этом случае по шарнирной схеме.
2. Опорные узлы рамного типа или жесткие соединения, не допускающие поворота концов балок на опорах и воспринимающие полные моменты защемления.
Все известные разновидности опорных узлов разрезного типа в той или иной мере стесняют свободный поворот концевого сечения балки и, следовательно, вызывают в узле дополнительный момент от частичного защемления балки. Даже при малом значении этого момента в узле разрезного типа возникают, как правило, значительные напряжения, снижающие несущую способность узла на восприятие поперечной силы, а в отдельных случаях приводящие к разрушению узла.
Поэтому при проектировании узлов разрезного типа вполне оправдано стремление уменьшить их жесткость настолько, чтобы устранить влияние момента частичного защемления балки. В отечественной практике проектирования распространены узлы опирания балок через опорные планки (рис.1).
В американской практике широкое распространение получили узлы с опорными уголками (рис.2), опорными столиками (рис.3) и вертикальными уголками (рис.4). Эти узлы стандартизированы, и таблицы их несущих способностей вошли в справочник Американского института стальных конструкций ( АJSC ). Все перечисленные узлы обладают весьма малой жесткостью и с достаточной степенью точности момент частичного защемления балки в них можно не учитывать.
В силу целого ряда конструктивных преимуществ в промышленных и гражданских сооружениях Советского Союза для крепления разрезных балок нередко используются узлы на вертикальных накладках (рис.5). Они гораздо жестче других узлов, перечисленных выше и в них возникают значительные моменты от частичного защемления балок. В дальнейшем эти узлы будут именоваться УНС (узел, накладки, стенка балки).
Несмотря на широкое применение подобных узлов в металлоконструкциях самых различных зданий и сооружений, до сих пор отсутствует достаточно обоснованная методика их расчета. В то же время, недостаточная выясненность действительной работы узлов ограничивает их использование. Хотя, по имеющимся рекомендациям этот узел разрешается использовать при реакции до 10 т, известны случаи использования угла УНС при реакциях свыше 100 т.
Оценке деформаций , жесткости узла в целом, определению момента в угле от частичного защемления балки, определению несущей способности узла, работающего на одновременное действие поперечной силы и изгибающего момента, и посвящается настоящая работа.
Узел УНС (рис.5) имеет две планки максимальной высоты, шириной а» 100 им, приваренные к колонне или к стенке главной балки. Одна из планок приваривается к опорной конструкции на заводе ыеталлоконструкций швом встык или двумя угловыми швами, равнопрочными планке, другая планка - монтажным стыковым швом, также равнопрочным планке. Обе планки привариваются к стенке примыкающей балки угловыми монтажными швами. Особенностью работы узла УНС является то, что он не способен воспринимать момент полного защемления балки и допускает некоторый поворот опорного сечения балки в результате возникновения в узле упруго-пластических деформаций.
Рассмотрим работу элементов узла УНС в отдельности. Стенка примыкающей балки при повороте узла в предельном состоянии испытывает наибольшие деформации. Напряжения в стенке у шва могут достигать величин, близких к Gв и быстро падают по мере удаления от шва в связи с включением в работу все больших фибр балки. Этим резким падением нормальных напряжений в стенке и обуславливается возможность возникновения в стенке напряжений, близких к временному сопротивлению, что и подтверждается результатами исследований (рис.6).
В сопротивлении повороту узла участвуют две зоны стенки: зона I за швом и зона П между торцом балки и швом. Суммарный предельный момент в стенке можно представить как сумму предельных моментов, воспринимаемых каждой из этих зон (рис.7).
Поперечная сила воспринимается только зоной I стенки. Швы крепления планок к стенке примыкающей балки на момент работают как лобовые. Работе соединений с лобовыми швами и планками конечной жесткости на растяжение и сжатие различна, Несущая способность таких соединений на растяжение больше, чем на сжатие, что подтверждается данными эксперимента. В связи с этим в растянутой зоне швов узлов УНС при действии момента могут возникать напряжения , близкие к разрушающим для лобовых швов п. о- , в сжатой гоне эти напряжения определяются жесткостью планок и могут достигать величин, близких только при достаточно жестких (толстых) планках.
В швах, как и в стенке, отсутствует четко выраженная площадка текучести. В соединениях УНС швы работают на совместное действие момента и поперечной силы.

...