Соединение колонны и ригеля в узлах между этажами или пролетами

Рассмотрим присоединение ригеля к колонне (рис. 8.4, а). Как и раньше» предполагаем, что изгибающий момент воспринимают пояса, а силу сдвига — стенка. Поэтому можно считать, что колонна s в узле нагружена, согласно рис. 8.4 b нормальными напряжениями σ, действующими в поясах ригеля t. Эти напряжения вызывают деформации в колонне, показанные на рис. 8.4, а, и могут привести к ее разрушению в стенке или в поясе. Критерием предельного состояния узла будем считать начало текучести стали. Поэтому узел необходимо запроектировать так, чтобы нигде не был превышен предел текучести материала К
Проверка стенки колонны на действие нормальных напряжений. Нормальные напряжения σt передаются с поясов ригеля t на стенку колонны s через пояса колонны, утолщения части стенки (например, у прокатных профилей), поясные уголки и т.п. Расстояние от начала собственной стенки (утолщение ее части, грань поясного уголка и т.п.) до внешней грани пояса колонны обозначим е . Предположим, что нормальные напряжения σs в колонне распределяются пропорционально расстоянию от внешней грани пояса в отношении 2,5:1 (см. рис. 8.4, b).
Наиболее опасным местом колонны, где напряжения σs достигают наибольшего значения, является начало собственно стенки, т.е. вертикальное сечение колонны на расстоянии в от внешней грани ее пояса.
Продольная сила, действующая в поясе ригеля площадью Fpt, равна

Тогда напряжения σs в стенке колонны на расстоянии e от внешней грани пояса можно определить по формуле


В момент достижения пластической несущей способности выполняется условие σt = σ3 = σfl; из формул (8,26) и (8.27) находим необходимую толщину стенки колонны

Проверка пояса колонны. Проверка присоединения ригеля к поясу колонны, согласно рис. 8.4, а, значительно сложнее, чем расчет нормальных напряжений в стенке колонны, поскольку деформация пояса колонны складывается из двух составляющих - продольной и поперечной (рис. 8.4, а).
Эта задача рассмотрена в работе на основе теории линий скольжения пластин с использованием ряда упрощений, касающихся напряженно-деформированного состояния пояса. В результате была получена формула для определения необходимой толщины пояса колонны

Укрепление узлового соединения. Если толщина стенки или пояса колонны меньше значений, получаемых по формулам (8.28) и (8.30), стенку колонны необходимо укрепить ребрами. Для этого можно применить двусторонние ребра жесткости, согласно рис. 8.5,а, двусторонние прилегающие пластины, согласно рис. 8.5, или другие конструктивные решения.

Проверка стенки колонны на сдвиг. Изложенный выше прием расчета можно применять, если моменты М1 и М2, действующие на узел слева и справа, или моменты М3 и М4, действующие на узел сверху и снизу, не очень сильно отличаются друг от друга (рис. 8.6, а). Если их разности достаточно большие, то узел воспринимает значительные напряжения сдвига, что требует соответствующей проверки.
Рассмотрим, например, учет разных изгибающих моментов М1 и М2; влияние разности моментов М3 и M4 можно учесть аналогично.
Горизонтальное ребро AB узла нагружено нормальными силами Np,1 = М1/ht и Np,2/ht=M2/ht, поперечной силой Т3 в колонне и касательными напряжениями T вдоль стороны узла AB (рис. 8.6,6).
Из условия равновесия получим

В момент достижения предельной пластической несущей способности касательные напряжения равны τ=τfl=σfl/√3; при этом из формулы (8.31) находим требуемую толщину стенки

Эту формулу можно легко использовать и для расчета Т-образного узла (рис. 8.6, с); для этого достаточно принять Т3=0.
Формула (8.32) является решающей при проектировании стенки, если вычисленное по ней значение dss превосходит соответствующее значение, определяемое по формуле (8.28). Если толщина стенки колонны не удовлетворяет требованиям формул (8.28) или (8.32), то необходимо стенку закрепить диагональными ребрами, прилегающими пластинками и т.п.