Оценка влияния податливости опорного узла стальной колонны

Многочисленными исследованиями узлов стальных каркасов установлено, что жесткие узлы обладают некоторой податливостью, а шарнирные узлы способны воспринимать часть изгибающего момента. Отмечено, что при большом количестве конструктивных решений узлов стальных каркасов мало сведений об их реальной изгибной жесткости. Целью исследования является определение степени влияния податливости опорного узла стального каркаса на распределение усилий в его элементах. Конструктивное решение исследуемого опорного узла принято податливым. Опорный узел состоит из стальной опорной плиты, на которую опирается фрезерованный торец колонны. Численные исследования плоского стального каркаса с учетом податливости опорных узлов производились в программном комплексе «ЛИРА» в линейной постановке. Предложена расчетная стержневая модель опорного узла, учитывающая изгибную жесткость опорной стальной пластины. Стальную опорную пластину необходимо моделировать тремя стержнями. Жесткость среднего стержня должна приниматься бесконечно большой. Его длина должна быть равной высоте колонны. Два крайних стержня необходимо моделировать с жесткостью, равной жесткости опорной пластины. Длины крайних стержней должны соответствовать расстоянию между гранью колонны и анкерными болтами. По результатам исследования установлено, что учет податливости опорных узлов стального каркаса приводит к уменьшению опорных моментов на 0,5-10 %. Податливость опорных узлов не оказывает существенного влияния на усилия в остальных элементах и узлах каркаса. Деформативность каркаса максимально увеличивается на 4 % в уровне перекрытия первого этажа. Даны рекомендации по учету податливости узлов при проектировании каркасов многоэтажных зданий.

стальной каркас, опорный узел, податливость узлов, стержневая модель

1. Должиков В. Н. Исследование влияния податливости соединений на напряженно-деформированное состояние стержневых конструкций с внутренней статической неопределимостью // Современные наукоемкие технологии. 2009. № 10. С. 49-50.

2. Зубков В. А. Влияние деформативности соединений на распределение усилий между элементами сквозных пролетных строений // Исследование металлических мостов. 1979. № 110. С. 76-92.

3. Павлов А. Б. Учет реального поведения узлов при расчете рам стальных каркасов // Промышленное и гражданское строительство. 2002. № 6. С. 37-39.

4. Павлов А. Б. Основы проектирования стальных строительных конструкции каркасов зданий с учетом реальной изгибной жесткости и прочности узлов соединений их элементов: Автореф. дис.. канд. техн. наук. М., 1996. 46 с.

5. Святошенко А. Е. Исследование напряженного состояния элементов узловых соединений // Проблемы прочности и пластичности: Сб. Нижегород. ун-та им. Н. И. Лобачевского. Н. Новгород: Нац. исслед. Нижегород. гос. ун-т им. Н. И. Лобачевского, 2006. Вып. 68. С. 170-175.

6. Троицкий П. Н., Левитанский И. В. Исследование действительной работы сварного рамного узла крепления балок и рекомендации по их расчету // Материалы по металлическим конструкциям. М., 1977. Вып. 19. С. 120-131.

7. Карелин Д. А. Оценка податливости опорного узла стального каркаса // Наука, образование и инновации: Сб. ст. междунар. науч.-практ. конф., 28 декабря 2015 г., Челябинск. Ч. 3. Уфа: Изд-во РИО МЦИИ ОМЕГА САЙНС, 2015. С. 74-77.

8. Варнавский В. С., Поворин А. С. Определение несущей способности металлического рамного каркаса с применением программного комплекса Лира // Строительная механика и конструкции. 2011. № 3. С. 113-121.

9. Варнавский В. С., Болотов А. О. Численное исследование несущей способности металлической рамы на основе программного комплекса Лира // Строительная механика и конструкции. 2014. № 9. С. 117-125.

10. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*. М.: Минрегион России, 2011. 172 с.