[yarus.khv]

Здравствуйте, уважаемые форумчане!
Прошу помощи в проектировании рамного узла примыкания ригеля к колонне.
На схеме 1 во вложении балка двутавр 20Б1 примыкает к колонне 20К1. Узел взят из серии 2.440-2.1, номер узла - 30.
1)Подскажите, что в нем не так? смотрится как-то нелепо из-за большой толщины фланцев.
Катеты сварных швов определял по серии (хотя не везде понял как их подбирать) и согласно 38 табличке СП "Стальные конструкции".
2)Как-нибудь возможно определить катеты сварных швов обходя серию? То есть принять просто тип узла как в серии, а потом посчитать швы и болты.
3) Когда говорят о шве с полным проваром, подразумевается, что катета как такового там уже не будет, имеется в виду полное проплавление поверхности соприкасания?


В одном из проектов видел примыкание двутавра 30Ш1 к колонне 25К1(схема 2 во вложении), позиционировался этот узел как рамный, такое решение действительно возможно?

[CFIFT]

Добрый день всем! Во многом согласен с Бармаглотище
Хочу высказать свои соображения по рамным узлам.
Многолетняя эволюция десятка-другого разновидностей данных узлов, применяемых мной и моими коллегами в сотнях построенных объектах, среди которых много особо крупных и уникальных промышленных и гражданских зданий и сооружений, привела меня к следующим выводам:
Наиболее приемлемым на сегодняшний день считаю рамный узел, с приваренной к колонне консолью (т.е. частью ригеля) на заводе. С монтажным стыком на накладках, с использование высокопрочных болтов.
(т.н. фрикционное соединение).
Огромный плюс данных узлов.
1. Сварные швы рамного узла являются заводскими
2. Сварка стыковых швов с полным проваром (и прочих) выполняется с соблюдением требуемого технологического
процесса сварки и температурного режима, особенно это актуально в зимний период.
3. Сварка выполняется в удобном для сварщика положении и условиях работы.
4. Сварные швы и возможные зоны расслоения контролируется любым требуемым видом контроля (не только УЗДК) на
заводе-изготовителе так же в удобном положении.
5. Отсутствие необходимости закупки относительно дорогого проката большой толщины на фланцы, требуемые для фланцевых узлов.
6. Нет необходимости фрезеровки торцов ригеля, обязательного для фланцевых узлов.
7. Моделирование МКЭ объемными элементами таких рамных узлов выявило так же значительно меньшую
деформативность в сравнении с фланцевым, при тех же сечениях элементов и усилиях в них.
8. Большая усталостная выносливость (табл 83 СНиП II-23-81*)
9. При очень больших усилиях M и N в ригеле количество и диаметр болтов во фланцевом соединении превышает все разумные пределы, разместить которые в узле не представляется возможным, не нарушая требования СНиП или до безобразия не раздувая его.

Длина консоли колонны определяется исходя из возможностей транспортировки и удобства изготовления, попадания стыка в зону минимального изгибающего момента в ригеле, и согласовывается с монтажной организацией.
Транспортировка колонн-"ежиков", осуществляемая совместно с ригелями и другими "одностержневыми" конструкциями, позволяет нормально загружать ж/д или автотранспорт и не вызывает особых неудобств.
В настоящий момент проектирую здания в сейсмических районах. Настоятельно рекомендую придерживаться СП 14.13330.2014 п.6.9.1-6.9.5 и при проектировании без сейсмики. Делаю вуты или уширяю полки ригелей у колонны,
наплавляю швы,толщину ответных ребер в колонне беру на 2 мм толще полки ригеля, тем самым повышая несущую способность сварных швов и всего узла. При конструировании таких узлов колонны в обязательном порядке выпускаю вверх минимум на 2 толщины полки колонны,
(даже если полки у колонны толщ. 60 мм), а лучше выпустить еще больше.

Далее в порядке убывания:

- Вариант узла с консолью, с монтажными стыковыми накладками на сварке.

Многие почему то не правильно представляют себе цель установки и выбор размеров накладок по стенке балки в данном стыке. Ширина накладки должна быть минимально возможной для уменьшения эксцентриситета сварных швов по накладке, при максимально возможной ее высоте и катете швов (катет швов ограничен табл 38 СНиП). Вытянутая накладка допустима (и правильна) только в соединениях не передающих изгибающий момент (например в
связях или поясах ферм)

- Вариант узла с консолью, с соединением консоли и ригеля стыковыми сварными швами.

Есть еще много других сооображений по рамным узлам, но нет времени писать

[Daniil'85]

CFIFT, большое спасибо за пост. Распечатал и подшил. Буду благодарен за продолжение.
Заказчики часто не хотят ВС болты (проблемы контроля) и приходится комбинировать сварку и обычные болты (по работе а не по классу прочности). У вас есть такая проблема?

[CFIFT]

Сообщение от Daniil'85 Заказчики часто не хотят ВС болты (проблемы контроля) и приходится комбинировать сварку и обычные болты (по работе а не по классу прочности). У вас есть такая проблема?

Я в принципе умею убеждать заказчиков в необходимости того или иного решения со всеми выкладками и расчетами. Монтажники (которых я знаю!) за высокопрочные болты - крутить быстрее, чем варить. Проблемы при установке болтов и контроля соединения есть, но эти проблемы несоизмеримы с проблемами контроля болтового фланцевого соединения. Фрезеровать на заводе соприкасающиеся торцы фланцев после приварки = большие трудозатраты. В моей практике с фланцами всегда были какие-нибудь проблемы. Всегда можно было найти место, куда не то что щуп, а чуть ли не палец пролезал - такие были сварочные деформации или перекосы при монтаже. Дело доходило до абсурда - приходилось фланцы приваривать к торцам ригеля на монтаже ПОСЛЕ сборки и затяжки болтового соединения. Вообщем я стараюсь избегать такие соединения.
Что касается сварного узла на накладках, вынесенного на консоли - то я не против такого соединения...и как писали тут в ветке, монтажные болты в накладках обязательны, если не хотите услышать трехэтажных матов от тех кто варит на высоте и на морозе...

[ETCartman]

если кому интересно - https://www.aisc.org/content.aspx?id=24314
узлы американского института стальных конструкций. книжка бесплатная для членов и нечленов. очень кстати простые узлы - в принципе отличия от советских несущественны.

Огромный плюс данных узлов. 1. Сварные швы рамного узла являются заводскими

Было бы весьма интересно разработать узел чтобы и сварку минимизировать и фрикционных соединений избежать.
Пытаясь мыслить логически - что можно было бы упростить, а упростить - можно немного.
1) ребра в колонне нужны очевидно. Можно конечно делать их уже чем полки, но совсем избежать - нельзя.
2) пытался на досуге (давно уже) придумать узел со стержнями (высокопрочными например, так что площадь меньше чем полки ригеля) просунутыми через отверстия - сквозь полку и приаттаченными к ребрам. Но тут проблема - как их прикрепить (соединениями работающими на сдвиг). Какой нибудь U-образный болт, как канат в петле скрепляют.
Либо тоже самое - но вертикальные пластины по бокам ригеля с заходом на ребра.
Конечно такая конструкция потребовала бы изготовления специальной части из вп стали на заказ. возможно даже фрезерованной. по типу как канатные узлы делают из заводских частей а не просто в узел завязывают. но на больших объемах экономия была бы существенной.
скорее всего нечто такое давно изобретено - просто не искал. все изобретения как правило возникают от недостатка информации. но сейчас с интернетом искать ее гораздо проще, особенно умеючи.
сейчас плазменная и водяная резка дают многочисленные искушения, как ее задействовать с пользой. хотя в принципе водяная всегда была, просто менее распространенная.

[Бахил]

Картман! Спасибо за ссылку.

[kenna]

С инетресом почитал )) все проще гораздо

[Ulysses]

Сообщение от CFIFT Хочу высказать свои соображения по рамным узлам. Многолетняя эволюция десятка-другого разновидностей данных узлов, применяемых мной и моими коллегами в сотнях построенных объектах, среди которых много особо крупных и уникальных промышленных и гражданских зданий и сооружений, привела меня к следующим выводам: Наиболее приемлемым на сегодняшний день считаю рамный узел, с приваренной к колонне консолью (т.е. частью ригеля) на заводе. С монтажным стыком на накладках, с использование высокопрочных болтов. (т.н. фрикционное соединение).

Во многом если не во всём соглашаясь с Вашими соображениями, позволю себе высказаться в «защиту» фланцевых соединений
Итак плюсы фланцевых соединений по сравнению с сдвигоустойчивыми на ВП болтах
1) Меньше расход стали на стыковочные элементы
2) Меньше количество болтов
3) Быстрый и простой монтаж элементов ( все элементы заводской готовности )
4) Не надо выполнять на монтаже трудоёмкие операции обеспечивающие необходимое состояние поверхностей трения
5) Присутствует разгружающий эффект продольной силы (для узла стойка-ригель)

Сообщение от CFIFT Настоятельно рекомендую придерживаться СП 14.13330.2014 п.6.9.1-6.9.5 и при проектировании без сейсмики. Делаю вуты или уширяю полки ригелей у колонны,

Вуты конечно дело хорошее, НО есть нюанс каким образом учитывать локальное увеличение жесткости ригеля в зоне стыка со стойкой, как при определении силовых факторов, так и для определения расчетной длины стойки?
И лично мне непонятно требование п 6.9.1. выполнять стойки рамных каркасов замкнутого сечения, плюсы замкнутого сечения понятны, но зачем обязывать? Ведь при относительно небольших шагах сетки и следовательно усилиях на ровном месте затрудняется изготовление и монтаж.
Помниться этот вопрос задавался в Кучеренко но ответ был детсткий 

Сообщение от CFIFT Далее в порядке убывания: - Вариант узла с консолью, с монтажными стыковыми накладками на сварке.

Сообщение от CFIFT - Вариант узла с консолью, с соединением консоли и ригеля стыковыми сварными швами.

На мой взгляд варианты со сваркой на монтаже помимо трудоёмкости и необходимости сложного контроля швов ещё и требуют высокой квалификации сварщика т.е. появляется человеческий фактор "если что-то можно сделать неправильно, человек так и сделает"

[CFIFT]

Наконец появилось немного свободного времени...

Сообщение от Ulysses Во многом если не во всём соглашаясь с Вашими соображениями, позволю себе высказаться в «защиту» фланцевых соединений Итак плюсы фланцевых соединений по сравнению с сдвигоустойчивыми на ВП болтах 1) Меньше расход стали на стыковочные элементы 2) Меньше количество болтов 3) Быстрый и простой монтаж элементов ( все элементы заводской готовности ) 4) Не надо выполнять на монтаже трудоёмкие операции обеспечивающие необходимое состояние поверхностей трения 5) Присутствует разгружающий эффект продольной силы (для узла стойка-ригель)

У меня складывается ощущение, что Вы это с какой-то книжки переписали.
Теперь по пунктам:
1) Расход стали на стыковые накладки (такой же марки стали, как полки ригеля) практически равен расходу стали на более толстостенные фланцы 14Г2АФ-15, применительно к серии 2.440.2-в.1, обратные фланцы у некоторых типов узлов, опорный столик, монтажные прокладки, заполняющие при необходимости зазор между фланцем и полкой колонны и.т.д....
Посчитайте несколько узлов и убедитесь в этом сами.
2) Не буду оспаривать, т.к. все нужно подтверждать расчетом, но согласитесь, что при попадании стыка в зону минимального момента, количество ВП болтов по расчету в стыке на накладках может быть меньше, чем во фланцевом, если считать по моменту в ригеле. Другой вопрос - можно ли так считать.
Сталкивался с узлами, где усилия были настолько большими, что было физически невозможно разместить требуемое количество болтов при конструировании и расчете фланцевого соединения и приходилось переходить на сварное и доказывать заказчику (иностранному), что фланцевый узел неприемлем.
3) Вы, простите, когда-нибудь присутствовали на монтаже фланцевых узлов, наблюдали...и не одного, а с десяток-другой на разных объектах? Сами вставляли и затягивали болты, как это делал я, или хотя бы общались с людьми, которые каждый день это делают, а затем с людьми, которые с щупом туда лезут. Посмотрите и пообщайтесь - узнаете как происходит "Быстрый и простой" монтаж...
Закон Мерфи для монтажника фланцевых соединений гласит: "Все отклонения формы фланца, полки колонны и межцентрового расстояния между отверстиями в них будут противоположно направлены и будут иметь максимальные значения допускаемые СНиП на изготовление".
4) Пишите в проекте "газопламенный метод обработки поверхностей" - он наименее трудоемкий.
5) Не понял о чем это Вы?

Сообщение от Ulysses Вуты конечно дело хорошее, НО есть нюанс каким образом учитывать локальное увеличение жесткости ригеля в зоне стыка со стойкой, как при определении силовых факторов, так и для определения расчетной длины стойки?

В тяжелых пакетах МКЭ это учитывается моделированием всего узла объемными элементами. В программах попроще так:
http://forum.dwg.ru/attachment.php?a...1&d=1413798863
Мне как проектировщику очень важна жесткость узлов, которая у фланцевых соединений значительно ниже
http://forum.dwg.ru/attachment.php?a...1&d=1413798863
http://forum.dwg.ru/attachment.php?a...1&d=1413798863
http://forum.dwg.ru/attachment.php?a...1&d=1413798863

Сообщение от Ulysses И лично мне непонятно требование п 6.9.1. выполнять стойки рамных каркасов замкнутого сечения, плюсы замкнутого сечения понятны, но зачем обязывать? Ведь при относительно небольших шагах сетки и следовательно усилиях на ровном месте затрудняется изготовление и монтаж.

Еще раз внимательно перечитайте п.6.9.1. "многоэтажных каркасов рамного типа следует проектировать замкнутого (коробчатого или трубчатого) сечения"... к рамно-связевыи и не многоэтажным рамам это требование не относится.

Сообщение от Ulysses Помниться этот вопрос задавался в Кучеренко но ответ был детсткий 

Это потому, что раздел 6.9 СП 14.13330.2014 не разрабатывался в Кучеренко, а переписан с более старых документов, и фактически разработан Казахским Промстройниипроектом Госстроя СССР ( Ю.С. Максимов, Г.М. Остриков). Хотите получить ответ на этот вопрос более углубленно - почитайте "Пособие по расчету и конструированию стальных сейсмостойких каркасов многоэтажных зданий часть1, часть 2"

Сообщение от Ulysses На мой взгляд варианты со сваркой на монтаже помимо трудоёмкости и необходимости сложного контроля швов ещё и требуют высокой квалификации сварщика т.е. появляется человеческий фактор "если что-то можно сделать неправильно, человек так и сделает"

Поэтому я их и разместил в порядке убывания. В узле с монтажными стыковыми накладками на сварке человеческий фактор меньше влияет на несущую способность узла в сравнении со стыковым...

[Ulysses]

Сообщение от CFIFT Теперь по пунктам: 1) Расход стали на стыковые накладки (такой же марки стали, как полки ригеля) практически равен расходу стали на более толстостенные фланцы 14Г2АФ-15, применительно к серии 2.440.2-в.1, обратные фланцы у некоторых типов узлов, опорный столик, монтажные прокладки, заполняющие при необходимости зазор между фланцем и полкой колонны и.т.д.... Посчитайте несколько узлов и убедитесь в этом сами. 2) Не буду оспаривать, т.к. все нужно подтверждать расчетом, но согласитесь, что при попадании стыка в зону минимального момента, количество ВП болтов по расчету в стыке на накладках может быть меньше, чем во фланцевом, если считать по моменту в ригеле. Другой вопрос - можно ли так считать.

Так в этом собственно и заключается всё дело можно ли так считать в конструкции чей расчет строится исходя из погонных жесткостных характеристик ригелей и колонн, особенно в месте наиболее опасном с точки зрения потери устойчивости по изгибо-крутильной форме. Ответ очевиден.
А отсюда и пошло поехало, начиная с накладок и болтов и заканчивая раскреплением от закручивания.

Сообщение от CFIFT 3) Вы, простите, когда-нибудь присутствовали на монтаже фланцевых узлов, наблюдали...и не одного, а с десяток-другой на разных объектах? Сами вставляли и затягивали болты, как это делал я, или хотя бы общались с людьми, которые каждый день это делают, а затем с людьми, которые с щупом туда лезут. Посмотрите и пообщайтесь - узнаете как происходит "Быстрый и простой" монтаж... Закон Мерфи для монтажника фланцевых соединений гласит: "Все отклонения формы фланца, полки колонны и межцентрового расстояния между отверстиями в них будут противоположно направлены и будут иметь максимальные значения допускаемые СНиП на изготовление". 4) Пишите в проекте "газопламенный метод обработки поверхностей" - он наименее трудоемкий.

В сравнении с монтажом фрикционного соединения «быстрый и простой»
Речь же не только о способе очистки поверхностей, но и например о правке деталей пакета, мерах по ликвидации перепада плоскостей соединяемых элементов ( т.е. о подготовке накладок которыми вы будете его выбирать). А это осложняется тем, что пока вы не попробуете его состыковать с консолями, величина перепада является загадкой…
Поэтому закон мэрфи надо дополнить следствием для фрикционного соединения
«Перепад соединяемых поверхностей придётся ликвидировать механическим способом»

Сообщение от CFIFT 5) Не понял о чем это Вы?

О продольном усилии в ригеле разумеется.

Сообщение от CFIFT В тяжелых пакетах МКЭ это учитывается моделированием всего узла объемными элементами. В программах попроще так: http://forum.dwg.ru/attachment.php?a...1&d=1413798863

И где вут?
И если честно не вижу практического смысла моделировать рамные узлы подобным образом, что это даёт? Ничего.

Сообщение от CFIFT Мне как проектировщику очень важна жесткость узлов, которая у фланцевых соединений значительно ниже

Безосновательно.
Но даже пусть и так, чем это плохо?

Насчёт картинок :
1 Угол и угол, собственно это и есть мера жесткости, для нормально запроектированного фланцевого узла близкая к нулю.
2 Это картинка из книжки Joints_Moment connection отображающая т.н. ductile connections
3 И что? итак понятно что в любой конструкции самое слабое место это соединение, но Вас же интересует жесткость, а как показывают эксперементальные иследования " жесткость рамного узла определяется в основном жесткостью стенки колонн в зависимости от степени загружения конечно " (с) П.Н. Троицкий, И.В. Левитанский

[Ильнур]

Сообщение от CFIFT ...очень важна жесткость узлов, которая у фланцевых соединений значительно ниже

Это что за такие узлы без ответных ребер? Это вообще на шарнир смахивает.

Наиболее приемлемым на сегодняшний день считаю рамный узел, с приваренной к колонне консолью (т.е. частью ригеля) на заводе.

Меня лично консоли не радуют - это двойная работа какая-то. Лучше уж "энергию созидания" двух мест (само сопряжение ригель-колонна и плюс стык монтажный) сосредоточить на созидание ОДНОГО места (в количественном смысле).

[VVN59]

"Весьма" приятно наконец-то услышать/прочитать на Форуме мысли много знающих (и видимо - слегка образованных) сразу во многих областях "знаний вопросов проектирования" - людей. (типа КМ, КЖ, КМД, КР, АС ... ППР и др. - это даже слегка пугает).

Это относится к # 228 от CFIFT.
Может ... Вы и правильно всё написали, но - (это не диссертация), следует высказывать свои мысли - сжато и конкретно.
Это (ещё раз) - не диссертация. Иногда - тут выкладывают не только сваи мысли, а типа "списывают" их - это в порядке вещей (-> не надо в этом никого упрекать).
Ваш # - в основном состоит из ссылок на сторонних ( и не очень авторитетных) авторов. Некие ссылки на "авторитеты" на этом Форуме - дело (конечно) - хорошее.

Но...
Пока (по Моему мнению) - Вам лучше давать "ссылки", а не высказываете своё видение вопроса "как истину в последней инстанции". (Попытайтесь чаще использовать такие слова, как "видимо", "весьма вероятно", "я так думаю", "... может Я и не прав").
То, что Вы написали (так много), если будет время - прочитаю.

[Vavan Metallist]

Да все нормально CFIFT написал. Лично я тоже предпочитаю "клюшки", тоесть делать соединения не в карнизе. "Энергия созидания" таких двух мест вполне сопоставима с такой же энергией созидания одного проблемного места. А если в это место еще нужно сцентровать кучу связей, фахверка и прочей лабуды - то создание такого "места" становится поистинне титаническим трудом. А зачем делать титанический труд, если можно сделать две простые работы .

[Кутузов]

Сообщение от CFIFT 3) Вы, простите, когда-нибудь присутствовали на монтаже фланцевых узлов, наблюдали...и не одного, а с десяток-другой на разных объектах? Сами вставляли и затягивали болты, как это делал я, или хотя бы общались с людьми, которые каждый день это делают, а затем с людьми, которые с щупом туда лезут. Посмотрите и пообщайтесь - узнаете как происходит "Быстрый и простой" монтаж...

Все это субъективный опыт.
Некоторое время назад работал в одной довольно известной западной фирме, занимающейся проектированием, изготовлением и монтажом МК (не называю чтоб не было рекламы). Ну так вот у них фланцевый узел соединения всего со всем (а не только балок и колонн) является абсолютно предпочтительным. Никто и не думает жаловаться, видимо у кого на что рука набита. Сейчас работаю в отечественном аналоге, фланцев как огня боятся... клюшки, накладки и т.д.

[Ильнур]

Сообщение от Кутузов ...Никто и не думает жаловаться, видимо у кого на что рука набита. ...

Именно так. Не боги горшки обжигают, а специально обученные люди с соответствующим оснащением.

[Daniil'85]

Сообщение от Кутузов фланцевый узел соединения всего со всем

Ну что поделать, если глав инженер его освоил хорошо =))

[Ильнур]

Сообщение от Daniil'85 .. глав инженер его освоил хорошо..

В смысле отладил технологию изготовления и контроля?

[Бахил]

Фланцевый - для труб. Особенно, если трубы под давлением.
Для остального клюшки, накладки и т.д.
А в чём проблема?

[Кутузов]

Сообщение от Бахил А в чём проблема?

Сразу уточняю "какой вам узел сделать?", разъясняю нюансы и отличия, если потребуется и никаких проблем. Чертить не железяки ворочать, все равно какой узел. Повод для войны не тот, не готов я за фланцы умереть, эх не готов...

[Andrey88]

Всем добрый вечер.
В посте №124 описываетеся алгоритм проверки и подбора элементов узла по серии, и все сводится к определению толщин ребер на недостаток несущих способностей стенки колонны (на срез и на устойчивость), НО:
Как описывают книжки, стенка колонны находится в сложном напряженном состоянии и рассчитывается по формуле R=корень из (сигма^2+3тау^2), не могу понять, как на эту проверку могут влиять ребра?
Вопрос 2 - Заложена ли эта поверка на листе 54 КМ серии 2.440-2?
Вопрос 3 - Усиление стенки возможно только увеличив сечение колонны или вварка более толстой стенки ?

Буду преблагодарен за помощь.

[Бармаглотище]

1. Именно на эту - горизонтальные ребра не влияют
2. Заложена, по ней проверяется Q (внимательно читаем текст под таблицей)
3. еще могут быть диагональные ребра (внимательно смотрим серию)

P.S. В серии проводится не одна проверка, а аж 4 штуки в зоне узла, не считая общей проверки сечения колонны