5.2.3 Классификация по прочности

5.2.3.1 Общие положения

1. Узел классифицируют как равнопрочный, номинально-шарнирный или частично равнопрочный, сравнивая его расчетную несущую способность на изгиб M_j,Rd с расчетными несущими способностями на изгиб соединяемых элементов. При классификации узлов расчетную несущую способность элемента следует принимать как для элемента, примыкающего к узлу.

5.2.3.2 Номинально-шарнирные узлы

1. Номинально-шарнирный узел должен передавать внутренние усилия без появления значительных моментов, которые могли бы неблагоприятно воздействовать на отдельные элементы или на конструкцию в целом.

2. Номинально-шарнирный узел должен сдерживать вращение узла при действии расчетной нагрузки.

3. Узел можно классифицировать как номинально-шарнирный, если его расчетная несущая способность на изгиб M_j,Rd не превосходит 0,25 расчетного значения несущей способности на изгиб, требуемой для равнопрочного узла, при условии что он также имеет достаточную вращательную способность.

5.2.3.3 Равнопрочные узлы

1. Расчетная несущая способность равнопрочного узла должна быть не меньше расчетной несущей способности соединяемых элементов.

2. Узел можно классифицировать как равнопрочный, если он удовлетворяет условиям, приведенным на рисунке 5.5.

а)

или

б)

или

M_b,pl,Rd — расчетная несущая способность балки на изгиб в пластической стадии;

M_c,pl,Rd — расчетная несущая способность колонны на изгиб в пластической стадии

Рисунок 5.5 — Равнопрочные узлы:

а — верх колонны;

б — по высоте колонны

5.2.3.4 Частично равнопрочные узлы

1. Узел, который не отвечает условиям, предъявляемым к равнопрочному или номинально-шар­нирному узлу, следует классифицировать как частично равнопрочный узел.

5.3 Моделирование сопряжения балки с колонной

1. При моделировании деформированного состояния узла следует учитывать деформации сдвига участка стенки колонны в месте примыкания балки, а также деформацию, обусловленную поворотом узлового соединения.

2. Узлы следует рассчитывать на восприятие внутренних изгибающих моментов M_b1,Ed и M_b2,Ed, нормальных усилий N_b1,Ed и N_b2,Ed и поперечных сил V_b1,Ed и V_b2,Ed от присоединяемых элементов, см. рисунок 5.6.

3. Суммарное усилие сдвига V_wp,Ed в участке стенки колонны следует определять по формуле

, (5.3)

где  z — плечо внутренней пары сил, см. 6.2.7.

4. Для того, чтобы модель узла наиболее точно отражала его действительную работу, участок стенки колонны, работающий на сдвиг, и каждое из креплений узлов следует моделировать отдельно, учитывая внутренние силы и моменты, действующие на периферии участка стенки колонны, см. рисунки 5.6 а) и 5.7.

5. В качестве упрощающей альтернативы методу, изложенному в 5.3(4), односторонние узлы можно моделировать как одиночные узлы, а двусторонние узлы можно моделировать как два раздельных, но взаимодействующих узла, по одному с каждой стороны. Следовательно, двусторонняя конфигурация сопряжения балки с колонной имеет две зависимости «момент – угол поворота»: одну — для правого и одну — для левого сопряжения.

6. При двустороннем сопряжении каждый узел следует моделировать в виде спиральной пружины, как показано на рисунке 5.8, характеризуемой зависимостью «момент – угол поворота», которая учитывает работу участка стенки колонны на сдвиг, а также влияние соответствующих креплений.

a) б)

Направление сил и моментов соответствует положительным значениям усилий в формулах (5.3) и (5.4)

Рисунок 5.6 — Внутренние силы и моменты в узле:

a — значения усилий на периферии участка стенки колонны;

б — значения усилий в точке пересечения осей элементов

a) б)

Рисунок 5.7 — Внутренние усилия и моменты,

действующие на участках стенки колонны в соединениях:

a — поперечные силы на участке стенки колонны;

б — усилия в узле сопряжения балки с колонной

Односторонняя конфигурация узла Двусторонняя конфигурация узла

1, 2, 3 — узлы сопряжения балок с колоннами

Рисунок 5.8 — Моделирование узла

7. При определении расчетной несущей способности на изгиб, а также вращательной жесткости для каждого узла, возможное влияние участка стенки колонны, работающего на срез, следует учитывать с помощью коэффициентов трансформации ₁ и ₂,

где ₁ — значение коэффициента трансформации  для правой стороны узла;

₂ — значение коэффициента трансформации  для левой стороны узла.

Примечание — Коэффициенты трансформации ₁ и ₂ применяются непосредственно в 6.2.7.2(7) и 6.3.2(1). Также они используются в 6.2.6.2(1) и 6.2.6.3(4) совместно с таблицей 6.3 для определения понижающего коэффициента при сдвиге.

8. Приближенные значения ₁ и ₂, основанные на значениях изгибающих моментов в балке M_b1,Ed и M_b2,Ed, действующих на периферии участка стенки колонны, см. рисунок 5.6 а), можно определить по таблице 5.4.

9. В качестве альтернативы 5.3(8) более точные значения ₁ и ₂, основанные на значениях изгибающих моментов в балке в точке пересечения осей элементов, см. рисунок 5.6 б), могут быть определены по упрощенной модели:

, (5.4а)

, (5.4б)

где — момент в точке пересечения осей элементов со стороны правой балки;

— момент в точке пересечения осей элементов со стороны левой балки.

10. При определении расчетной несущей способности на изгиб неусиленного двустороннего сопряжения балки с колонной с неравными по высоте балками, следует учитывать фактическое распределение касательных напряжений на участке стенки колонны.

Таблица 5.4 — Приближенные значения коэффициента перехода 

Конфигурация узла	Воздействие	Значение 
* В данном случае значение  является точным.