Типовые узлы металлоконструкций: чертежи и пояснения для проектирования

[locolizator]

Типовые узлы металлоконструкций — это готовые решения для соединений колонн, балок и ферм. Они упрощают проектирование, расчет и монтаж стальных каркасов зданий и сооружений. С их помощью можно быстро подобрать надежный вариант под конкретную нагрузку.

Знание этих узлов помогает избежать ошибок в чертежах и сэкономить время на разработку. Мы разберем основные типы, приведем примеры чертежей и пояснения. Это особенно полезно для начинающих инженеров и проектировщиков, работающих с программами вроде ЛИРА или СТК-САПР.

Базы колонн и их типовые решения

Базы колонн — это фундаментальные узлы, где колонна крепится к основанию. Они бывают жесткими и шарнирными, в зависимости от передачи момента и горизонтальных сил. В типовых сериях, таких как 2.440-2, предусмотрены варианты с анкерными болтами в разных конфигурациях. Например, жесткие базы с траверсами используются в сейсмоопасных районах для повышения устойчивости.

На чертежах база показывается в плане и разрезе с указанием размеров болтов, сварных швов и закладных деталей. Расчет ведется по СП 16.13330, учитывая эксцентриситет и реакции. Такие узлы позволяют импортировать модель в КМ-САПР для генерации рабочих чертежей. Важно правильно выбрать расположение анкерных болтов — это влияет на несущую способность.

Вот основные элементы типовой жесткой базы колонны:

• Анкерные болты (М20–М30) в 4–8 штуках, шаг 200–400 мм.
• Траверсы из двутавра или швеллера для распределения нагрузки.
• Сварные швы толщиной 6–10 мм по ГОСТ 2.312-72.
• Закладная плита с ребрами жесткости.

Параметр	Шарнирная база	Жесткая база
Передача момента	Нет	Да
Анкерные болты	4 шт.	8 шт. с траверсой
Применение	Каркасы без жесткости	Рамные системы

Шарнирные и жесткие примыкания балок к колоннам

Шарнирные примыкания балок позволяют вращение без передачи момента, что упрощает расчет. Они популярны в балочных клетках и фермах. Жесткие узлы, напротив, обеспечивают монолитность рамы — ригели крепятся фланцами или накладками. В сериях типа ДС27-4-2-90 приведены чертежи с размерами для двутавров 20–60.

Пример шарнирного узла: балка опирается на колонну через подушку из уголка, с болтами М16. Чертеж включает геометрические оси, пересекающиеся в одной точке. Для жестких — фланцевые соединения с пластинами 20–30 мм. Такие узлы рассчитывают в ЛИРА с трассировкой формул. Нюанс: в верхнем поясе уголки полками вверх, в нижнем — вниз.

Ключевые типы примыканий:

• Шарнирное на болтах или сварке с зазором.
• Жесткое фланцевое для рамных каркасов.
• Рамные узлы ригелей с накладками.

Тип узла	Преимущества	Недостатки
Шарнирное	Простота монтажа	Нет жесткости
Жесткое	Высокая прочность	Сложный расчет
Фланцевое	Легко разбирать	Больше металла

Стыки колонн, балок и ферм

Стыки колонн соединяют ступенчатые элементы с переменой сечения. Вертикальные связи по колоннам — узлы 89–101 в типовых альбомах — усиливают устойчивость. Стыки балок бывают на болтах или сварке, с фасонками для ферм из уголков. Ферменные узлы из трубчатых элементов добавлены в версии ПО 2014 года, 9 базовых + 6 вариаций.

На чертежах показывают сечения, швы и шаг болтов. Последовательность: оси элементов, контуры, фасонки. В фермах верхний пояс — уголки полками вверх. Расчет по СП учитывает осевое усилие. Пример: стык колонн с пластинами и болтами М24.

Основные стыковые узлы:

1. Стык колонн на фланцах с прокладками.
2. Стыки балок с накладками стенок.
3. Ферменные из труб по СП 16.13330.

• Опорные узлы прямоугольных труб (13 конфигураций).

Таблица сравнения стыков:

Стык	Материал	Соединение
Колонн	Двутавр	Фланцы + болты
Балок	Швеллер	Накладки + сварка
Ферм	Уголки	Фасонки 6 мм

Узлы связей и специальные соединения

Вертикальные и горизонтальные связи усиливают каркас, передавая горизонтальные нагрузки. Узлы 98–99 для сталинных колонн с уголками и швами 6 мм. Болтовые фланцевые для ригелей — серия 2.440-2, выпуск 7. Подкрановые балки опираются на башмаки с анкерболтами.

Чертежи детализируют шаги заклепок или болтов, ребра жесткости. В клепаных — сетка осей по центрам. Такие узлы импортируют в САПР для 3D-моделей. Нюанс: обушок строгать на деталях из уголков.

Примеры:

• Узлы тормозных конструкций.
• Крепление коммуникаций.
• Болтовые на накладках.

Узел связи	Расположение	Крепление
Вертикальная	По колоннам	Сварка/болты
Горизонтальная	По балкам	Накладки
Подкрановая	На колоннах	Башмак

Что показывают типовые альбомы дальше

Типовые узлы покрывают большинство случаев, но для нестандартных нагрузок нужны доработки. Остается углубиться в серии вроде 2.440-2 выпусков 3–7 с ПО для чертежей. Стоит подумать о комбинациях узлов в сложных каркасах и влиянии на общий расчет.

В альбомах ДС27-4-2-90 много вариантов для общественных зданий. Это база, но реальные проекты требуют проверки по актуальным СП.