Косынка и фасонка — два самых массовых вспомогательных элемента стальных конструкций, и одновременно два самых путаемых. Производственники называют косынкой треугольный кронштейн, проектировщики — пластину узла фермы. Прораб видит «эту железку в углу» и считает, что она там для красоты. На самом деле каждая косынка и каждая фасонка работают на расчётное усилие или момент, имеют свой расчётный сварной шов, и каждый их размер подобран не на глаз. Этот справочник собирает терминологию, типы, нормы привязки размеров, материалы и типовые ошибки выбора.
Терминология: косынка vs фасонка
Косынка — треугольная или прямоугольно-треугольная пластина, привариваемая в углу соединения двух элементов для усиления узла или для жёсткости. Геометрически — двухкатетный треугольник с возможной фаской по гипотенузе. Назначение — повысить жёсткость и работоспособность угла.
Фасонка — пластина в узле фермы, к которой привариваются раскосы и стойки решётки. Геометрически — многоугольник произвольной формы, рассчитанный на размещение всех привариваемых элементов с соблюдением минимальных конструктивных требований. Назначение — обеспечить геометрию узла и распределить усилия от раскосов в пояс фермы.
В разговорной речи эти термины смешиваются, и в практике строительства часто говорят «косынка фермы». Технически корректное название элемента в узле фермы — фасонка, термин «косынка» относится к усиливающим треугольникам в углах ригелей, опорных столиков, кронштейнов.
Типы косынок
| Тип | Геометрия | Применение |
|---|---|---|
| Прямоугольная треугольная | два равных катета, прямой угол между ними | усиление угла стен опорного столика, угла кронштейна |
| Скошенная треугольная | два катета + скошенная гипотенуза | углы ригелей рам, узлы сопряжения балки с колонной |
| Прямоугольная с консольной частью | прямоугольник с консольным выпуском | опорные столики балок, столики прогонов |
| Многогранная (полигональная) | 4–6 сторон по геометрии нагружения | специальные опорные узлы с распределённой нагрузкой |
Стандартная геометрия треугольной косынки — равнобедренная с углом 45° (катеты равны) или с углом 30°/60° для усиления узлов с моментной нагрузкой. Скошенная гипотенуза наносится в виде фаски шириной 10–25 мм для исключения концентратора напряжений в остром угле.
Толщина косынок и фасонок
Толщина выбирается из условий передачи расчётного усилия и устойчивости пластины. Стандартные диапазоны:
| Назначение | Толщина, мм |
|---|---|
| Косынки лёгких узлов, опорные столики прогонов | 6–8 |
| Косынки рамных узлов средних каркасов | 8–12 |
| Косынки нагруженных узлов промышленных каркасов | 12–20 |
| Фасонки лёгких ферм пролётом до 18 м | 8–10 |
| Фасонки ферм средних пролётов (18–30 м) | 10–14 |
| Фасонки нагруженных ферм (тяжёлая кровля, подкрановые) | 14–20 |
| Фасонки в узлах с моментом | 16–25 |
Минимальная толщина фасонки в ответственных узлах — не менее толщины наиболее тонкого свариваемого элемента, но не менее 8 мм. В неответственных вспомогательных узлах допускается 6 мм.
Привязка размеров косынок
Размер косынки определяется из условия длины сварных швов, необходимых для передачи расчётного усилия. Стандартные правила привязки:
- длина катета косынки — не менее 60–100 мм для лёгких узлов, 120–200 мм для средних, 200–400 мм для тяжёлых;
- отношение катетов 1:1 или 1:1,5 в зависимости от направления преобладающего усилия;
- фаска по гипотенузе — 10–25 мм или скашивание на 45° от точки соединения катетов;
- расстояние от вершины косынки до края соединяемых элементов — не менее 20 мм для предотвращения подрезов в сварных швах.
Для опорных столиков балок размер консольной части (выпуск за грань колонны) определяется по принципу: реакция R = 50–80 кН требует консоль 75–120 мм, R = 100–200 кН — консоль 150–250 мм. Высота столика — обычно 100–200 мм по полке колонны.
Фасонки ферм: геометрия
Фасонка в узле фермы должна вместить:
- зону крепления к поясу — длина не менее 80–120 мм по обоим направлениям от центра узла;
- зоны крепления раскосов — длина каждой зоны соответствует длине сварного шва раскоса, с учётом 65/35 распределения усилия по обушку и пёрышку уголка;
- зазоры между раскосами и поясом — не менее 50 мм для удобства сварки;
- торцевое утолщение или скос — для исключения концентратора напряжений в выступающих углах.
Стандартная форма фасонки в узле фермы — многоугольник из 5–8 сторон, ограниченный сверху и снизу поясом, по бокам — расчётными длинами швов раскосов. Длинная сторона фасонки идёт вдоль пояса, короткие — вдоль раскосов.
Материалы косынок и фасонок
Косынки и фасонки изготавливаются из листового проката по ГОСТ 19903-2015 или из полосы по ГОСТ 103-2006. Стандартные марки стали:
- С245 — для косынок и фасонок неответственных и средненагруженных узлов;
- С255 — то же с улучшенной ударной вязкостью при пониженных температурах;
- С345 — для нагруженных узлов нагруженных ферм и рам;
- 09Г2С — для подкрановых балок и нагруженных динамических узлов.
Марка стали фасонки должна соответствовать марке пояса фермы или быть выше — это обеспечивает равнопрочность узла. Применение стали С245 в фасонке узла фермы С345 допустимо в неответственных конструкциях, но не рекомендуется в нагруженных.
Сварные швы по контуру косынки
Косынка приваривается к каждой из двух соединяемых деталей угловыми швами по двум кромкам. Стандартные катеты швов:
| Толщина косынки, мм | Минимальный катет шва, мм | Максимальный катет шва, мм |
|---|---|---|
| 6 | 4 | 5 |
| 8 | 5 | 7 |
| 10 | 6 | 9 |
| 12 | 7 | 11 |
| 16 | 8 | 15 |
| 20 | 10 | 19 |
Максимальный катет ограничен сверху толщиной косынки минус 1 мм. Минимальный катет ограничен сверху толщиной наиболее тонкого свариваемого элемента и требованиями по ТКП 45-1.03-26.
Типовые ошибки
- Слишком тонкая фасонка в нагруженном узле. Фасонка 6 мм в узле фермы с тяжёлой кровлей или подкрановой нагрузкой теряет устойчивость на изгиб у концов раскосов. Минимум для средних ферм — 8–10 мм, для тяжёлых — 12–20 мм.
- Прямой угол косынки без фаски. Острый угол между двумя соединяемыми элементами концентрирует напряжения. Фаска 10–25 мм или скашивание гипотенузы обязательны для всех косынок.
- Косынка без расчёта на расчётное усилие. Косынка в опорном столике под балку 80 кН должна быть рассчитана: толщина, размер, сварные швы. Косынка «по типовому решению» без расчёта недопустима в нагруженных узлах.
- Слишком короткие сварные швы фасонки. Длина шва между фасонкой и поясом должна обеспечивать передачу полного усилия раскоса. Короткий шов — концентратор напряжений и недостаточная передача усилия.
- Несоответствие марки стали фасонки марке пояса. Фасонка из С245 в узле пояса С345 — слабое звено узла, прочность лимитируется фасонкой, не поясом.
- Перенесение центра тяжести швов раскоса с оси усилия. Если обушковый и пёрышковый швы выполнены равной длины, центр тяжести швов смещён от оси усилия в уголке, возникает паразитный момент.
- Косынка приварена без зачистки кромки. Окалина или ржавчина на кромке листа дают непровар в корне шва. Кромка должна быть зачищена до металлического блеска на ширину 20–30 мм от линии шва.
Часто задаваемые вопросы
Какой толщины делать фасонку для фермы пролётом 18 м из спаренных уголков? Стандартное решение — 10–12 мм при средней кровельной нагрузке. Для тяжёлой кровли с утеплителем — 12–14 мм. Окончательная толщина проверяется расчётом узла.
Можно ли использовать обрезки полосы для косынок? Можно, если марка стали и толщина соответствуют чертежу. Обрезки полосы из С245 или С345 идут на косынки малых узлов экономнее, чем заказ листа.
Сколько косынок идёт на типовой каркас навеса 6×9 м? Ориентировочно 8 косынок в углах рамы (2 на каждый угол), 4 косынки в опорных столиках балок, 4 косынки в опорах прогонов на ригелях. Всего около 16 косынок размером 100×100×6 мм.
Допустимо ли резать косынки газовой резкой без последующей обработки кромки? Допустимо для неответственных узлов и косынок малой нагрузки. Для нагруженных узлов кромка после газовой резки зачищается шлифовкой или фрезеровкой до уменьшения зоны термического влияния.
Что лучше — одна толстая фасонка или две тонкие с зазором? Одна толстая фасонка предпочтительнее по конструкции и стоимости. Две тонких с зазором применяются только при невозможности изготовить толстую (например, при толщине свыше 25–30 мм требуется специальный прокат), и требуют расчёта по специальным методикам.
Сокращения и обозначения
ТКП — технический кодекс установившейся практики. ТНПА — технический нормативный правовой акт. ТКП 45-1.03-26 — контроль сварных соединений в строительстве (РБ). ТКП 45-5.04-167 — расчёт стальных конструкций (РБ). ГОСТ 103-2006 — прокат сортовой стальной полосовой. ГОСТ 19903-2015 — прокат листовой горячекатаный. ГОСТ 27772-2015 — прокат для строительных стальных конструкций. Ry — расчётное сопротивление стали. γс — коэффициент условий работы. КМ, КМД — чертежи конструкций металлических и деталировка. Косынка — треугольная пластина в углу соединения двух элементов. Фасонка — пластина в узле фермы для крепления раскосов.
Материал подготовлен по действующим на дату публикации редакциям ТНПА. Применение рекомендаций должно учитывать актуальность нормативной базы и конкретные условия объекта.