Узловое соединение трубчатого стержня с опорной конструкцией

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в различных типах строительных конструкций, включающих трубчатые стержни, сопрягаемые с опорными элементами конструкций или между собой. Цель изобретения - снижение материалоемкости и повышение надежности соединения. Узловое соединение включает трубчатый стержень 1, сопряженный с основной листовой пластиной 2, расположенной в диаметральной плоскости .вдоль продольной оси стержня 1. Параллельно продольной оси трубчатого стержня 1 установлены дополнительные пластины 3 и 4. Пластины 4 имеют соос но расположенные отверстия для пропуска цилиндрической оси 5, которая необходима для передачи осевого усилия на опорную конструкцию 6. Причем пластины 3 расположены перпендикулярно , а дополнительные пластины 4 - параллельно основной пластине 2. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 04 В 1/58, 12/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,(2 (21) 4750715 /33 (22) 19.10.89 (46) 29.02.92, Бюл. М 8 (71) Государственный проектный институт горной химии (72) К.M.Ôåäoòoâ (53) 69.057.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1476036, кл. Е 04 В 1/56, 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 1375779, кл. Е 04 Н 12/08, 1986. (54) УЗЛОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБЧАТОГО СТЕРЖНЯ С ОПОРНОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ (57) Изобретение относится к строительству и может быть использовано в различных типах строительных конструкций, включаю-.

». Ж,, 1716023 А1 щих трубчатые стержни, сопрягаемые с опорными элементами конструкций или между собой. Цель изобретения — снижение материалоемкости и повышение надежности соединения. Узловое соединение включает трубчатый стержень 1, сопряженный с основной листовой пластиной 2, расположенной в диаметральной плоскости вдоль продольной оси стержня 1. Параллельно продольной оси трубчатого стержня 1 установлены дополнительные пластины 3 и 4.

Пластины 4 имеют соосно расположенные отверстия для пропуска цилиндрической оси 5, которая необходима для передачи осевого усилия на опорную конструкцию 6.

Причем пластины 3 расположены перпендикулярно, а дополнительные пластины 4— параллельно основной пластине 2. 3 ил, 4-A

1716023

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в различных типах строительных конструкций, включающих трубчатые стержни, сопрягаемые с опорными элементами конструкций или между собой.

В строительной практике известно фланцевое соединение плоскостных .проушин с трубчатым стержнем. Узловая проушина закреплена посредством сварки в тавр к фланцу и дополнительно усилена поперечными ребрами жесткости, Прочность (несущая способность) такого узла определяется прочностью самого трубчатого стержня, а также прочностью сварных швов фланца по периметру трубы.

Этот шов, как правило, односторонний, поэтому для его качественного выполнения требуется разделка кромок торца трубы по ее периметру. Это приводит к повышению трудоемкости изготовления узла. Согласно данным исследований ЦНИИПроектстальконструкция предельная несущая способность фланцевых соединений электросварных труб составляет ориентировочно 260 т. При больших нагрузках этот тип соединений в строительной практике не используется.

Известен также узел крепления трубчатого стержня шарнирного типа при помощи

U-образной гнутой проушины, врезанной в торец трубчатого стержня и приваренной к последнему по периметру врезки с двумя заглушками, выполненными из труб, приваренных к торцу трубчатого стержня и к проушине.

Недостатками этого технического решения являются повышенная трудоемкость изготовления, связанная с лекальной обработкой торца трубчатого стержня для возможности прикрепления к нему гнутой проушины и цилиндрических заглушек, и ограниченная несущая способность вследствие ограниченной толщины гнутой вильчатой проушины (д 12 мм) ввиду малого радиуса кривизны, В строительной практике известно стыковое соединение трубчатого стержня с листовой полосой, используемое при соединении этих стержней с другими элементами через листовые фасонки, Соединение объединяет трубчатый элемент с листовой полосой, расположенный соосно с ней посредством установленной между ними вставки, выполненной в виде конической оболочки, сопряженной основанием с трубчатым элементом, а вершиной — с листовой полосой.

Основной недостаток этого соединения заключается в повышенной трудоемкости и технологической сложности в изготовлении соединительной оболочки способом литья, который требует специально изготовленных форм, шаблона и создания литейного произ5 водства, что не может не отразиться на стоимости данного соединения.

Известно также техническое решение узла соединения трубчатых стержней, которое является наиболее близким по техниче10 ской сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению. Суть этого решения заключается в следующем. В прорези трубчатого стержня, расположенной вдоль его оси по диаметрально противоположным

15 точкам трубчатого стержня (его поперечного сечения), вварена основная листовая пластина, к которой перпендикулярно приварено ребро жесткости и заглушка с образованием тавра в поперечном сечении, 20 Передача осевых усилий осуществляется тавровым наконечником, сопряженным с опорой.

Аналогично данному решению известен также узел крепления трубчатого стержня, в

25 котором металлический лист врезан в трубу по ее диаметральному сечению и приварен к ней, В рассматриваемых решениях основным рабочим элементом, воспринимающим

30 всю продольную силу трубчатого стержня и ,передающим эту силу на опору, является основная листовая пластина (продольное ребро), вваренная в прорезь вдоль оси трубчатого стержня. При этом под торцом листо35 вой пластины (ребра) возникают значительные концентрации напряжений, а эпюра нормальных напряжений имеет вид квадратной параболы.

Цель изобретения — снижение материа40 лоемкости и повышение надежности узлового соединения.

Указанная цель достигается тем, что известное соединение трубчатого стержня с опорной конструкцией, включающее пла45 стину, расположенную диаметрально вдоль продольной оси стержня и шарнирно закрепленную к опорной конструкции, снабжено дополнительными пластинами, .одни из которых расположены параллельно ос50 новной пластине, а другие — перпендикулярно и соединены между собой и с основной пластиной.

За расчетную модель предлагаемого узлового соединения принята цилиндриче55 ская оболочка под действием локальной продольной силы, равномерно распределенной по узкой площадке (под узкой подразумевается ее соизмеримость с толщиной оболочки). В нашем случае площадка размером а х Ь равномерно загружена продоль1716023 ной силой Р. Максимальное напряжение, под нижним торцом ребра определяется по формуле о1 =1,2 ° Ig

P 2R а Ь а длина распределения по периметру сечения оболочки определяется из выражения .

3 Р

2 о> .д (2) где Р— локальная продольная сила; а — длина площадки загружения; 15

Ь вЂ” ширина площадки загружения;

R — радиус сечения оболочки (трубы); д — толщина оболочки; ч — напряжение, определенное по формуле (1). 20

На фиг. 1 изображен узел объединения трубчатого стержня с опорной конструкцией, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — схема распределения напряжений по сечению трубчатого стерж- 25 ня.

Узел соединения содержит трубчатый : стержень 1, сопряженный с основной листовой пластиной 2 и расположенными перпендикулярно к ней дополнительными 30 листовыми пластинами 3, к которым прикреплены дополнительные пластины 4, параллельно направленные основной пластине 2 и имеющие соосно расположенные отверстия для пропуска цилиндриче- 35 ской оси 5, служащей для передачи осевой силы на опорную конструкцию 6 с включением в работу дополнительных пластин 4, обеспечивая более равномерную передачу усилий на ось 5 и опорную конструкцию 6. 40

При этом в известном решении осевое усилие в трубчатом стержне распределяется между двумя соединительными плоскостяР ми, т.е. Рх = —, а в предлагаемом решении

Px = —, где m = 2+ и, n — количество дополР

m нительных листовых пластин 3 (в рассматриваемом случае n=2, m = 4.

Таким образом, в предлагаемом решеР нии Рх =- —, т.е. величина местного усилия

4 в соединительной плоскости будет в два раза меньше, чем в техническом решении по известному техническому решению, Отсюда следует, что и площадь поперечного сечения трубчатого стержня 1 будет в два раза меньше, чем в известном техническом решении. Соответственно и материалоемкость предлагаемого. узлового соединения будет снижена примерно в два раза при одновременном повышении его надежности за счет снижения концентрации напряжений в трубчатом стержне 1. Как видно из фиг, 3, происходит как бы выравнивание эпюры нормальных напряжений при наложении локальных эпар друг на друга с одновременным снижением их максимального значения.

Формула изобретения

Узловое соединение трубчатого стержня с опорной конструкцией, включающее пластину, расположенную диаметрально вдоль продольной оси стержня и шарнирно прикрепленную к опорной конструкции. о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения материалоемкости и повышения надежности, соединение снабжено дополнительными пластинами, одни из которых расположены параллельно основной пластине, а другие — перпендикулярно и соединены между собой и с основной пластиной.

171 б023

Фиг, 3

Составитель Г.Неласов

Редактор М.Кобылянская Техред М,Моргентал Корректор О.Кундрик

Заказ 589 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101