Торцевое нагельное соединение деревянных балочных конструкций



Торцевое нагельное соединение деревянных балочных конструкций
Торцевое нагельное соединение деревянных балочных конструкций
Торцевое нагельное соединение деревянных балочных конструкций
Торцевое нагельное соединение деревянных балочных конструкций
Торцевое нагельное соединение деревянных балочных конструкций
Торцевое нагельное соединение деревянных балочных конструкций
Торцевое нагельное соединение деревянных балочных конструкций
Торцевое нагельное соединение деревянных балочных конструкций

 


Владельцы патента RU 2471930:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство" (ОАО "НИЦ "Строительство") (RU)

Изобретение относится к строительству и предназначено для торцевого соединения балочных деревянных элементов в одной плоскости. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности соединения. Соединение деревянных балочных конструкций содержит прикрепленную к поверхности балочных конструкций соединительную деталь с отверстиями и размещенные в отверстиях соединительной детали и теле балочных конструкций нагели. Соединительная деталь выполнена в виде торцевой пластины и установленного перпендикулярно и жестко соединенного с ней пластинчатого элемента, прикрепленного накладками к балочным конструкциям. Торцевое соединение снабжено болтовым стяжным устройством, а нагель жестко соединен в отверстиях торцевой соединительной детали. Нагели могут быть выполнены из арматуры периодического профиля и размещены в теле деревянных балочных конструкций на клею. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к строительству и предназначено для соединения балочных деревянных элементов в одной плоскости.

Известно соединение элементов деревянных конструкций, включающее металлическую накладку, нагели из гладкой стали, установленные в отверстиях накладки и закрепленные поперек волокон деревянных элементов /1/.

Недостатком такого соединения является: относительно низкая прочность и надежность соединения, поскольку в процессе эксплуатации установленные в отверстиях пластины нагели способны вызывать раскалывание древесины с торца поперек волокон.

Наиболее близкими по технической сущности к изобретению является стыковое соединение, состоящее из металлических клиновидных деталей-соединителей, шарнирно установленных в торец и на боковую поверхность балочных деревянных элементов на шурупах /2/.

Недостатками этого соединения являются высокая стоимость комплектующих деталей из-за сложности их изготовления, необходимость высокой точности соединений, недостаточная надежность соединений от раскалывания поперек волокон и невысокая несущая способность из-за шарнирного соединения шурупов с клиновидными деталями и в результате этого неполное вовлечение в работу сечений соединяемых элементов.

Техническая задача заключается в повышении надежности и несущей способности стыкового соединения за счет исключения раскалывания поперек волокон деревянного элемента конструкции и упрощения конструкции за счет исключения усилия кручения при передаче нагрузки с одного балочного элемента на другой.

Поставленная техническая задача решается таким образом, что в торцевом соединении деревянных балочных конструкций, содержащем прикрепленную к поверхности балочных конструкций соединительную деталь с отверстиями и размещенные в отверстиях соединительной детали и теле балочных конструкций нагели, согласно изобретению соединительная деталь выполнена в виде торцевой пластины и установленного перпендикулярно и жестко соединенного с ней пластинчатого элемента, прикрепленного центрирующими накладками к балочным конструкциям, при этом торцевое соединение снабжено болтовым стяжным устройством, а нагель жестко соединен в отверстиях торцевой соединительной детали.

Нагели могут быть выполнены из арматуры периодического профиля и размещены в теле деревянных балочных конструкций на клею.

Стяжное устройство может быть расположено в теле балочных конструкций и закреплено на их поверхностях, или стяжное устройство расположено в теле балочных конструкций и закреплено на одной из их поверхностей и соединительной детали. Кроме того, в теле балочного элемента перпендикулярно нагелям на расстоянии 100 мм для предотвращения раскалывания древесины с торца поперек волокон размещены шурупы или стержни на клею. Нагели размещены по высоте сечения балочной конструкции с шагом 3,5 d на расстоянии не менее 5 d от ее поверхности, но не менее 3/4 высоты сечения балочной конструкции, где d - диаметр нагеля.

Предлагаемая конструкция торцевого соединения отличается от известной тем, что соединительная деталь выполнена в виде торцевой пластины и установленного перпендикулярно и жестко соединенного с ней пластинчатого элемента, прикрепленного центрирующими накладками к балочным конструкциям, при этом торцевое соединение снабжено болтовым стяжным устройством, а нагель жестко соединен в отверстиях торцевой соединительной детали. Нагели могут быть выполнены из арматуры периодического профиля и размещены в теле деревянных балочных конструкций на клею.

Для сплачивания соединения используют стяжное устройство в виде стальной накладки с натяжным болтом, которая крепится на нижнюю кромку торцевой конструкции с помощью двух шурупов, расположенных параллельно торцу.

Шурупы, установленные параллельно торцу на расстоянии 100 мм, позволяют нейтрализовать нормальные растягивающие напряжения поперек волокон.

Расстояние 100 мм от торца - это минимальная глубина активного сезонного колебания влажности и температуры, которые усугубляют возможные деформации и трещины с торца деревянной конструкции. Установленные шурупы перехватывают и гасят эти деформации, повышая надежность соединения.

Нагели из высокопрочной стали, жестко соединенные с соединительной деталью, повышают жесткость торцевого соединения и вовлекают в работу большую часть нагельного гнезда, повышая прочность соединения в торец деревянной конструкции. Выбранные параметры расстановки нагелей поперек волокон с торца деревянной конструкции по высоте сечения (не менее 3,5 d между нагелями и не менее 5d и 3/4h до ее поверхности) определяются из условия прочности древесины от раскалывания поперек волокон и обеспечивают надежность соединения.

Выполнение соединительной детали такой конструкции позволяет передать усилия на верхнюю грань соединяемых конструкций при центрировании усилий.

Взаимное положение деревянных конструкций фиксируется шурупами, вкрученными через отверстия в центрирующих прокладках соединительной детали.

В качестве варианта в торцевом соединении вместо нагелей и поперечных шурупов используют арматурную сталь периодического профиля, вклеенную на эпоксидном клее в заранее просверленные отверстия. Это позволяет решать техническую задачу, не прибегая к использованию стяжного устройства в виде стальной накладки с болтом по нижней кромке торцевого элемента, роль которой выполняет болт, клеевая композиция и сварка. Для сплачивания соединения используют стяжной болт, который предварительно крепится в продольную балочную конструкцию, а в торцевой балочной конструкции под него сверлится отверстие с торца диаметром, позволяющим завести болт.

На фиг.1 изображено торцевое соединение, общий вид; фиг.2 - А-А фиг.1; фиг.3 - Б-Б фиг.1; на фиг.4 - В-В фиг.1; фиг.5 - то же, что и на фиг.1 (вариант с вклеенными нагелями); фиг.6 - А-А фиг.5; на фиг.7 - Б-Б фиг.5; на фиг.8 - разрез В-В фиг.5.

Стыковое соединение состоит из двух деревянных балочных конструкций 1 и 2. В торце конструкции 2 закреплена стальная соединительная деталь 3 с помощью нагелей 4, жестко закрепленных в соединительной пластине 3. Конструкция 2 соединена с конструкцией 1 с помощью соединительной детали 3 и шурупов(глухарей) 5, вкрученных в тело балок через отверстия в центрирующих прокладках детали 3. Сплачивание конструкций осуществляется установленным на их поверхностях стяжным устройством, выполненным в виде стальной накладки 7 с болтом 8 или болта 9.

Соединительная деталь выполнена в виде торцевой пластины с отверстиями для нагелей и прорезью, в которую перпендикулярно ей устанавливается и сваривается с ней пластинчатый элемент, с центрирующими накладками.

Стыковое торцевое соединение собирается в такой последовательности:

Вариант 1. В паз на торце деревянной конструкции 2 с зазором 5 мм устанавливается соединительная деталь 3 и фиксируется монтажными шурупами, через отверстия в ней сверлятся отверстия в торце деревянной конструкции 2 на 0,5 мм меньше забиваемых в них нагелей 4 из высокопрочной стали. Выпуски нагелей 4 и соединительной детали 3 сваривают. Снизу через отверстия в накладке 7 стяжного устройства 6 с натяжным болтом 8 устанавливают параллельно торцу конструкции 2 шурупы 10. Затем конструкция 2 соединяется с конструкцией 1 опиранием соединительной детали 3 на верхнюю кромку конструкции 1, при этом стяжной болт 8 в стяжном устройстве 6 вставляется в заранее просверленное отверстие в конструкции 1. Взаимное положение деревянных конструкций фиксируется шурупами 5, вкрученными через отверстия в центрирующих прокладках в соединительной детали 3, а сплачивание элементов осуществляется закручиванием болта 8 в стяжном устройстве 6.

Вариант 2. В паз на торце деревянной конструкции 2 с зазором 5 мм устанавливается соединительная пластина 3 и фиксируется монтажными шурупами, в торце деревянной конструкции сверлятся отверстия на 4 мм больше диаметра нагелей, затем в них на эпоксидном клее устанавливаются нагели 4 из арматурной стали, кроме того, одновременно с нагелями 4 в 100 мм от торца конструкции 2 в верхнюю кромку конструкции 2 вклеиваются поперечные стержни 11 из арматурной стали. Далее, под болт 9 стяжного устройства 6, заранее установленный в конструкцию 1, сверлится отверстие в торце диаметром, позволяющим завести болт с шайбой в соединительную деталь 3. Выпуски нагелей 4 и соединительная деталь свариваются. При монтаже торцевой конструкции 2 на болт 9 сверху опускается торцевая соединительная деталь 3 со специальным отверстием на 2 мм больше диаметра болта 9 и осуществляется сплачивание элементов закручиванием болта. Взаимное положение деревянных конструкций фиксируется шурупами (глухарями) 5, вкрученными через отверстия в центрирующих накладках соединительной детали 3.

Торцевое соединение - вариант 1 предусматривает изготовление и сборку узла на монтаже, а в варианте 2 - крепление соединительной детали 3 к конструкции 2 целесообразнее выполнить в заводских условиях.

Соединение работает следующим образом: нагрузка на конструкцию 1 передается с конструкции 2 в виде реакции, которая является внешней силой для соединения. Реакция воспринимается соединительной деталью 3 и передается на нагели 4, забитые или вклеенные в торец конструкции 2 и жестко сваренные с соединительной деталью 3. Из-за жесткого соединения и высокой прочности нагелей 4 усилия воспринимаются на большей площади нагельного гнезда в конструкции 2, таким образом достигается большая прочность соединения, чем при шарнирном закреплении. Для обеспечения полной несущей способности нагели 4 должны быть размещены по высоте сечения балочной конструкции 2 с шагом между нагелями не менее 3,5 d и на расстоянии не менее 5 d от поверхности конструкции 2, но не менее % высоты сечения балочной конструкции, где d - диаметр нагеля. Поперечные шурупы 10 или вклеенные стержни 11 перехватывают и нейтрализуют нормальные напряжения поперек волокон торцевой конструкции 2 по площадкам раскалывания вдоль нагелей 4, связанные с сезонными колебаниями влажности и температуры и усугубляющие возможные деформации и трещины с торца деревянной конструкции 2, повышая надежность соединения.

Накладки соединительной детали 3 позволяют центрировать усилие на соединяемых конструкциях и снизить эффект кручения.

Источники информации

1. Пискунов Ю.В., Чернявский С.М. Влияние конструктивных параметров нагельных пластин на прочность и жесткость соединений деревянных конструкций. РЖ, серия 10, вып.6. - М., 1982 - 15 с.

2. Каталог соединителей для деревянных конструкций фирмы «Simpson» Strong-Tie, DIN 1052-2004-08 /прототип/.

1. Торцевое соединение деревянных балочных конструкций, содержащее прикрепленную к поверхности балочных конструкций соединительную деталь с отверстиями и размещенные в отверстиях соединительной детали и теле балочных конструкций нагели, отличающееся тем, что соединительная деталь выполнена в виде торцевой пластины и установленного перпендикулярно и жестко соединенного с ней пластинчатого элемента, прикрепленного накладками к балочным конструкциям, при этом торцевое соединение снабжено болтовым стяжным устройством, а нагель жестко соединен в отверстиях торцевой соединительной детали.

2. Торцевое соединение по п.1, отличающееся тем, что нагели выполнены из арматуры периодического профиля и размещены в теле деревянных балочных конструкций на клею.

3. Торцевое соединение по п.1, отличающееся тем, что стяжное устройство расположено в теле балочных конструкций и закреплено на их поверхностях.

4. Торцевое соединение по п.1, отличающееся тем, что стяжное устройство расположено в теле балочных конструкций и закреплено на одной из их поверхностей и строительной детали.

5. Торцевое соединение по п.1, отличающееся тем, что в теле торцевой балочной конструкции перпендикулярно нагелям на расстоянии 100 мм для предотвращения раскалывания древесины с торца поперек волокон размещены шурупы или стержни на клее.

6. Торцевое соединение по п.1, отличающееся тем, что нагели размещены по высоте сечения вдоль волокон балочной конструкции с шагом 3,5d между нагелями на расстоянии не менее 5d от верха балки и не менее 3/4h от верха балки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в пространственных стержневых конструкциях зданий и сооружений. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к узловому соединению тонкостенных стержней пространственной конструкции. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу возведения многоуровневых конструкций. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к сварному узлу сопряжения перекрестных стержней. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к узлам соединения тонкостенных сжатых элементов в решетчатых конструкциях, например ферм, рам, арок и т.п. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к сварному стыковому соединению трубчатых стержней. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлу соединения трубчатых профилей. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу возведения арочного здания. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к стальной решетчатой конструкции покрытия. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к узловому соединению стержней пространственного каркаса. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу выполнения стыковых узлов «колонна-ригели-колонна»

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу жесткого соединения овального в сечении трубчатого ригеля с овальной в сечении трубобетонной колонной каркаса

Изобретение относится к области строительства, в частности к стыку составных трубобетонных стержней

Изобретение относится к области строительства, в частности к коньковому узлу металлического рамного каркаса быстровозводимого здания

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлам соединения элементов металлического каркаса

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлам связевого блока рамного каркаса металлических быстровозводимых зданий из легких конструкций

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлу сопряжения рамы

Изобретение относится к строительству, а именно к узлам сопряжения элементов пространственных конструкций. Технический результат заключается в повышении надежности соединения. Узловое соединение включает сборно-разборный узловой элемент, выполненный из соединенных между собой четырехгранных фасонок с отверстиями в стенках, к которым прикреплены болтами концы стержней. Соединение содержит полый металлический сердечник квадратного сечения, расположенный в центре узлового элемента и объединяющий фасонки. Каждая из фасонок выполнена с полкой и вертикальными стенками, две из которых взаимно перпендикулярны, а расположенная между ними стенка соединена со стенкой сердечника. Между смежными стенками фасонок образован зазор, в котором установлен наконечник стержневого элемента. Сердечник снабжен центральным болтом, жестко закрепленным с помощью накладки в его основании, с выступающим наружу концом. Основание сердечника расположено в узловом элементе с выступом по отношению к наружной грани полки фасонки. На выступающем конце центрального болта закреплена дисковая накладка, примыкающая к основанию сердечника и снабженная отверстиями, совпадающими по расположению с отверстиями в полках фасонок. Между дисковой накладкой и полками фасонок образован зазор, в котором установлены и закреплены наконечники. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к универсальному строительному элементу, который может быть использован при изготовлении стержневых конструкций. Технический результат заключается в повышении прочностных характеристик. Универсальный строительный элемент включает деревянный стержень с закрепленными на концах стальными наконечниками, снабженными соединительными элементами. Деревянный стержень выполнен квадратного или круглого сечения и снабжен в торцах центральными отверстиями под соединительный элемент; Наконечник выполнен с возможностью использования устанавливаемых на нем соединительных элементов разного типа и образован торцевой накладкой с центральным резьбовым отверстием, примыкающей к торцу деревянного стержня и объединяющей расположенные диаметрально противоположно четыре накладные плоские пластины с отверстиями, с помощью которых стальной наконечник установлен и закреплен на деревянном стержне посредством дюбелей, впрессованных в него через отверстия в упомянутых пластинах наконечника. Боковые поверхности концов деревянного стержня круглого сечения, взаимодействующие с наконечником, выполнены плоскими во взаимно перпендикулярных направлениях. 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу изготовления сборно-монолитного узла соединения колонны с ригелем. Технический результат заключается в снижении трудоемкости сборки, повышении эксплуатационных возможностей и надежности. Каждый ригель бетонируют с опорными консолями, а в колонне выполняют выемку. Соединительные элементы ригеля выполняют в виде стального троса с запрессованными на его концах обжимными муфтами. Выемку бетона выполняют до оголения рабочей арматуры колонны. Ригель включает в себя опорные консоли из стального прокатного профиля с выпуском за пределы торца ригеля. Каждый из тросовых элементов предварительно складывают пополам до образования выступающей за торец ригеля петли. Концы тросовых элементов замоноличивают в теле ригеля. Затем устанавливают ригели в проектное положение относительно колонны. После чего в выемке колонны подгибают петли тросов и заводят их между рабочей арматурой колонны, а затем расправляют в проектное положение. Внутри петель тросов размещают дополнительные арматурные стержни. После этого устанавливают опалубку и узел соединения в объеме выемки в колонне заливают бетоном. 9 ил.
Наверх