Коньковый узел металлического рамного каркаса быстровозводимого здания



Коньковый узел металлического рамного каркаса быстровозводимого здания
Коньковый узел металлического рамного каркаса быстровозводимого здания
Коньковый узел металлического рамного каркаса быстровозводимого здания

 


Владельцы патента RU 2475601:

Глуховцев Всеволод Эдуардович (RU)
Лапидус Александр Фридрихович (BY)
Лапидус Сергей Александрович (BY)

Изобретение относится к области строительства, в частности к коньковому узлу металлического рамного каркаса быстровозводимого здания. Технический результат изобретения заключается в повышении устойчивости ригеля из плоскости рамы и снижение металлоемкости узла. Коньковый узел соединения рамного каркаса здания включает расположенные под заданным углом друг к другу ригели двутаврового поперечного сечения, жестко соединенные между собой посредством приваренных к торцам ригелей фланцев на высокопрочных болтах. Коньковый узел по меньшей мере с одной стороны стенок ригелей снабжен имеющих замкнутое поперечное сечение парой распорок, расположенных выше нейтральной оси сечения ригеля и симметрично относительно фланцев. Каждая распорка снабжена фланцем таврового поперечного сечения, полка которого жестко соединена с торцом распорки, а стенка расположена в плоскости вертикальной или горизонтальной оси сечения распорки и соединена на болтах с прикрепленной перпендикулярно к стенке ригеля пластиной, параллельно или перпендикулярно полке ригеля, при этом расстояние от плоскости, разделяющей фланцы до центра тяжести сечения распорки, не должно превышать 1,5d, где d - поперечный размер распорки вдоль ее центральной оси, параллельной полке ригеля. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

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

Известен коньковый узел рамного каркаса здания, включающий расположенные под углом друг к другу ригели рамы, снабженные упорами, каждый из которых выполнен в виде двух листовых накладок, жестко прикрепленных на сварке к стенкам ригеля и выходящих за пределы их торцов, соединенных друг с другом фланцами на болтах (SU 1506970 A1, кл. E04B 1/24, 1987).

Недостатком известного узла является трудоемкость монтажа, связанная с большим объемом сварочных работ.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является коньковый узел соединения элементов рамного каркаса здания, включающий расположенные под заданным углом друг к другу ригели двутаврового поперечного сечения, жестко соединенные между собой посредством приваренных к торцам ригелей фланцев на высокопрочных болтах (Металлические конструкции. Конструкции зданий. Под ред. В.В.Горева, Москва: Высшая школа, 2002, том 2, с.215, рис.3.17).

Устойчивость ригелей рам в известном узле обеспечивается за счет прогонов, установленных на верхние полки ригелей, которые должны быть раскреплены от закручивания профилированным настилом или дополнительными связями в виде гибких стержней, что увеличивает трудозатраты при монтаже узла и повышает металлоемкость.

Задачей изобретения является исключение трудоемких процессов при монтаже узла и снижение материалоемкости.

Данная задача решается за счет того, что:

- коньковый узел металлического рамного каркаса здания, включающий расположенные под заданным углом друг к другу ригели двутаврового поперечного сечения, жестко соединенные между собой посредством приваренных к торцам ригелей фланцев на высокопрочных болтах, узел по меньшей мере с одной стороны стенок ригелей снабжен имеющих замкнутое поперечное сечение парой распорок, расположенных выше нейтральной оси сечения ригеля и симметрично относительно фланцев, при этом каждая распорка снабжена фланцем таврового поперечного сечения, полка которого жестко соединена с торцом распорки, а стенка расположена в плоскости вертикальной или горизонтальной оси сечения распорки и соединена на болтах с прикрепленной перпендикулярно к стенке ригеля пластиной, расположенной параллельно или перпендикулярно полке ригеля, при этом расстояние от плоскости, разделяющей фланцы до центра тяжести сечения распорки, не должно превышать 1,5d, где d - поперечный размер распорки вдоль ее центральной оси, параллельной полке ригеля;

- распорка может быть выполнена преимущественно квадратного или круглого сечения;

- к стенке каждого из ригелей под его верхней полкой в плоскости параллельной стенки может быть приварена пластина для крепления к ней гибкой горизонтальной связи, при этом пластины смежных ригелей расположены симметрично относительно фланцев;

- количество горизонтальных рядов болтов ниже нейтральной оси сечения ригелей превышает количество рядов болтов выше упомянутой оси сечения, при этом расстояние между осями болтов в упомянутой зоне не должно превышать 2-3d, где d - наибольший диаметр болтов в данной зоне;

- верхняя поверхность распорок расположена либо в плоскости верхних полок ригелей, либо не выступает за верхнюю полку ригеля;

- в зоне ниже нейтральной оси ригелей фланцы выполнены с разным диаметром отверстий под высокопрочные болты, уменьшающимся от нижнего торца фланцев до нейтральной оси ригелей;

- шайбы, установленные ниже нейтральной оси ригелей и с дополнительным ребром жесткости, выполнены из материала, имеющего разный модуль упругости, величина которого уменьшается от нижнего торца фланцев до нейтральной оси ригелей.

- по меньшей мере один из фланцев выполнен с толщиной, уменьшающейся к его нижнему торцу.

- по меньшей мере один из фланцев прикреплен к ригелю с образованием клиновидного зазора между смежным с ним фланцем, причем вершина зазора расположена в зоне от нейтральной оси ригелей до верхнего торца фланцев, а максимальное значение зазора - у нижнего торца фланцев, при этом затягивание высокопрочных болтов обеспечивает выборку зазора до соприкосновения контактных поверхностей фланцев;

- по меньшей мере один из фланцев до сварки его с ригелем имеет на части своей длины криволинейный участок изгиба, плавно нарастающий от прямолинейного участка в верхней зоне до его нижнего торца с образованием заданного зазора между смежным с ним фланцем, причем затягивание высокопрочных болтов обеспечивает выборку зазора до соприкосновение контактных поверхностей фланцев.

- линия перехода от прямолинейного участка фланца до участка криволинейного изгиба расположена в зоне между нейтральной осью ригеля до верхнего торца фланцев.

Технический результат изобретения заключается в повышении устойчивости ригеля из плоскости рамы и снижении металлоемкости узла.

Изобретение поясняется чертежами, где изображены:

На фиг.1 - аксонометрическое изображение конькового узла с распорками квадратного сечения;

На фиг.2 - аксонометрическое изображение конькового узла с распоркам круглого сечения и гибкими связями;

На фиг.3 - поперечный разрез узла с клиновидным зазором.

Коньковый узел соединения рамного каркаса здания включает не опирающиеся на центральную колонну расположенные под заданным углом друг к другу ригели 1, имеющие двутавровое поперечное сечение.

Наклон ригелей соответствует уклону кровли.

К торцу каждого из ригелей приварен фланец 2. Фланцы соединяются между собой на высокопрочных болтах 3. Болты 3 неравномерно расположены вдоль стенки ригеля. Максимальное количество болтов, не менее 3-х рядов по высоте, расположены ниже нейтральной оси сечения ригеля, при этом расстояние между осями болтов не должно превышать 2-3d, где d - наибольший диаметр болтов, что обеспечивает равномерность распределения нагрузок между болтами.

Узел по меньшей мере с одной стороны стенок 4 ригелей снабжен имеющих замкнутое поперечное сечение парой распорок 5, расположенных выше нейтральной оси сечения ригеля и симметрично относительно фланцев.

Расположение распорок относительно стенок 4 ригелей определяется местоположением рамы в каркасе здания. Для торцевых рам распорки расположены с одной стороны стенок 4 ригелей, обращенных внутрь здания. Для рядовых рам узел снабжен двумя парами распорок 5, симметрично расположенных относительно стенки 4 ригелей и имеющих идентичное поперечное сечение и крепление к стенке ригеля.

Распорки выполнены замкнутого поперечного сечения в виде труб прямоугольного (фиг.1) или круглого (фиг.2) сечения.

На торце каждой распорки имеется фланец 6 таврового поперечного сечения, полка 7 которого приварена к торцу распорки 5, а стенка 8 расположена в плоскости вертикальной (фиг.1) или горизонтальной (фиг.2) оси сечения распорки. Стенка 8 соединена внахлест на болтах с прикрепленной перпендикулярно к стенке ригеля пластиной 9.

В зависимости от расположения стенки 8 фланца 6 распорки в вертикальной или горизонтальной плоскости ее сечения пластина 9 стенки ригеля расположена соответственно перпендикулярно (фиг.1) или параллельно (фиг.2) полке ригеля.

Расстояние между плоскостью, разделяющей фланцы до центра тяжести сечения распорки не должно превышать 1,5d, где d - поперечный размер распорки вдоль ее центральной оси, параллельной полке ригеля. Указанное расстояние позволяет избежать дополнительных напряжений в узле, а следовательно, снизить металлоемкость его элементов.

В рамах связевого блока коньковый узел может быть дополнительно снабжен гибким связями 10. Для крепления гибких связей 10 к стенке 4 каждого ригеля 5 параллельно ее плоскости приварена прямоугольная пластина 11. Пластины 11 смежных ригелей расположены симметрично относительно фланцев под верхней полкой 12 ригеля.

Верхняя поверхность распорок 5 может быть расположена в плоскости верхних полок ригелей. В этом случае распорки совмещают функцию прогонов, что обеспечивает снижение металлоемкости узла.

При расположении распорок 5 ниже плоскости верхних полок ригеля в качестве покрытия здания могут быть использованы сэндвич-панели, устанавливаемые непосредственно на ригели 1 рам.

Учитывая неравномерное усилие в болтах по высоте сечения ригелей, целесообразно во фланцах в зоне ниже нейтральной оси ригелей изготовить фланцы с разным диаметром отверстий под высокопрочные болты, уменьшающимся от нижнего торца фланцев до нейтральной оси ригелей. В соответствии с выполненными отверстиями также уменьшаются и диаметры болтов, что снижает материалоемкость узла.

Для выравнивания усилий в болтах при действии изгибающих моментов шайбы установленные ниже нейтральной оси ригелей выполнены из материала, имеющего разный модуль упругости, величина которого уменьшается от нижнего торца фланцев до нейтральной оси ригелей. Для достижения этого же результата, по меньшей мере, один из фланцев может быть выполнен с толщиной, уменьшающейся к его нижнему торцу.

Снижение металлоемкости узла может быть обеспечено также за счет создания предварительного напряжения во фланцах, обеспечивающее оптимальное напряженное состояние конструкции.

Для создания предварительного напряжения по меньшей мере один из фланцев прикреплен к ригелю с образованием клиновидного зазора α между смежным с ним фланцем, причем вершина зазора расположена в зоне от нейтральной оси ригелей до верхнего торца фланцев, а максимальное значение зазора - у нижнего торца фланцев. Максимальное значения зазора составляет не более 0,6 мм, предпочтительно 0,2-0,3 мм. При затягивании высокопрочных болтов 3 производится выборка зазора до соприкосновения контактных поверхностей фланцев 2.

Клиновидный зазор может быть создан за счет приварки фланца 2 к ригелю 1 до их монтажа под углом, отличным от его вертикального положения, при соединении двух ригелей. При этом вершина клиновидного зазора может не доходить до верхнего торца фланцев. Достаточно расположение этой вершины за ближайшим болтом, расположенным в растянутой зоне ближе к нейтральной оси ригеля. Таким образом, клиновидное пространство между фланцами может быть образовано как прямолинейными участками фланца, приваренного к ригелю под определенных углом, отличным от его вертикального положения в стыке, так за счет изготовления фланцев до приварки их к ригелю изогнутыми под углом в сторону их нижних торцов.

Возможны и другие формы образования клиновидного пространства. Например, за счет того, что по меньшей мере один из фланцев до сварки его с ригелем имеет на части своей длины криволинейный участок изгиба, плавно нарастающий от прямолинейного участка в верхней зоне до его нижнего торца с образованием заданного зазора между смежным с ним фланцем, причем затягивание высокопрочных болтов обеспечивает выборку зазора до соприкосновение контактных поверхностей фланцев. При этом линия перехода от прямолинейного участка фланца до участка криволинейного изгиба может быть расположена в любом месте в зоне, ограниченной нейтральной осью ригеля и его верхним торцом. Данная форма фланца позволяет снизить концентрацию напряжений за счет плавного без резких перегибов перемещения фланцев до соприкосновения их контактных поверхностей.

1. Коньковый узел металлического каркаса здания, включающий расположенные под заданным углом друг к другу ригели двутаврового поперечного сечения, жестко соединенные между собой посредством приваренных к торцам ригелей фланцев на высокопрочных болтах, отличающийся тем, что узел по меньшей мере с одной стороны стенок ригелей снабжен имеющих замкнутое поперечное сечение парой распорок, расположенных выше нейтральной оси сечения ригеля и симметрично относительно фланцев, при этом каждая распорка снабжена фланцем таврового поперечного сечения, полка которого жестко соединена с торцом распорки, а стенка расположена в плоскости вертикальной или горизонтальной оси сечения распорки и соединена на болтах с прикрепленной перпендикулярно к стенке ригеля пластиной, расположенной параллельно или перпендикулярно полке ригеля, при этом расстояние от плоскости, разделяющей фланцы, до центра тяжести сечения распорки не должно превышать 1,5 d, где d - поперечный размер распорки вдоль ее центральной оси, параллельной полке ригеля.

2. Коньковый узел по п.1, отличающийся тем, что распорка выполнена преимущественно квадратного или круглого сечения.

3. Коньковый узел по п.2, отличающийся тем, что к стенке каждого из ригелей под его верхней полкой в плоскости параллельной стенки приварена пластина для крепления к ней гибкой горизонтальной связи, при этом пластины смежных ригелей расположены симметрично относительно фланцев.

4. Коньковый узел по п.1, отличающийся тем, что количество горизонтальных рядов болтов ниже нейтральной оси сечения ригелей превышает количество рядов болтов выше упомянутой оси сечения, при этом расстояние между осями болтов в упомянутой зоне не должно превышать 2-3 d, где d - наибольший диаметр болтов в данной зоне.

5. Коньковый узел по п.1, отличающийся тем, что верхняя поверхность распорок расположена либо в плоскости верхних полок ригелей, либо не выступает за верхнюю полку ригеля.

6. Коньковый узел по п.1, отличающийся тем, в зоне ниже нейтральной оси ригелей фланцы выполнены с разным диаметром отверстий под высокопрочные болты, уменьшающимся от нижнего торца фланцев до нейтральной оси ригелей.

7. Карнизный узел по п.1, отличающийся тем, что шайбы, установленные ниже нейтральной оси ригелей выполнены из материала, имеющего разный модуль упругости, величина которого уменьшается от нижнего торца фланцев до нейтральной оси ригелей.

8. Карнизный узел по п.1, отличающийся тем, по меньшей мере один из фланцев выполнен с толщиной уменьшающейся к его нижнему торцу.

9. Карнизный узел по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один из фланцев прикреплен к ригелю с образованием клиновидного зазора между смежным с ним фланцем, причем вершина зазора расположена в зоне от нейтральной оси ригелей до верхнего торца фланцев, а максимальное значение зазора - у нижнего торца фланцев, при этом затягивание высокопрочных болтов обеспечивает выборку зазора до соприкосновение контактных поверхностей фланцев.

10. Карнизный узел по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один из фланцев до сварки его с ригелем имеет на части своей длины криволинейный участок изгиба, плавно нарастающий от прямолинейного участка в верхней зоне до его нижнего торца с образованием заданного зазора между смежным с ним фланцем, причем затягивание высокопрочных болтов обеспечивает выборку зазора до соприкосновение контактных поверхностей фланцев.

11. Карнизный узел по п.10, отличающийся тем, что линия перехода от прямолинейного участка фланца до участка криволинейного изгиба расположена в зоне между нейтральной осью ригеля до верхнего торца фланцев.



 

Похожие патенты:

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

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 способу выполнения стыковых узлов «колонна-ригели-колонна». .

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

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 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.

Изобретение относится к области строительства, в частности к стыковому соединению. Технический результат заключается в повышении несущей способности соединения. Стыковое соединение включает концы соединяемых элементов с раздельными по высоте сечения фланцами и стяжные болты. Между раздельными фланцами размещена криволинейная листовая фасонка. Фасонка прикреплена концами к фланцам, а по выпуклой поверхности к предварительно вырезанному сечению соединяемых элементов. 3 ил.

Изобретение относится к строительству и касается узлов опирания прогонов на верхние пояса ферм, в которых узлы ферм из прокатных профилей выполнены с расцентровкой осей сходящихся в узлах стержней. Технический результат изобретения заключается в снижении расхода материала на ферму в прогонных покрытиях. Узел опирания прогона на ферму содержит верхний пояс фермы и примыкающие к нему раскосы, выполненные с расцентровкой осей. Прогон в узле фермы оперт на пояс фермы с эксцентриситетом, вызывающим вращение узла в противоположном направлении вращению, вызванному расцентровкой раскосов, при этом за центр вращения узла фермы принята точка пересечения оси верхнего пояса с осью сжатого раскоса, а величина эксцентриситета опирания прогона равна е=М/Р, где М - узловой момент в поясе от действия усилий в примыкающих к поясу с эксцентриситетом раскосах; Р - сила, действующая от прогона на верхний пояс фермы. 2 ил.

Изобретение относится к подсоединительной головке для системы монтажа конструкций с одним верхним концом и одним нижним концом, причем между верхним и нижним концом проходит средняя продольная ось и, с, по меньшей мере, одним расположенным между верхним и нижним концами подсоединительным фланцем с опорной поверхностью для прилегания балки. Согласно изобретению подсоединительный фланец и опорная поверхность имеют боковое смещение по отношению к радиальной к продольной оси плоскости, и опорная поверхность расположена параллельно к радиальной плоскости. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к узлам соединения трубчатых стержней, которые реализуются при изготовлении опор линий электропередач, опор сотовой связи и т.д. Технический результат изобретения заключается в повышении жесткости узла. Узел соединения трубчатых стержней включает верхний одиночный трубчатый стержень, к концу которого прикреплен горизонтальный фланец и ответный фланец, к которому под углом прикреплены концы нижних трубчатых стержней. Ответный фланец выполнен раздельным для каждого нижнего трубчатого стержня. Кроме того, на конце каждого трубчатого стержня дополнительно установлены по два вертикальных фланца, стянутых болтами с аналогичными фланцами смежных концов нижних трубчатых стержней. Горизонтальный и ответный фланцы по периметру стянуты болтами. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх