Шарнирный узел сопряжения деревянных элементов в ферме



Шарнирный узел сопряжения деревянных элементов в ферме
Шарнирный узел сопряжения деревянных элементов в ферме

 


Владельцы патента RU 2484211:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к области строительства, в частности к шарнирному узлу сопряжения деревянных элементов в ферме. Технический результат заключается в повышении несущей способности, прочности и исключении концентраторов напряжений. Узел включает сопрягаемые деревянные элементы с установленными в них упрочняющими стержнями и закрепленные на торцах металлические опорные элементы. Торцы сопрягаемых элементов опилены под прямым углом к их граням. Опорные элементы образованы из двух пластин разной высоты, соединенных между собой ступенчато. Большая из пластин расположена примыкающей к торцу и смещена по его высоте в сторону нижней грани. Средние части опорных элементов уперты посередине с эксцентриситетом относительно осей верхнего пояса конструкции в стальной шарнирный валик. Валик скреплен листовой фасонкой с установленной со стороны решетки жесткой накладкой. Накладка закреплена на нижних гранях деревянных элементов с помощью упрочняющих стержней. Жесткая накладка выполнена в виде двухскатного опорного столика, к которому закреплены элементы решетки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к строительству и предназначено для соединения элементов большепролетных деревянных ферм.

Известен узел сопряжения элементов верхнего пояса в четверти пролета фермы, включающий клееные деревянные элементы, стальной узловой вкладыш и деревянные накладки на болтах (Шмидт А.Б. Дмитриев П.А. «Атлас строительных конструкций из клееной древесины и водостойкой фанеры», 2001 г. С.169).

Недостатком известного аналога является то, что он не имеет достаточной степени подвижности для обеспечения шарнирной работы узла.

Известен шарнирный узел сопряжения деревянных элементов, принятый в качестве прототипа, включающий сопрягаемые деревянные элементы и закрепленные на них упрочняющие упорные металлические элементы, объединенные между собой металлическим цилиндрическим валиком, являющимся осью шарнира, упрочняющие элементы выполнены в виде вклеенных металлических стержней и установлены по направлению действия нагружающих сил, а опорные их части выполнены в виде цилиндрических цапф, опертых в цилиндрический валик, и объединены между собой шайбами, размещенными на концах цапф (свидетельство на полезную модель №17551, дата приоритета 29.12.2000, дата публикации 10.04.2001, авторы Погорельцев А.А и др., RU, прототип).

Недостатком прототипа является ограниченная область применения шарнирного узла, преимущественно в коньковом узле. Это обусловлено тем, что при установке раскоса в промежуточном узле возникают значительные сдвигающие усилия, которые не способны воспринимать вклеенные металлические стержни, снабженные упорными элементами, так как они установлены по направлению действия нагружающих сил и воспринимают преимущественно силы сжатия.

Задачей изобретения является расширение области использования применительно к тяжелонагруженным большепролетным конструкциям, повышение несущей способности конструкции узла, оптимизация работы узла с раскосом, обеспечение технологичности сборки узла, прочности сопрягаемых элементов и исключение концентраторов напряжений.

Для решения поставленной задачи шарнирный узел сопряжения деревянных элементов в ферме включает сопрягаемые клееные деревянные элементы с установленными в них упрочняющими стержнями и закрепленные на торцах металлические опорные элементы, упертые в расположенный между ними стальной шарнирный валик. Согласно изобретению, новым является то, что торцы сопрягаемых элементов опилены под прямым углом к их граням, на торцах закреплены металлические опорные элементы переменной изгибной жесткости, образованные, по меньшей мере, из двух пластин разной высоты, соединенных между собой ступенчато, причем большая из пластин расположена примыкающей к торцу и смещена по его высоте в сторону нижней грани, средние части опорных элементов, имеющие большую толщину сечения, уперты посередине, с эксцентриситетом относительно осей верхнего пояса конструкции, в стальной шарнирный валик, который скреплен листовой фасонкой с дополнительно установленной со стороны решетки жесткой накладкой, закрепленной на нижних гранях деревянных элементов с помощью упрочняющих стержней, вклеенных или ввинченных перпендикулярно нижним граням деревянных элементов и снабженных резьбовыми концами с гайками, при этом жесткая накладка выполнена в виде двухскатного опорного столика, к которому закреплены элементы решетки с возможностью обеспечения посредством стального регулируемого болта центрации действующих в элементах решетки знакопеременных усилий на центр тяжести среднего сечения накладки.

Согласно изобретению, шарнирный узел дополнительно содержит деревянные накладки, установленные на боковых гранях сопрягаемых деревянных элементов с помощью болтовых соединений.

Приведенные конструктивные признаки способствуют получению технического результата, так как обеспечивают прочность сопрягаемых деревянных элементов фермы, оптимальную работу узла с раскосом, технологичность сборки узла, способствуют исключению концентраторов напряжений и повышению несущей способности конструкции.

Наличие прямоугольных торцов сопрягаемых деревянных элементов, перпендикулярных к их нижним граням, способствует передаче продольных усилий вдоль волокон и тем самым обеспечивает прочность сопрягаемых деревянных элементов фермы в местах расположения металлических опорных элементов.

Металлические опорные элементы, образованные ступенчатым соединением пластин разной высоты, также обеспечивают прочность узла, так как ступени влияют на равномерное распределение напряжений от действия продольных и поперечных сил, исключая возникновение концентраторов напряжений.

Использование упрочняющих стержней, расположенных перпендикулярно направлению волокон, снижает вероятность образования продольных трещин.

Установка со стороны решетки дополнительной жесткой накладки, имеющей достаточную изгибную жесткость для восприятия сдвигающих усилий от действия поперечных сил и являющейся опорным столиком для опирания нижних граней деревянных элементов и закрепления элементов решетки, способствует равномерному перераспределению возникающих усилий в элементах узла за счет обеспечения центрации действующих в элементах решетки знакопеременных усилий на центр тяжести среднего сечения накладки.

Наличие регулируемого болта, центрирующего элементы решетки, упрощает сборку и делает возможным натяжку раскосов.

Установка металлических опорных элементов на торцах сопрягаемых деревянных элементов с эксцентриситетом относительно осей верхнего пояса конструкции оказывает влияние на образование разгружающего момента в элементах верхнего пояса конструкции, что позволяет уменьшить размеры сечения деревянных элементов при сохранении несущей способности.

Варьируемое количество пластин в составе металлических опорных элементов обеспечивает возможность варьирования несущей способности конструкции.

На фиг.1 схематично изображен шарнирный узел сопряжения деревянных элементов в ферме; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Шарнирный узел сопряжения деревянных элементов в ферме включает клееные деревянные элементы 1 верхнего пояса большепролетной фермы, выполненные с опиленными прямоугольными торцами 2. На торцах 2 закреплены конструктивно поставленными связями, например винтами, металлические опорные элементы 3 переменной изгибной жесткости, образованные из двух пластин разной высоты, соединенных между собой, например контактной сваркой с образованием ступеней. Большая из пластин каждого металлического опорного элемента расположена примыкающей к торцу 2 и смещена по высоте торца в сторону нижней грани. Металлические опорные элементы 3 уперты посередине в стальной шарнирный валик 4 с эксцентриситетом относительно осей верхнего пояса конструкции. При этом стальной шарнирный валик 4 скреплен листовой фасонкой 5 с жесткой накладкой 6, установленной со стороны решетки фермы и имеющей достаточную изгибную жесткость. Жесткая накладка 6 выполнена в виде двухскатного опорного столика и закреплена на нижних гранях деревянных элементов 1 с помощью упрочняющих стержней 7, вклеенных или ввинченных перпендикулярно нижним граням деревянных элементов 1 и снабженных резьбовыми концами с гайками. Двухскатный опорный столик выполнен из швеллера, на котором закреплена фасонка 8 крепления элементов решетки с использованием стального регулируемого болта 9, соединенного с деревянным раскосом 10. На боковых гранях сопрягаемых деревянных элементов 1 установлены деревянные накладки 11, скрепляющие упомянутые элементы 1 с помощью болтовых соединений 12. Установка деревянных накладок 11 необязательна при наличии на верхнем поясе фермы жесткого диска, например покрытия.

Монтаж шарнирного узла осуществляется следующим образом.

Клееные деревянные элементы 1 поступают заводской готовности с конструктивно закрепленными на прямоугольных торцах 2 металлическими опорными элементами 3 переменной изгибной жесткости и упрочняющими стержнями 7. Количество пластин в составе металлических опорных элементов 3 может быть более двух и варьируется в зависимости от несущей способности конструкции. Крепление металлических опорных элементов 3, осуществляемое конструктивно поставленными связями, в частности винтами, упрощающее заводскую сборку, обусловлено тем, что пластины металлических опорных элементов не испытывают усилий, сдвигающих их по плоскости торца. Монтажная сборка может производиться как в горизонтальном положении фермы на бойке, так и в вертикальном положении фермы. При вертикальной сборке клееные деревянные элементы 1 устанавливают на штапеле. Между металлическими опорными элементами 3 вставляют стальной шарнирный валик 4, скрепленный листовой фасонкой 5 с жесткой накладкой 6, которую фиксируют на упрочняющих стержнях 7, после чего на концы упрочняющих стержней навинчивают гайки и закрепляют жесткую накладку 6 на нижних гранях деревянных элементов 1. Затем на боковых гранях сопрягаемых деревянных элементов 1 устанавливают деревянные накладки 11 и скрепляют их с помощью болтовых соединений 12. Далее при помощи фасонки 8 и стального регулируемого болта 9 крепят деревянный раскос 10 к жесткой накладке 6, обеспечивая необходимое натяжение раскоса 10. При этом обеспечиваются простота и технологичность сборки и монтажа.

Особенность конструкции шарнирного узла заключается в том, что он имеет опорные столики, которые воспринимают сдвигающие усилия от действия поперечных сил, и металлические опорные элементы переменной изгибной жесткости, установленные с эксцентриситетом на торцы сопрягаемых клееных деревянных элементов, опиленых под прямым углом к их нижним граням перпендикулярно направлению волокон. За счет разной изгибной жесткости металлических опорных элементов повышается прочность древесины поперек волокон. Равномерное распределение напряжений исключает появление концентраторов, что в противном случае может привести к расслоению и появлению продольных трещин. Кроме того, варьируя число пластин в составе металлических опорных элементов, можно варьировать несущую способность конструкции. Крепление элементов решетки стальным регулируемым болтом обеспечивает центрацию действующих в них знакопеременных усилий.

Указанные особенности свидетельствуют о преимуществе по сравнению с прототипом заявленной конструкции шарнирного узла сопряжения деревянных элементов в ферме, обеспечивающей прочность сопрягаемых деревянных элементов фермы, оптимальную работу узла с раскосом, технологичность сборки узла, способствующей исключению концентраторов напряжений и в целом - повышению несущей способности конструкции узла сопряжения, что позволяет применять его в тяжелонагруженных большепролетных конструкциях.

1. Шарнирный узел сопряжения деревянных элементов в ферме, включающий сопрягаемые клееные деревянные элементы с установленными в них упрочняющими стержнями и закрепленные на торцах металлические опорные элементы, упертые в расположенный между ними стальной шарнирный валик, отличающийся тем, что торцы сопрягаемых элементов опилены под прямым углом к их граням, на торцах закреплены металлические опорные элементы переменной изгибной жесткости, образованные, по меньшей мере, из двух пластин разной высоты, соединенных между собой ступенчато, причем большая из пластин расположена примыкающей к торцу и смещена по его высоте в сторону нижней грани, средние части опорных элементов, имеющие большую толщину сечения, уперты посередине, с эксцентриситетом относительно осей верхнего пояса конструкции, в стальной шарнирный валик, который скреплен листовой фасонкой с дополнительно установленной со стороны решетки жесткой накладкой, закрепленной на нижних гранях деревянных элементов с помощью упрочняющих стержней, вклеенных или ввинченных перпендикулярно нижним граням деревянных элементов и снабженных резьбовыми концами с гайками, при этом жесткая накладка выполнена в виде двухскатного опорного столика, к которому закреплены элементы решетки с возможностью обеспечения посредством стального регулируемого болта центрации действующих в элементах решетки знакопеременных усилий на центр тяжести среднего сечения накладки.

2. Шарнирный узел сопряжения деревянных элементов в ферме по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит деревянные накладки, установленные на боковых гранях сопрягаемых деревянных элементов с помощью болтовых соединений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства и предназначено для сопряжения деревянных элементов в узлах конструкций. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при проектировании наружных несущих жилых и общественных зданий из трехслойных железобетонных панелей.

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

Изобретение относится к области строительства, в частности к покрытию здания, сооружения и узлу соединения перекрестных несущей и связевых ферм покрытия. .

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при соединении стеновых панелей с плоскими торцевыми поверхностями, а также при проектировании и строительстве сборно-разборных сооружений различного назначения.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу соединения трубобетонных колонн по высоте и перекрытиям. .

Изобретение относится к строительству, в частности к сборочным системам для монтажа половых и/или стеновых облицовочных плит. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к опорному узлу сборно-монолитного перекрытия каркасного здания и способу его выполнения. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к соединительным элементам для панелей. .

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 узлу соединения сборной колонны и плиты перекрытия безригельного бескапительного каркаса здания

Изобретение относится к строительству, в частности к узлам опирания пристенного ригеля на колонну железобетонного сборного каркаса

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу сборки однопролетной рамы. Технический результат заключается в упрощении сборки и монтажа рамы. Раму собирают из двускатной фермы, которую шарнирно опирают на жестко прикрепленные оголовки колонн. Ферму выполняют с нисходящей от опор треугольной решеткой и поясами из квадратных или прямоугольных профилей. Сначала изготавливают колонны рамы с Т-образными коробчатыми оголовками, параллельными верхнему поясу фермы и равными ему по ширине. В верхней части оголовка поперек оси приопорного нисходящего раскоса выполняют эллиптические отверстия. Затем изготавливают ферму с опорными нисходящими и параллельными им раскосами, выполненными из двух швеллеров или уголков, прикрепляемых стенками или полками профилей к поясам фермы. Остальные решетки выполняют коробчатого профиля. В нисходящих опорных раскосах фермы, в зоне наложения оголовков колонн на нисходящие раскосы, в стенках выполняют эллиптические отверстия вдоль осей нисходящих раскосов. После чего ферму монтируют, насаживая ее на оголовки колонн и размещая оголовки между нисходящими раскосами фермы. Затем устанавливают в их пересекающиеся эллиптические отверстия монтажные болты. 3 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к опорному узлу рыбовидной или сегментной фермы. Технический результат заключается в упрощении изготовления узла с обеспечением возможности транспортировки фермы в форме линейных элементов. Опорный узел содержит фланцы, приваренные к поясам фермы и соединенные между собой на высокопрочных болтах. Пояса выполнены из квадратных или прямоугольных профилей. Фланец нижнего пояса фермы расположен параллельно оси нижнего пояса и прикреплен на опоре к его верхней полке. Фланец верхнего пояса нахлестнут на фланец нижнего пояса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для соединения стойки фахверка с торцевым ригелем покрытия металлических каркасных зданий. Технический результат изобретения заключается в снижении материалоемкости узла соединения с одновременным повышением надежности его работы. Узел соединения стойки фахверка с ригелем покрытия включает стойку фахверка, снабженную фланцем, состоящим из горизонтальной пластины, жестко соединенной с верхним торцом стойки и вертикальной пластиной, расположенной вдоль продольной оси стойки. Ригель в зоне сопряжения со стойкой снабжен боковым крепежным элементом, прикрепленным на болтах к его ребру, и вертикальной пластиной, жестко прикрепленной к его нижнему поясу и шарнирно соединенной с вертикальной пластиной фланца. В одной из вертикальных пластин фланца или ригеля выполнены вертикально ориентированные большей осью овальные отверстия, а в другой - круглые отверстия, через которые пропущены болты. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству зданий общественно-гражданского назначения и жилых зданий. Технический результат: снижение трудоемкости сборки, повышение надежности и прочности соединяемых конструкций благодаря наличию регулировки натяжения растяжек из канатов при ударных и сейсмических нагрузках, снижению требований к точности монтажа. Устройство для соединения элементов строительных конструкций посредством растяжек из каната содержит соединяемые конструкции со сквозными каналами цилиндрической или конусообразной формы и выемками в одной из них и соединительными втулками в другой и гибкие растяжки из каната, пропущенные сквозь указанные отверстия и ввинчиваемые в соединительные втулки и средства фиксации концов растяжек из каната в указанных выемках, шпонки с вкладышами из стального проката. Средства крепления концов растяжек выполнены с возможностью регулированного усилия натяжения каната посредством винтового соединения. Полости в соединяемых конструкциях в собранном состоянии заполнены мелкозернистым бетоном, канат растяжки может свободно размещаться в каналах в соединяемых конструкциях или отверстия могут быть частично или полностью заполнены «цементной пастой». Стальные вкладыши в указанных шпонках имеют в стенках сквозные отверстия для обеспечения равномерного заполнения полости шпонки цементной пастой при ее нагнетании в полость шпонки, при этом нагнетании пасты может выполняться через одно из отверстий в стенках вкладыша. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлу крепления несущей стены с плитами перекрытий и с вышестоящей несущей стеной. Технический результат заключается в повышении надежности соединения, упрощении технологии монтажа, обеспечении безопасности работы сооружения при возникновении чрезвычайных обстоятельств. Узел включает металлические петлевые выпуски перекрытий, выпуск верхней стены, отрезки каната и стяжной замок каната. Нижняя и верхняя стены соединены между собой с помощью отрезка каната. Отрезок каната замоноличен в нижней стене и пропущен через петлевой выпуск в верхней стене. Другой отрезок каната пропущен через петлевые выпуски плит перекрытий и петлевой выпуск в верхней стене. Отрезки каната изогнуты вокруг выпуска верхней стены и зафиксированы в изогнутом положении стяжным замком. В последующем полости омоноличивают бетоном. 1 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к строительству одноэтажных и многоэтажных жилых и общественных зданий бескаркасной и каркасной конструктивной системы. Технический результат: повышение эксплуатационных качеств узла за счет обеспечения фиксации положения панели на опорном столике. Узел крепления трехслойных стеновых панелей к колонне включает закладную деталь в колонне, опорный столик, выполненный в виде вертикальной пластины, горизонтальной пластины и вертикальных ребер жесткости. В закладной детали в колонне выполнено гнездо с пазом, а опорный столик выполнен съемным, при этом со стороны одного торца вертикальной пластины опорного столика выполнен шип, идентичный по форме и размеру пазу в гнезде закладной детали в колонне, а вертикальные ребра жесткости и горизонтальная пластина установлены со смещением относительно одного торца вертикальной пластины с шипом. 6 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлам соединения безригельных каркасов сборных зданий и сооружений. Узел соединения колонн с надколонной плитой перекрытия безригельного каркаса включает колонны и надколонную плиту перекрытия, опирающуюся на колонны. На периферийных участках поперечного сечения колонн установлены закладные детали, соединенные с арматурой колонн. Вертикальные стержни пропущены через отверстия в надколонной плите перекрытия и соединены с закладными деталями колонн. Технический результат заключается в повышении жесткости и характеристик прочности каркаса. 3 з.п. ф-лы, 14 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области строительства, в частности к узловым соединениям перекрестных стержневых конструкций. Технический результат заключается в повышении несущей способности и надежности конструкций. Узловое соединение перекрестных стержневых конструкций включает трехгранные (лотокообразные) фасонки с болтовыми нахлесточными креплениями на торцах трубчатых стержней или двухгранные (уголковые) фасонки с болтовыми нахлесточными креплениями на торцах двутавровых стержней. Фасонки стержней одного из направлений установлены полками изнутри полок фасонок стержней другого направления. Между сболченными внахлестку полками фасонок размещены взаимно упертые друг в друга опорные столики. При действии растягивающих усилий опорные столики попарно жестко скреплены с полками фасонок в зонах их перьев, а при действии сжимающих усилий - в зонах их обушков. 8 ил.
Наверх