Узел сопряжения балок в одном уровне



Узел сопряжения балок в одном уровне
Узел сопряжения балок в одном уровне
Узел сопряжения балок в одном уровне

 


Владельцы патента RU 2619293:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлу сопряжения балок в одном уровне. Техническим результатом изобретения является повышение несущей способности узла сопряжения. В узле сопряжения балок в одном уровне, состоящем из второстепенной балки, опирающейся на главную балку через опорный уголок, главная балка имеет гофрированную стенку произвольного профиля. Опорный уголок приваривается к полке главной балки сварным швом, проложенным вдоль ее продольной оси, а ширина полки опорного уголка превышает ширины полки главной балки не менее чем на 15 мм. 6 ил.

 

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлическим конструкциям, и может быть использовано в конструкциях каркасов зданий и сооружений.

Известен узел сопряжения второстепенной балки с главной балкой в одном уровне через опорный уголок (Серия 2.440-2 выпуск 1. Узлы стальных конструкций производственных зданий промышленных предприятий, лист 03КМ, узел 3. - URL: http://dwg.ru/dnl/1752). Принято за прототип.

Недостаток этого узла состоит в том, что болты, прикрепляющие опорный уголок к полке главной балки, ослабляют поперечное сечение полки. Кроме того, нагрузка, передаваемая с второстепенной балки на главную балку, является смещенной относительно оси главной балки. В связи с этим действие сосредоточенной нагрузки со смещением приводит к появлению стесненного кручения и, следовательно, повышению уровня напряжений в поперечном сечении главной балки. В случае если главная балка запроектирована без запасов прочности, то дополнительные напряжения от стесненного кручения приведут к потере несущей способности конструкции главной балки и здания в целом. Нагрузка, передаваемая от второстепенной балки на главную балку, является сосредоточенной и прикладывается на свес полки. Значительная величина сосредоточенной нагрузки может привести к потере местной устойчивости полки главной балки.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение несущей способности узла сопряжения, а также конструкции главной балки в целом при действии сосредоточенной нагрузки со смещением.

Технический результат достигается тем, что в известном узле сопряжения балок в одном уровне, состоящем из главной балки и второстепенной, а также соединяющего их опорного уголка, приваренного к торцу второстепенной балки, особенность заключается в том, что главная балка имеет гофрированную стенку произвольного профиля, а опорный уголок прикреплен к полке главной балки сварным швом, проложенным вдоль ее продольной оси, при этом ширина полки опорного уголка превышает ширины полки главной балки не менее чем на 15 мм.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан аксонометрический вид на узел сопряжения балок в одном уровне, где приняты следующие обозначения: 1 - полка главной балки, 2 - гофрированная стенка, 3 - второстепенная балка, 4 - опорный уголок.

На фиг. 2 показан вид сбоку на узел сопряжения балок в одном уровне, где приняты следующие обозначения: 1 - полка главной балки, 2 - гофрированная стенка, 3 - второстепенная балка, 4 - опорный уголок.

На фиг. 3 показано сечение А-А на фиг. 2, где приняты следующие обозначения: 1 - полка главной балки, 2 - гофрированная стенка, 3 - второстепенная балка, 4 - опорный уголок.

На фиг. 4 показан вид А на фиг. 2, где приняты следующие обозначения: 1 - полка главной балки, 3 - второстепенная балка, 4 - опорный уголок.

На фиг. 5 изображена схема балки для расчета на стесненное кручение, где приняты следующие обозначения: L - длина главной балки, P - вертикальная сосредоточенная нагрузка, e - смещение нагрузки относительно оси главной балки.

На фиг. 6 изображена схема поперечного сечения балки с плоской стенкой и гофрированной стенкой до и после расчета, где приняты следующие обозначения: Р - вертикальная сосредоточенная нагрузка, е - смещение нагрузки относительно оси главной балки.

Предлагаемый узел сопряжения балок в одном уровне состоит из главной балки с гофрированной стенкой 2 произвольного профиля, например синусоидального, второстепенной балки 3, выполненной из прокатного профиля или сварной балки, и опорного уголка 4. Опорный уголок 4 одной полкой прикреплен с помощью сварного шва к внешней стороне полки главной балки 1, а второй полкой - к торцевой части второстепенной балки. Сварной шов на полке главной балки 1 расположен вдоль ее оси, при этом размер полки опорного уголка 4 пересекает продольную ось полки главной балки 1 не менее чем на 15 мм. Через опорный уголок 4 передается сосредоточенная нагрузка от второстепенной балки 3 на главную балку. Эта сосредоточенная нагрузка будет передаваться со смещением относительно оси главной балки.

Крепление опорного уголка сварным швом вдоль оси полки главной балки позволяет избежать ослабления поперечного сечения полки, а также продольное расположение сварных швов повышает надежную работу узла сопряжения. Нахлест полки опорного уголка за продольную ось полки главной балки перемещает точку приложения сосредоточенной нагрузки, передаваемой с второстепенной балки, и повышает местную устойчивость полки главной балки. Замена плоской стенки в главной балке на гофрированную повышает жесткостные характеристики главной балки на кручение, что позволяет лучше воспринимать нагрузку, приложенную со смещением.

Для доказательства преимущества гофрированной стенки главной балки по сравнению с плоской стенкой производился расчет несущей способности главной балки - прототипа, на нагрузку со смещением, передаваемую от второстепенных балок, и сравнивался с расчетом балки с гофрированной стенкой на аналогичную нагрузку.

Для двух балок были проведены расчеты методом конечных элементов по программе «Лира» на стесненное кручение. Численные эксперименты выполнены для моделей двухопорной шарнирной балки одинакового сечения (фиг. 5). Длина главной балки L=6 м без раскрепления поясов по длине.

Сечение балки:

- геометрические размеры сечения:

- высота гофрированной стенки: hw=500 мм;

- толщина гофрированной стенки: tw=2,5 мм;

- ширина полки главной балки: мм;

- толщина полки главной балки: мм;

- параметры гофров для гофрированной стенки:

- профиль гофрированной стенки: волнистый;

- длина гофра: a=77,5 мм;

- высота гофра: мм.

Балка загружена двумя вертикальными сосредоточенными нагрузками Р=65 кН, приложенными в 1/3 пролета, с целью создания участка чистого изгиба (фиг. 5). Смещение сосредоточенной нагрузки относительно оси главной балки составляет e=40 мм, что соответствует расположению нагрузки за пределами высоты гофра.

Расчет показал, что углы поворота для балок следующие (фиг. 5):

- балка с плоской стенкой: -8,73°;

- балка с гофрированной стенкой: -7,02°.

Балка с гофрированной стенкой оказываются менее чувствительной к нагрузке, смещенной относительно оси, чем балка с плоской стенкой, об этом свидетельствует меньший угол поворота сечения. При одинаковых параметрах балка с гофрированной стенкой имеет большую жесткость на кручение и, следовательно, гофрированная балка является предпочтительной с точки зрения ее деформативности. Это преимущество составляет 19,6%.

Использование предложенного технического решения позволяет повысить несущую способность узла сопряжения, а также конструкции главной балки в целом при действии сосредоточенной нагрузки со смещением.

Узел сопряжения балок в одном уровне, состоящий из главной балки и второстепенной, а также соединяющего их опорного уголка, приваренного к торцу второстепенной балки, отличающийся тем, что главная балка имеет гофрированную стенку произвольного профиля, а опорный уголок прикреплен к полке главной балки сварным швом, проложенным вдоль ее продольной оси, при этом ширина полки опорного уголка превышает ширины полки главной балки не менее чем на 15 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении ферм, прогонов, колонн, арок, рам и других длинномерных несущих решетчатых конструкций из труб.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для узловых соединений пространственных конструкций зданий и сооружений, например перекрестно-стержневых систем или структурных плит покрытий (перекрытий).

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для узловых соединений пространственных конструкций, например структурных плит покрытий (перекрытий).

Изобретение относится к области строительства, а именно к узлам опирания решетчатых конструкций, изготовленных из тонкостенных оцинкованных профилей открытого сечения.

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлу соединения стержневых элементов металлических конструкций различного профиля, как например двутавров, швеллеров, круглых или прямоугольных труб, а также элементов крестового сечения.

Изобретение относится к области строительства быстровозводимых пространственных стержневых конструкций, а именно к шарнирному узлу. Шарнирный узел пространственной стержневой конструкции регулярной структуры включает имеющие центральный стяжной болт прижимные верхний и нижний диски, выполненные со сферическими лунками на обращенных одна к другой поверхностях и радиальными прорезями, и расположенные между ними радиально в плане наконечники стержней со сферическими головками, пять фиксирующих болтов, размещенных между прорезями.

Изобретение относится к области строительства, в частности к пространственным каркасам зданий и сооружений, и может быть использовано в покрытиях в виде решетчатых плит, складок, оболочек.

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлу соединения стержневых элементов. Технический результат изобретения заключается в монтаже стержней без перекосов.

Изобретение относится к области строительства, а именно к узловым соединениям в пространственных конструкциях покрытий. Технический результат изобретения заключается в упрощении монтажа узла за счет возможности соединения стержневых элементов при различных углах наклона к касательной плоскости в узле без подрезки и отгиба полок стержневых элементов.

Изобретение относится к строительству, а именно к длинномерным несущим решетчатым конструкциям, и может быть использовано при изготовлении ферм, прогонов, колонн, арок, рам и других несущих конструкций.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу изготовления узла сопряжения балок в одном уровне. Техническим результатом изобретения является повышение несущей способности узла сопряжения. В способе изготовления узла сопряжения балок в одном уровне путем присоединения второстепенной балки к главной при помощи опорного уголка, приваренного к торцу второстепенной балки, в качестве главной балки используют балку с гофрированной стенкой произвольного профиля, а опорный уголок присоединяют к полке главной балки сварным швом, который прокладывают вдоль ее продольной оси. Ширину полки опорного уголка назначают с превышением ширины полки главной балки не менее чем на 15 мм. 6 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве узлового соединения стержневых элементов в структурной конструкции. Технический результат заключается в снижении металлоемкости узла. Узел стержневой конструкции содержит диаметрально расположенные горизонтальные и наклоненные по отношению к ним стержни, снабженные закрепленными на соединяемых концах металлическими элементами соединения с отверстиями, которые выполнены в виде П-образных накладок, закрепленных на соединяемых концах стержней. В консольно-расположенной средней части накладки выполнено центральное отверстие для болтового соединения с остальными стержнями. Металлические элементы соединения выполнены в виде пластин, один конец каждой из которых закреплен с помощью клеевого соединения в продольном центральном пазу, выполненном на соединяемом торце стержня, а свободный конец пластин снабжен отверстием для болтового соединения стержней. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в решетчатых конструкциях зданий и сооружений, например для монтажных стыков поясных стержней ферм покрытий. Техническим результатом изобретения является снижение материалоемкости. В стыковом соединении растянутых стержней, включающем жестко прикрепленные к стержням торцевые заглушки и врезные фасонки, соединенные между собой стяжными болтами внахлестку, каждая из фасонок осевой продольной прорезью разделена на участки с болтовыми отверстиями, симметрично отогнутые в противоположные стороны на толщину фасонок. 1 табл., 5 ил.
Наверх