Узел соединения металлической фермы с колонной

 

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлическим конструкциям, преимущественно каркасам промышленных зданий. Технический результат изобретения - повышение узла сопряжения фермы с колонной и обеспечение безвыверочного монтажа фермы. Узловое соединение нижнего пояса с колонной содержит двутавровую колонну, опорный раскос, соединенный с нижним поясом фермы. На опорном раскосе и нижнем поясе закреплены два симметричных зуба-фиксатора с каноническими концами. На колонне закреплен опорный столик, выполненный из двух симметричных уголков. В полке колонны по контуру уголков образованы отверстия в которые вставлены уголки. При изготовлении отверстия в горизонтальной полке уголков фиксируются по отношению к грани колонны по шаблону. Длина заделки столика зависит от опорной реакции фермы и при больших усилиях столик может быть продлен до противоположной полки колонны. Усилия со столика на полку колонны передаются через зоны контакта столика и к полке колонны столик может быть не приварен или приварен швом минимальной высоты для предотвращения коррозии. Распор от фермы передается на колонну через фрезерованные торцы опорного раскоса и нижнего пояса колонны. Уголки охватывают стенку с двух сторон и обеспечивают ее устойчивость. 2 ил.

Изобретение относится к металлическим конструкциям преимущественно каркасов промышленных зданий.

Известно жесткое узловое соединение фермы с колонной (наиболее близкий аналог-прототип) [1] . В этом сопряжении вертикальная опорная реакция фермы передается в зоне нижнего пояса через торец опорного фланца на опорный столик, приваренный к поясу двутавровой колонны. Опорный фланец приварен к фасонке узла. То есть опорная реакция передается с опорного раскоса через швы на фасонку, затем через швы на фланец, затем через его торец на опорный столик и затем через швы, работающие на срез, на колонну. Стенка колонны в этой напряженной зоне подкреплена ребром жесткости, воспринимающим распор. Верхний растянутый пояс прикреплен к колонне фланцевым соединением.

Недостаток прототипа - длинный путь передачи опорных реакций от фермы на колонну, результатом чего является большое количество мест возможного разрушения при плохом качестве выполнения сварных швов. Примером может служить обрушение 3000 м² сталелитейного цеха в г. Пензе [2], одной из причин которого явилось плохое выполнение опорных узлов стропильных и подстропильных ферм.

Второй недостаток прототипа - большая трудоемкость монтажа, так как подъемный кран должен поддерживать ферму до завершения постановки крепежных болтов.

Техническая задача изобретения - повышение надежности узла сопряжения фермы с колонной и обеспечение безвыверочного монтажа фермы.

Технический результат достигнут тем, что в узловом соединении металлической фермы с колонной, содержащeм жестко соединенные между собой опорный раскос и нижний пояс, тавровые в сечении, и опорный столик, соединенный с колонной, двутавровой в сечении, с оголовком, снабженным опорной плитой, опорный столик выполнен на симметричных относительно вертикальной плоскости уголков, ориентированных полками наружу параллельно нижнему поясу фермы. Каждый из уголков пропущен сквозь окно, прорезанное по его контуру в полке колонны и примыкает к стенкам колонны вертикальной полкой. Он соединен с полкой и со стенкой колонны и снабжен в горизонтальной полке отверстием для фиксатора.

Опорный узел фермы выполнен с фрезерованным торцом нижнего пояса, взаимодействующим с колонной и снабженным двумя коническими симметричными, вертикально ориентированными зубьями-фиксаторами, ответными отверстиям в столике. Горизонтальная полка верхнего пояса также снабжена двумя симметричными относительно вертикальной стенки зубьями-фиксаторами. В опорной плите стенки и полке колонны выполнены ответные отверстия для зубьев-фиксаторов и щель-прорезь для стенки верхнего пояса.

Узел выполнен без фланца. Путь передачи опорного усилия сокращен исключением опорного фланца и его напряженного сварного шва. Функции опорного ребра теперь выполняет опорный столик. Шов, соединяющий опорный столик с колонной, загружен не менее чем в два раза, так как большая часть усилий передается по контактным поверхностям уголков с поясом колонны.

Фиксация фермы обеспечена зубьями-фиксаторами, симметричными относительно вертикальной плоскости, В опорной плите оголовка выполнены ответные отверстия для зубьев-фиксаторов и щель-прорезь для вертикальной стенки тавра верхнего пояса.

Путь передачи растягивающего усилия в верхнем поясе сокращен удалением фланца и фасонки с соединительными швами. Установка фиксаторов на ферме производится после фрезеровки торцов фермы по шаблону, фиксирующему положение фиксатора относительно торца фермы. Фиксаторы нижнего пояса на 40-50 мм длиннее, чем верхние. Фиксирующие отверстия в уголках-столиках и опорной плите просверлены перед приваркой их к колонне. Уголки и опорная плита привариваются к колонне по шаблону, фиксирующему отверстия по отношению к внутренней грани колонны.

Монтаж фермы осуществляют безвыверочным способом следующим образом.

1. На концах верхнего и нижнего пояса ферм временно закрепляют П-образные улавливатели.

2. Поднимают ферму выше проектной отметки и, опуская вниз, совмещают улавливатели нижнего пояса со столиками, а верхнего пояса с оголовками колонн. Совмещение улавливателей осуществляют с земли посредством веревочных оттяжек.

3. Продолжают опускать ферму до совмещения более длинных зубьев-фиксаторов нижнего пояса с фиксирующими отверстиями столиков одной, а затем другой стороны фермы. Нижний пояс фермы зафиксирован.

4. Продолжают опускать ферму до совмещения зубьев-фиксаторов верхнего пояса с фиксирующими отверстиями плиты оголовка колонны сначала с одной, а затем с другой стороны фермы.

5. Окончательно опускают фермы, и она посредством зубьев-фиксаторов встает в проектное положение.

6. Освобождают стропы и производят монтаж следующей фермы, а на смонтированной ферме ставят крепежные болты.

Заявленное решение отличается от прототипа тем, что опорные реакции в узле передаются кратчайшим путем без промежуточных элементов, которые при плохом качестве могут вызвать обрушение. Таким образом, заявленное устройство существенно отличается от прототипа.

На фиг. 1 показано сопряжение нижнего, а на фиг. 2 - верхнего пояса с колонной.

Узловое соединение нижнего пояса с колонной содержит двутавровую колонну 1, опорный раскос 2, соединенный с нижним поясом 3 фермы. На опорном раскосе 2 и нижнем поясе 3 закреплены два симметричных зуба-фиксатора 4 с коническими концами.

На колонне 1 закреплен опорный столик, выполненный из двух симметричных уголков 5. В полке 6 колонны 1 по контуру уголков образованы отверстия, в которые вставлены уголки 5. При изготовлении отверстия в горизонтальной полке уголков 5 фиксируются по отношению к грани колонны 1 по шаблону. Длина заделки столика 5 зависит от опорной реакции фермы, и при больших усилиях столик 5 может быть продлен до противоположной полки колонны.

Усилия со столика 5 на полку 6 колонны 1 передаются через зоны контакта столика, и он к полке колонны может быть не приварен или приварен швом минимальной высоты для предотвращения коррозии. Распор от фермы передается на колонну через фрезерованные торцы опорного раскоса и нижнего пояса колонны. Уголки 5 охватывают стенку с двух сторон и обеспечивают ее устойчивость.

Экономический эффект от узлового соединения следующий.

Для нижнего пояса.

1. Значительно возросла надежность соединения, так как вертикальные и горизонтальные усилия передаются на колонну по кратчайшему пути через контактные поверхности. Надежность столика также возросла, так как основная часть вертикальной опорной реакции передается через зоны контакта опорного столика 5 с полкой 6.

2. Снижена материалоемкость соединения, так как ликвидирован фланец и опорная фасонка.

3. Максимальное снижение трудоемкости обеспечено безвыверочным монтажом. Вместо 8-10 крепежных болтов оставлено 4-6.

Для верхнего пояса.

4. Значительно возросла надежность соединения, так как ликвидированы промежуточные соединения (фланец, фасонка, сварной шов).

5. Снижена материалоемкость (нет фланца, фасонки).

Список литературы 1. Беленя Е.И. и др. Металлические конструкции.- М.: Стройиздат, 1973, с. 286.

2. Нежданов К.К., Кузин Н.Я. О снижении опасности лавинообразного обрушения покрытия промышленного здания в аварийной ситуации. Промышленное строительство.- М.: Стройиздат, 1991, N 7.

Формула изобретения

Узловое соединение металлической фермы с колонной, содержащее жестко соединенные между собой опорный раскос и нижний пояс, тавровые в сечении, и опорный столик, соединенный с колонной, двутавровой в сечении, с оголовком, снабженным опорной плитой, отличающееся тем, что опорный столик выполнен из симметричных относительно вертикальной плоскости уголков, ориентированных полками наружу параллельно нижнему поясу фермы, причем каждый из уголков пропущен сквозь окно, прорезанное в полке колонны по его контуру, примыкает к стенке вертикальной полкой, соединен с полкой и стенкой колонны и снабжен в горизонтальной полке отверстием для фиксатора, а опорный узел фермы выполнен с фрезерованным торцом нижнего пояса, взаимодействующим с колонной и снабженным двумя коническими симметричными, вертикально ориентированными зубьями-фиксаторами, ответными отверстиям в столике, а горизонтальная полка верхнего пояса также снабжена двумя симметричными относительно вертикальной стенки зубьями-фиксаторами, а в опорной плите стенки и полке колонны выполнены ответные отверстия для зубьев-фиксаторов и щель-прорезь для стенки верхнего пояса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2