Узловое бесфасоночное соединение трубчатых элементов фермы (варианты)

Изобретение относится к строительству, в частности к узловым соединениям трубчатых бесфасоночных ферм. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности, надежности и жесткости узлового соединения за счет снижения концентрации напряжений и объема сварки в узле. Предложено два варианта выполнения узлового бесфасоночного соединения трубчатых элементов фермы. Согласно первому варианту узловое соединение выполнено из пояса прямоугольного сечения и жестко прикрепленных к нему трубчатых элементов решетки, продольные оси которых проходят через центр узла и совпадают с осевой плоскостью фермы. Диагональ поперечного сечения пояса расположена в осевой плоскости фермы, а элементы решетки в месте крепления к поясу имеют сквозной вырез, полностью повторяющий геометрию этого примыкания, при этом соединение каждого из элементов решетки с поясом осуществляется по двум смежным его стенкам. Согласно второму варианту отличие узлового соединения заключается в выполнении пояса треугольного сечения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к строительству, в частности к узловым соединениям трубчатых бесфасоночных ферм.

Известен узел фермы из прямоугольных труб, в котором продольное соединение пояса с элементами решетки осуществляется при помощи соединительной профильной фасонки с параллельными стенками и полкой. [Авторское свидетельство СССР №844711, кл. Е04В 1/68, 1981, БИ №25].

Недостатками известного узла являются большая неравномерность распределения контактных напряжений в соединительных сварных швах стенок трубчатого пояса и профильной фасонки, а также увеличение металлоемкости фермы за счет использования дополнительных деталей значительной длины.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является узловое соединение стержней трубчатой фермы, состоящее из пояса и жестко прикрепленных к нему раскосов, продольные оси которых проходят через центр узла и совпадают с осевой плоскостью фермы. При этом в торцах последних расположены усилительные элементы в виде диафрагм, жестко закрепленных в полости раскосов. [Авторское свидетельство СССР №540019, кл. Е04В 1/58, 1976, БИ №47].

Недостатками известного узла-прототипа являются большая неравномерность контактных напряжений в сварных швах, соединяющих раскосы и пояс, недостаточная надежность и жесткость соединения, связанные с существенной концентрацией напряжений в узле из-за большого объема сварки, повышенная сложность и трудоемкость изготовления, обусловленные принятым конструктивным решением, а также увеличенная металлоемкость за счет использования дополнительных деталей и объема наплавленного металла.

Задачей изобретения является повышение несущей способности, надежности и жесткости узлового бесфасоночного соединения трубчатых элементов фермы за счет снижения концентрации напряжений и объема сварки в узле, а также упрощение его конструктивного решения и снижение металлоемкости и трудоемкости изготовления.

Это достигается двумя вариантами решения задачи.

Согласно первому варианту узловое бесфасоночное соединение трубчатых элементов фермы состоит из пояса прямоугольного сечения и жестко прикрепленных к нему трубчатых элементов решетки, продольные оси которых проходят через центр узла и совпадают с осевой плоскостью фермы. В соответствии с предлагаемым решением диагональ поперечного сечения пояса расположена в осевой плоскости фермы, а элементы решетки в месте крепления к поясу имеют сквозной вырез, полностью повторяющий геометрию этого примыкания, при этом соединение каждого из элементов решетки с поясом осуществляется по двум смежным его стенкам.

Согласно второму варианту узловое бесфасоночное соединение трубчатых элементов фермы состоит из пояса и жестко прикрепленных к нему трубчатых элементов решетки, продольные оси которых проходят через центр узла и совпадают с осевой плоскостью фермы. В соответствии с предлагаемым решением пояс выполнен треугольного сечения, а элементы решетки в месте крепления к поясу имеют сквозной вырез, полностью повторяющий геометрию этого примыкания, при этом соединение каждого из элементов решетки с поясом осуществляется по двум смежным его стенкам.

Оба варианта узловых соединений могут содержать между элементами решетки и поясом уголковый профиль, являющийся накладкой, расположенный между поясом и элементами решетки и жестко соединенный с ними.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое узловое соединение согласно первому варианту с поясом прямоугольного сечения отличается тем, что диагональ поперечного сечения пояса расположена в осевой плоскости фермы, а элементы решетки в месте крепления к поясу имеют сквозной вырез, полностью повторяющий геометрию этого примыкания, при этом соединение каждого из элементов решетки с поясом осуществляется по двум смежным его стенкам.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое узловое соединение согласно второму варианту отличается тем, что пояс выполнен треугольного сечения, а элементы решетки в месте крепления к поясу имеют сквозной вырез, полностью повторяющий геометрию этого примыкания, при этом соединение каждого из элементов решетки с поясом осуществляется по двум смежным его стенкам.

Таким образом, оба заявляемых решения соответствует критерию изобретения «новизна».

Сравнение заявляемых решений не только с прототипом, но и другими техническими решениями в данной области техники не выявило в них признаки, отличающие заявляемые решения от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображено узловое бесфасоночное соединение трубчатых элементов решетки с поясом прямоугольного сечения; на фиг.2 - разрез 1-1 на фиг.1; на фиг.3 - узловое бесфасоночное соединение трубчатых элементов решетки с поясом треугольного сечения и с уголковым профилем; на фиг.4 - разрез 2-2 на фиг.3; на фиг.5 - узловое бесфасоночное соединение трубчатых элементов решетки с поясом прямоугольного сечения и с уголковым профилем; на фиг.6 - разрез 3-3 на фиг.5.

Узловое соединение согласно первому варианту включает пояс 1 прямоугольного сечения, к которому жестко прикреплены, например сваркой, трубчатые элементы решетки 2, выполненные, например, в виде раскосов или раскоса и стойки. Узел может содержать расположенный между элементами решетки и поясом уголковый профиль 3, также жестко закрепленный на поясе, например, сваркой. Прямоугольный пояс фермы расположен относительно своей продольной оси так, что диагональ его поперечного сечения находится в осевой плоскости фермы. Элементы решетки в месте крепления к поясу имеют сквозной вырез, полностью повторяющий геометрию этого примыкания.

Узловое соединение согласно второму варианту включает пояс треугольного сечения 4, к которому жестко прикреплены, например сваркой, трубчатые элементы решетки 2, выполненные, например, в виде раскосов или раскоса и стойки. Узел может содержать расположенный между элементами решетки и поясом уголковый профиль 3, также жестко закрепленный на поясе, например сваркой. Элементы решетки в месте крепления к поясу имеют сквозной вырез, полностью повторяющий геометрию этого примыкания.

Узловые соединения согласно обоим вариантам изготавливаются, например, следующим образом. Предварительно в торце каждого из элементов решетки в месте крепления его к поясу выполняется сквозной вырез, полностью повторяющий геометрию этого примыкания. Согласно общеизвестным требованиям первоначально осуществляется крепление растянутого, а затем сжатого элементов решетки к поясу фермы. Каждый из элементов решетки торцом присоединяют к двум смежным стенкам пояса. По контуру их примыкания производится заводская полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа.

В случае необходимости усиления узлового соединения, на поясе закрепляется уголковый профиль, к которому затем крепятся элементы решетки.

Известно, что передача усилий от сжатого элемента решетки к растянутому осуществляется по направлению их геометрических осей, проходящих через центр узла. Для работы узлового соединения в составе трубчатой фермы по первому варианту необходимо пояс прямоугольного сечения расположить так, чтобы диагональ поперечного сечения пояса находилась в осевой плоскости фермы, а элементы решетки закрепить на поясе таким образом, чтобы их торцы сквозным вырезом охватили с полным примыканием две смежные стенки пояса - это приведет к достаточно близкому расположению торцов элементов решетки к центру узла, следовательно, и к друг другу. Тогда предлагаемое узловое соединение в составе трубчатой фермы работает следующим образом. Передача усилий от сжатого элемента решетки к растянутому происходит по кратчайшему пути, вовлекая в работу лишь небольшую часть пояса в области примыкания элементов решетки к двум смежным стенкам пояса.

В узле-прототипе усилие сжатого раскоса воспринимается верхней и двумя боковыми стенками пояса, располагающимися непосредственно на пути передачи усилий, а также, работающим совместно с поясом усилительным элементом, и передается растянутому раскосу. Помимо этого для крепления усилительных элементов требуется дополнительный объем наплавленного металла, что в свою очередь приводит к дополнительной концентрации напряжений в узле.

В предлагаемом решении в связи с сокращением пути передачи сдвигающих усилий и снижения объема наплавленного металла, значительно уменьшается концентрация напряжений в поясе, следовательно, увеличивается несущая способность и надежность соединения. При этом в предлагаемом соединении стенки пояса фиксируются от потери устойчивости участками стенок элементов решетки в местах образования сквозного выреза, полностью повторяющего геометрию этого примыкания, вследствие чего значительно увеличивается жесткость узлового соединения. Из вышеперечисленного следует, что данное конструктивное решение узлового соединения компенсирует усилительные элементы в виде диафрагм, присущих узлу-прототипу, в результате чего значительно снижаются расход и объем наплавленного металла, а также трудоемкость изготовления.

Для работы узлового соединения в составе трубчатой фермы по второму варианту необходимо расположить пояс треугольного сечения так, чтобы каждый из элементов решетки непосредственно примыкал к двум смежным стенкам пояса, при этом в торце каждого элемента решетки выполнить вырез, полностью повторяющий геометрию этого примыкания. Тогда узловое соединение в составе трубчатой фермы работает по принципу работы узлового соединения по первому варианту.

При необходимости усиления узлового соединения в обоих вариантах, вследствие значительных внутренних усилий в элементах фермы, вызванных большими нагрузками, может быть использован дополнительный элемент в виде уголкового профиля, являющийся накладкой, расположенный между поясом и элементами решетки и жестко соединенный с ними, например сваркой.

Оба варианта предлагаемого конструктивного решения узлового бесфасоночного соединения трубчатых элементов фермы обладают повышенной несущей способностью и надежностью за счет кратчайшего пути передачи внутренних усилий элементов решетки через пояс фермы, большей жесткостью, так как стенки пояса зафиксированы от потери устойчивости участками стенок элементов решетки в местах образования выреза, полностью повторяющего геометрию этого примыкания, а также отличаются низкой металлоемкостью и трудоемкостью изготовления, в связи с упрощением конструктивного решения узлового соединения и снижением объема наплавленного металла, влияющего на концентрацию напряжений в узле.

1. Узловое бесфасоночное соединение трубчатых элементов фермы, состоящее из пояса прямоугольного сечения и жестко прикрепленных к нему трубчатых элементов решетки, продольные оси которых проходят через центр узла и совпадают с осевой плоскостью фермы, отличающееся тем, что диагональ поперечного сечения пояса расположена в осевой плоскости фермы, а элементы решетки в месте крепления к поясу имеют сквозной вырез, полностью повторяющий геометрию этого примыкания, при этом соединение каждого из элементов решетки с поясом осуществляется по двум смежным его стенкам.

2. Узловое соединение по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит жестко соединенный с элементами решетки и поясом фермы уголковый профиль, являющийся накладкой, расположенный между поясом и элементами решетки.

3. Узловое бесфасоночное соединение трубчатых элементов фермы, состоящее из пояса и жестко прикрепленных к нему трубчатых элементов решетки, продольные оси которых проходят через центр узла и совпадают с осевой плоскостью фермы, отличающееся тем, что пояс выполнен треугольного сечения, а элементы решетки в месте крепления к поясу имеют сквозной вырез, полностью повторяющий геометрию этого примыкания, при этом соединение каждого из элементов решетки с поясом осуществляется по двум смежным его стенкам.

4. Узловое соединение по п.2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит жестко соединенный с элементами решетки и поясом фермы уголковый профиль, являющийся накладкой, расположенный между поясом и элементами решетки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству металлических ферм и может быть использовано преимущественно в пролетных строениях мостов. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к зданиям, включающим металлическую балку для опоры крыш, настилов, потолков и перекрытий. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к легким решетчатым конструкциям ферм, прогонов арок и т.п. .

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении легких стропильных ферм, арок, прогонов и т.п. .

Изобретение относится к строительству и предназначено для применения при проектировании и изготовлении пространственных преднапряженных конструкций покрытий промышленных и гражданских зданий и сооружений.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении несущих строительных элементов. .

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано в покрытиях зданий и сооружений в качестве главных балок покрытий, конструкций специального назначения, например несущих элементов путепроводов, пешеходных переходов, технологических эстакад и т.п.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в пролетных строениях мостов. .

Изобретение относится к области строительства, в частности, к пространственным опорным конструкциям легких зданий. .

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано как в качестве отдельно расположенных конструкций (например, жестких поперечин для размещения осветительных приборов железнодорожных станций и других территорий, жестких поперечин контактной сети электрифицированных железных дорог, и т.п.), так и в покрытиях зданий и сооружений.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении несущих металлических конструкций

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу изготовления шпренгельной решетчатой конструкции

Изобретение относится к области строительства, а именно к решетчатым конструкциям, используемым преимущественно при строительстве мачт, башен и т.п

Изобретение относится к области строительства, в частности к сквозному прогону

Изобретение относится к области строительства, в частности к сквозному прогону

Изобретение относится к области строительства, в частности к решетчатой конструкции

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу изготовления облегченной арочной балки

Изобретение относится к строительству, а именно к длинномерным строительным металлическим решетчатым конструкциям с трубчатыми поясами и может быть использовано при изготовлении ферм, прогонов, колонн, арок, рам и других несущих конструкций. Техническим результатом изобретения является возрастание несущей способности конструкции с уменьшением расхода ее конструкционного материала. Металлическая конструкция с решеткой из замкнутых гнутосварных профилей включает пояса трубчатого сечения и жестко прикрепленную к ним решетку, выполненную со сплющенными концами из изогнутых элементов V- или W-образного (зигзагообразного) очертания, стержневые элементы решетки имеют трубчатое сечение ромбической формы с отношением диагоналей 1/2, где большая диагональ расположена в плоскости конструкции, а меньшая - из плоскости. 11 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при монтаже шпренгельных ферм в покрытиях зданий и сооружений различного назначения. Техническая задача изобретения - уменьшение расходов на транспортировку шпренгельной фермы на строительную площадку и упрощение ее монтажа. Способ монтажа включает следующие операции: перед транспортировкой фермы на строительную площадку ее стойки закрепляют за балку монтажными шарнирами, затем при монтаже фермы стойки разворачивают вдоль оси балки вокруг монтажных шарниров до достижения ортогонального положения относительно балки. Разворот стоек производят монтажным тросом при помощи натяжного приспособления. 14 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для перекрытия зданий и сооружений, создания навесов, а также для размещения антенных и радиопередающих установок на определенной высоте над землей. Модульная строительная конструкция состоит из гибких поясов, выполненных из тросовых оттяжек, жестких продольных элементов, выполненных из отдельных секций, каждая из которых состоит из стержня, и жестких распорок, соединенных с данными секциями, объединяющих продольные элементы с гибкими поясами. Каждая секция продольного элемента соединена жестко с двумя распорками, лежащими на одной прямой, образуя плоские модули в форме литеры «Т», объединенные связями, удерживаемые в проектном положении тросовыми оттяжками, соединенные шарнирно с опорами и соседними модулями. Технический результат - упрощение конструктивных решений, расширение области применения строительных конструкций, сокращение затрат на изготовление и монтаж конструкций. 9 ил.
Наверх