Узел металлического каркаса для малоэтажного здания
Владельцы патента RU 2478760:
Глуховцев Всеволод Эдуардович (RU)
Лапидус Александр Фридрихович (BY)
Лапидус Сергей Александрович (BY)
Изобретение относится к области строительства, в частности к узлам соединения элементов металлического каркаса. Технический результат изобретения заключается в снижении материалоемкости узла за счет повышения его жесткости. Узел металлического каркаса для малоэтажного здания включает двутавровую колонну, имеющую в пределах нижнего этажа переменное сечение по высоте, с парными горизонтальными симметричными по обе стороны ее стенки ребрами жесткости, расположенными в плоскости верхней и нижней полок двутавровой балки, присоединенной к внутренней полке колонны с образованием консоли. Свободный конец консоли в зоне наименьших изгибающих моментов соединен посредством высокопрочных болтов с ригелем, имеющим поперечное сечение, соответствующее сечению консоли. Между горизонтальными ребрами жесткости колонны установлены ребра для присоединения к ним распорок, смещенные от нейтральной оси сечения в сторону внешней полки колонны и размещенные параллельно ей. К внутренней полке колонны и к верхнему поясу консоли приварено вертикальное ребро, расположенное в плоскости стенок консоли и колонны. Ригель с консолью колонны соединен посредством фланцев, приваренных к их торцам и выступающих за пределы их верхних полок, при этом ригель и консоль снабжены подкрепляющими ребрами их верхних полок и подкрепляющими ребрами их стенок. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области строительства, в частности к узлам соединения элементов металлического рамного каркаса, преимущественно для малоэтажных зданий различного назначения: офисных зданий, торговых центров, заводских помещений.
Известен узел металлического каркаса, включающий двутавровую колонну с приваренной к ее полке короткой двутавровой балкой, соединенной в зоне наименьших напряжений с ригелем с помощью вертикальной пластины, жестко прикрепленной к стенке короткой балки с образованием консоли, имеющей отверстия под болты для соединения со стенкой ригеля, верхней и нижней накладок, имеющих множество отверстий под болты, соосно расположенных относительно отверстий, выполненных соответственно в верхней и нижней полках короткой балки и ригеля, при этом короткая балка зафиксирована от смещения с помощью нижней и верхней пластин, консольно приваренных к полке колонны (WO 96/18774, кл. Е04В 1/19, 1996).
Недостатком известного решения является большой объем монтажной сварки, количество метизов и дополнительных накладок, увеличивающий трудозатраты на монтаже.
Наиболее близким аналогом к заявленному решению является узел металлического каркаса для малоэтажного здания, включающий двутавровую колонну, имеющую по меньшей мере в пределах нижнего этажа переменное сечение по высоте, с парными горизонтальными симметричными по обе стороны ее полки ребрами жесткости, расположенными в плоскости верхней и нижней полок двутавровой балки, присоединенной сварными швами к внутренней полке колонны с образованием консоли, свободный конец которой в зоне наименьших изгибающих моментов соединен посредством высокопрочных болтов с ригелем, имеющим поперечное сечение, соответствующее сечению консоли (Металлические конструкции. Справочник проектировщика. Под ред. Мельникова Н.П., Москва, Стройиздат, с.174, Рис 9.4б).
Для соединения ригеля с колонной используются горизонтальные и вертикальные накладки, что повышает трудоемкость выполнения узла.
Технической задачей изобретения является снижение материалоемкости узла за счет увеличения его жесткости и увеличения внутреннего пространства здания.
Данная задача решается за счет того, что
в узле металлического каркаса для малоэтажного здания, включающем двутавровую колонну, имеющую по меньшей мере в пределах нижнего этажа переменное сечение по высоте, с парными горизонтальными симметричными по обе стороны ее стенки ребрами жесткости, расположенными в плоскости верхней и нижней полок двутавровой балки, присоединенной сварными швами к внутренней полке колонны с образованием консоли, свободный конец которой в зоне наименьших изгибающих моментов соединен посредством высокопрочных болтов с ригелем, имеющим поперечное сечение, соответствующее сечению консоли, между горизонтальными ребрами жесткости колонны по меньшей мере с одной стороны ее стенки установлены ребра для присоединения к ним распорок, смещенные от нейтральной оси сечения в сторону внешней полки колонны и размещенные параллельно ей, а к внутренней полке колонны и к верхнему поясу консоли приварено вертикальное ребро, расположенное в плоскости стенки консоли; ригель с консолью колонны соединен посредством фланцев, приваренных к их торцам и выступающих за пределы их верхних полок, при этом ригель и консоль снабжены подкрепляющими ребрами их верхних полок, расположенными в плоскости стенок ригеля и консоли и подкрепляющими ребрами их стенок, расположенными в одной плоскости выше нейтральной оси сечения ригеля и консоли параллельно их полкам;
между верхней полкой ригеля и консоли и между подкрепляющими ребрами стенки ригеля и консоли установлено по высоте не менее двух рядов высокопрочных болтов;
высота вертикального ребра, приваренного к внутренней полке колонны и к верхнему поясу консоли, превышает высоту ребра, приваренного к верхним полкам балки и ригеля;
высота ребра, приваренного к верхним полкам балки и ригеля, составляет 0,2-0,5 длины ребра;
количество горизонтальных рядов болтов выше нейтральной оси сечения ригеля и консоли превышает количество рядов болтов ниже упомянутой оси сечения;
распорка выполнена замкнутого поперечного сечения, преимущественно квадратного, и присоединена к ребру колонны посредством Т-образного фланца, полка которого приварена к торцу распорки, а стенка на болтах присоединена к ребру.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен узел соединения ригеля с колонной в перспективе.
Узловое соединение включает колонну 1 двутаврового сечения, состоящую из стенки 2, наружной полки 3 и внутренней полки 4, обращенной в сторону помещения здания.
Колонна 1 снабжена парами горизонтальных ребер жесткости 5 и 6, симметрично расположенных по обе стороны ее стенки 2. Ребро 5, так же как и ребро 6, приварено к стенке 2 колонны и полкам 3 и 4. Каждая пара ребер 5 и 6 расположена в уровне полок 7 и 8 двутавровой балки, присоединенной сварными швами к внутренней полке 4 колонны с образованием консоли 9.
Колонна 1 вместе с консолью 9 представляет собой единую монтажную деталь и изготовлена длиной не менее двух этажей. В пределах нижнего этажа колонна 1 имеет переменное сечение по высоте, уменьшающееся от нижней полки консоли 9, и постоянное сечение по высоте выше нижней полки консоли 9. Возможно выполнение колонны переменного сечения в пределах и двух этажей.
Свободный конец консоли 9 в зоне наименьших изгибающих моментов соединен посредством высокопрочных болтов с ригелем 10, имеющим двутавровое поперечное сечение, т.е. поперечное сечение, соответствующее сечению консоли. Между горизонтальными ребрами жесткости колонны, по меньшей мере, с одной стороны ее стенки установлены вертикальные ребра 11 для присоединения к ним распорок 12. Ребра 11 смещены от нейтральной оси сечения в сторону внешней полки 3 колонны и размещены параллельно ей. Такое расположение ребер увеличивает объем помещения.
К внутренней полке 4 колонны и к верхней полке 7 консоли 9 приварено вертикальное ребро 13, расположенное в плоскости стенки 14 консоли, увеличивающее жесткость соединения.
Ригель 10 с консолью 9 колонны соединен посредством фланцев 15 и 16, приваренных к их торцам и выступающих за пределы их верхних полок 7 и 17. За счет выноса соединения ригеля 10 с колонной 1 в зону наименьших моментов возможно использовать тонкие фланцы, толщина которых не превышает удвоенную толщину полки ригеля, что снижает материалоемкость узла.
Ригель 10 и консоль 9 снабжены подкрепляющими ребрами 18 и 19 соответственно их верхних полок 17 и 7 и подкрепляющими ребрами 20 и 21 их стенок 22 и 14.
Подкрепляющие ребра 18 и 19 изготовлены из листового металла, имеют форму, близкую к треугольнику, и катетами приварены соответственно к верхним полкам 17 и 7 ригеля 10 и консоли 9 и выступающим участкам их фланцев и расположены в плоскости их стенок 22 и 14.
Подкрепляющие ребра стенок 20 и 21 ригеля и консоли расположены в одной плоскости, выше нейтральной оси сечения ригеля и консоли, параллельно их полкам и симметрично по обе стороны их стенок.
Между верхней полкой ригеля и консоли и между подкрепляющими ребрами стенки ригеля и консоли установлено по высоте не менее двух рядов высокопрочных болтов 23.
Высота вертикального ребра, приваренного к внутренней полке колонны и к верхнему поясу консоли, превышает высоту ребра, приваренного к верхним полкам балки и ригеля.
Для обеспечения совместной работы подкрепляющих ребер верхних полок 17 и 7 ригеля 10 и консоли 9 их высота должна составлять 0,2-0,5 их длины.
Расстановка болтов вдоль стенки ригеля и консоли неравномерная: количество горизонтальных рядов болтов выше нейтральной оси сечения ригеля и консоли превышает количество рядов болтов ниже упомянутой оси сечения, что позволяет снизить материалоемкость узла, не снижая несущей способности фланцевого соединения.
Распорка 12 выполнена замкнутого поперечного сечения, преимущественно квадратного, и присоединена к ребру колонны посредством Т-образного фланца, полка которого приварена к торцу распорки, а стенка на болтах присоединена к ребру.
1. Узел металлического каркаса для малоэтажного здания, включающий двутавровую колонну, имеющую, по меньшей мере, в пределах нижнего этажа переменное сечение по высоте, с парными горизонтальными симметричными по обе стороны ее стенки ребрами жесткости, расположенными в плоскости верхней и нижней полок двутавровой балки, присоединенной сварными швами к внутренней полке колонны с образованием консоли, свободный конец которой в зоне наименьших изгибающих моментов соединен посредством высокопрочных болтов с ригелем, имеющим поперечное сечение, соответствующее сечению консоли, отличающийся тем, что между горизонтальными ребрами жесткости колонны, по меньшей мере, с одной стороны ее стенки установлены ребра для присоединения к ним распорок, смещенные от нейтральной оси сечения в сторону внешней полки колонны и размещенные параллельно ей, а к внутренней полке колонны и к верхнему поясу консоли приварено вертикальное ребро, расположенное в плоскости стенок консоли и колонны; ригель с консолью колонны соединен посредством фланцев, приваренных к их торцам и выступающих за пределы их верхних полок, при этом ригель и консоль снабжены подкрепляющими ребрами их верхних полок, расположенными в плоскости стенок ригеля и консоли и подкрепляющими ребрами их стенок, расположенными в одной плоскости выше нейтральной оси сечения ригеля и консоли параллельно их полкам.
2. Узел каркаса по п.1, отличающийся тем, что между верхней полкой ригеля и консоли и между подкрепляющими ребрами стенки ригеля и консоли установлено по высоте не менее двух рядов высокопрочных болтов.
3. Узел каркаса по п.1, отличающийся тем, что высота вертикального ребра, приваренного к внутренней полке колонны и к верхнему поясу консоли превышает высоту ребра, приваренного к верхним полкам балки и ригеля.
4. Узел каркаса по п.3, отличающийся тем, что высота ребра, приваренного к верхним полкам балки и ригеля, составляет 0,2-0,5 длины ребра.
5. Узел каркаса по п.1, отличающийся тем, что количество горизонтальных рядов болтов выше нейтральной оси сечения ригеля и консоли превышает количество рядов болтов ниже упомянутой оси сечения.
6. Узел каркаса по п.1, отличающийся тем, что распорка выполнена замкнутого поперечного сечения, преимущественно квадратного, и присоединена к ребру колонны посредством Т-образного фланца, полка которого приварена к торцу распорки, а стенка на болтах присоединена к ребру.
