Противоаварийная стальная балочная конструкция

Авторы патента:

Алексейцев Анатолий Викторович (RU)

Серпик Игорь Нафтольевич (RU)

E04B1/24 - из металла

Владельцы патента RU 2556761:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" (RU)

Изобретение относится к области строительства, в частности к противоаварийным стальным балочным конструкциям зданий. Технический результат - предупреждение обрушения конструкции при возникновении аварийных воздействий. В противоаварийной балочной конструкции, состоящей из двух швеллеров, один из швеллеров является разрезным и состоит из двух частей, связанных между собой средней пластиной. Средняя пластина соединена гибкими связями со стойкой. Соединения разрезного и неразрезного швеллеров у стен осуществляются с помощью болтов со втулками, а в пролетах - с помощью подкосных пластин, имеющих болтовые узлы соединения с неразрезным швеллером, снабженные храповыми механизмами. Соединения частей разрезного швеллера с этими пластинами выполнено с помощью узлов, включающих приваренные к подкосным пластинам болты, установленные в криволинейных вырезах стенок частей разрезного швеллера. Все вырезы стенок частей разрезного швеллера имеют храповые рейки, а болты, входящие в эти вырезы, снабжены стопорными устройствами. Перекрытия опираются на балочную конструкцию через планки, расположенные на верхней полке разрезного и неразрезного швеллера, но приваренные только к неразрезному швеллеру. 7 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при проектировании балочных конструкций промышленных и гражданских зданий с неполным каркасом, имеющих особо высокий и высокий уровни ответственности [1].

Известна балка (RU 2464386 C1, E04B 1/26, E04H 5/00 С1) увеличенной прочности и повышенной долговечности, достигаемой за счет усиления и защиты от коррозии опорных участков.

Известна также балка (RU 128222 U1, Е04В 1/94) повышенной огнестойкости, состоящая из несущего стержня в виде двутавра и огнезащитной облицовки, устойчивой к воздействию в виде неравномерного нагрева.

Недостатками указанных конструкций является незащищенность от аварийных воздействий, приводящих к разрушению их опорных узлов.

Задача изобретения - обеспечение недопущения прогрессирующих разрушений в здании с неполным каркасом при аварийном выключении из работы несущей системы средней опоры двухпролетной балки.

Технический результат - конструктивная схема балки, позволяющая предупреждать обрушение перекрытий и покрытий зданий в случае возникновения аварийных воздействий на стойки (локального нагрева при пожаре, провала в карстовую воронку, большой просадки грунта основания, техногенной аварии, террористического акта и т.п.).

Поставленная задача решена тем, что изготавливается противоаварийная стальная балочная конструкция, воспринимающая нагрузку от перекрытия и состоящая из двух швеллеров, свободно опирающихся на стены и стойку, отличающаяся тем, что один из швеллеров является разрезным и состоит из двух частей, связанных между собой средней пластиной с помощью болтов, приваренных к ней и установленных в криволинейных вырезах стенок частей разрезного швеллера, средняя пластина соединена гибкими связями со стойкой, соединения разрезного и неразрезного швеллеров у стен осуществляются с помощью болтов со втулками, а в пролетах - с помощью подкосных пластин, имеющих болтовые узлы соединения с неразрезным швеллером, снабженные храповыми механизмами, соединения частей разрезного швеллера с этими пластинами выполнено с помощью узлов, включающих приваренные к подкосным пластинам болты, установленные в криволинейных вырезах стенок частей разрезного швеллера, все криволинейные вырезы стенок частей разрезного швеллера имеют храповые рейки, а болты, входящие в эти вырезы, снабжены стопорными устройствами, перекрытия опираются на балочную конструкцию через планки, расположенные на верхней полке разрезного и неразрезного швеллера, но приваренные только к неразрезному швеллеру.

Конструкция поясняется схемами. На фиг. 1 изображена схема стальной балочной конструкции при нормативных условиях эксплуатации, где 1 - неразрезной швеллер, 2 - части разрезного швеллера, 3 - средняя пластина, 4 - подкосные пластины, 5 - планки; на фиг. 2 - схема трансформированной конструкции в нижнем положении при выключении стойки из работы несущей системы, где 6 - гибкие связи; на фиг. 3 - промежуточное положение конструкции; на фиг. 4 - разрез 1-1, где 7 - храповой механизм; на фиг. 5 - вид А, где 8 - втулка; на фиг. 6 - узел соединения пластины 4 с неразрезным швеллером 1; на фиг. 7 - разрез 2-2.

Балочная конструкция состоит из неразрезного 1 и частей 2 разрезного швеллера (фиг. 1). Каждая часть 2 разрезного швеллера связана с неразрезным швеллером с помощью болтов у опорных узлов на стены, при этом используется втулка 8 (фиг. 5), и подкосные пластины 4. Узлы соединения неразрезного профиля 1 и подкосных пластин 4 (фиг. 6) снабжены храповыми механизмами 7, обеспечивающими вращение элемента 4 относительно элемента 1. Части 2 разрезного швеллера соединены между собой средней пластиной 3 с приваренными к ней болтами, имеющими возможность перемещения по храповым рейкам криволинейных вырезов В1 в стенках частей 2 разрезного швеллера. Стойка, воспринимающая нагрузку от балочной конструкции при ее эксплуатации в нормальных условиях, соединена гибкими связями 6 со средней пластиной 3. Нагрузка от перекрытия передается на балочную систему через планки 5, приваренные только к неразрезному профилю 1.

При аварии части 2 разрезного швеллера приводятся в движение с помощью гибких связей 6. Подкосные пластины 4, средняя пластина 3 с помощью храповых механизмов 7 и храповых реек, установленных в криволинейных вырезах В1, В2, обеспечивают совместную эффективную работу элементов 1-4 по восприятию вертикальной нагрузки в любом из возможных трансформированных положений конструкции. При этом балочная конструкция перестраивается в рамную систему с шарнирными соединениями элементов 1 и 2, 2 и 3, 1 и 4, 2 и 4. В результате исключается обрушение перекрытия или покрытия.

Анализ типовых конструкций металлических балок [2, 3] и предложенного решения позволяет сделать вывод о том, что предлагаемая конструкция имеет повышенную живучесть при аварийном воздействии на стойку. Это в значительной мере снижает риск прогрессирующего обрушения несущей системы здания в условиях возникновения запроектных воздействий. Кинематика системы при аварийной ситуации исследовалась с помощью объемной компьютерной модели. Несущая способность предлагаемой конструкции проверялась путем ее конечно-элементного анализа в номинальном и трансформированных положениях.

Разработанную балочную конструкцию выполняют из сталей и сплавов, применяемых в строительстве, и монтируют известными приемами. При ее монтаже неразрезной швеллер 1 и части 2 разрезного швеллера должны быть связаны между собой хомутами для исключения существенных взаимных смещений по вертикали. При установке конструкции на опоры эти хомуты удаляются.

Источники информации

1. ГОСТ Р 54257-2010. Надежность строительных конструкций и оснований. - М.: Стандартинформ, 2011. - 18 с.

2. Васильченко, В.Т. Справочник конструктора металлических конструкций [Текст] / В.Т. Васильченко, А.Н. Рутман, Е.П. Лукьяненко // 2-е изд., перераб. и доп.Киев.: Будивэльнык, 1990. - 312 с.

3. Мельников, Н.П. Металлические конструкции промышленных зданий и сооружений. Справочник проектировщика [Текст] / Н.П Мельников, А.И. Бежевец, З.И. Брауде и др. - Владимир, 1962. - 591 с.

Противоаварийная стальная балочная конструкция, воспринимающая нагрузку от перекрытия и состоящая из двух швеллеров, свободно опирающихся на стены и стойку, отличающаяся тем, что один из швеллеров является разрезным и состоит из двух частей, связанных между собой средней пластиной с помощью болтов, приваренных к ней и установленных в криволинейных вырезах стенок частей разрезного швеллера, средняя пластина соединена гибкими связями со стойкой, соединения разрезного и неразрезного швеллеров у стен осуществляются с помощью болтов со втулками, а в пролетах - с помощью подкосных пластин, имеющих болтовые узлы соединения с неразрезным швеллером, снабженные храповыми механизмами, соединения частей разрезного швеллера с этими пластинами выполнено с помощью узлов, включающих приваренные к подкосным пластинам болты, установленные в криволинейных вырезах стенок частей разрезного швеллера, все криволинейные вырезы стенок частей разрезного швеллера имеют храповые рейки, а болты, входящие в эти вырезы, снабжены стопорными устройствами, перекрытия опираются на балочную конструкцию через планки, расположенные на верхней полке разрезного и неразрезного швеллера, но приваренные только к неразрезному швеллеру.

Изобретение относится к области строительства, в частности к стальному каркасу здания. Технический результат изобретения заключается в упрощении сборки каркаса.

Металлический каркас здания и способ его возведения // 2528709

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлическим каркасам многопролетных зданий. Техническим результатом изобретения является сокращение сроков возведения каркаса здания, использование материалов высокой заводской готовности, не требующих дополнительных технологических операций.

Быстровозводимое энергоэффективное каркасное здание // 2503781

Изобретение относится к области строительства, в частности к быстровозводимым энергоэффективным каркасным зданиям. Каркасное здание содержит фундамент, два не связанных между собой металлических каркаса, обшитых листами опалубки так, что они образуют единое связное опалубочное пространство стен и межэтажных перекрытий, включая мансардную крышу.

Металлический каркас одноэтажного многопролетного здания // 2498025

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлическому каркасу одноэтажного многопролетного здания. Технический результат заключается в повышении поперечной жесткости каркаса и уменьшении расхода металла.

Рама каркаса здания // 2488666

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлическим рамным конструкциям зданий различного назначения. .

Стальной каркас одноэтажного многопролетного здания // 2476647

Изобретение относится к области строительства, в частности к стальному каркасу одноэтажного многопролетного здания. .

Карнизный узел металлического рамного каркаса быстровозводимого здания // 2473748

Изобретение относится к области строительства, в частности к карнизному узлу металлического рамного каркаса быстровозводимых зданий или сооружений различного назначения.

Сталебетонный каркас здания // 2472904

Изобретение относится к области строительства, а именно к сталебетонному каркасу здания. .

Конструкция здания // 2470123

Изобретение относится к области строительства, в частности к зданию из металлических конструкций. .

Многопролетная двухэтажная поперечная рама каркаса здания // 2466243

Изобретение относится к области строительства, в частности к многопролетной двухэтажной поперечной раме каркаса здания. .

Металлический каркас здания и способы его возведения // 2574109

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлическому каркасу многопролетных зданий и способу его монтажа. Техническим результатом является снижение металлоемкости и упрощение монтажа. Металлический каркас здания включает металлические колонны, имеющие двутавровое сечение с опорными пластинами, соединенные с ними опорные элементы для установки на них плит перекрытий. Опорный элемент для плит перекрытия представлен ригелем и выполнен в виде разнополочной двутавровой балки с уширенной нижней полкой и отверстиями в стенке двутавровой балки ригеля. Соединительный элемент колонны с ригелем выполнен в виде пластины с отверстиями под крепежные элементы ригеля. Пластина прикреплена к внутренней полке двутавров колонны сварным швом на уровне этажей. К верхней полке ригеля прикреплен сварным швом металлический уголок его вертикальной полкой, а горизонтальная полка уголка соединена с плитой перекрытия посредством анкерного крепления. Полость между торцами плиты и ригелем заполнена монолитным железобетоном. Предложен способ монтажа каркаса. 2 н. и 1 з.п. ф-лы., 4 ил.

Конструктивный элемент в каркасных конструкциях // 2587211

Изобретение относится к области строительства, в частности к удлиненному элементу каркасных конструкций. Технический результат - упрощение сборки каркасных конструкций. Удлиненный и тонкостенный элемент с несколькими сторонами, проходящими вдоль продольной оси так, что элемент имеет множественную осевую симметрию относительно продольной оси. Каждая осесимметричная сторона включает в себя опорную поверхность в качестве точки опоры и крепления облицовки стены, и соединительную поверхность для крепления элемента к другим конструктивным элементам. Соединительная поверхность утоплена относительно опорной поверхности и находится на таком расстоянии, что когда элемент крепится обычными средствами крепления сквозь соединительную поверхность, средства крепления не выступают из поверхности опоры. Соединительные поверхности обеспечены группой отверстий для крепежных элементов. Также описан узел из таких конструктивных элементов. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ сокращения теплопотерь энергоэффективного здания // 2590962

Изобретение относится к области каркасного домостроения. Способ сокращения теплопотерь энергоэффективного здания, содержащего несущую каркасную конструкцию, панели стен и фермы покрытия, включает выполнение на ферме покрытия дополнительного нижнего пояса, препятствующего образованию «мостика холода» и проникновению холодного воздуха через конструкцию покрытия во внутрь здания. На ферме покрытия закрепляют дополнительный нижний пояс посредством подвесок, которые устанавливают с обеих сторон фермы покрытия в шахматном порядке или против друг друга. Между нижним поясом фермы покрытия и дополнительным нижним поясом укладывают теплоизоляционный материал. Подвески выполняют из композитного теплоизоляционного листового материала. Между нижним поясом фермы покрытия и панелью стены устанавливают термовкладыш, выполненный из дерева. Внутреннюю поверхность покрытия выполняют из облицованного листового материала. Изобретение позволяет повысить теплозащиту здания за счет ликвидации «мостиков холода» в месте опирания фермы покрытия на несущую наружную стену, снизить энергопотребление на отопление дома до минимально возможных размеров с обеспечением комфортного уровня температур. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Несущая конструкция многоэтажного большепролетного сооружения (варианты) и способ возведения многоэтажного большепролетного сооружения // 2596228

Изобретение относится к области строительства, в частности к несущей конструкции многоэтажного большепролетного сооружения. Технический результат изобретения заключается в увеличении свободного пространства сооружения. Несущий остов состоит из одного или нескольких двухэтажных несущих ярусов, последовательно располагаемых друг над другом по высоте сооружения. На верхнем этаже двухэтажного несущего яруса расположены несущие большепролетные междуэтажные металлические конструкции в виде плоских комбинированных ферменных систем, а в уровне нижнего этажа двухэтажного несущего яруса по краям пролетов в плоскости ферменных систем выполняются вертикальные связи высотой на этаж, связанные с узлами ферменных систем. Верхний и нижний пояса ферменных систем выполнены в виде поясных ферм либо поясных балок, в уровне которых установлены межпролетные фермы либо балки перекрытий поперечного направления. Железобетонные междуэтажные перекрытия устроены по верхнему уровню поясных ферм либо балок. Предложены другие варианты несущих конструкций и способ их возведения. 4 н.п. ф-лы, 11 ил.

Несущий каркас с соединительными узлами // 2600805

Изобретение относится к области строительства, а именно к несущему каркасу. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности каркаса. Каркас имеет узлы и по меньшей мере один компонент каркаса. Компоненты каркаса являются либо панелями, либо диагональными раскосами, либо их комбинацией. По меньшей мере один узел имеет соединительный элемент и по меньшей мере одну стойку. По меньшей мере один соединительный элемент имеет множество принимающих стойку элементов, которые расположены в соответствующем множестве граней воображаемого многогранника, и по меньшей мере одна стойка имеет первый конец, прикрепленный к одному из принимающих стойку элементов соединительного элемента первого узла, и второй конец, прикрепленный к соответствующему принимающему стойку элементу соединительного элемента другого узла. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 10 ил.

Узел несущего каркаса // 2600808

Изобретение относится к области строительства, а именно к несущему каркасу. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности каркаса. Несущий каркас содержит множество узлов и один компонент каркаса, выбранный из группы, состоящей из одного диагонального раскоса, одной панели и их комбинаций. Один из узлов содержит один соединительный элемент и одну стойку. Каждый из соединительных элементов содержит множество сопрягаемых отверстий, и каждая из стоек имеет первый конец, вставляемый в одно из сопрягаемых отверстий соединительного элемента первого узла, и второй конец, вставляемый в одно из сопрягаемых отверстий соединительного элемента другого узла. Один из узлов дополнительно содержит один держатель, имеющий множество несущих наружных поверхностей, и соответствующий соединительный элемент дополнительно содержит одно сопрягаемое с держателем отверстие. Первый конец держателя вставляется в одно из сопрягаемых с держателем отверстий, и его второй конец проходит наружу от соединительного элемента и соединяется с одним из компонентов каркаса. Держатель и стойки расположены по отношению друг к другу так, что наружные поверхности держателя находятся в контакте с проксимальной частью множества стоек и по существу охватывают их так, чтобы стабилизировать первый конец и передавать нагрузку компонентов каркаса стойкам, а также соединительному элементу. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Быстроразъемное соединение стержней из труб прямоугольного сечения // 2602540

Соединение стержней 1 и 2 из труб прямоугольного сечения, включает соединительные детали 3 и 4, которые выполнены в виде прямоугольных скоб из труб того же типоразмера, что и стержни. Скобы закреплены попарно на наружной стенке стержня 1. Скобы закреплены за центральную часть со смещением в противоположные стороны так, что их боковые части образуют наружные 5 и внутренние 6 выступы под посадку стенок стержня 2. На одной из стенок стержня 2 выполнены монтажные вырезы 7 под проход внутренних выступов 6. В вариантах исполнения стержни могут быть скреплены удобными для удаления сварными швами, болтами или пальцами. Унификация материалов скоб и стержней снижает материалоемкость и трудоемкость соединения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Быстровозводимое каркасное здание // 2613060

Изобретение относится к области строительства, в частности к быстровозводимым каркасным зданиям. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности конструкции. Быстровозводимое каркасное здание содержит фундамент, стены, межэтажные перекрытия. Стены здания состоят из двух жестких, не связанных между собой металлических каркасов - внутреннего несущего каркаса в виде опирающихся на фундамент вертикальных колонн и внешнего каркаса аналогичной конструкции на расстоянии. Вертикальные колонны внутреннего и внешнего каркасов выполнены в виде труб с продольным пазом по всей их длине, герметично соединенных между собой более прочными замковыми элементами диаметром, равным диаметру колонн, и с боковым надрезом длиной, равной длине соединяемых колонн. 3 ил.

Треугольная решетка стержневых конструкций с дополнительными полустойками и полураскосами (y-образными стойками) // 2618810

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и может быть использовано в стержневых конструкциях покрытий (перекрытий) зданий и сооружений различного назначения. Техническим результатом предлагаемого решения является уменьшение количества узловых соединений стержневых элементов решетки, сокращение дополнительных трудозатрат и расхода конструкционного материала. Указанный технический результат достигается тем, что треугольная решетка стержневых конструкций помимо верхнего (сжатого) пояса, нижнего (растянутого) пояса и раскосов между ними снабжена также дополнительными полустойками и полураскосами, имеющими Y-образное очертание. Каждый из пар этих полураскосов одним концом соединен с верхним поясом, а другим концом оперт на полустойку. Причем верхние узловые соединения полураскосов (верхних стержней Y-образных стоек) делят панели верхнего пояса на три части, а нижние узловые соединения полустоек (нижних стержней Y-образных стоек) совмещены с узловыми соединениями нижнего пояса и раскосов решетки. 2 табл., 9 ил.

Узловое соединение перекрестных стержневых конструкций // 2626100

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и может быть использовано в пространственно-стержневых конструкциях зданий и сооружений, например для соединения поясов перекрестных ферм. Техническим результатом предлагаемого решения является сокращение расхода конструкционного материала и дополнительных трудозатрат. Указанный технический результат обеспечивается тем, что в узловом соединении перекрестных стержневых конструкций, включающем сходящиеся в узел стержни трубчатых или двутавровых сечений и жестко прикрепленные к ним парные соединительные элементы в виде уголков, состыкованных между собой полками посредством болтов, парные уголки жестко закреплены по торцам соединяемых стержней с образованием VV-образных наконечников. В торцах соединяемых стержней трубчатых сечений средние ребра VV-образных наконечников формируют непосредственно жестко закрепленные между собой перья парных уголков. В торцах соединяемых стержней двутавровых сечений средние ребра VV-образных наконечников формируют перья парных уголков, жестко закрепленные с противоположных сторон стенок двутавровых стержней. 14 ил.