Узловое соединение структурной конструкции

Авторы патента:

Марутян Александр Суренович (RU)

Алиев Саламбек Алимбекович (RU)

Нахаев Магомед Рамзанович (RU)

Сайдумов Магомед Саламувич (RU)

Муртазаев Сайд-Альви Юсупович (RU)

Берсанов Резван Альвиевич (RU)

E04B1/58 - стержнеобразные строительные детали

Владельцы патента RU 2599998:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова" (RU)

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для узловых соединений пространственных конструкций, например структурных плит покрытий (перекрытий). Техническим результатом изобретения является снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления и монтажа. В узловом соединении структурной конструкции, включающем пересекающиеся стержни поясных сеток с торцевыми заглушками и врезными зигзагообразными планками, а также раскосные элементы решетки со сплющенными и отогнутыми плоскими наконечниками, каждый из наконечников расположен между выступающими частями врезных планок и скреплен с ними посредством пропущенных в соосные отверстия болтов. При этом врезные зигзагообразные планки имеют форму равнобедренных трапеций, боковые стороны которых совпадают с линиями гибов плоских наконечников. 7 ил.

Известно узловое соединение двухпоясной пространственной конструкции с обрамлениями уголками торцов элементов, где одна из полок каждой фасонки выполнена с уширением для крепления со стержнями решетки [Орлик В.М. Узловое соединение пространственных стержневых конструкций. - Авторское свидетельство №648703, 28.02.1979, бюл. №7]. Конструкцию собирают на болтах без сварки.

Недостатком такого узлового соединения является необходимость двойного реза трубчатых элементов, что повышает трудоемкость изготовления. Кроме того, болтовые стыки уголковых фасонок требуют соблюдения повышенной точности как при изготовлении, так и на монтаже конструкций.

В узле пересечения разрезных стержней из трубчатых профилей можно использовать типовое соединение на болтах, включающее врезные фасонки и торцевые заглушки [Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы конструкций. Учебник для вузов / Под ред. В.В. Горева. - М.: Высшая школа, 2004. - С. 352, рис. 6.20]. Врезные фасонки одним концом проходят через середины торцов соединяемых стержней, деля каждую из торцевых заглушек на две равные части, а другим концом являются продолжением стержней, в котором расположены отверстия под болты. Если глубина врезки в 1,5…1,6 раза и более превышает диаметр трубы (высоту сечения), то влияние эксцентриситета на работу фасонки можно не принимать во внимание при расчете растянутых стержней, а в сжатых - учесть это влияние коэффициентом условий работы,равным 0,6. При этом отмеченные параметры глубины врезки обеспечивают равнопрочность стержня и прикрепления к нему врезной фасонки. На монтаже выступающие части фасонок заводят друг на друга внахлест и после совмещения отверстий крепят болтами.

Недостатком этого узлового соединения при пересечении в нем четырех стержневых элементов является наличие суммарного эксцентриситета, что вызывает дополнительный изгибающий момент и повышает материалоемкость конструкций.

Еще одним известным техническим решением является пространственная ферма (структурная конструкция) из трубчатых стержней, образованная поясными сетками, параллельными друг другу и соединенными между собой в узлах раскосами. В местах пересечения стержневые элементы поясов и раскосов одного направления прерываются, а другого остаются непрерывными. Стержневые элементы выполнены со сплющенными концами в виде плоских наконечников. Кроме того, в местах, делящих по длине их пополам, они сплющены с выделением плоских участков. При помощи одиночных гибов плоских наконечников и двойных гибов средних участков стержневым элементам раскосов придают V-образную форму. В соединительных узлах, совпадающих с местами пересечения, прерываемые стержневые элементы одного направления заводят друг на друга внахлестку и стыкуют с непрерывными стержневыми элементами другого направления при помощи центрально расположенных болтов и сдвоенных пар прижимных шайб [Space truss. - ЕР 1496166 А1, 12.01.2005, bulletin 2005/02].

Недостаток этого технического решения заключается в том, что сдвоенные пары прижимных шайб увеличивают трудозатраты изготовления и расход конструкционного материала, а их суммарная толщина является причиной заметных расцентровок в соединительных узлах. Узловые расцентровки могут привести к эксцентриситетам, превышающим одну четвертую высоты поясного элемента. В таких случаях необходимо учитывать дополнительные напряжения от моментов, что сопровождается повышением материалоемкости несущих конструкций.

Известно еще одно узловое соединение пересекающихся стержней, преимущественно трубчатых, включающее фланцы (торцевые заглушки) и врезанные в трубы планки (фасонки), скрепленные выступающими частями между собой внахлест посредством пропущенных в соосные отверстия болтов. При этом планки врезаны, по крайней мере, в двух уровнях по высоте сечения стержней перпендикулярно и симметрично по отношению к их продольным осям. Кроме того, боковыми кромками выступающих частей планок и стенками стержней образованы зазоры [Аванесов С.И., Марутян А.С., Трофимов В.И., Пименов И.Л., Саркисян О.В. Узловое соединение пересекающихся стержней. - Авторское свидетельство №1325144, 23.07.1987, бюл. №27].

Недостатком такого узлового соединения является определенная сложность производства монтажных работ из-за расположения врезных планок стержневых элементов одного направления по высоте между планками элементов другого направления. Причем наличие двойных прорезей в боковых стенках трубчатых элементов пересекающихся стержней увеличивает трудоемкость изготовления конструкций, особенно в случае применения круглых труб.

Наиболее близким техническим решением (принятым за прототип) к предлагаемому является узловое соединение пересекающихся стержней преимущественно из круглых труб, включающее торцевые заглушки и врезные планки. Планки размещены в середине по высоте сечения стержней перпендикулярно и симметрично по отношению к их продольным осям. Планки скреплены выступающими частями между собой внахлест посредством пропущенных в соосные отверстия болтов. Каждая из планок имеет зигзагообразную форму с параллельными друг другу выступающими частями. Все контактирующие поверхности болтовых нахлесточных соединений лежат в одной плоскости с продольными осями пересекающихся стержней [Марутян А.С., Янукян Г.М. Узловое соединение пересекающихся стержней. - Патент №2358068, 10.06.2009, бюл. №16].

Недостаток прототипа заключается в том, что соединяя пересекающиеся стержни поясных сеток, он не позволяет стыковать с ними раскосные элементы решетки и тем самым ограничивает область применения. Поэтому для использования в пространственных перекрестно-стержневых (структурных) конструкциях прототип нуждается в определенной доработке.

Техническим результатом предлагаемого решения является расширение области его применения с уменьшением расхода конструкционного материала, а также снижением трудоемкости изготовления и монтажа.

Указанный технический результат достигается тем, что в узловом соединении структурной конструкции преимущественно из круглых труб, включающем пересекающиеся стержни поясных сеток с торцевыми заглушками и врезными зигзагообразными планками, а также раскосные элементы решетки со сплющенными и отогнутыми плоскими наконечниками, каждый из наконечников расположен между выступающими частями врезных планок и скреплен с ними посредством пропущенных в соосные отверстия болтов. При этом врезные зигзагообразные планки имеют форму равнобедренных трапеций, боковые стороны которых совпадают с линиями гибов плоских наконечников.

Предлагаемое узловое соединение структурной конструкции имеет достаточно универсальное техническое решение. Так, узел на врезных планках упрощается, когда через его внутриузловую полость проходит цельный (неразрезной) стержневой элемент одного из пересекающихся направлений, и количество торцевых заглушек сокращается вдвое. Одновременно с этим также упрощаются планки, врезанные в цельный элемент, которые могут иметь плоскую форму.

В качестве другого примера использования предлагаемого узлового соединения можно привести один из вариантов структурной конструкции беспрогонного покрытия, где цельные (неразрезные) стержневые элементы одного из пересекающихся направлений выполнены из трубчатых профилей прямоугольного сечения.

Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 приведено узловое соединение структурной конструкции из круглых труб, вид сверху (болтовые крепления условно не показаны); на фиг. 2 - боковой разрез узла в уровне верхней поясной сетки (болтовые крепления условно не показаны); на фиг. 3 - боковой разрез узла в уровне нижней поясной сетки (болтовые крепления условно не показаны); на фиг. 4 показано узловое соединение структурной конструкции беспрогонного покрытия, вид сверху (болтовые крепления условно не показаны); на фиг. 5 - боковой разрез узла в уровне верхней поясной сетки беспрогонного покрытия (болтовые крепления условно не показаны); на фиг. 6 представлен снимок фрагмента опытного образца узлового соединения после его испытания на разрыв; на фиг. 7 - диаграмма растяжения опытного образца узлового соединения.

Узловое соединение структурной конструкции, преимущественно из круглых труб, включает пересекающиеся стержни поясных сеток 1 и раскосные элементы решетки 2. В торцах пересекающихся стержней 1 расположены заглушки (фланцы) 3 и планки (фасонки) 4. Зигзагообразные планки 4, скрепленные выступающими частями между собой внахлест, имеют форму равнобедренных трапеций и врезаны в середине по высоте сечений стержней 1 перпендикулярно и симметрично по отношению к их продольным осям. Торцы раскосных элементов 2 сплющены и отогнуты в виде плоских наконечников 5. В собранном на монтаже узловом соединении каждый из наконечников 5 расположен между выступающими частями врезных планок 4 и скреплен с ними посредством болтов, пропущенных в соосные отверстия 6. При этом боковые стороны врезных планок 4 совпадают с линиями гибов плоских наконечников 5.

Стержни одного из пересекающихся направлений могут быть выполнены цельными в виде неразрезного стержневого элемента 7, а врезанные в него планки 8 - плоскими.

Результаты экспериментальных исследований соединительного узла стержневых элементов из круглых труб на врезных планках подтвердили его необходимую и достаточную надежность, а также перспективность дальнейшей проработки для рационального и эффективного применения в структурных (пространственно-стержневых) конструкциях [Марутян А.С. Узловые соединения перекрестных систем и их расчет. - Строительная механика и расчет сооружений, 2010, №3. - С. 18-26]. Поэтому в предлагаемом узловом соединении выявленная надежность врезных планок позволяет придать им дополнительные функции с использованием в качестве прижимных деталей плоских наконечников раскосных элементов решетки, что способствует расширению области применения с уменьшением расхода конструкционного материала, а также снижением трудоемкости изготовления и монтажа.

Формирование сплющенных (плоские наконечники) и переходных частей раскосных элементов решетки рекомендуется производить с обеспечением уклона переходного участка 1/6…1/4 [1. Трофимов В.И., Каминский A.M. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений: Учебное пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2002. - С. 152; 2. J.A. Packer, J. Wardenier, X.-L. Zhao, G.J. van der Vegte and Y. Kurobane. Construction with hollow steel sections. Design Guide for rectangular hollow section (RHS) joints under predominantly static loading. CIDECT, 2009. - P. 102]. По линиям гибов плоских наконечников образуются листовые шарниры, что обеспечивает близкое соответствие расчетной схемы конструкции в виде шарнирно-стержневой системы ее действительной работе и сопровождается увеличением надежности узлового соединения.

Узловое соединение структурной конструкции, включающее пересекающиеся стержни поясных сеток с торцевыми заглушками и врезными зигзагообразными планками, а также раскосные элементы решетки со сплющенными и отогнутыми плоскими наконечниками, отличающееся тем, что каждый из наконечников расположен между выступающими частями врезных планок и скреплен с ними посредством пропущенных в соосные отверстия болтов, причем врезные зигзагообразные планки имеют форму равнобедренных трапеций, боковые стороны которых совпадают с линиями гибов плоских наконечников.

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

Стыковое соединение стержневых элементов металлических конструкций // 2590923

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.

Шарнирный узел пространственной стержневой конструкции регулярной структуры // 2586351

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.

Пространственный каркас зданий и сооружений, включающий узловое соединение стержней системы мархи // 2577339

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.

Узел соединения стержневых элементов пространственного каркаса (варианты) // 2570728

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

Узловое соединение стержневых элементов пространственной конструкции // 2558547

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.

Несущая конструкция с решеткой из овальной трубы // 2554643

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.

Ферма из ромбических труб (гнутосварных профилей) // 2548301

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

Узел рессорного типа опирания z-образных прогонов на основные несущие конструкции // 2548268

Изобретение относится к строительству, в частности узлу рессорного типа опирания Z-образных прогонов на несущие конструкции здания. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности и надежности узла опирания.

Узел соединения трубчатых стержней // 2541006

Изобретение относится к области строительства, а именно к узлам соединения трубчатых стержней, которые предназначены для изготовления опор линий электропередач, опор сотовой связи, опор для ветрогенераторных установок и т.д.

Узловое соединение структурной конструкции // 2601631

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). Техническим результатом изобретения является снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления и монтажа. Узловое соединение структурной конструкции, преимущественно из круглых труб, включает пересекающиеся стержни поясных сеток с торцевыми заглушками и врезными зигзагообразными планками, а также раскосные элементы решетки со сплющенными и отогнутыми плоскими наконечниками. Каждый из наконечников расположен между выступающими частями врезных планок и скреплен с ними посредством пропущенных в соосные отверстия болтов. При этом врезные зигзагообразные планки имеют форму равнобедренных трапеций, боковые стороны которых совпадают с линиями гибов плоских наконечников. 7 ил.

Несущая конструкция с решеткой из чечевидных труб // 2618771

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении ферм, прогонов, колонн, арок, рам и других длинномерных несущих решетчатых конструкций из труб. Несущая конструкция с решеткой из чечевидных труб включает пояса и жестко прикрепленную к ним решетку, выполненную со сплющенными концами из изогнутых элементов зигзагообразного очертания. При этом стержневые элементы решетки имеют чечевидные сечения с отношением габаритов 1/2,414, где большие габариты расположены в плоскостях конструкций, а меньшие - из плоскостей. Технический результат состоит в уменьшении трудоемкости изготовления несущих конструкций и снижении затрат на них. 1 табл., 6 ил.

Узел сопряжения балок в одном уровне // 2619293

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.

Способ изготовления узла сопряжения балок в одном уровне // 2619295

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.

Узел структурной стержневой конструкции // 2619568

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.

Стыковое соединение растянутых стержней // 2620114

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.

Узловое соединение стержней коробчатого сечения пространственной конструкции // 2623507

Изобретение относится к строительству, а именно к узловому соединению стержней в пространственных конструкциях покрытий, и может найти применение в оболочках сферической, конической и других пространственных форм сооружений из металлических стержней коробчатого сечения. Узловое соединение стержней коробчатого сечения пространственной конструкции содержит плоские накладки. При этом на концах стержней к стенкам сечений прикреплены стенки переходников швеллерного сечения полками внутрь, а плоские накладки с размерами, обеспечивающими стыковку необходимого числа стержней, прикреплены к полкам переходников. Технический результат состоит в упрощении изготовления, монтажа и сборки узлового соединения. 3 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.

Соединительный узел для пространственно расположенных стержневых элементов и несущая пространственно-стержневая структурная конструкция, в частности для пролетных строений мостов, большепролетных перекрытий и покрытий, сооружений башенного типа (варианты) // 2629268

Изобретение относится к области строительства, а именно соединительным узлам для пространственно расположенных стержневых элементов для несущих пространственно-стержневых структурных конструкций, в частности для пролетных строений мостов, большепролетных перекрытий и покрытий, сооружений башенного типа. Соединительный узел для металлического пространственно-стержневого структурного несущего каркаса включает центральный узловой элемент и соединяемые в пространственную структурную конструкцию стержневые элементы сетевой решетки поясов и межпоясных раскосов прокатного профиля. При этом центральный узловой элемент выполнен в виде прямой призмы круглого либо квадратного, либо многоугольного сечения. Для фиксации и крепления раскосных стержневых элементов к центральному узловому элементу при помощи угловых фасонок по боковым вертикальным граням, а также по горизонтальным плоскостям центрального узлового элемента предусмотрены пазы прямоугольного сечения, ответно повторяющие плоскости устанавливаемых в них угловых вертикальных фасонок. Для фиксации и крепления поясных двутавровых стержневых элементов двутаврового профиля по боковым вертикальным граням центрального узлового элемента предусмотрены пазы прямоугольного сечения, ответно повторяющие плоскости устанавливаемых в них вертикальных стенок поясных двутавровых стержневых элементов. Соединение центрального узлового элемента с примыкающими фасонными элементами выполняется при помощи сварки по контуру примыкания смежных элементов, а соединение центрального узлового элемента с примыкающими поясными двутавровыми стержневыми элементами выполняется при помощи сварки через отверстия, выполненные в центральном узловом элементе вдоль торцевых плоскостей вертикальных стенок поясных двутавровых стержневых элементов, установленных в пазы прямоугольного сечения по боковым вертикальным граням центрального узлового элемента. Также описаны варианты соединительного узла для металлического пространственно-стержневого структурного несущего каркаса, двух- и более ярусная несущая пространственно-стержневая конструкция, двухъярусная несущая пространственно-стержневая конструкция, трехъярусная несущая пространственно-стержневая конструкция, а также несущая пространственно-стержневая конструкция. Технический результат состоит в повышении несущей способности узлового соединения пространственно расположенных стержневых элементов. 8 н.п. ф-лы, 116 ил.

Стыковое соединение растянутых гнутосварных стержней // 2632724

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении стержневых конструкций из гнутосварных профилей. Техническим результатом предлагаемого решения является уменьшение трудоемкости его изготовления, сборки и монтажа, а также сокращение расхода конструкционного материала. Указанный технический результат достигается тем, что в стыковом соединении растянутых гнутосварных стержней, включающем прикрепленные к стержням зигзагообразные фланцы со стянутыми на болтах стенками, которые усилены уголковыми накладками, жестко скрепленными с ними и в собранном соединении взаимно упертыми друг в друга. 3 ил., 1 табл.