Стыковое соединение растянутых стержней

Авторы патента:

E04B1/58 - стержнеобразные строительные детали

Владельцы патента RU 2620114:

Марутян Александр Суренович (RU)

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.

Известно стыковое соединение растянутых гнутосварных стержней (принятое в качестве аналога), включающее осевые продольные прорези в стенках на торцах стержней, окантованные гнутыми фланцами с образованием полостей, в которых установлен пластинчатый вкладыш. Фланцы жестко прикреплены к торцам стержней и по примеру двухсторонних накладок соединены с вкладышем стяжными болтами [Еремин К.И. Стыковое соединение растянутых гнутосварных стержней. - Авторское свидетельство №1834957, 15.08.1993, бюл. №30].

Недостаток этого технического решения заключается в материалоемкости соединительных элементов, состоящих из парных фланцев и вкладыша между ними. Кроме того, фасонный профиль гнутых фланцев требует соблюдать соответствующую точность при изготовлении и сборочно-сварочных работах, что сопровождается ростом трудозатрат и стоимости.

Наиболее близкое техническое решение (принятое за прототип) представляет собой стыковое соединение нижних (растянутых) поясов стропильных и подстропильных ферм из гнутосварных профилей прямоугольного сечения, состоящее из врезных фасонок, торцевых заглушек и двухсторонних накладок. Фасонки размещены в осевых продольных прорезях в стенках, жестко прикреплены к торцам стержней и заглушкам, а также соединены между собой при помощи накладок и стяжных болтов [Ферменные конструкции системы Трасскон™ / Обнинск: ООО «Руукки Рус», 2009. - 88 с.].

Недостатком прототипа является материалоемкость соединительных элементов, включающих двухсторонние накладки. Кроме того, использование двойных комплектов болтовых креплений в аналоге и прототипе также увеличивает материалоемкость, а их установка приводит к дополнительным трудозатратам.

Техническим результатом предлагаемого решения является сокращение расхода конструкционного материала и дополнительных трудозатрат.

Указанный технический результат достигается тем, что 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.

Предлагаемое стыковое соединение растянутых стержней имеет достаточно универсальное техническое решение для применения в монтажных стыках конструкций из профильных труб различных сечений (квадратных, прямоугольных, ромбических, треугольных, пятиугольных, круглых, овальных, плоскоовальных, чечевидных). С не меньшей эффективностью его можно использовать в конструкциях из открытых (незамкнутых) профилей, например парных уголков или парных швеллеров, где фасонки, перестав быть врезными, дополнительно выполняют функции соединительных прокладок между парными элементами.

В стыковом соединении растянутых стержней по предлагаемому решению нет эксцентриситетов, свойственных известным соединениям внахлестку и создающих в них дополнительные моменты. Действие таких моментов характерно проявляется в нахлесточных соединениях гибких (тонких) элементов листовых конструкций с лобовыми швами. Здесь для снижения концентрации напряжений минимальную нахлестку рекомендуется принимать длиной не менее пяти толщин свариваемых элементов [Муханов К.К. Металлические конструкции: Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1978. - С. 135-136, рис. IV.18]. В предлагаемом стыковом соединении длина двойных нахлесток определяется количеством и диаметром болтов, а их симметричное расположение сохраняет центрирование стыкового соединения без двухсторонних накладок и без двойных комплектов болтовых креплений, что расширяет возможности для реализации нового технического решения.

В область рационального применения стыкового соединения растянутых стержней по предлагаемому решению могут войти такие сложные и ответственные системы несущих конструкций, как двухпоясные оболочки двоякой кривизны с регулярными треугольными ячейками, основой формообразования которых служат перекрестные фермы трех направлений с параллельными поясами. Для их соединения предусмотрены узлы, имеющие форму шестилучевых звездочек с болтовыми креплениями врезных фасонок через двухсторонние накладки [Мосягин Д.Л., Ружанский И.Л., Гладштейн Л.И. Разработка соединительного узла металлических конструкций сетчатых пространственных конструкций крупных инженерных сооружений. - Промышленное и гражданское строительство, 2010, №5. - С. 32-35]. Если в принятых узлах для монтажа несущих конструкций в наиболее оптимальном режиме двухсторонние накладки с двойными комплектами болтовых креплений частично заменить нахлесточными соединениями соответственно с одиночными комплектами болтовых креплений, по предлагаемому решению, то вполне очевидно, что положительный эффект может оказаться более весомым.

Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 показан вид сверху стыкового соединения растянутых стержней; на фиг. 2 - вид сбоку стыкового соединения растянутых стержней; на фиг. 3 приведен вид сверху стыкового соединения растянутых стержней до стыкования; на фиг. 4 - вид сбоку стыкового соединения растянутых стержней до стыкования; на фиг. 5 представлен вид сверху стыкового соединения растянутых стержней применительно к узлу перекрестных ферм трех направлений до стыкования (риски болтовых креплений условно не показаны).

Предлагаемое стыковое соединение растянутых стержней включает жестко прикрепленные к стержням врезные фасонки 1, соединенные между собой стяжными болтами внахлестку, а также торцевые заглушки 2. Каждая из фасонок 1 осевой продольной прорезью разделена на участки с болтовыми отверстиями, симметрично отогнутые в противоположные стороны на толщину фасонок.

Предлагаемое решение стыкового соединения растянутых стержней отличается от прототипа отсутствием двухсторонних накладок, что сокращает расход конструкционного материала и трудоемкость изготовления. Кроме того, в предлагаемом стыковом соединении использованы одиночные комплекты болтовых креплений вместо двойных комплектов, необходимых для прототипа, из-за чего дополнительные трудозатраты снижаются.

Количественно оценить сокращение конструкционного материала можно на примере прототипа в виде стыкового соединения нижнего (растянутого) пояса стропильной фермы ФС-24-IV системы «Трасскон», где масса врезных фасонок толщиной t=20 мм составляет 37 кг, а масса двух накладок Д6 (t=16 мм) - 1,5×2=3,0 кг. Тогда за счет отсутствия накладок в предлагаемом решении стыкового соединения расход конструкционного материала может сократиться в 40/37=1,08 раза (или на 8%). Здесь очевидно, что с учетом массы болтовых креплений сокращение расхода конструкционного материала будет более существенным.

Практический интерес представляет сравнение предлагаемого решения стыкового соединения растянутых стержней с болтовыми стыками на фланцах, принятыми в качестве типовых узлов для применения в несущих конструкциях покрытий зданий и сооружений. Такое сравнение достаточно корректно на примере монтажного стыка нижнего (растянутого) пояса стропильной фермы ФС-24-3,7 системы «Молодечно» [Стальные конструкции покрытий производственных зданий из замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения пролетом 18, 24 и 30 м с уклоном кровли 10%: типовой проект: серия 1.460.3-23.98. Выпуск I / разраб. ОАО ПИ Ленпроектстальконструкция. - Госстрой РФ, 2000. - 78 с.]. Основным результатом сравнения, представленным в таблице, стало сокращение расхода конструкционного материала на 3,4%.

В приведенном сравнении положительный эффект от использования предлагаемого соединения складывается не только из экономии материала монтажного стыка. Новое решение при прочих равных условиях, включая 8 болтов М24 класса прочности 10.9, позволяет отказаться от фланцев, для изготовления которых необходима дорогостоящая сталь электрошлакового переплава, обеспечивающего ее надежность против расслоения поперек проката. Еще одним слагаемым положительного эффекта является переход от повышенной точности изготовления фланцевых стыков к нормальной и грубой точности нахлесточных соединений с компенсационными возможностями за счет разницы диаметров болтов и отверстий.

Таким образом, представляется, что стыковое соединение растянутых стержней по предлагаемому решению достаточно перспективно для применения в несущих конструкциях зданий и сооружений с повышением их технико-экономических характеристик.

Стыковое соединение растянутых стержней, включающее жестко прикрепленные к стержням торцевые заглушки и врезные фасонки, соединенные между собой стяжными болтами внахлестку, отличающееся тем, что каждая из фасонок осевой продольной прорезью разделена на участки с болтовыми отверстиями, симметрично отогнутые в противоположные стороны на толщину фасонок.

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.

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.

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.

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.

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).

Узловое соединение структурной конструкции // 2599998

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для узловых соединений пространственных конструкций, например структурных плит покрытий (перекрытий).

Узел опирания решетчатой конструкции // 2599996

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.

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.

Стыковое соединение трубчатых стержней // 2632990

Предлагаемое изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении стержневых конструкций из труб. Техническим результатом предлагаемого изобретения является сокращение расхода конструкционного материала и дополнительных трудозатрат. Указанный технический результат достигается тем, что в стыковом соединении трубчатых стержней, включающем жестко прикрепленные к стержням торцевые заглушки и врезные кресты, соединенные между собой болтами внахлестку, каждый из сболченных лучей врезных крестов симметрично отогнут в противоположные стороны на толщину лучей. 3 ил., 1 табл.

Узловое соединение тонкостенных стержней пространственной конструкции // 2633713

Изобретение относится к строительству, а именно к узловому соединению тонкостенных стержней пространственной конструкции, и может найти применение в оболочках сферической, конической и других пространственных форм сооружений из металлических стержней двутаврового, таврового и швеллерного сечений. Узловое соединение тонкостенных стержней пространственной конструкции содержит соединительный элемент. При этом соединительный элемент выполнен в виде трубы многогранной с числом граней и с размерами, обеспечивающими стыковку необходимого числа стержней. На концах стержней к стенкам сечений прикреплены стенки переходников таврового сечения, полки которых прикреплены к соединительному элементу. Технический результат состоит в упрощении изготовления, монтажа и сборки узлового соединения. 3 ил.

Узловое сборно-разборное соединение деревянных стержней // 2633897

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при соединении деревянных элементов в решетчатых плоских и пространственных конструкциях. Технический результат - упрощение конструкции узла и его монтажа, повышение жесткости соединения. упрощение монтажа. В узловом сборно-разборном соединении деревянных стержней, включающем деревянные элементы и болты, каждый деревянный элемент снабжен стальными закладными деталями с приваренными к ним стальными пластинами, заглубленными в продольные пазы деревянных элементов и жестко зафиксированными в них. Болты изготовлены с разноименной резьбой на разных концах одного болта. 3 ил.

Узел соединения стеклопластиковых профилей в решетчатой конструкции // 2633927

Изобретение относится к области строительства, в частности к узловым соединениям стеклопластиковых профилей в решетчатых конструкциях, например, фермах покрытий зданий. Целью изобретения является снижение расхода материала на листовые стеклопластиковые фасонки, изготавливаемые методом пултрузии. Цель изобретения достигается тем, что в известном узле соединения стеклопластиковых профилей в решетчатых конструкциях, включающем пояс и стержни решетки, соединенные внахлест стеклопластиковой листовой фасонкой на болтах, листовая стеклопластиковая фасонка, изготовленная методом пултрузии, выполнена из нескольких слоев с различной ориентацией направления пултрузии. Для повышения несущей способности на смятие направление пултрузии крайних слоев листовой фасонки ориентировано по оси пояса, а средних слоев, выполненных из двух частей, соединенных по высоте пильчатым профилем, - по оси каждого из примыкающих стержней решетки. В ряде случаев целесообразно направление пултрузии крайних слоев листовой фасонки ориентировать по оси стержня решетки с наибольшим усилием, а средних слоев - по оси стрежня решетки с наименьшим усилием. В указанных выше случаях крайние и средние слои листовой фасонки выполнены разной толщины, а пояса и стержни решетки выполнены из парных профилей, например, швеллеров. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ замкового соединения тонкостенных элементов для каркасной пространственной конструкции здания // 2636202

Изобретение относится к области строительства зданий, а именно к способу сборки пространственной каркасной конструкции из тонкостенных элементов. Технической задачей изобретения является повышение эксплуатационных качеств. В способе сборки каркаса из тонкостенных элементов, включающем выполнение замкового соединения на соединяемых тонкостенных элементах, замковое соединение выполняют в виде конического углубления на каждом из соединяемых тонкостенных элементов внутреннем и наружном, конические углубления выполняют соосными. Место соединения соединяемых тонкостенных элементов покрывают клеящим слоем, после чего совмещают и фиксируют соединяемые элементы и скрепляют их крепежным элементом. Несущие узлы пространственной каркасной конструкции усиливают дополнительно. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Узловое соединение стержней п-образного сечения пространственной конструкции // 2645319

Изобретение относится к строительству, а именно к узловому соединению тонкостенных стержней пространственной конструкции, и может найти применение в оболочках сферической, конической и других пространственных форм сооружений из металлических стержней П-образного сечения. Узловое соединение тонкостенных стержней пространственной конструкции содержит соединительные элементы. При этом на концах соединяемых стержней к стенкам сечений прикреплены стенки соединительных элементов V-образного сечения с размерами, обеспечивающими стыковку необходимого числа стержней. Технический результат состоит в упрощении изготовления, монтажа и в облегчении узла. 2 ил.