Узел соединения строительных элементов
NODE FOR CONNECTING BUILDING ELEMENTS

Область техники
Изобретение относится к области строительства зданий и сооружений и предназначено для соединения длинномерных строительных элементов, в том числе балок и стоек.
Уровень техники
Известно устройство - замкнутый кубический соединитель (патент US 4271654, фиг. 1А, 1В, 1С, 3А, 3В и 4, дата публикации 09.06.1981 г.). Замкнутый кубический соединитель выполнен в виде металлического куба. Для облегчения конструкции в замкнутом кубическом соединителе выполнены центральные отверстия со стороны каждой из его стенок. При этом со стороны каждой из стенок выполнены по четыре резьбовых отверстия. Замкнутый кубический соединитель предназначен для соединения между собой длинномерных строительных элементов в виде балок и стоек прямоугольного или двутаврового поперечного сечения. При этом на торце каждого длинномерного строительного элемента установлена соединительная пластина с четырьмя отверстиями под болты. Указанные отверстия в соединительной пластине выполнены каждое соосно резьбовым отверстиям в замкнутом кубическом соединителе.
Недостатком известного технического решения является низкая надежность.
Известно устройство устройство для соединения строительных конструкций (патент РФ №159719, дата публикации 20.02.2016 г.). Устройство для соединения строительных конструкций выполнено в виде полого куба. При этом образовано входное отверстие для обеспечения доступа в полость по крайней мере на одной из стенок полого куба. В остальных стенках полого куба выполнены отверстия для прохождения крепежных средств. Отверстия выполнены прямоугольной формы с закругленными краями. Выполнение соединения посредством одного крепежного элемента обеспечивает малую надежность в процессе эксплуатации.
Недостатком известного технического решения является низкая надежность.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) открытый кубический соединитель (патент US 4271654, фиг. 8, дата публикации 09.06.1981 г.). Открытый кубический соединитель выполнен в виде полого куба со скошенными по крайней мере двумя ребрами. Одна из стенок открытого кубического соединителя выполнена с входным отверстием, обеспечивающим доступ к внутренней полости куба. При этом в каждой из оставшихся стенок открытого кубического соединителя выполнено по четыре отверстия для крепежных элементов. Открытый кубический соединитель предназначен для соединения между собой длинномерных строительных элементов в виде балок и стоек прямоугольного или двутаврового поперечного сечения. При этом на торце каждого длинномерного строительного элемента установлена соединительная пластина с четырьмя отверстиями под крепежные элементы. Указанные отверстия в соединительной пластине выполнены каждое соосно отверстиям в открытом кубическом соединителе. При этом в отверстия под крепежные элементы расположены внутри периметра поперечного сечения прямоугольной балки или стойки. Таким образом ограничено расстояние между соседними крепежными элементами. Каждый крепежный элемент пропущен через соответствующее отверстие в стенке открытого кубического соединителя и соответствующее отверстие в соединительной пластине. Крепежные элементы выполнены в виде шпилек, вкрученных в материал стенки кубического соединителя и соединительной пластины. Таким образом вся нагрузка в процессе эксплуатации приходится на материал кубического соединителя и соединительной пластины в месте выполнения резьбы.
Недостатком прототипа является низкая надежность.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что в узле соединения строительных элементов, содержащем соединительный элемент, две стойки и три балки, соединительный элемент содержит две первые стенки, три вторые стенки и третью стенку, соединенные друг с другом с образованием прямоугольного параллелепипеда с внутренней полостью, а также крепежные элементы, причем первые стенки расположены с противоположных сторон прямоугольного параллелепипеда по отношению друг к другу, а вторые стенки расположены между первыми стенками, крепежный элемент выполнен в виде продолговатого стержня с резьбовой частью, головкой и гайкой, каждая стойка выполнена с замкнутым поперечным сечением и снабжена первой пластиной, присоединенной к этой стойке со стороны одного из ее торцов, перпендикулярно стойке, причем первая пластина выполнена с образованием выступающей части по отношению к стойке, каждая балка выполнена с двутавровым поперечным сечением и снабжена второй пластиной, присоединенной к этой балке со стороны одного из ее торцов, перпендикулярно балке, в каждой первой стенке и в каждой второй стенке выполнено по четыре крепежных отверстия, в выступающей части первой пластины выполнено четыре крепежных отверстия, во второй пластине выполнено четыре крепежных отверстия, в третьей стенке выполнено входное отверстие, каждая первая пластина присоединена к соответствующей ей первой стенке посредством крепежных элементов, при этом головка каждого крепежного элемента расположена во внутренней полости, резьбовая часть расположена с противоположной стороны от первой стенки и первой пластины по отношению к головке этого крепежного элемента, на резьбовую часть навинчена гайка, каждая балка присоединена к соответствующей этой балке второй соединительной стенке посредством крепежных элементов, при этом головка каждого крепежного элемента расположена во внутренней полости, резьбовая часть резьбовая часть расположена с противоположной стороны от второй стенки и второй пластины по отношению к головке этого крепежного элемента, на резьбовую часть навинчена гайка, в частном случае по крайней мере в каждой первой соединительной стенке и каждой первой соединительной пластине выполнено дополнительное отверстие, в другом частном случае каждый крепежный элемент присоединен к соответствующей стенке.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами (фиг. 1-2), где на фиг. 1 показан общий вид узла соединения строительных элементов, на фиг. 2 показан вид сверху со стороны одной из стоек.
На чертеже обозначены: вторая пластина 1, третья стенка 2, первая пластина 3, головка 4, стойка 5, гайка 6, резьбовая часть 7, балка 8, крепежный элемент 9, вторая стенка 10, дополнительное отверстие 11, первая стенка 12, внутренняя полость 13, входное отверстие 14.
Общие замечания
Здесь и далее упоминание верхний и нижний соотносятся с учетом направления вектора силы тяжести при обычном для данного устройства расположении в процессе использования. Термины горизонтально и вертикально и их производные понимаются в смысле расположения перпендикулярно вектору силы тяжести или параллельно ему, соответственно.
Раскрытие изобретения
Основными элементами узла соединения строительных элементов (далее по тексту иногда именуемого устройство) являются соединительный элемент, две стойки 5, три балки 8 и крепежные элементы 9.
Соединительный элемент выполнен виде полого прямоугольного параллелепипеда, в частном случае полого куба. Соединительный элемент состоит из двух первых стенок 12, трех вторых стенок 10 и третьей стенки 2. Первые стенки 12, третья стенка 2 и вторые стенки 10 могут быть выполнены как отдельные пластинчатые элементы, соединенные между собой, например посредством сварного соединения, или могут быть по крайней мере частично выполнены заодно, например в виде изогнутого листового металла. При этом сварное соединение может быть осуществлено лишь по некоторым ребрам.
Первые стенки 12 в процессе эксплуатации устройства расположены в целом горизонтально и предназначены для подсоединения стоек 5. Первых стенок 12 в устройстве выполнено две. Первые стенки 12 расположены с противоположных сторон прямоугольного параллелепипеда. В каждой из первых стенок 12 выполнено дополнительное отверстие 11. Дополнительное отверстие 11 способствует распределению напряжения в материале первой стенки 12 при перепадах температур. В частном случае, дополнительное отверстие 11 выполнено с обеспечением прохождения через него различных коммуникационных линий, в том числе водоснабжения, газоснабжения, электроснабжения и другие). В каждой первой стенке 12 выполнено по крайней мере по два крепежных отверстия для крепежных элементов 9. В частном случае крепежных отверстий в каждой первой стенке 12 выполнено по четыре. Крепежные отверстия расположены вблизи углов первой стенки 12.
Вторые стенки 10 расположены перпендикулярно первым стенкам 12. Вторых стенок 10 в устройстве выполнено три. В каждой второй стенке 10 выполнено по крайней мере два крепежных отверстия. В частном случае крепежных отверстий в каждой второй стенке 10 выполнено по четыре. Крепежные отверстия расположены вблизи углов второй стенки 10.
Третья стенка 2 расположена перпендикулярно первым стенкам 12. Третья стенка 2 выполнена с обеспечением доступа к внутренней полости 13, например посредством выполнения в ней входного отверстия 14. При этом размеры входного отверстия 14 выполнены с обеспечением вхождения во внутреннюю полость 13 инструмента для завинчивания крепежных элементов 9.
Стойка 5 выполнена в виде длинномерного элемента, длинна которого больше, чем размеры его поперечного сечения, и по крайней мере одну первую пластины 3, присоединенной к его торцу. Стойка выполнена полой с замкнутым поперечным сечением, например круглым, квадратным или любым другим. В частном случае стойка выполнена с четырехугольным поперечным сечением.
Первая пластина 3 представляет собой металлическую пластину. Первая пластина 3 в частном случае выполнена четырехугольной. Размеры первой пластины 3 выполнены большими, чем размеры поперечного сечения стойки с образованием выступающей части. В частном случае выступающая часть может быть выполнена по всему периметру стоечного элемента или выступать только с двух противоположных сторон от него. В первой пластине 3, в частном случае в ее выступающей части, выполнены крепежные отверстия. В частном случае крепежных отверстий в первой пластине 3 выполнено четыре.
Балка 8 представляет собой длинномерный строительный элемент, длинна которого больше, чем размеры его поперечного сечения. Балка 8 в частном случае выполнена с поперечным сечением в виде двутавра. Балка 8 снабжена второй пластиной 1.
Вторая пластина 1 представляет собой металлическую пластину, закрепленную на торце балки 8. Вторая пластина 1 в частном случае выполнена четырехугольной. Во второй пластине 1 выполнены крепежные отверстия. В частном случае крепежных отверстий во второй пластине 1 выполнено четыре.
Крепежные элементы 9 выполнены с обеспечением возможности фиксации взаимного положения элементов конструкции. Крепежный элемент состоит из головки 4, резьбовой части 7 и гайки 6. Крепежные элементы 9 установлены в крепежных отверстиях первых стенок 12 и вторых стенок 10. При этом крепежные элементы 9 могут быть закреплены в указанных крепежных отверстиях, например, посредством сварного соединения.
Каждая стойка 5 присоединена первой пластиной 3 к соответствующей этой стойке 5 первой стенке 12 соединительного элемента. При этом каждый крепежный элемент 9 пропущен через соответствующее этому крепежному элементу 9 крепежное отверстие в первой стенке 12 и в первой пластине 3. На резьбовую часть 7, со стороны первой пластины 3, противоположной соединению с первой стенкой 12, навинчена гайка 6.
Каждая балка 8 присоединена второй пластиной 1 к соответствующей этой балке 8 второй стенке 10 соединительного элемента. При этом каждый крепежный элемент 9 пропущен через соответствующее этому крепежному элементу 9 крепежное отверстие во второй стенке 10 и во второй пластине 1. На резьбовую часть 7, со стороны второй пластины 1, противоположной ее соединению со второй стенкой 10, навинчена гайка 6.
Осуществление изобретения
В случае использования указанных выше элементов и средств, изобретение реализуется следующим образом.
Изготавливают соединительный элемент из листового металла посредством образования перегибов и сварных соединений в необходимых местах до образования формы прямоугольного параллелепипеда. В противоположных стенках (будущих первых стенках 12) выполняют дополнительные отверстия 11. Также возможно выполнение дополнительных отверстий во вторых стенках 10. За счет чего обеспечивают распределение напряжения в материале соединительного элемента при перепадах температур в процессе эксплуатации. В третьей стенке 2 выполняют входное отверстие 14. В каждой из первых стенок 12 и вторых стенок 10 выполняют по четыре крепежных отверстия.
В прототипе соединительный элемент выполнен со скошенными ребрами, которые уменьшают площадь стенки и как следствие площадь контакта. За счет выполнения соединительного элемента в виде прямоугольного параллелепипеда обеспечивают увеличение площади контакта первых пластин 3 и вторых пластин 1 с соединительным элементом по сравнению с прототипом.
Изготавливают крепежные элементы 9. Крепежные элементы 9 размещают в крепежных отверстиях первых стенок 12 и вторых стенок 10. В случае необходимости головки 4 присоединяют к первым стенкам 12 или вторым стенкам 10 посредством сварного шва.
Изготавливают балки 8. При этом, по крайней мере к одному торцу каждой балки 8 присоединяют вторую пластину 1. Предварительно в каждой второй пластине 1 выполняют по четыре крепежные отверстия. По крайней мере к одному торцу каждой стойки 5 присоединяют первую пластину 3 с образованием выступающей части. Предварительно в каждой выступающей части первой пластины 3 выполняют по четыре крепежные отверстия.
Таким образом, за счет выполнения первых пластин 3 с выступающими частями, обеспечивают увеличение расстояния между крепежными элементами 9, тем самым увеличивая прижимное усилие по всей площади, а значит повышая надежность крепления. За счет выведения крепежных элементов 9 за периметр поперечного сечения стойки 5, обеспечивают возможность использования в качестве крепежных элементов 9 болтов с гайками 6, а не шпилек как в прототипе. При этом возможно уменьшение толщины первой пластины 3, что уменьшает материалоемкость изделия.
На строительной площадке в фундамент заливают закладную деталь, выполненную по типу первой пластины 3 и второй пластины 1. Далее на ней закрепляют соединительных элемент одной из первых стенок 12 к закладной детали. Соединение может быть осуществлено посредством болтового соединения или посредством сварного шва. Далее к первой стенке 12, противоположной той, которая соединена с закладной деталью, присоединяют стойку 5. При этом первую пластину 3 стойки 5 совмещают с первой стенкой 12 и пропускают каждый крепежный элемент 9 через соответствующее ему крепежное отверстие в первой пластине 3. Во внутреннюю полость 13 соединительного элемента вводят инструмент для удержания головки 4, в случае отсутствия крепления головки 4 к первой стенке 12. С противоположной стороны крепежного элемента 9, по отношению к головке 4, на резьбовую часть 8 навинчивают гайку 6 и затягивают ее.
На противоположном (верхнем) конце стойки 5 закрепляют другой соединительный элемент одной из его первых стенок 12. При этом третью стенку 2 располагают со стороны уличной стены здания. Ко вторым стенкам 10 присоединяют балки 8. При этом вторую пластину 1 каждой балки 8 совмещают с соответствующей этой балке 8 второй стенкой 10 соединительного элемента. Каждый крепежный элемент 9, установленный во второй стенке 10, пропускают в соответствующее ему крепежное отверстие второй пластины 1 и закрепляют посредством гайки 6. Таким образом присоединяют балки 8 по всем трем вторым стенкам 10.
За счет выполнения крепления посредством крепежных элементов 9 содержащих гайку 6 обеспечивают распределение нагрузки на первую пластину 3 от боковых перекосов стойки 5, в отличии от прототипа, где нагрузка целиком воспринимается резьбовыми поверхностями первой пластины 3 и первой стенки 12.
Таким образом, за счет выполнения узла соединения строительных элементов с совокупностью признаков, описанных в формуле, обеспечивает повышение его надежности.