УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ КОЛОННЫ С РИГЕЛЕМ
COLUMN CONNECTION ASSEMBLY WITH CROSSBAR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к строительству, преимущественно к сборным железобетонным каркасам зданий и сооружений.
Уровень техники
Известен узел соединения ригеля с железобетонной колонной, включающий установленный в технологическом углублении колонны монтажный столик, на который оперта нижняя часть ригеля, закрепленного при помощи высокопрочной шпильки, пропущенной через отверстия торцевых пластин монтажного столика и закладную деталь ригеля (см. патент на полезную модель RU 155481, МПК: Е04В1/38, опубл. 10.10.2015).
Известен опорный узел соединения ригеля с железобетонной колонной, включающий закладную деталь в железобетонной колонне с гнездом для съемной опорной консоли, выполненной с шипом для фиксации в упомянутом гнезде, и закладную деталь ригеля, образующую монтажную щель для навески ригеля на опорную консоль (см. патент на полезную модель RU 114697, МПК: Е04В1/38, опубл. 10.04.2012).
В качестве наиболее близкого аналога, по наличию признаков, сходных с существенными признаками заявляемого технического решения, принят узел соединения горизонтального и вертикального элементов каркаса (ригеля и колонны), конструкция которого раскрыта в патенте US 7213376, МПК: Е04В1/21, Е04В1/38, опубл. 08.05.2007г.
Согласно описания изобретения к патенту US 7213376, известный узел содержит закладные детали в колонне и в концевой части ригеля и соединяющую их разъемную консоль, состоящую из опорной части и стопорной пластины с отверстиями, соединенных между собой и с закладной деталью колонны посредством болтов. Болты проходят через соосные сквозные отверстия стопорной пластины и опорной части и фиксируются в резьбовых отверстиях, выполненных в закладной детали колонны.
Известный узел обеспечивает простоту соединения колонны с ригелем, который устанавливается с опорой на консоль, входящую при этом в монтажную щель, образованную закладной деталью на торце ригеля. Стопорная пластина входит в зацепление с торцевой пластиной закладной детали ригеля, исключая соскальзывание ригеля с консоли.
Надежность работы узла в известном решении обеспечена тем, что на сопрягаемых поверхностях консоли и закладной детали колонны сформированы рифли (борозды), образующие множество соединений по типу «выступ-паз», обеспечивающие равномерность передачи нагрузки на закладную деталь колонны.
Недостатком такого конструктивного решения являются трудоемкость и высокие требования к точности изготовления рифленых поверхностей, что предполагает использование специального прецизионного оборудования и необходимость привлечения высококвалифицированных специалистов.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение вышеупомянутых недостатков.
Достигаемый технический результат заключается в упрощении изготовления элементов узла за счет повышения технологичности конструкции и снижения требований к точности и повторяемости размеров, при сохранении простоты и надежности соединения.
Раскрытие изобретения
Упомянутый результат достигается благодаря тому, что в узле соединения колонны с ригелем, включающем закладную деталь в концевой части ригеля, закладную деталь в колонне и связывающую их разъемную консоль, содержащую опорную часть и стопорную пластину с отверстиями для болтов, соединяющих стопорную пластину с опорной частью и закладной деталью колонны, согласно заявляемому изобретению, опорная часть выполнена в виде двух втулок, каждая из которых установлена в посадочном гнезде, сформированном в закладной детали колонны, имеющем резьбовое отверстие в донной части, и зафиксирована посредством болта, пропущенного через отверстие стопорной пластины и осевое отверстие втулки и закрепленного в резьбовом отверстии посадочного гнезда, при этом втулки и посадочные гнезда выполнены с ответными коническими посадочными поверхностями.
Предлагаемое техническое решение может быть использовано для соединения любых горизонтальных и вертикальных элементов конструкции, т.е. термины «ригель» и «колонна» понимаются в самом широком их толковании.
Существенными отличиями предлагаемого технического решения от ближайшего аналога являются:
- выполнение в закладной детали колонны посадочных гнезд (углублений, несквозных отверстий, выемок) с резьбовыми отверстиями в донной части;
- выполнение опорной части консоли составной из двух втулок, каждая из которых установлена в соответствующем посадочном гнезде и зафиксирована посредством болта, пропущенного через отверстие стопорящей пластины, осевое отверстие втулки и закрепленного в резьбовом отверстии посадочного гнезда;
- выполнение сопрягаемых поверхностей посадочных гнезд и втулок в виде ответных конических поверхностей, обеспечивающих возможность образования конической посадки.
В основу предлагаемого конструктивного решения узла соединения положено использование тел и поверхностей вращения. И втулки, образующие опорную часть консоли, и посадочные гнезда в закладной детали колонны, представляют собой тела вращения, технология изготовления которых, в отличие от рифлений, не представляет сложности и осуществляется на простых станках.
Сопрягаемые посадочные поверхности втулок и посадочных гнезд выполнены ответными коническими, т. е. с одинаковыми номинальными углами конусов, и образуют коническую посадку. Такая посадка обеспечивает высокую плотность соединения при сравнительно невысоких требованиях к точности размеров сопрягаемых деталей.
Как результат – существенное упрощение технологии изготовления элементов соединения, снижение трудоемкости производства, отсутствие необходимости использования сложной высокоточной техники и высококвалифицированных специалистов.
Верхняя втулка воспринимает вертикальные нагрузки от ригеля, нижняя – нагрузки от крутящего момента. Совместную работу верхней и нижней втулок обеспечивает стопорная пластина, которая в отличие от прототипа, не только выполняет свою прямую функцию и исключает соскальзывание ригеля с консоли, но и объединяет втулки в единый механизм, способствует включению нижней втулки в работу и передаче на нее части вертикальных нагрузок.
Диаметр осевого отверстия каждой втулки выполнен больше внешнего диаметра болта, что позволяет скомпенсировать возможные погрешности в расположении резьбового отверстия посадочного гнезда и упрощает монтаж.
Краткое описание чертежей
Суть технического решения поясняется чертежами, на которых показаны:
на фиг. 1 – узел соединения колонны с ригелем, общий вид с частичным разрезом;
на фиг. 2 – сечение А-А с фиг.1;
на фиг. 3 – закладная деталь колонны;
на фиг. 4 – консольная часть узла в разобранном виде;
на фиг. 5 – сечение В-В с фиг. 4;
на фиг. 6 – вид ригеля на торец с закладной деталью.
Осуществление изобретения
Узел соединения колонны с ригелем включает (см. фиг.1) закладную деталь 1 в концевой части ригеля 2, закладную деталь 3 в железобетонной колонне 4 и связывающую их консоль 5.
Ригель 2 и колонна 4 представляют собой сборные железобетонные конструкции заводского изготовления. Закладные детали 1 и 3, снабженные анкерными стержнями (показаны тонкими линиями), устанавливаются в ригеле 2 и колонне 4, соответственно, на этапе изготовления.
Консоль 5 состоит из опорной части, выполненной в виде двух втулок 6 и 6´, и стопорной пластины 7 (см. фиг. 2), соединенных между собой и с закладной деталью 3 колонны 4 посредством болтов 8.
Для установки втулок (6 и 6´) в закладной детали 3 колонны выполнены посадочные гнезда 9 и 9´ (см. фиг. 3) с конической боковой (рабочей, посадочной) поверхностью 10 и с резьбовыми отверстиями 11 в донной части. Глубина посадочных гнезд 9 определяется на основании расчетных нагрузок на консоль 5.
Узел легко и просто монтируется в условиях стройплощадки. В посадочные гнезда 9 и 9´ устанавливают втулки 6 и 6´, соответственно (см. фиг. 4).
На наружной поверхности каждой втулки 6 (6´), со стороны посадочного торца (основания), сформирована коническая поверхность 12, ответная сопрягаемой с ней конической поверхности 10 посадочного гнезда 9 (9´), что обеспечивает образование конической посадки.
Поверх втулок накладывают стопорную пластину 7 с выполненными в ней сквозными отверстиями 13, при этом отверстия 13 пластины 7 размещают на одной оси с отверстиями 14 втулок 6 (6´). Через соосно размещенные отверстия 13 стопорной пластины 7 и осевые отверстия 14 втулок 6 (6´) пропускают болты 8, которые закрепляют в резьбовых отверстиях 11 соответствующих посадочных гнезд.  Под головки болтов 8 могут быть подложены шайбы 15.
Диаметр осевого отверстия 14 втулки 6 больше диаметра отверстия 13 пластины 7 и внешнего диаметра болта 8 (см. фиг. 4, 5), что позволяет скомпенсировать возможные погрешности в расположении резьбового отверстия и обеспечить соединение деталей. Все детали узла отличаются высокой технологичностью и могут быть изготовлены в условиях самого простого производства, с применением широко распространенного оборудования.
В процессе работы узла верхняя втулка 6 консоли 5 воспринимает вертикальные нагрузки от ригеля 1. Благодаря высокой плотности соединения, обеспечиваемой конусными рабочими поверхностями 10 и 12, и отсутствию люфтов, нагрузка равномерно передается с консоли 5 на закладную деталь 3 колонны, при этом исключено появление очагов концентрации напряжений.
Стопорная пластина 7 задействует в работу нижнюю втулку 6´, обеспечивая передачу на нее части вертикальных нагрузок, при этом нижняя втулка 6´ исключает появление крутящего момента.
Закладная деталь 1 ригеля 2 выполнена с образованием монтажной щели 16, открытой снизу и на торец ригеля (см. фиг.1, 2), при этом с торца монтажная щель 16 ограничена П-образной пластиной 17 с открытым пазом 18 (см. фиг.6). Открытый паз 18 пластины 17 имеет ширину меньше, чем ширина стопорной пластины 7. Боковые участки пластины 7, выступающие по сторонам от втулок 6 и 6´, входят в зацепление с краями открытого паза 18, не позволяя ригелю соскользнуть с консоли.