УГЛОВОЙ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ РАМЫ КАРКАСА ЗДАНИЯ

Представленное в данном описании техническое решение относится к конструкциям сборно-разборных каркасных зданий, выполненных из профилей, образующих рамы, соединенные прогонами в пространственный каркас, при этом профили соединены между собой соединительными и крепежными элементами. Под профилем понимается удлиненный конструктивный элемент, имеющий заданную конфигурацию в поперечном сечении и образующий с аналогичным профилем, соединенным соединительными элементами с первым профилем, конструктивный несущий нагрузку узел, соединяемый с другими ему подобными узлами в пространственный каркас здания.
Известны сборно-разборные каркасные здания, в каждом из которых имеется соединительный элемент рамы каркаса здания, причем соединительный элемент используется для соединения отдельных профильных элементов (FR 2719616, 10.11.1995; ЕР 0864702 А1, 16.09.1998; RU 29070 U1, 2003.04.27; RU 32510 U1, 2003.09.20; RU 32798 U1, 2003.09.27; RU 37119 U1, 2004.04.10; RU 53332 U1, 2006.05.10; RU 72997 U1, 2008.05.10; RU 2010092 C1, 1994.03.19; RU 2024698 C1, 1994.12.15; RU 2037015 C1, 1995.06.09).
Из известных соединительных элементов близкими к представленному в данном описании соединительному элементу являются соединительные элементы, каждый из которых содержит по крайней мере одну пластину, расположенную между профилями и соединенную с ним крепежными элементами (FR 2719616, 10.11.1995; ЕР 0864702 А1, 16.09.1998; RU 29070 U1,
2003.04.27; RU 32510 U1, 2003.09.20; RU 37119 U1, 2004.04.10; RU 32798 U1, 2003.09.27).
Наиболее близким решением к представленному в данном описании техническому решению является угловой соединительный элемент рамы каркаса здания, содержащий выполненную из пластины среднюю часть, в рабочем положении располагаемую между профилями с отбортовками металлоконструкции рамы, и ребро жесткости, расположенное за пределами средней части, которая имеет изогнутую под углом во фронтальной проекции форму (RU 29070 U1, 2003.04.27).
Угловой соединительный элемент в виде пластины существенно снижает прочность и устойчивость конструкции рамы вследствие того, что при работе рамы она не в достаточной мере воспринимает статические и динамические нагрузки в местах соединения профилей с соединительными элементами. Это связано с тем что при работе рамы в угловых зонах профилей, в которых средняя часть профиля переходит в отбортовку, находящийся в этой зоне соединительный элемент в виде пластины при нагрузках кручения и изгиба на профиле отбортовка профиля в сравнении с пластиной и соединенной со средней частью профиля подвержена большим силам деформации из-за неравномерности распределения нагрузок.
Кроме указанного недостатка известный угловой соединительный элемент не обеспечивает требуемую несущую способность конструкции рамы, поскольку очевидно, что чем больше толщина пластины соединительного элемента, тем больше зазор между соединяемыми профилями и ниже сопротивляемость профилей изгибу, кручения и смятию.
Техническим результатом представленного в данном описании решения является повышение прочности соединения элементов конструкции рамы. Другим полученным техническим результатом является повышение надежности и безопасности углового соединительного элемента.
Технический результат получен угловым соединительным элементом рамы каркаса здания, содержащим выполненную из пластины среднюю часть, в
рабочем положении располагаемую между профилями с отбортовками металлоконструкции рамы, и ребро жесткости, расположенное за пределами средней части, которая имеет изогнутую под углом во фронтальной проекции форму, при этом соединительный элемент имеет крайние части, выполненные из пластин, которые жестко соединены со средней частью, крайние части перпендикулярно расположены по отношению к средней части, простираются от нее в противоположные стороны и образуют собой полки для охвата ими отбортовок профилей и взаимодействия с ними в рабочем положении, средняя изогнутая под углом часть выполнена цельной из одного листа или она выполнена сварной из двух под углом соединенных сваркой листов, крайние части приварены к торцам средней части и они выполнены изогнутыми под углом в указанной плоскости из одной пластины или из двух соединенных сваркой расположенных под углом пластин в указанной проекции, а упомянутый угол между изогнутыми частями соединительного элемента находится в пределах μ=90÷170°.
Средняя часть углового соединительного элемента имеет плоские участки и простирающиеся наружу выступы, входящие в выемки профилей в рабочем положении соединительного элемента.
Угловой соединительный элемент имеет в любом его поперечном сечении Н-образную форму, а пластины, образующие крайние части соединительного элемента симметрично приварены к торцам его средней части.
Угловой соединительный элемент имеет в любом его поперечном сечении ][-образную форму и выполнен из двух зеркально соединенных частей, которые соединены между собой в рабочем положении, при этом каждая часть каждого соединительного элемента имеет в поперечном сечении имеет [-образную форму.
Ширина полки соединительного элемента меньше ширины отбортовки профиля или равна ей.
Ребро жесткости углового соединительного элемента имеет треугольную форму и образовано пластиной, которая торцами приварена к пластине одной крайней части соединительного элемента по оси ее симметрии.
Данное техническое решение снижает концентрации напряжений в профильных элементах рамы каркаса здания в наиболее подверженных разрушениям местах соединения элементов друг с другом.
На фиг.1 показан верхний угловой соединительный элемент рамы каркаса здания; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - нижний угловой соединительный элемент рамы; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.4; на фиг.6 - сечение Г-Г на фиг.4; на фиг.7 - угловой соединительный элемент, средняя часть которого выполнена с выступами, входящими в выемки соединенных профилей; на фиг.8 - угловой соединительный элемент выполненный из двух зеркально соединенных частей, каждая из которых имеет отштамповынный выступ, входящий в выемку профиля.
Представленный в данном описании соединительный элемент является угловым и используется для соединения расположенных под углом профильных элементов или профилей, из которых выполнена рама каркаса здания.
Соединительный элемент имеет изогнутую форму во фронтальной проекции рамы, которая включает колонны и наклонные балки, выполненные из зеркально скрепленных пар профилей с отбортовками, направленными в противоположные стороны по отношению друг к другу.
Соединительный элемент содержит выполненную из листа среднюю часть 1 (фиг.1) и перпендикулярно расположенные по отношению к ней и простирающиеся от нее в противоположные стороны крайние части 2, образующие полки 3. Крайние части соединительного элемента также выполнены из листа за исключением описанного ниже случая.
Средняя часть соединительного элемента имеет изогнутую под углом μ во фронтальной проекции форму, эта средняя часть выполнена цельной из одного листа или она выполнена сварной из двух соединенных сваркой листов. В любом случае средняя часть 1 соединительного элемента имеет Г-образную
форму в указанной проекции, и две приваренные к торцам средней части 1 цельные или сварные крайние части 2, образующие полки 3. Каждая крайняя часть 2 углового соединительного элемента также имеет изогнутую под углом μ Г-образную форму в указанной проекции. Угол μ между изогнутыми частями каждого углового соединительного элемента находится в пределах 90÷170° (фиг.1, 4). Средняя часть 1 соединительного элемента представляет собой плоскую пластину, что не исключает другие, сложные формы такой пластины, например пластины имеющие в средней части выступы в наружную сторону, входящие в выемки фигурных ∑-образных профилей (фиг.8). Соединительный элемент в данном примере исполнения имеет в любом его поперечном сечении Н-образную форму и он выполнен сварным, в частности, к торцам его средней части 1 симметрично приварены плоские прямолинейные пластины, являющиеся крайними частями 2 соединительных элементов. В другом варианте исполнения рамы (фиг.7) угловой соединительный элемент имеет в его каждом поперечном сечении ][-образную форму (фиг.7), выполнен из двух зеркально соединенных частей 4, которые соединены крепежными элементами 5 между собой и с профилями 6 рамы в процессе монтажа рамы или во время ее изготовления. В этом случае, каждая отдельная часть 4 имеет в поперечном сечении [-образную форму. Средняя часть 1 соединительного элемента имеет в третьем его варианте исполнения направленный в наружную сторону или в сторону профиля 6 выступ 7 (фиг.7), входящий в выемку профиля. Выступ 7 жестко сваркой закреплен в середине части 4. В ином варианте исполнения (фиг.8) угловой соединительный элемент выполнен из двух зеркально соединенных частей 4, каждая из которых имеет штампованный выступ 7, входящий в выемку профиля. Ширина S1 полки 3 (фиг.7) углового соединительного элемента меньше ширины S2 отбортовки 8 профиля 6 или равна ей. Каждая полка 3 углового соединительного элемента охватывает снаружи отбортовку 8 профиля 6, при этом полка и отбортовка активно взаимодействуют между собой либо за счет сил трения между их смежными
прилегающими друг к другу поверхностями, либо за счет того, что они прочно соединены друг с другом крепежными элементами. Для обеспечения первого случая взаимодействия за счет сил трения отбортовка 8 профиля введена между средней частью соединительного элемента и его полками с натягом и за счет упругости отбортовки она постоянно поджата к полке. Для усиления связи между полкой и отбортовкой в их отверстия вводят дополнительные крепежные элементы 9 (фиг.3) и скрепляют между собой. Угловой соединительный элемент имеет ребро 10 жесткости треугольной формы (фиг.1, 4), которое выполнено из пластины и которая торцами приварена к пластине одной (нижней) крайней части 2 соединительного элемента по оси ее симметрии. Ребро 10 служит для усиления конструкции углового соединительного элемента. В ребре предусмотрены также отверстия для крепления к нему стяжки, соединяющей колонны каркаса здания в их верхних частях. В ином варианте исполнения ребро 10 выполнено из одного цельного листа заодно со средней частью 1 соединительного элемента, к которому приварена каждая крайняя часть 2, также выполненная из одного листа, изогнутого под углом μ во фронтальной проекции соединительного элемента. При этом средняя часть 1 соединительного элемента имеет левую по чертежу и правую части, расположенные по отношению друг к другу под углом μ.
Угловой соединительный элемент имеет множество отверстий 11 для расположения в них крепежных элементов 5 (фиг.6), посредством которых профили 6 соединены между собой в несущую нагрузку металлоконструкцию рамы каркаса здания, при этом каждая отбортовка 8 профиля 6 в одном случае жестко соединена крепежным элементом с соответствующей ей полкой соединительного элемента, а в другом случае отбортовка и полка взаимодействуют за счет сил трения и постоянного поджатая упругой отбортовки профиля к поверхности полки.
Угловой соединительный элемент работает следующим образом. При возникновении нагрузок на профилях 6 в местах соединительного элемента нагрузки воспринимаются профилями одновременно, перераспределяются
соединительным элементом и передаются ему. При этом в местах расположения крепежных элементов возникают изгибающие нагрузки, стремящиеся развести в стороны профили, а также крутящие знакопеременные нагрузки от воздействия на здание ветровых и иных нагрузок. Поскольку отбортовки профилей соединены с полками соединительного элемента, то сопротивление изгибу и кручению профилей, соединенных представленным в данном описании соединительным элементом существенно повышается за счет того, что отбортовки профилей участвуют в восприятии указанных нагрузок, при этом в местах соединений отбортовки воспринимают нагрузки одновременно, так как связаны между собой полками соединительного элемента посредством крепежных элементов или посредством сил трения. Вследствие этого прочность, надежность и безопасность соединительного элемента, рамы и каркаса здания повышаются.