СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ РАСТЯНУТЫХ ГНУТОСВАРНЫХ СТЕРЖНЕЙ
BUTT JOINT OF STRETCHED BENT-WELDED RODS

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении стержневых конструкций из гнутосварных профилей.
Известно стыковое соединение растянутых гнутосварных стержней (принятое за аналог), включающее зигзагообразные фланцы, стенки которых стянуты болтами, а полки отогнуты в противоположные стороны. Торцы стержней выполнены с вырезами по форме фланцев и жестко к ним прикреплены. Стенка фланца может быть расположена параллельно продольной оси стержня или по его диагонали [Еремин К.И. Стыковое соединение растянутых гнутосварных стержней. - Авторское свидетельство №1673705, 30.08.1991, бюл. №32].
Недостаток аналога заключается в том, что его болтовые крепления имеют одновременно два функциональных назначения: силовое и фиксирующее. Силовая функция представляет собой непосредственное сопротивление всему силовому потоку, обусловленному растянутыми стержнями, без каких-либо подкрепляющих элементов в виде анкеров, рифлений, диафрагм, прокладок, фасонок, ребер, столиков, накладок и других вспомогательных деталей. Фиксирующая функция проявляется тем, что в условиях силового воздействия болтовые крепления также непосредственно обеспечивают цельность и неразъемность стыкового соединения, повышая тем самым его ответственность и ограничивая ресурсы несущей способности.
Наиболее близкое техническое решение (принятое за прототип) представляет собой стыковое соединение растянутых гнутосварных стержней, включающее зигзагообразные фланцы, стенки которых стянуты болтами, а полки отогнуты в противоположные стороны. Торцы стержней выполнены с вырезами по форме фланцев и жестко к ним прикреплены. Стенки фланцев расположены параллельно продольным осям стержней и в местах контакта выполнены с рифлениями, входящими в зацепление друг с другом [Еремин К.И. Стыковое соединение растянутых гнутосварных стержней. - Патент №1834958, 15.08.1993, бюл. №30].
Недостатком прототипа являются повышенные точность и трудоемкость его изготовления, сборки и монтажа, которые более характерны для разных отраслей машиностроения, но практически не используются применительно к металлическим конструкциям зданий и сооружений. Кроме того, листовые заготовки под зигзагообразные фланцы с рифлеными стенками должны иметь толщины, необходимые для обработки на металлорежущих станках, что сопровождается определенным увеличением расхода конструкционного материала.
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.
Предлагаемое стыковое соединение растянутых стержней имеет достаточно универсальное техническое решение для применения в монтажных стыках стержневых конструкций из гнутосварных (трубчатых) элементов различных сечений: квадратных, прямоугольных, ромбических, треугольных, пятиугольных, круглых, овальных, плоскоовальных, чечевидных.
Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлен вид сверху стыкового соединения растянутых гнутосварных стержней; на фиг. 2 показан вид сбоку стыкового соединения растянутых гнутосварных стержней (передняя стенка левого стержня условно не показана); на фиг. 3 приведена аксонометрия сборки стыкового соединения растянутых гнутосварных стержней.
Предлагаемое стыковое соединение трубчатых стержней включает жестко прикрепленные к растянутым гнутосварным стержням 1 зигзагообразные фланцы 2, стянутые между собой болтами. Каждый из зигзагообразных фланцев 2 имеет по одной уголковой накладке 3. Эти накладки изготовлены из одинаковых уголковых заготовок, полки которых с отверстиями под болты совмещены соосно с такими же отверстиями под те же болты в стенках фланцев. Уголковые накладки 3, повторяя форму фланцев 2, жестко скреплены с ними, например, сварными швами, таким образом, что в собранном соединении взаимно уперты друг в друга своими торцами при наличии пригонки.
Количественно оценить сокращение расхода конструкционного материала можно на примере прототипа в виде стыкового соединения растянутых гнутосварных стержней сечением 140×140×8 мм, используемых в качестве нижних поясов ферменных конструкций типа «Молодечно» [Стальные конструкции покрытий производственных зданий пролетами 18, 24, 30 м с применением замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения типа «Молодечно». Серия 1.460.3-4. Чертежи КМ. Лист 44]. Если в стыковых соединениях типовых конструкций устанавливают по 8 болтов М24 класса 10.9, рассчитанных на растяжение, то в предлагаемом решении и его прототипе те же 8 болтов проверены расчетом на срез и смятие. Толщина зигзагообразного фланца по предлагаемому решению подобрана из условия несущей способности болтовых креплений на смятие и компенсации ослабления гнутосварного стержня вырезом для стыкования с фланцем при помощи сварных швов. Толщина уголковых накладок обеспечивает их расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности при наличии пригонки. Полученные значения толщин просуммированы применительно к зигзагообразному фланцу из прототипа с учетом его обработки для рифления стенки.
Основным результатом сравнения, представленным в табличной форме, стало сокращение расхода конструкционного материала на 26,9%.
В приведенном сравнении положительный эффект от использования предлагаемого соединения складывается не только из экономии материала монтажного стыка. Новое решение при прочих равных условиях позволяет отказаться от технологических операций по рифлению контактирующих поверхностей с повышенными допусками к их зацеплению, что уменьшает трудоемкость изготовления, сборки и монтажа.
Таким образом, представляется, что стыковое соединение растянутых гнутосварных стержней по предлагаемому решению достаточно перспективно для применения в несущих конструкциях зданий и сооружений с повышением их технико-экономических характеристик.