Узел монтажного соединения несущих элементов двутаврового сечения, работающих на растяжение с применением неконтактирующих фланцев

Полезная модель относится к области строительства, в частности для соединения металлических конструкций при помощи фланцев. Фланцевое соединение может быть использовано при сопряжении различных элементов, таких как: фермы, балки и колонны, а также может быть использовано в области машиностроения для устройства рамных каркасов различных машин и механизмов.
Известно фланцевое соединение стыков строительных конструкций (RU 2535568 Е04В 1/38 опубл. 2014 Бюл. №35), содержащее: несущий элемент с устройством ребер жесткости по торцам прикрепленные одной стороной к плоскому фланцевому листу, а другой к несущему элементу при помощи сварки. Соединение реализуется при помощи высокопрочных болтов, установленных между ребрами жесткости.
Однако данное фланцевое соединение имеет и недостатки. К ним можно отнести: трудоемкость изготовления фланцевого соединения из-за наличия дополнительных ребер жесткости; сложность качественной сварки дополнительных ребер с фланцевым листом в соответствии с ГОСТ 5264-80; необходимость удаления грибовидности, возникающей после сварки фланцевого листа с профилем, за счет механической обработки поверхности фланцевых листов; высокие требования к качеству фланцевых листов в направлении толщины листа для предотвращения слоистого разрушения.
Наиболее близким по технической сущности заявляемой полезной модели, является устройство фланцевого соединения узлов различных элементов каркаса (RU 2599755 Е04В 1/38, Е04С 3/04 опубл. 2016 Бюл. №28), содержащее: несущий элемент в виде двутаврового профиля; скошенные плоские фланцевые листы, приваренные к торцам несущих элементов; ребра жесткости приваренных к фланцу и несущему элементу, а также высокопрочные болты, обеспечивающие соединение стыков.
Однако данное фланцевое соединение имеет ряд недостатков. К ним можно отнести: дополнительные операции по резке фланцевого листа, и как следствии наличие отходов металла при изготовлении фланца; остаются высокие требования к качеству фланцевых листов в направлении толщины листа для предотвращения слоистого разрушения; при загружении фланцевого соединения появляются рычажных сил, которые снижают несущую способность фланцевого соединения; необходимость удаления грибовидности после сварки фланцевого листа с профилем, при помощи механической обработки поверхности.
Задачей заявляемой полезной модели является: уменьшение металлоемкости и трудоемкости при изготовлении и монтаже фланцев; полная ликвидация рычажных сил за счет отсутствия контакта между фланцами; уменьшение амплитуды изменения усилий в болтах по сравнению с контактирующими фланцами за счет увеличения их длины; отсутствие явления грибовидности, и как следствие необходимости фрезеровки торца фланцевого листа; для фланцевых листов, которые не имеет контакта с торцом несущего элемента двутаврового сечения значительно уменьшается вероятность слоистого разрушения листа, и тем самым снижается требования к стали и стоимости фланца; из-за меньшей амплитуды изменения усилий в болтах, повышается надежность работы соединения при циклическом заграждении.
Поставленная задача решается тем, что в узле монтажного соединения несущих элементов двутаврового сечения работающих на растяжение с применением неконтактирующих фланцев, образованных фланцевыми листами, отличающиеся тем, что один из фланцевых листов прикреплен сваркой к торцу несущего элемента двутаврового сечения, а другие к его стенке и поясам, при этом к фланцу одной стороной прикреплены ребра жесткости, а другой – к несущему элементу двутаврового сечения, а фланцы каждого несущего элемента соединены между собой высокопрочными болтами, на некотором расстоянии друг от друга.
Зазор между фланцевыми листами позволяет: уменьшить металлоемкость и трудоемкость при изготовление и монтаже фланцев; полностью ликвидировать рычажные силы за счет отсутствия контакта между фланцами; уменьшить амплитуду изменения усилий в болтах за счет увеличения их длины; не выполнять механическую обработку фланцевых листов путем фрезерования поверхностей фланцев из-за отсутствия явления грибовидности; для фланцевых листов, которые не имеет контакта с торцом несущего элемента двутаврового сечения значительно уменьшить вероятность слоистого разрушения листа, и тем самым снизить требования к стали и стоимости фланца; из-за меньшей амплитуды изменения усилий в болтах, повысить надежность работы соединения при циклическом заграждении.
На Фиг. 1 приведен общий вид узла. Узел монтажного соединения несущих элементов двутаврового сечения работающих на растяжение с применением неконтактирующих фланцев содержит: несущий элемент двутаврового сечения 1; ребро жесткости 2; фланцевый лист, прикрепленный к торцу несущего элемента двутаврового сечения 3; фланцевые листы, прикрепленный к стенке и полкам несущего элемента двутаврового сечения 4; высокопрочные болты 5.
Узел работает следующим образом. При действии растягивающего усилия болты претерпевают растяжение, фланец - изгиб.
Использование заявляемой полезной модели позволяет: уменьшить металлоемкость за счет отсутствия дополнительных ребер жесткости, и как следствие стоимость узлового соединения; полностью ликвидировать рычажные силы, возникающих при загружении фланцевого соединения; уменьшить трудоемкость изготовления за счет отсутствия необходимости фрезеровать поверхность фланца для учета грибовидности, возникающей после сварки фланцевого листа с несущим элементом двутаврового сечения; повысить надежности работы болтов при циклическом загружении за счет увеличения длины болтов при циклическом загружении за счет увеличения длины болтов, и как следствие уменьшение амплитуды изменение усилий в болтах; для фланца, не имеющего контакта с торцом несущего элемента двутаврового сечения существенно снижаются требования качества фланцевого листа в направлении толщины листа.