КАРНИЗНЫЙ УЗЕЛ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КАРКАСА ЗДАНИЯ

Полезная модель относится к области строительства, в частности, к карнизному узлу металлического рамного каркаса быстровозводимых зданий или сооружений различного назначения.
Известен карнизный узел металлического каркаса здания, включающий ригель и колонну, соединенные между собой под заданным углом друг к другу с помощью фланцев на высокопрочных болтах. (RU 56420 U1, 2006).
Недостатком известного узла рамного каркаса является большая материалоемкость из-за необходимости выполнения косого среза ригеля и колонны при изготовлении.
Наиболее близким аналогом к полезной модели является карнизный узел здания, состоящего из металлических рам переменного или постоянного сечения, образованных из двутавровых колонн и ригелей, включающий установленный на колонну ригель, снабженный над полками колонн торцевым и опорным ребрами и жестко соединенный с колонной посредством стянутых высокопрочными болтами фланцев, один из которых приварен к нижней полке ригеля вдоль его стенки, а другой к торцу колонны, при этом оба фланца в плане выступают за габариты колонны, по меньшей мере, вдоль ее стенки с образованием с наружной стороны полки колонны и торцевого ребра ригеля консольных участков равной длины с подкрепляющими ребрами жесткости, расположенными в плоскости стенок колонны и ригеля. (Металлические конструкции. Конструкции зданий. Под ред. В.В.Горева, Москва, Высшая школа, 2002, том 2, с.215, рис.3.17).
Недостатком известного решения является наличие концентрации напряжения в зоне соединении фланца ригеля с его нижней полкой, недостаточная надежность работы узла при больших пролетах и нагрузках из-за обеспечения устойчивости ригеля только за счет установки прогонов, большая материалоемкость из-за не учета действующих усилий в болтах.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы узла и снижение его материалоемкости.
Данная задача решается за счет того, что:
- карнизный узел здания, состоящего из металлических рам переменного или постоянного сечения, образованных из двутавровых колонн и ригелей, включающий установленный на колонну ригель, снабженный над полками колонн торцевым и опорным ребрами и жестко соединенный с колонной посредством стянутых высокопрочными болтами фланцев, один из которых приварен к нижней полке ригеля вдоль его стенки, а другой к торцу колонны, при этом оба фланца в плане выступают за габариты колонны, по меньшей мере, вдоль ее стенки с образованием с наружной стороны полки колонны и торцевого ребра ригеля консольных участков равной длины с подкрепляющими ребрами жесткости, расположенными в плоскости стенок колонны и ригеля; узел снабжен распоркой замкнутого поперечного сечения, имеющей на торце фланец с жестко прикрепленной к нему под прямым углом листовой фасонкой, а перпендикулярно к стенке ригеля прикреплена пластина, соединенная с фасонкой на болтах, при этом по меньшей мере один из фланцев снабжен дополнительным ребром жесткости, расположенным между полками колонны и/или торцевым и опорным ребрами ригеля, а толщина опорного ребра ригеля равна не менее толщины полки колонны, расположенной под ним.
- вертикальная ось дополнительного ребра жесткости фланца расположена в плоскости, проходящей через вертикальную ось пластины;
- вертикальные оси пластины и дополнительного ребра жесткости фланца расположены в одной плоскости, проходящей через нейтральную ось колонны;
- вертикальные оси пластины и дополнительного ребра жесткости фланца расположены в одной плоскости, смещенной от нейтральной оси колонны в сторону ее внешней полки;
- в зоне стыка фланца ригеля и его нижней полки нижние поверхности фланца и ригеля расположены в одной плоскости, а верхняя поверхность фланца скошена до толщины, равной толщине полки ригеля, при этом длина скошенной поверхности фланца составляет 2-4 его толщины;
- высокопрочные болты расположены неравномерно вдоль стенок ригеля и колонны; наибольшее количество болтов расположено в зоне от торца консольного участка фланцев до дополнительного ребра жесткости, при этом при этом расстояние между осями болтов в упомянутой зоне не должно превышать 2-3 d, где d - наибольший диаметр болтов в данной зоне;
- в зоне между торцом консольного участка и дополнительным ребром жесткости фланцы выполнены с разным диаметром отверстий под высокопрочные болты, уменьшающимся от торца консольного участка до ребра жесткости.
Полезная модель поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1 - коньковый узел в аксонометрии с прогоном, имеющим прямоугольное поперечное сечение;
на фиг.2 - коньковый узел в аксонометрии с прогоном, имеющим круглое поперечное сечение;
Карнизный узел здания, состоящего из металлических рам, образованных двутавровыми в сечении ригелями и колоннами, которые могут быть выполнены постоянного или переменного сечения по длине, включает установленный на колонну 1 ригель 2.
Колонна и ригель соединены между собой фланцами 3 и 4, стянутыми высокопрочными болтами 5. Ригель 2 снабжен над полками 6 и 7 колонн 1 соответственно торцевым 8 и опорным 9 ребрами, соединенными на сварке с верхней полкой 10, стенкой 11 ригеля и его фланцем 3.
Для обеспечения равнопрочности элементов узла толщина опорного ребра 9 должна быть равна толщине полки 6 колонны, расположенной под ним или превышать толщину упомянутой полки.
Фланец ригеля 3 соединен с его нижней полкой 12 на сварке, а фланец колонны прикреплен к его торцу. Размеры обоих фланцев 3 и 4 в плане превышают размеры поперечного сечения колонны. Фланцы 3 и 4 выступают за плоскость ее полок 6 и 7 в направлении, ориентированном вдоль ее стенки 13 с образованием с внешней стороны полки 6 и торцевого ребра 8 консольных участков 14 и 15 подкрепленных ребрами жесткости 16 и 17. В перпендикулярном направлении относительно стенки 13 колонны 1 фланцы 3 и 4 могут иметь размер равным ширине полки или выступать за габариты полок в данном направлении.
Для исключения концентрации напряжений в зоне стыка фланца 3 и нижней полки 12 ригеля 2 при изготовлении фланца его верхнюю поверхность скашивают до толщины, равной толщине полки ригеля, (на чертеже не показано) при этом длина скошенной поверхности фланца составляет 2-4 его толщины.
Узел снабжен распоркой 18 замкнутого поперечного сечения, обеспечивающей устойчивость ригеля в узле из его плоскости. Распорка 18 снабжена на торце фланцем 19 с жестко прикрепленной к нему под прямым углом листовой фасонкой 20, а перпендикулярно к стенке 11 ригеля прикреплена пластина 21, соединенная с листовой фасонкой 20 на болтах 22.
Распорка может быть выполнена в виде трубы прямоугольного (фиг.1) или круглого сечения (фиг.2).
Расположение распорок относительно стенок 11 ригелей 2 определяется местоположением рамы в каркасе здания. Для торцевых рам распорки расположены с одной стороны стенок 11 ригелей, обращенных внутрь здания. Для рядовых рам узел снабжен двумя парами распорок 18, симметрично расположенных относительно стенки 11 ригелей и имеющих идентичное поперечное сечение и крепление к стенке ригеля.
Пластина 21 ригеля может быть расположена перпендикулярно верхней полке 10 ригеля и приварена к ней и стенке 11 ригеля (фиг.1) или параллельно полке 10 ригеля (фиг.2). В соответствии с расположением пластин 21 ригеля поверхности фасонок 20 компланарны поверхностям пластин 21.
В рамах связевого блока коньковый узел может быть дополнительно снабжен гибким горизонтальными 23 и/или вертикальными 24 связями. Для крепления гибких связей 23 и/или 24 к стенке 11 ригеля параллельно ее плоскости приварены соответственно прямоугольные пластины 25 и 26. При этом распорка 18 расположена по высоте между пластинами 25 и 26 с возможностью пересечения осей гибких связей в ее вертикальной плоскости.
Верхняя поверхность распорок 18 может быть расположена в плоскости верхних полок ригелей. В этом случае распорки совмещают функцию прогонов, что обеспечивает снижение металлоемкости узла.
По меньшей мере один из фланцев 3 и/или 4 снабжен парой дополнительных ребер жесткости 27, расположенными симметрично относительно стенки 11 ригеля и/или стенки 13 колонны и между полками колонны 6 и 7 и/или торцевым 8 и опорным 9 ребрами ригеля.
Вертикальные оси сечений дополнительного ребра жесткости 27 и пластины 21 расположены в одной плоскости, проходящей через нейтральную ось колонны или параллельны нейтральной оси колонны со смещением в сторону ее внешней полки 6.
Высокопрочные болты 5 расположены неравномерно вдоль стенок ригеля и колонны; максимальное количество болтов (не менее 3-х рядов) расположено в растянутой зоне узла: от торца консольного участка фланцев до дополнительного ребра жесткости, при этом расстояние между осями болтов в упомянутой зоне не должно превышать 2-3 d, где d - наибольший диаметр болтов в данной зоне;
Учитывая неравномерное усилие в болтах вдоль стенки ригеля и колонны целесообразно во фланцах в зоне между торцом консольных участков 14 и 15 и дополнительными ребрами жесткости 23 изготовить фланцы с разным диаметром отверстий под высокопрочные болты, уменьшающимся от торца консольного участка до ребра жесткости. В соответствии с выполненными отверстиями также уменьшаются и диаметры болтов, что снижает материалоемкость узла.