РАМА КАРКАСА ЗДАНИЯ Российский патент 2013 года по МПК E04B1/24 

Изобретение относится к строительным металлическим рамным конструкциям и может быть использовано в гражданском, промышленном, сельском и транспортном строительстве.

Известна рама каркаса здания, содержащая стойки (колонны), соединенные посредством угловых соединительных элементов с наклонными ригелями (балками), смежные концы которых соединены между собой соединительным центральным элементом, затяжку, закрепленную концами на угловых соединительных элементах, причем каждая стойка и каждый ригель выполнены из пары зеркально соединенных профилей с отбортовками, направленными в противоположные стороны, а все соединительные элементы имеют Н-образную форму и содержат отстоящие друг от друга переднюю и заднюю детали, приваренные к средней части, (См. патент РФ №80866 на полезную модель «Рама каркаса здания», МПК E04B 1/18). Указанная рама каркаса здания является несущей конструкцией здания и, воспринимая основные нагрузки здания, должна обеспечивать его прочность, жесткость и устойчивость. Стойки и ригели, выполненные из ∑-образного профиля, образуют подобие двутавра, который не обладает достаточной устойчивостью. Кроме того, затяжку, концы которой закреплены на угловых соединительных элементах, чтобы обеспечить продольную жесткость рамы, необходимо в процессе эксплуатации регулировать талрепом, поскольку при провисании затяжки жесткость конструкции уменьшается. К тому же, при сильном ветре, в случае сильного провисания, рама каркаса здания может вообще сложиться, что грозит разрушением всему зданию.

Недостатками известной рамы каркаса здания является недостаточная устойчивость и недостаточная жесткость конструкции.

Рама каркаса здания по патенту РФ №80866 на полезную модель является ближайшим аналогом по существенным признакам и достигаемому эффекту к заявляемому устройству.

Задачей заявляемого изобретения является повышение несущей способности рамы каркаса здания.

Технический результат заключается в повышении устойчивости и жесткости заявляемой конструкции.

Указанная задача достигается тем, что в известной раме каркаса здания, содержащей стойки, соединенные посредством угловых соединительных элементов с наклонными ригелями, смежные концы которых соединены между собой центральным соединительным элементом, затяжку, закрепленную концами на угловых соединительных элементах, причем стойки и ригели выполнены из закрепленных попарно профилей, а все соединительные элементы содержат отстоящие друг от друга переднюю и заднюю стенки, жестко соединенные друг с другом, согласно изобретению, каждая пара профилей соединена элементами жесткости с образованием коробчатой формы или с зазором или без зазора между профилями, а затяжка поддерживается подвесом, закрепленным на центральном соединительном элементе, при этом и затяжка и подвес представляют собой конструкцию, содержащую отстоящие друг от друга переднюю и заднюю детали, жестко соединенные друг с другом.

В раме каркаса здания коробчатая форма стоек и ригелей образована из ∑-образного профиля.

В раме каркаса здания коробчатая форма стоек и ригелей образована из C-образного профиля.

В раме каркаса здания и затяжка и подвес выполнены из уголков и приваренных к их нижним полкам, по крайней мере, двух поперечных полос.

В раме каркаса здания элемент жесткости выполнен в виде прямоугольного основания и двух полок, образованных отгибом его коротких концов наружу под прямым углом, причем элемент снабжен ребром жесткости, представляющим собой канавку, направленную внутрь элемента и проходящую по центру полок и основания.

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемая рама каркаса здания неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Предлагаемое устройство может быть изготовлено в промышленных условиях цехов больших и средних заводов с использованием стандартного оборудования, которое выпускается как отечественной, так и зарубежной промышленностью, а затем смонтировано на строительной площадке.

Следовательно, заявляемое устройство соответствует критерию «промышленная применимость».

Предлагаемая совокупность существенных признаков придает заявляемому устройству новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.

Коробчатая форма стоек и ригелей позволяет данным элементам воспринимать большие сжимающие, изгибающие и растягивающие усилия, а также увеличивает их сопротивление этим усилиям. Выполнение затяжки и подвеса из двух отстоящих друг от друга передней и задней деталей, жестко соединенных друг с другом, и закрепление затяжки на центральном соединительном элементе посредством подвеса позволяет ей не провисать и обеспечивает жесткость и геометрическую неизменяемость рамы при непостоянных нагрузках. При таком конструктивном решении повышается не только жесткость, но и существенно - устойчивость заявляемой конструкции и каркаса здания в целом.

Предлагаемая рама каркаса здания поясняется чертежами, где представлено на:

Фиг.1 - общий вид рамы каркаса здания;

Фиг.2 - вид в изометрии углового соединительного элемента;

Фиг.3 - вид в изометрии центрального соединительного элемента;

Фиг.4 - вариант выполнения сечения стойки из ∑-образного профиля;

Фиг.5 - вариант выполнения сечения стойки из С-образного профиля;

Фиг.6 - общий вид затяжки;

Фиг.7 - разрез А-А фиг.1;

Фиг.8 - разрез Б-Б фиг.6;

Фиг.9 - общий вид элемента жесткости;

Фиг.10 - разрез В-В фиг.9;

Фиг.11 - вид в изометрии расположения элемента жесткости;

Фиг.12 - вид в изометрии элемента жесткости.

Заявляемая рама каркаса здания содержит две стойки 1, соединенные с наклонными ригелями 2 посредством угловых соединительных элементов 3. Смежные концы наклонных ригелей 2 соединены между собой центральным соединительным элементом 4. Для обеспечения продольной жесткости раму каркаса здания стягивают затяжкой 5, поддерживаемой подвесом 6, закрепленным на центральном соединительном элементе 4. Концы самой затяжки 5 жестко закреплены на угловых соединительных элементах 3. Стойки 1 и наклонные ригели 2 имеют коробчатую форму и, как видно на фиг.4 и 5, могут выполняться в двух вариантах: из ∑-образного профиля 7 и C-образного профиля 8. Профили 7, 8 либо разнесены друг относительно друга с образованием зазора, либо соединены без зазора (на черт. не показано). В пространство между профилями 7, 8 устанавливается элемент жесткости 9 (фиг.9-12), который служит для обеспечения совместной работы профилей 7, 8. Установка в зазор между профилями 7, 8 элементов жесткости 9 позволяет получить их надежное соединение, повышает несущую способность сечения стоек 1 и ригелей 2. Все соединительные элементы: оба угловых 3 и центральный 4 выполнены сварными из двух стенок в виде многогранников и детали между ними. Угловой соединительный элемент 3 содержит переднюю 10 и заднюю 11 стенки, жестко соединенные наклонной несущей распоркой 12 с выполненным в ней технологическим отверстием 13. Стенки 10, 11 снабжены деталью 14 для крепления стенового ригеля (на чертеже не показан). В стенках 10, 11 и детали 14 выполнены отверстия 15 под болтовые крепления. Центральный соединительный элемент 4 содержит переднюю 16 и заднюю 17 стенки, жестко соединенные несущей пластиной 18 в нижней части элемента 4 и поперечным стержнем 19. Вместо стержня 19, может быть использована трубка. В стенках 16 и 17 выполнены отверстия 20 под болтовые крепления. Затяжка 5 (фиг.7-8) выполнена из уголков 21, к верхним полкам которых приварено не менее двух поперечных полос 22. Подвес 6 также выполнен из уголков 23, к полкам которых приварено, по крайней мере, две поперечные полосы 24. Такая сварная конструкция затяжки 5 и подвеса 6 не дает затяжке провиснуть, поэтому ее не требуется периодически подтягивать, что значительно упрощает эксплуатацию рамы каркаса здания. Элемент 9 жесткости выполнен в виде прямоугольного основания 25 и двух полок 26, образованных отгибом его коротких концов наружу под прямым углом. Элемент 9 жесткости снабжен ребром 27 жесткости, представляющим собой канавку, направленную внутрь элемента 9 и проходящую по центру полок 26 и основания 25. Рама каркаса здания установлена на опорах 28.

Предлагаемая рама каркаса здания работает следующим образом. Рама, представленная на фиг.1, является частью пространственного каркаса здания. Являясь несущим элементом, непосредственно воспринимает постоянные и временные нагрузки. Профили 7, 8 каждой стойки 1 и каждого ригеля 2 работают, как сжато-изогнутые элементы. Кроме того, в зоне соединительных элементов происходит смятие профилей 7, 8 от действия болтов. Коробчатое сечение стоек 1 и ригелей 2 с зазором или без него между профилями обеспечивается элементами жесткости 9. Элементы жесткости 9 осуществляют надежную связь профилей 7, 8 в единое сечение. В результате этого, обеспечивается совместная работа профилей от действующей нагрузки. Соединительные элементы 3 и 4, работая совместно с профилями 7, 8 воспринимают на себя часть пиковых узловых моментов.

Таким образом, прочность, жесткость и устойчивость в плоскости и из плоскости рамы и каркаса здания в целом повышаются.

Заявляемое изобретение обладает рядом преимуществ:

- увеличением устойчивости конструкции;

- увеличением жесткости конструкции;

- технологичностью изготовления и сборки;

- упрощением эксплуатации;

- надежностью в эксплуатации;

- увеличенным сроком службы.

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлическим рамным конструкциям зданий различного назначения. Рама каркаса содержит стойки, соединенные посредством угловых соединительных элементов с наклонными ригелями, смежные концы которых соединены между собой центральным соединительным элементом, затяжку, закрепленную концами на угловых соединительных элементах. Стойки и ригели выполнены из закрепленных элементами жесткости попарно профилей с образованием коробчатой формы или с зазором или без зазора между профилями. Все соединительные элементы содержат отстоящие друг от друга переднюю и заднюю стенки, жестко соединенные друг с другом, а затяжка поддерживается подвесом, закрепленным на центральном соединительном элементе. Затяжка и подвес представляют собой конструкцию, содержащую отстоящие друг от друга переднюю и заднюю детали, жестко соединенные друг с другом. Технический результат изобретения заключается в повышении устойчивости и жесткости конструкции. 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Рама каркаса здания, содержащая стойки, соединенные посредством угловых соединительных элементов с наклонными ригелями, смежные концы которых соединены между собой центральным соединительным элементом, затяжку, закрепленную концами на угловых соединительных элементах, причем стойки и ригели выполнены из закрепленных попарно профилей, а все соединительные элементы содержат отстоящие друг от друга переднюю и заднюю стенки, жестко соединенные друг с другом, отличающаяся тем, что каждая пара профилей соединена элементами жесткости с образованием коробчатой формы или с зазором или без зазора между профилями, а затяжка поддерживается подвесом, закрепленным на центральном соединительном элементе, при этом и затяжка, и подвес представляют собой конструкцию, содержащую отстоящие друг от друга переднюю и заднюю детали, жестко соединенные друг с другом.

2. Рама по п.1, отличающаяся тем, что коробчатая форма стоек и ригелей образована из ∑-образного профиля.

3. Рама по п.1, отличающаяся тем, что коробчатая форма стоек и ригелей образована из C-образного профиля.

4. Рама по п.1, отличающаяся тем, что и затяжка, и подвес выполнены из уголков и приваренных к их нижним полкам, по крайней мере, двух поперечных полос.

5. Рама по п.1, отличающаяся тем, что элемент жесткости выполнен в виде прямоугольного основания и двух полок, образованных отгибом его коротких концов наружу под прямым углом, причем элемент снабжен ребром жесткости, представляющим собой канавку, направленную внутрь элемента и проходящую по центру полок и основания.