Металлическая рама каркаса здания или сооружения Российский патент 2023 года по МПК E04B1/24 

Область техники

Изобретение относится к строительству, а именно к металлическим рамам каркаса зданий и сооружений различного назначения.

Уровень техники

Известно устройство швеллерная балка (патент RU 2340744 МПК E04C 3/04 Опубликовано: 27.07.2006 Бюл. № 21), содержащая плоскую удлиненную стенку и полые полки с параллельными сторонами, расположенные параллельно друг другу вдоль противоположных краев указанной стенки, перпендикулярно ее плоскости, и проходящие в одном направлении от поверхности этой стенки, причем отношение ширины каждой полки, измеряемой между ее противолежащими торцевыми поверхностями в направлении, перпендикулярном упомянутой поверхности стенки, к высоте балки, измеряемой между противолежащими внешними поверхностями упомянутых полок, лежит в диапазоне от 0,2 до 0,4.

Недостатками известного технического решения аналога является низкая устойчивость плоской стенки и как следствие низкая несущая способность металлических рам.

Известно наиболее близкое устройство металлическая рама каркаса здания или сооружения (патент RU 2767006 МПК E04B 1/24 Опубликовано: 16.03.2022 Бюл. № 8), состоящая из колонн и опирающихся на них ригелей, причем колонны и ригели выполнены в виде сварных конструкций, которые состоят из гофрированной стенки высотой Н, жестко соединенной с двумя поясами, каждый из которых в поперечном сечении представлен центральным прямолинейным участком l₁, перпендикулярным гофрированной стенке, длина которого образована удвоенной амплитудой профиля гофрированной стенки и катетами сварных швов, и симметричными правым и левым свесами, каждый из которых в поперечном сечении элементов рамы состоит из трех последовательно сопряженных между собой участков (l₂, l₃, l₄), которые сопряжены участками l₂ с центральным прямолинейным участком l₁, при этом каждый из трех последовательно сопряженных между собой участков (l₂, l₃, l₄) имеет радиус кривизны.

Недостатками наиболее близкого известного технического решения является низкая технологичность при производстве сварочных работ сопровождающая низкой несущей способностью металлических рам зданий и сооружений по критерию местная устойчивость поясов.

Раскрытие изобретения

Технический результат заявляемого изобретения является повышение несущей способности металлических рам зданий и сооружений по критерию местная устойчивость поясов.

Настоящий технический результат достигается в устройстве металлическая рама каркаса здания или сооружения, состоящем из колонн и опирающихся на них ригелей, при этом колонны и ригели выполнены в виде сварных конструкций, которые состоят из гофрированной стенки, жестко соединенной с двумя поясами, каждый из которых в поперечном сечении представлен гнутым швеллерового сечения, причем пояса гнутые швеллерового сечения исполнены с полками в виде форм : Г - образной, правильной трапеции большое основание которой является частью стенки швеллера, неправильной трапеции большое основание которой является частью стенки швеллера и перпендикулярной к нему боковой стороной трапеции ближней к гофрированной стенки, при этом пояса гнутые швеллерового сечения у ригелей и колонн выполнены с разными формами полок с наружной и внутренней стороны, при том пояс швеллера с внутренней стороны колонны выполнен в виде правильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера, а пояс швеллера с внешней стороны колонны выполнен в виде Г-образной формы, и пояс швеллера с нижней стороны ригеля выполнен в виде неправильной трапеции большое основание которой является частью стенки швеллера и перпендикулярной к нему боковой стороной трапеции ближней к гофрированной стенки, а пояс швеллера с верхней стороны ригеля выполнен в виде Г-образной формы.

Отличительными признаками являются:

пояса гнутые швеллерового сечения исполнены с полками в виде форм: Г-образной, такое исполнение гнутого пояса повышает несущую способность металлических рам зданий и сооружений по критерию местная устойчивость поясов;

пояса гнутые швеллерового сечения исполнены с полками в виде формы правильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера, это повышает несущую способность металлических рам зданий и сооружений по критерию местная устойчивость поясов;

пояса гнутые швеллерового сечения исполнены с полками в виде формы неправильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера и перпендикулярной к нему одной боковой стороной, что повышает несущую способность металлических рам зданий и сооружений по критерию местная устойчивость поясов;

пояса гнутые швеллерового сечения у ригелей и колонн выполнены с разными формами полок с наружной и внутренней стороны, такое исполнение ригелей или колонн повышает несущую способность металлических рам зданий и сооружений по критерию местная устойчивость поясов;

пояса гнутые швеллерового сечения у ригелей и колонн выполнены с разными формами полок с наружной и внутренней стороны, при том пояс швеллера с внутренней стороны колонны выполнен в виде правильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера, а пояс швеллера с внешней стороны колонны выполнен в виде Г-образной формы, и пояс швеллера с нижней стороны ригеля выполнен в виде неправильной трапеции большое основание, которой является частью стенки швеллера и перпендикулярной к нему боковой стороной трапеции ближней к гофрированной стенки, а пояс швеллера с верхней стороны ригеля выполнен в виде Г-образной формы, такое исполнение ригелей или колонн повышает несущую способность металлических рам зданий и сооружений по критерию местная устойчивость поясов.

Сравнение заявленного решения с аналогом и прототипом не выявило в них признаки, отличающие заявляемое решение, что позволяет сделать вывод о соответствие критерию «новизна».

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображен фрагмент сечения колонн и ригелей рамы решения прототипа, включающий: 1 - нижний пояс, гнутый швеллерового сечения; 2 - гофрированную стенку; 3 - верхний пояс, гнутый швеллерового сечения; 4 - сварное соединение гофрированной стенки и пояса; 5 - сварное соединение стенки швеллера пояса и боковой стороны прямоугольника полки; 6 - полку пояса в виде прямоугольной формы.

На фиг. 2 изображен фрагмент сечения колонн рамы заявляемого решения поясов гнутых швеллерового сечения содержащих края с отгибом Г - образной формы, включающий: 1 - нижний пояс, гнутый швеллерового сечения; 2 - гофрированную стенку; 3 - верхний пояс, гнутый швеллерового сечения; 4 - сварное соединение гофрированной стенки и пояса; 7 - полку пояса в виде Г - образной формы.

На фиг. 3 изображен фрагмент сечения ригелей рамы заявляемого решения поясов гнутых швеллерового сечения содержащих края с отгибом Г - образной формы, включающий: 1 - нижний пояс, гнутый швеллерового сечения; 2 - гофрированную стенку; 3 - верхний пояс, гнутый швеллерового сечения; 4 - сварное соединение гофрированной стенки и пояса; 8 - полку пояса в виде Г - образной формы.

На фиг. 4 изображен фрагмент сечения колонн и ригелей рамы заявляемого решения поясов гнутых швеллерового сечения содержащих края с отгибом в виде формы правильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера, включающий: 1 - нижний пояс, гнутый швеллерового сечения; 2 - гофрированную стенку; 3 - верхний пояс, гнутый швеллерового сечения; 4 - сварное соединение гофрированной стенки и пояса; 9 - полку пояса в виде формы правильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера; 10 - сварное соединение стенки швеллера пояса и боковой стороны правильной трапеции края с отгибом.

На фиг. 5 изображен фрагмент сечения колонн и ригелей рамы заявляемого решения поясов гнутых швеллерового сечения содержащих края с отгибом в виде формы неправильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера и перпендикулярной к нему одной боковой линией, включающий: 1 - нижний пояс, гнутый швеллерового сечения; 2 - гофрированную стенку; 3 - верхний пояс, гнутый швеллерового сечения; 4 - сварное соединение гофрированной стенки и пояса; 11 - полку пояса в виде формы неправильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера и перпендикулярной к нему одной боковой стороной; 12 - сварное соединение стенки швеллера пояса и боковой стороны неправильной трапеции края с отгибом.

Осуществление изобретения

Пояса с заявляемыми формами полок изготавливают, на примере фиг. 5, следующим образом. Сначала постепенно отгибают сторону трапеции 13 от малого основания 14, затем отгибают малое основание 14 от боковой стороны 15 и в заключение отгибают боковую сторону 15 от стенки нижнего пояса 1 до тех пор, пока свободный край стороны трапеции 13 не войдет в соприкосновение с внутренней поверхностью стенки нижнего пояса 1 создаваемого швеллерового сечения. Затем между свободным краем стороны трапеции 13 и стенкой нижнего пояса 1 выполняют сварной шов 12 полного проплавления, создавая тем самым единую конструкцию, в которой элемент формы полки 11 непрерывной плоской стенки пояса 1 создает дополнительную несущую способность металлических рам зданий и сооружений по критерию местная устойчивость поясов.

Изготавливают пояса 1 и 3 ригелей или колонн из гнутых швеллеров с отгибом краев принятой формы и выполняют их прокаткой на специальном оборудовании из горячекатаного проката поставляемого в листах по ГОСТ 19903 из стали: углеродистой общего назначения и низколегированной толщиной 2 мм и более по ГОСТ 27772; углеродистой общего назначения толщиной 4 мм и более по ГОСТ 14637; низколегированной толщиной 4 мм и более по ГОСТ 19281. Стенку 2 ригелей или колонн исполняют на станке с упорными цилиндрическими обжимками, имеющую форму в виде синусоиды. Величины высоты и толщины стенки 2, а также ширины, высоты и толщины поясов 1 и 3 исполняют в пропорции с расчетными нагрузками по осям балки. Монтаж металлических ригелей или колонн с гофрированной стенкой 2 выполняют в специализированном кондукторе, обеспечивающем высокую точность симметричного расположения волнистой стенки 2 по ширине поясов 1 и 3 , тавровым сварным соединением Т1 по ГОСТ 14771 с односторонним сплошным швом 4 или двусторонними прерывистыми швами шахматного исполнения с перекрытием границ смежных участков. Швы 4, 10, 12 исполняют полуавтоматической сваркой в среде защитного газа с плавным переходом швов к основному металлу. При выполнении стыковых швов обеспечивают полный их провар. Материалы для сварки: сварочная проволока, электроды, флюс, углекислый газ или газовые смеси, применяют в соответствии со СНиП П-23 и обеспечивая значения временного сопротивления металла сварочного соединения не ниже, чем у основного металла.

Металлические рамы каркаса здания или сооружения собирают на строительной площадке. На колонне с внутренней стороны с поясом формой 9 выполняют монтаж ригеля с нижним поясом формой 11. Верхний пояс ригеля выполнен формой 8. На колонне с внешней стороны пояс выполнен формой 7.

Работа устройства металлическая рама каркаса здания или сооружения. Силовая нагрузка, передаваемая от внешней облицовки здания или сооружения, воспринимается металлической рамой каркаса и обеспечивает повышенную сопротивляемость его внешним силовым воздействиям за счет, в том числе, местной устойчивости поясов с разными формами.

Источники информации

1. Патент RU 2340744 МПК E04C 3/04 Опубликовано: 27.07.2006 Бюл. № 21;

2. патент RU 2767006 МПК E04B 1/24 Опубликовано: 16.03.2022 Бюл. № 8.

Изобретение относится к строительству, а именно к металлическим рамам каркаса зданий. Технический результат - повышение несущей способности рамы. Металлическая рама каркаса состоит из колонн и ригелей, состоящих из гофрированной стенки, соединенной с двумя поясами, каждый из которых в поперечном сечении выполнен гнутым швеллерового сечения. Гнутые пояса швеллерового сечения исполнены с полками в виде форм: Г-образной, правильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера, неправильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера и перпендикулярной к нему боковой стороной трапеции, ближней к гофрированной стенке. Пояса гнутые швеллерового сечения у ригелей и колонн выполнены с разными формами полок, а именно: пояс швеллера с внутренней стороны колонны выполнен в виде правильной трапеции, а с внешней стороны - в виде Г-образной формы, а пояс швеллера с нижней стороны ригеля выполнен в виде неправильной трапеции, а с верхней стороны - в виде Г-образной формы. 5 ил.

Металлическая рама каркаса здания или сооружения, состоящая из колонн и опирающихся на них ригелей, при этом колонны и ригели выполнены в виде сварных конструкций, которые состоят из гофрированной стенки, жестко соединенной с двумя поясами, каждый из которых в поперечном сечении представлен гнутым швеллерового сечения, отличающаяся тем, что пояса гнутые швеллерового сечения исполнены с полками в виде форм: Г-образной; правильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера; неправильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера и перпендикулярной к нему боковой стороной трапеции, ближней к гофрированной стенке, при этом пояса гнутые швеллерового сечения у ригелей и колонн выполнены с разными формами полок с наружной и внутренней сторон, при этом пояс швеллера с внутренней стороны колонны выполнен в виде правильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера, а пояс швеллера с внешней стороны колонны выполнен в виде Г-образной формы, и пояс швеллера с нижней стороны ригеля выполнен в виде неправильной трапеции, большое основание которой является частью стенки швеллера и перпендикулярной к нему боковой стороной трапеции, ближней к гофрированной стенке, а пояс швеллера с верхней стороны ригеля выполнен в виде Г-образной формы.