КЛИНОВОЙ МОНТАЖНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 2023 года по МПК E04G7/22 

Изобретение относится к строительным конструкциям и предназначена для использования в системах строительных лесов, различных опалубочных системах, конструкциях быстро возводимых сооружений и прочих системах в качестве клинового зажима, где важна высокая износостойкость и надежность узла за счет равномерного распределения нагрузки. Расширяющиеся потребность в системах возведения строительных лесов, и объем производства соответствующего оборудования требует расширения арсенала и непрерывного усовершенствования технических средств, предназначенных для реализации данного назначения.

Известен клиновой монтажный узел для строительных конструкций, содержащий закрепляемый на стойке плоский элемент с центральным отверстием и с отверстиями для размещения соответствующего фиксирующего клина и соответствующего корпуса, соединяемого с горизонтальным ригелем и контактирующего со стойкой (RU №126353),.

Известен клиновой монтажный узел для строительных конструкций, содержащий закрепляемый на стойке плоский элемент с фасонным отверстием, образованным центральным отверстием и отверстиями для размещения соответствующего фиксирующего клина и соответствующего корпуса, соединяемого с горизонтальным ригелем и контактирующего со стойкой (RU №55822).

Известные технические решения имеют недостаточную надежность крепления, обусловленную формой клина и корпуса, неудобство при монтаже и демонтаже, а также повышенную металлоемкость.

Известен клиновой монтажный узел для строительных конструкций, содержащий закрепляемый на стойке плоский элемент с фасонным отверстием, образованным центральным отверстием и отверстиями для размещения соответствующего фиксирующего клина и соответствующего корпуса, соединяемого с горизонтальным ригелем и контактирующего со стойкой, отверстия для размещения соответствующего фиксирующего клина и соответствующего корпуса выполнены в виде секторов кольца. Отверстия под клин и корпус расположены под углом 90° друг к другу, выполнены в виде секторов кольца. Корпус выполнен с двумя контактирующими со стойкой поверхностями, между которыми выполнен вогнутый участок. Плоский элемент выполнен с отверстиями для крепления диагональных связок. Корпус выполнен с возможностью разъемного соединения с горизонтальным ригелем и с пазами для соединения с выступами горизонтального ригеля. (RU 141557, прототип)

Недостатком известной конструкции является недостаточную надежность крепления корпуса на фланце и на стойке, обусловленная отсутствием возможности закрепления корпуса клина в плоской детали под углом 45 градусов, недостаточные прочность и сопротивляемость изгибающему моменту

Техническая проблема, на решение которой направлено настоящее техническое решение заключается в расширении арсенала и повышении эффективности технических средств определенного назначения, а именно, клиновых узлов (зажимов), которые обеспечивают быстрое возведения строительных конструкций, преимущественно, строительных лесов.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в реализации его назначения и создании альтернативной конструкции клинового зажима, а также в обеспечении возможности закрепления корпуса клина к фланцу под углом 45 градусов, повышении надежного монтажа корпуса на фланец, увеличении площади поверхностей контактного взаимодействия соответствующих сторон корпуса со сторонами и отверстиями фланца.

Сущность изобретения, достаточная для реализации назначения изобретения, состоит в том, что клиновой монтажный узел для строительных конструкций содержит фланец с плоскими поверхностями, с центральным отверстием для стойки строительной конструкции и с диаметрально противоположно расположенными по окружности вдоль внешнего края фланца периферийными фигурными чередующимися отверстиями, выполненными с возможностью установки фиксирующего узел клина и с возможностью соединения с диагональными связками строительной конструкции, а также установленной у края периферийного отверстия и опертый на поверхность фланца многогранный корпус, имеющий наружные боковые грани и расположенные с противоположных сторон торцевые поверхности сопряжения со стойкой и с ригелем строительной конструкции, и выполненный со сквозным продольным пазом для сопряжения с клином, введенным в периферийное отверстие фланца, при этом:

корпус со стороны торцевой поверхности сопряжения со стойкой выполнен с установочным поперечным пазом с плоским сторонами, выполненным с глубиной, выбранной из условия обеспечения осуществления его монтажа на плоские поверхности фланца со стороны внешнего края последнего.

на торцевой поверхности корпуса для сопряжения с ригелем строительной конструкции выполнены скосы и направляющие выступы,

фланец выполнен с фигурными отверстиями для установки клина, имеющими по две радиальные и дугообразные стороны, чередующимися с фигурными отверстиями для соединения с диагональными связками строительной конструкции, имеющими по две выпукло искривленные боковые стороны и две дугообразные стороны.

клин выполнен в форме части трапецевидной призмы, со скругленными сопряжениями боковых сторон с ее большим основанием, и неполнокольцевым элементом, выполненным заодно с ее меньшим основанием.

Предпочтительно, установочный поперечный паз корпуса выполнен с плоским сторонами, имеющими скошенные края, расходящиеся под углом 113⁰ .

Предпочтительно, корпус выполнен восьмиугольным в плане со стороны сопряжения с ригелем строительной конструкции, при этом на торцевой поверхности с указанной стороны выполнены боковые скосы и расположенные по окружности тонкостенные направляющие выступы сопряжения с ригелем, выполненные с наклоном сторон внутрь указанной окружности на 3⁰.

Предпочтительно, на двух противоположных наружных боковых гранях корпуса выполнены углубления, а на двух других - трехгранные ребра с наклоном их граней под углами 45⁰, 55⁰ и 24⁰.

Предпочтительно, фланец выполнен в форме кольца, с цилиндрическим внешним краем и периферийными отверстиями, имеющими одинаковую высоту вдоль направления радиуса центрального отверстия.

Предпочтительно, фланец выполнен с фигурными четырехугольными отверстиями для установки клина, имеющими радиальные плоские стороны, расходящиеся под углом 39⁰, и дугообразные стороны, концентричные внешнему краю фланца.

Предпочтительно, фланец выполнен с фигурными отверстиями для соединения с диагональными связками строительной конструкции, имеющими сходящиеся и расходящиеся под углом 27,7⁰ , боковые стороны с промежуточными углублениями, и дугообразные стороны, концентричные внешнему краю фланца.

Предпочтительно, клин выполнен в форме части прямоугольной трапецевидной призмы, одна боковая сторона которой перпендикулярна большему основанию трапеции и выполнена со скругленными сопряжениями боковых сторон с большим основанием, и с имеющим сквозное отверстие неполнокольцевым элементом выполненным заодно с меньшем основанием.

Предпочтительно, клин выполнен в форме части прямоугольной трапецевидной призмы с боковыми сторонами, расположенными под углом 8,1⁰ друг к другу

На чертеже фиг.1 изображен клиновой монтажный узел в сборе, на фиг.2 - фланец клинового монтажного узла в аксонометрической проекции, на фиг.3 - корпус клинового монтажного узла в аксонометрических проекциях, на фиг.4 - клин клинового монтажного узла в аксонометрической проекции, на фиг.5 - фланец клинового монтажного узла в ортогональных проекциях, на фиг. 6 - корпус клинового монтажного узла в ортогональных проекциях, на фиг.7 - клин клинового монтажного узла в ортогональных проекциях.

Клиновой монтажный узел для строительных конструкций состоит из основных элементов фланец 1, корпус 2, клин 3, которые монтируются на вертикальную стойку 4 строительной конструкции и соединяются с горизонтальными ригелем 5 и с диагональными связками (не изображены) строительной конструкции. Ригель 5 в строительстве — это горизонтальная часть конструкции, которая соединяет вертикальные или наклонные части системы: В каркасах сооружений объединяет между собой опоры, колонны.

Клиновой монтажный узел для строительных конструкций содержит фланец (плоский элемент) 1 с плоскими поверхностями, с центральным отверстием 6 для стойки 4 строительной конструкции и с диаметрально противоположно расположенными по окружности вдоль внешнего края фланца 1 периферийными фигурными чередующимися отверстиями 7,8 выполненными поочередно с возможностью установки фиксирующего узел клина 3 или с возможностью соединения с диагональными связками строительной конструкции.

Клиновой монтажный узел для строительных конструкций содержит также установленной у края периферийного отверстия 7 и опертый на поверхность фланца 1 многогранный корпус 2, имеющий наружные боковые грани 8,9 ломанной конфигурации для монтажного инструмента и расположенные с противоположных сторон торцевые поверхности сопряжения со стойкой 4 и с ригелем 5 строительной конструкции, и выполненный со сквозным продольным (вдоль стойки 4) пазом 10 для сопряжения с клином 3, введенным в периферийное отверстие 7 фланца 1.

Корпус 2 со стороны торцевой поверхности сопряжения со стойкой 4 выполнен, с расположенным поперек паза 10, с установочным прямоугольным поперечным пазом 11 с плоским сторонами, выполненным с глубиной, выбранной из условия обеспечения осуществления монтажа его сторон на плоские поверхности снаружи фланца 1 со стороны внешнего края последнего.

На торцевой поверхности корпуса 2 для сопряжения с ригелем 5 строительной конструкции выполнены скосы 12 и расположенные по окружности направляющие выступы 13.

Фланец 1 выполнен с четырьмя фигурными отверстиями 7 для установки клина 3, имеющими по две радиальные и дугообразные стороны, чередующимися с фигурными четырьмя отверстиями 8 для соединения с диагональными связками строительной конструкции. Отверстия 8 имеют по две выпукло искривленные симметрично сходящиеся и расходящиеся боковые стороны с выемками, и две дугообразные стороны.

Клин 3 выполнен в форме части трапецевидной призмы, со скругленными сопряжениями боковых сторон 14, 15 с ее большим основанием 16, и неполнокольцевым элементом 17, выполненным заодно с ее меньшим основанием (не обозначено).

Установочный поперечный паз 11 корпуса 2 выполнен с параллельными плоским сторонами, имеющими для облегчения установки на фланец 1 скошенные края, расходящиеся из технологических соображений под углом α = 113⁰ .

Корпус 2 выполнен с двумя боковыми сквозными водоотводными каналами 18, соединенными с пазом 10 и с его торцевой поверхностью (его дном) для сопряжения со стойкой 4.

Корпус 2 выполнен симметрично восьмиугольным в плане (вид Д на фиг.6) со стороны сопряжения с ригелем 5 строительной конструкции, при этом на торцевой поверхности с указанной стороны выполнены боковые скосы и расположенные по окружности тонкостенные направляющие лепестковые выступы 13 сопряжения с ригелем 5, выполненные с наклоном сторон внутрь указанной окружности на угол β = 3⁰, для облегчения ввода в полый ригель 5, выбранный из конструктивных и технологических соображений.

На двух противоположных наружных боковых гранях 8,9 корпуса 2 выполнены углубления 19 четырехугольной формы для захвата и надежного удерживания при сварке корпуса 2 монтажным инструментом, а на двух других - трехгранные ребра 20 с наклоном их граней под углами γ = 45⁰, λ = 55⁰ и ω =24^0., выбранными эмпирически.

Фланец 1 выполнен в форме кольца, с цилиндрическим внешним краем и периферийными отверстиями 7,8, имеющими одинаковую высоту вдоль направления радиуса центрального отверстия 6.

Фланец 1 выполнен с фигурными четырехугольными отверстиями 7 для установки клина, имеющими радиальные плоские стороны, расходящиеся под углом φ = 39⁰, выбранным из конструктивных и технологических соображений, и дугообразные стороны, концентричные внешнему краю фланца.

Фланец 1 выполнен с фигурными отверстиями 8 для соединения с диагональными связками строительной конструкции, имеющими контуры боковых сторон сходящиеся и расходящиеся под углом η = 27,7⁰ , выбранным из конструктивных и технологических соображений. При этом отверстия 8 имеют боковые стороны с промежуточными углублениями, и дугообразные стороны, концентричные внешнему краю фланца 1.

Клин 3 выполнен в форме части прямоугольной трапецевидной призмы, одна боковая сторона 15 которой в плане перпендикулярна большему основанию 16 трапеции и выполнена со скругленными сопряжениями боковых сторон с большим основанием 16, и с имеющим сквозное отверстие неполнокольцевым элементом 17 выполненным заодно с меньшем основанием.

Таким образом, клин 3 выполнен в форме части прямоугольной трапецевидной призмы с боковыми сторонами, расположенными под острым углом τ = 8,1⁰ друг к другу, выбранным как необходимый и достаточный для обеспечения самоторможения собранного узла. Указанный острый угол скоса клина 3 обеспечивает плотность  соединения в пазу 10 с корпусом 2 и самоторможение, надежно препятствующее его выпадению в условиях вибраций или нагрузок переменного знака. Это направлено на приращение заклинивающего момента и, следовательно, повышении прочности и сопротивляемости монтажного соединения в целом внешним нагрузкам.

.Вертикальная стойка 4 представляет собой трубу, диаметр сечения которой соответствует расчетным нагрузкам на конструкцию.

Попарно диаметрально противоположно расположенные симметричные периферийные отверстия 7 позволяют производить угловой разворот корпуса 2 узла на 45⁰, а также, при необходимости, присоединять к одной стойке 4 несколько ригелей 5 и диагональных связок.

Размеры фланца 1 обусловлены диаметром вертикальной стойки 4, габаритами клина 3 и корпуса 2.

Горизонтальный ригель 5 может быть выполнен в виде трубы прямоугольного или круглого сечения.

Клин 3 представляет собой плоскую штампованную, кованную или литую деталь, геометрические параметры которой задаются в соответствии с габаритами корпуса 2, сечением трубы ригеля 5, отверстиями 7.

Корпус 2 выполнен штампованным, кованным или литым наконечником ригеля, в виде фасонной детали из стали или из чугуна, конфигурация которой обеспечивает сопряжение по диаметру отверстия 6 с вертикальной стойкой 4.

Клиновой монтажный узел собирается и эксплуатируется следующим образом.

Вначале на вертикальной стойке 4 на определенной высоте фиксируется, например, приваривается фланец 1. Затем на конце ригеля 5 сваркой или за счет использования разъемного соединения закрепляется корпус 2 перпендикулярно горизонтальной оси ригеля 5 и далее надевается пазом 11 на край фланца 1 в положение, при котором паз 11 пересекает отверстие 7. Поскольку фланец 1 находится в пазу 11, случайный взаимный перекос корпуса 2 и фланца 1 возникнуть не может.

После этого в пространство паза 10 корпуса 2, т.е. между ригелем 5 и корпусом 2, вставляется клин 3, который фиксируется с помощью ударного инструмента, которым производится заклинивание.

В результате образуется устойчивое, надежно зафиксированное от боковых прекосов соединение, поскольку клин 3, установленный в паз 10, при этом пересекает и паз 11 корпуса 2 и отверстие 7 фланца 1.

Так как паз 10 корпуса 2 и ригель 5 гарантированно перпендикулярны друг другу, то при заклинивании клина 3 ригель 5 также становится перпендикулярным вертикальной стойке 4. Корпус 2 воспринимает крутящий момент, возникающий под действием вертикальных (на изгиб) и горизонтальных (на сжатие-растяжение) нагрузок в ригеле 5, и передает на вертикальную стойку 4.

Корпус 2 выполнен с возможностью разъемного соединения с выступами горизонтального ригеля 5.

При использовании клинового монтажного узла с описанной геометрией в конструкции обеспечена возможность закрепления корпуса клина 3 на фланце 1 под углом 45 градусов, увеличена площадь поверхностей контактного взаимодействия соответствующих сторон пазов 10,11 корпуса 2 и отверстий 7 фланца 1 с клином 3 и приращение, тем самым, заклинивающего момента на стойке 4.

Для проверки выбранного технического решения для сравнения силы, необходимой для разъединения деталей заявляемого и известного монтажного узла, было проведено экспериментальное исследование, подтвердившее увеличение силы, необходимой для разъединения заявляемого узла не менее, чем на 8-108% по сравнению с известной из прототипа конструкцией.

Конструкцией заявляемого узла обеспечивается повышение технологичности и уменьшение трудоемкости его сборки и установки на сваю 4.

Таким образом, в результате использования заявляемого изобретения обеспечено расширение арсенала монтажных клиновых узлов, реализация его назначения, т.е. создание альтернативной конструкции клинового узла, а также повышение прочности и сопротивляемости соединения его в целом внешним нагрузкам за счет усовершенствованной геометрии деталей.

Изобретение относится к строительным конструкциям и предназначено для использования в системах строительных лесов, различных опалубочных системах, конструкциях быстро возводимых сооружений и прочих системах в качестве клинового зажима, где важна высокая износостойкость и надежность узла за счет равномерного распределения нагрузки. Техническим результатом является повышение прочности и сопротивляемости соединения в целом внешним нагрузкам за счет усовершенствованной геометрии деталей. Технический результат достигается тем, что клиновой монтажный узел для строительных конструкций содержит фланец с плоскими поверхностями, с центральным отверстием для стойки строительной конструкции и с диаметрально противоположно расположенными по окружности вдоль внешнего края фланца периферийными фигурными чередующимися отверстиями, выполненными с возможностью установки фиксирующего узел клина и с возможностью соединения с диагональными связками строительной конструкции, а также установленный у края периферийного отверстия и опертый на поверхность фланца многогранный корпус, имеющий наружные боковые грани и расположенные с противоположных сторон торцевые поверхности сопряжения со стойкой и с ригелем строительной конструкции, и выполненный со сквозным продольным пазом для сопряжения с клином, введенным в периферийное отверстие фланца, при этом корпус со стороны торцевой поверхности сопряжения со стойкой выполнен с установочным поперечным пазом с плоскими сторонами, выполненным с глубиной, выбранной из условия обеспечения осуществления его монтажа на плоские поверхности фланца со стороны внешнего края последнего, на торцевой поверхности корпуса для сопряжения с ригелем строительной конструкции выполнены скосы и направляющие выступы, фланец выполнен с фигурными отверстиями для установки клина, имеющими по две радиальные и дугообразные стороны, чередующимися с фигурными отверстиями для соединения с диагональными связками строительной конструкции, имеющими по две выпукло искривленные боковые стороны и две дугообразные стороны, клин выполнен в форме части трапециевидной призмы, со скругленными сопряжениями боковых сторон с ее большим основанием, и неполнокольцевым элементом, выполненным заодно с ее меньшим основанием. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Клиновой монтажный узел для строительных конструкций, содержащий фланец с плоскими поверхностями, с центральным отверстием для стойки строительной конструкции и с диаметрально противоположно расположенными по окружности вдоль внешнего края фланца периферийными фигурными чередующимися отверстиями, выполненными с возможностью установки фиксирующего узел клина и с возможностью соединения с диагональными связками строительной конструкции, а также установленный у края периферийного отверстия и опертый на поверхность фланца многогранный корпус, имеющий наружные боковые грани и расположенные с противоположных сторон торцевые поверхности сопряжения со стойкой и с ригелем строительной конструкции, и выполненный со сквозным продольным пазом для сопряжения с клином, введенным в периферийное отверстие фланца, отличающийся тем, что

корпус со стороны торцевой поверхности сопряжения со стойкой выполнен с установочным поперечным пазом с плоскими сторонами, выполненным с глубиной, выбранной из условия обеспечения осуществления его монтажа на плоские поверхности фланца со стороны внешнего края последнего,

на торцевой поверхности корпуса для сопряжения с ригелем строительной конструкции выполнены скосы и направляющие выступы,

фланец выполнен с фигурными отверстиями для установки клина, имеющими по две радиальные и дугообразные стороны, чередующимися с фигурными отверстиями для соединения с диагональными связками строительной конструкции, имеющими по две выпукло искривленные боковые стороны и две дугообразные стороны,

клин выполнен в форме части трапециевидной призмы, со скругленными сопряжениями боковых сторон с ее большим основанием, и неполнокольцевым элементом, выполненным заодно с ее меньшим основанием.

2. Клиновой монтажный узел по п. 1, отличающийся тем, что установочный поперечный паз корпуса выполнен с плоским сторонами, имеющими скошенные края, расходящиеся под углом 113°.

3. Клиновой монтажный узел по п. 2, отличающийся тем, что корпус выполнен восьмиугольным в плане со стороны сопряжения с ригелем строительной конструкции, при этом на торцевой поверхности с указанной стороны выполнены боковые скосы и расположенные по окружности тонкостенные направляющие выступы сопряжения с ригелем, выполненные с наклоном сторон внутрь указанной окружности на 3°.

4. Клиновой монтажный узел по п. 3, отличающийся тем, что на двух противоположных наружных боковых гранях корпуса выполнены углубления, а на двух других - трехгранные ребра с наклоном их граней под углами 45°, 55° и 24°.

5. Клиновой монтажный узел по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что фланец выполнен в форме кольца, с цилиндрическим внешним краем и периферийными отверстиями, имеющими одинаковую высоту вдоль направления радиуса центрального отверстия.

6. Клиновой монтажный узел по п. 5, отличающийся тем, что фланец выполнен с фигурными четырехугольными отверстиями для установки клина, имеющими радиальные плоские стороны, расходящиеся под углом 39°, и дугообразные стороны, концентричные внешнему краю фланца.

7. Клиновой монтажный узел по любому из пп. 1-4, 6, отличающийся тем, что фланец выполнен с фигурными отверстиями для соединения с диагональными связками строительной конструкции, имеющими сходящиеся и расходящиеся под углом 27,7° боковые стороны с промежуточными углублениями, и дугообразные стороны, концентричные внешнему краю фланца.

8. Клиновой монтажный узел по любому из пп. 1-4, 6, отличающийся тем, что клин выполнен в форме части прямоугольной трапециевидной призмы, одна боковая сторона которой перпендикулярна большему основанию трапеции и выполнена со скругленными сопряжениями боковых сторон с большим основанием, и с имеющим сквозное отверстие неполнокольцевым элементом, выполненным заодно с меньшем основанием.

9. Клиновой монтажный узел по п. 8, отличающийся тем, что клин выполнен в форме части прямоугольной трапециевидной призмы с боковыми сторонами, расположенными под острым углом 8,1° друг к другу.