Устройство для соединения секций металлических конструкций Советский патент 1992 года по МПК E04B1/38 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при монтаже наращиванием, с помощью кранов и вертолетов, секционных высотных сооружений (каркасов башен-труб, башен и мачт связи), ферм покрытий и их укрупненных блоков, при креплении элементов круглого, двутаврового и других сечений в зданиях и сооружениях различного назначения: колонн к фундаментам, ферм к колоннам и т.п.

Известно устройство для соединения секций высотных металлических башен при их монтаже вертолетом, включающее систему наружных и внутренних фиксаторов. Наружные фиксаторы выполнены в виде отдельных стоек, закрепленных на поясах

нижней из стыкуемых секций наклонно, в сторону от вертикальной оси соединения. Внутренние фиксаторы представляют собой четырехгранную пирамиду, грани которой закреплены с внутренней стороны поясов. Через вершину пирамидального фиксатора пропущен штырь, входящий в конус, закрепленный к монтируемой секции. До остро- ловки монтируемой секции от вертолета в отверстия фланцев стыкуемых секций заводят по одному проектному болту. После от- строповки от вертолета устанавливают остальные болты.

Недостаток устройства состоит,в том, что установка упомянутых болтов верхолазом-монтажником пои застропованной к

2

О

сл

VS

ч

вертолету секции представляет собой нару; шение правил техники безопасности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для соединения секций металлических конструкций, содержащее две вертикальных, ра- диально расположенных и закрепленных к нижней из соединяемых секций, имеющей трубчатое сечение, направляющих в виде пластин с вертикальными прорезями, образующими вверху криволинейные упоры. На- правляющие имеют сверху скосы и образуют вертикальный паз для вводимой сверху трубы монтируемой конструкции, к концу которой на горизонтальных осях, напротив прорезей в трубе, закреплены два поворотных фиксатора со скошенными концами. Концы соединяемых труб снабжены опорными плитами для передачи сжимающих усилий и для рпирания нижних торцов поворотных фиксаторов при передаче растягивающих усилий.

При опускании верхняя труба заходит в паз между направляющими. Скошенные концы поворотных фиксаторов, упираясь в опорную плиту нижней трубы, поворачиваются и заходят в прорези, имеющиеся в направляющих, обеспечивая тем самым соединение труб.

Это устройство в большей степени удовлетворяет правилам техники безопасности при монтаже высотных конструкций, так как не требует присутствия монтажников на высоте при присоединении очередной секции.

Однако недостатком этого устройства является то, что в вертикальный паз, образованный направляющими, при небольших зазорах и неточностях изготовления элементов соединения весьма трудно вертикально опустить верхнюю секцию трубы, подвешенную на кране, и тем более на стропе вертолета. В случае монтажа секций решетчатых трехгранных или четырехгранных мачт или башен возможность совмещения в плане и опускания верхней секции проблематична. Тем более неосуществим без больших зазоров поворот фиксаторов и их плотное замыкание в узле. Если предусмотреть необходимые для осуществления соединения зазоры, то узел становится неработоспособным на знакопеременные усилия (сжатие-растяжение), а конструкция будет деформативной, не пригодной к эксплуатации. Прорези в трубе существенно ослабляют сечение, делают соединение уязвимым для коррозии.

Цель изобретения - упрощение монтажа секций и повышение надежности устройства для их соединения.

Для этого в устройстве для соединения секций металлических конструкций, содержащем прикрепленные к концам секций опорные плиты, закрепленные к нижней из

соединяемых секций направляющие и размещенные между ними поворотные фиксаторы, направляющие установлены с наклоном наружу относительно вертикальной осигсекции, каждый из фиксаторов за0 креплен к направляющим в их верхней части и выполнен подпружиненным и выступающим за наклонную рабочую грань направляющих. При этом опорная плита верхней из соединяемых секций выполнена

5 со свесом, имеющим плоский наклонный скос, выполненный по касательной к окружности, проведенной радиусом, равным расстоянию от центра крепления фиксатора до середины его торца. Фиксатор оперт на

0 скос свеса опорной плиты торцом, очерченным по кривой, причем между его носковой частью и плоскостью скоса образован зазор, а пяточная часть торца фиксатора смещена вниз за плоскость скоса.

5 Для снижения расходов путем многократного использования устройства оно снабжено крепежными болтами, а опорные плиты выполнены с отверстиями для их пропуска, при этом фиксаторы установлены

0 съемно.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство применительно к монтажу секций, имеющих в сечении одну трубу; на фиг.2 - то же, план, условно показана направляю5 щая с фиксатором только с одной стороны соединения; на фиг.З - узел I на фиг.1;.на фиг.4-7 - схемы расположения направляющих с фиксаторами при монтаже различных видов конструкций.

0 Концы труб 1 соединяемых секций снабжены опорными плитами 2, имеющими свесы 3. Под опорной плитой нижней секции снаружи приварены вертикальные фасонки 4 для крепления направляющих 5 с поворот5 ными фиксаторами 6, которые прикреплены к направляющей шарнирно посредством болта 7.

Каждая направляющая изготовлена из двух фигурных пластин 8, установленных с

0 наклоном наружу относительно вертикальной оси подлежащих соединению секций. Прокладки 9 и 10 размещены между пластинами 8 для образования зазора, в котором расположен поворотный фиксатор. Про5 кладки 9 имеют толщину несколько больше, чем толщина фиксатора для возможности его свободного поворота, Верхняя прокладка 10 при больших отрывающих усилиях служит в качестве упора для поворотного фиксатора в любом его положении, для чего

нижний торец прокладки 10 обработан по форме окружности таким же радиусом, как обработан верх фиксатора. Прокладка приваривается по рабочей грани направляющей утепленным швом, чтобы обеспечить беспрепятственное скольжение опорной плиты верхней секции при ее опускании. Длина швов приварки верхней прокладки рассчитывается на полное отрывающее усилие. С тыльной стороны, напротив фиксатора, к пластинам 8 прикреплена пластинчатая пружина 11, отжимающая фиксатор вперед, за рабочую грань направляющей 5.

В свесе 3 опорной плиты верхней секции против каждого фиксатора предусмотрена проточка-скос 12 для опирания на него фиксатора своим торцом. Скос расположен по касательной к окружности, проведенной радиусом R, равным расстоянию от центра шарнирного крепления фиксатора до середины его торца.

Для обеспечения свободного поворота (учитывая неточность изготовления конструкций) фиксатора под воздействием закрепленной на направляющей 5 пружины 11 в момент приближения опорной плиты опускаемой секции к опорной плите нижней секции торец фиксатора обработан по кривой так, что в носковой части 13 фиксатора образуется зазор между ним и скосом 12, а пяточная часть 14 выступает вниз за наклонную плоскость скоса, что гарантирует опи- рание торца фиксатора в проточку свеса. Отдельные проточки против каждого фиксатора, особенно в случаях, когда количество направляющих с фиксаторами в соответствии с расчетом на отрывающие усилия увеличивается против необходимого минимума, могут быть объединены конической обработкой свеса 3 опорной плиты верхней секции с сохранением заданного наклона скоса 12. Коническая обработка свеса целесообразна для секций в виде одиночных труб.

Для увеличения значения воспринимаемых соединением отрывающих усилий при эксплуатационных нагрузках в опорных плитах соединяемых секций могут быть вн- полнены отверстия для пропуска крепежных болтов (не показаны). При этом направляющие с фиксаторами служат только для соединения секций на период монтажа, рассчитываются только на монтажные нагрузки, например на воздействие ветра со скоростью, при которой допускается монтаж, и прикрепляются к нижней из соединяемых секций съемно, с возможностью последующего их использования как инвентарных.

При соединении секций из одиночных труб (фиг.4) необходимо устанавливать не менее трех направляющих с фиксаторами, с расположением их по разные стороны от главной оси сечения, желательно на примерно равных расстояниях одна от другой. В секциях решетчатых башен или мачт с тремя или четырьмя вертикальными или наклонными поясами (фиг.5 и 6) на каждом

0 поясе должно быть установлено не менее двух направляющих с фиксаторами, с расположением каждой пары перпендикулярно биссектрисе угла решетчатой секции.

В случае монтажа ферм ригелей рам или

5 балок (фиг.7) в каждом узле также необходимо устанавливать не менее двух направляющих с фиксаторами, с расположением их в плане под углом 45° к продольной оси 15 монтируемой секции. Это же относится к

0 монтажу укрупненных блоков из двух ферм, балок или ригелей рам.

Общее количество направляющих с фиксаторами в любом случае менее трех и определяется в каждом конкретном случае,

5 как и сечения их элементов, расчетом на отрывающие усилия.

Соединение секций с помощью предлагаемого устройства осуществляют следующим образом.

0 Монтируемую секцию опускают с помощью крана или вертолета (не изображен) приблизительно над центром нижней секции. Попадая в зев, образованный направляющими 5, верхняя секция, скользя свесом

5 3 опорной плиты по ближайшей направляющей, постепенно отводится к центру соединения. При этом в процессе опускания свес опорной плиты отжимает поворотные фиксаторы 6, утапливая их между пластинами 8

0 направляющих.

Как только скос свеса 3 опорной плиты поравняется с носковой частью фиксатора, еще до полного опускания секции, фиксатор под воздействием пружины 11 повернется в

5 сторону центра узла и защелкнет соединение, упираясь своим торцом в скос 12. При дальнейшем сближении опорных плит и окончательном опускании под воздействием собственного веса верхней секции и не0 избежных толчков соединение будет уплотняться, а все фиксаторы под воздействием пружин заполнят имеющиеся зазоры. Таким образом, автоматически произойдет полная и надежная заклинка со5 единения. Если допустить, что в некоторых местах остались небольшие неплотности, то в процессе эксплуатации, при порывах ветра и раскачивании, появляющиеся зазоры будут тут же заполняться фиксаторами под действием пружин.

В случае больших растягивающих усилий в соединениях или затруднений с установкой достаточного количества направляющих с фиксаторами последние могут быть поставлены в минимально необходимом количестве из расчета на монтажные нагрузки, в том числе от ветра с прогнозом максимально возможной скорости на смену, что позволит быстро, без потерь времени на верхолазные работы, смонтировать соответствующее количество секций, а затем заменить направляющие с фиксаторами болтами, рассчитанными на максимальные эксплуатационные нагрузки. Демонтированные элементы устройства не будут омертвляться в конструкции, а смогут быть использованы для монтажа аналогичных сооружений. При этом необходимо подчеркнуть, что согласно предлагаемому решению традиционные конструкции сооружений, технология их изготовления не меняются, предусматриваются только места крепления инвентарных устройств для безлюдного монтажа.

Для других (не высотных) конструкций, например ферм или ферм, объединенных в блоки, сплошностенчатых ригелей рам, балок и др., в которых нет больших отрывающих усилий, достаточно установить минимально требуемое количество устройств на узле. При этом верхушки колонн или других опорных узлов снабжаются опорными плитами соответствующей формы в плане. Верхние опорные плиты, например плиты опорных узлов ферм, должны при этом соответствовать нижним плитам и

0

5

0

5

0

5

иметь свесы со скосами для упора в них поворотных фиксаторов.

Формула изобретения

1.Устройство для соединения секций металлических конструкций, включающее прикрепленные к их концам опорные плиты, направляющие, закрепленные к нижней из соединяемых секций, и размещенные между ними поворотные фиксаторы, отличающееся тем, что, с целью упрощения монтажа секций и повышения надежности устройства, направляющие установлены с наклоном наружу относительно вертикальной оси секций, каждый из фиксаторов закреплен к направляющим в их -верхней части и выполнен подпружиненным и в ысту- пающими за наклонную рабочую грань направляющих, а опорная плита верхней секции выполнена со свесом, имеющим плоский наклонный скос, выполненный по каса- тельной к окружности, проведенной радиусом, равным расстоянию от центра крепления фиксатора до середины его торца, при этом фиксатор оперт на скос свеса опорной плиты торцом, очерченным по кривой, причем между носковой частью торца фиксатора и плоскостью скоса образован зазор, а его пяточная часть смещена вниз за плоскость CKOCS.

2.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что оно снабжено крепежными болтами, а опорные плиты выполнены с отверстиями для пропуска крепежных болтов, при этом направляющие с фиксаторами установлены съемно.

Использование: при монтаже наращиванием каркасов башен-труб, башен и мачт связи, ферм покрытий и их укрупненных блоков. Сущность изобретения: наверху к нижней из соединяемых секций с наклоном наружу от вертикальной .оси установлены направляющие с поворотными фиксаторами. Фиксаторы снабжены пружинами, отжимающими их в сторону вертикальной оси монтируемой секции. Концы соединяемых секций снабжены опорными плитами, верхняя из которых имеет свес. В свесе напротив каждого фиксатора выполнен скос, расположенный по касательной к окружности, проведенной радиусом R из центра шарнирного крепления фиксатора до середины его торца. Торец фиксатор обработан по кривой таким образом, что между его носковой частью и скосом выполнен зазор, а его пяточная часть выступает за плоскость скоса. 1 з.п. ф-лы. 7 ил.

Фаг.1

а

Фщ2

Фс/i. 3

ъ

0UlS

AAAA

л

IS

Фиг.7