RU2620114C1

RU2620114C1 - Butt joint of stretched rods

Info

Publication number: RU2620114C1
Application number: RU2016120993A
Authority: RU
Inventors: Александр Суренович Марутян
Original assignee: Александр Суренович Марутян
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-05-23

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: in butt joint of stretched rods, including butt plugs and embedded gussets fixed to the rods, interconnected by tightening bolts in overlap, each of the gussets is divided by axial longitudinal slots into sections with bolt openings symmetrically bent in opposite directions by the thickness of the gussets.

EFFECT: reducing material consumption.

1 tbl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в решетчатых конструкциях зданий и сооружений, например для монтажных стыков поясных стержней ферм покрытий.The invention relates to the field of construction and can be used in lattice structures of buildings and structures, for example for mounting joints of waist rods of trusses coatings.

Известно стыковое соединение растянутых гнутосварных стержней (принятое в качестве аналога), включающее осевые продольные прорези в стенках на торцах стержней, окантованные гнутыми фланцами с образованием полостей, в которых установлен пластинчатый вкладыш. Фланцы жестко прикреплены к торцам стержней и по примеру двухсторонних накладок соединены с вкладышем стяжными болтами [Еремин К.И. Стыковое соединение растянутых гнутосварных стержней. - Авторское свидетельство №1834957, 15.08.1993, бюл. №30].A butt joint of elongated bent-welded rods (adopted as an analog) is known, including axial longitudinal cuts in the walls at the ends of the rods, edged by bent flanges with the formation of cavities in which a plate insert is installed. Flanges are rigidly attached to the ends of the rods and, following the example of double-sided linings, are connected to the liner by coupling bolts [K. Eremin. Butt joint of elongated bent-welded rods. - Copyright certificate No. 1834957, 08/15/1993, bull. No. 30].

Недостаток этого технического решения заключается в материалоемкости соединительных элементов, состоящих из парных фланцев и вкладыша между ними. Кроме того, фасонный профиль гнутых фланцев требует соблюдать соответствующую точность при изготовлении и сборочно-сварочных работах, что сопровождается ростом трудозатрат и стоимости.The disadvantage of this technical solution is the material consumption of the connecting elements, consisting of paired flanges and a liner between them. In addition, the shaped profile of bent flanges requires compliance with the appropriate accuracy in the manufacture and assembly and welding operations, which is accompanied by an increase in labor costs and cost.

Наиболее близкое техническое решение (принятое за прототип) представляет собой стыковое соединение нижних (растянутых) поясов стропильных и подстропильных ферм из гнутосварных профилей прямоугольного сечения, состоящее из врезных фасонок, торцевых заглушек и двухсторонних накладок. Фасонки размещены в осевых продольных прорезях в стенках, жестко прикреплены к торцам стержней и заглушкам, а также соединены между собой при помощи накладок и стяжных болтов [Ферменные конструкции системы Трасскон™ / Обнинск: ООО «Руукки Рус», 2009. - 88 с.].The closest technical solution (adopted as a prototype) is a butt joint of the lower (extended) belts of trusses and trusses from bent welded profiles of rectangular cross section, consisting of cut-in gussets, end caps and double-sided plates. Shapes are placed in axial longitudinal slots in the walls, are rigidly attached to the ends of the rods and plugs, and are interconnected by means of plates and tie bolts [Truss system Trusscon ™ / Obninsk: LLC Ruukki Rus, 2009. - 88 pp.] .

Недостатком прототипа является материалоемкость соединительных элементов, включающих двухсторонние накладки. Кроме того, использование двойных комплектов болтовых креплений в аналоге и прототипе также увеличивает материалоемкость, а их установка приводит к дополнительным трудозатратам.The disadvantage of the prototype is the material consumption of the connecting elements, including double-sided lining. In addition, the use of double sets of bolt fasteners in the analogue and prototype also increases the consumption of materials, and their installation leads to additional labor costs.

Техническим результатом предлагаемого решения является сокращение расхода конструкционного материала и дополнительных трудозатрат.The technical result of the proposed solution is to reduce the consumption of structural material and additional labor.

Указанный технический результат достигается тем, что в стыковом соединении растянутых стержней, включающем жестко прикрепленные к стержням торцевые заглушки и врезные фасонки, соединенные между собой стяжными болтами внахлестку, каждая из фасонок осевой продольной прорезью разделена на участки с болтовыми отверстиями, симметрично отогнутые в противоположные стороны на толщину фасонок.The specified technical result is achieved in that in the butt joint of the extended rods, including end caps and mortise chucks rigidly attached to the rods, interconnected by lap bolts together, each of the cuts is axially longitudinally divided into sections with bolt holes symmetrically bent in opposite directions into thickness of gussets.

Предлагаемое стыковое соединение растянутых стержней имеет достаточно универсальное техническое решение для применения в монтажных стыках конструкций из профильных труб различных сечений (квадратных, прямоугольных, ромбических, треугольных, пятиугольных, круглых, овальных, плоскоовальных, чечевидных). С не меньшей эффективностью его можно использовать в конструкциях из открытых (незамкнутых) профилей, например парных уголков или парных швеллеров, где фасонки, перестав быть врезными, дополнительно выполняют функции соединительных прокладок между парными элементами.The proposed butt joint of the stretched rods has a fairly universal technical solution for use in mounting joints of structures from shaped tubes of various sections (square, rectangular, rhombic, triangular, pentagonal, round, oval, plane oval, obvious). With no less efficiency, it can be used in designs of open (open) profiles, for example, paired corners or paired channels, where the cuttings, ceasing to be mortise, additionally perform the functions of connecting gaskets between paired elements.

В стыковом соединении растянутых стержней по предлагаемому решению нет эксцентриситетов, свойственных известным соединениям внахлестку и создающих в них дополнительные моменты. Действие таких моментов характерно проявляется в нахлесточных соединениях гибких (тонких) элементов листовых конструкций с лобовыми швами. Здесь для снижения концентрации напряжений минимальную нахлестку рекомендуется принимать длиной не менее пяти толщин свариваемых элементов [Муханов К.К. Металлические конструкции: Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1978. - С. 135-136, рис. IV.18]. В предлагаемом стыковом соединении длина двойных нахлесток определяется количеством и диаметром болтов, а их симметричное расположение сохраняет центрирование стыкового соединения без двухсторонних накладок и без двойных комплектов болтовых креплений, что расширяет возможности для реализации нового технического решения.In the butt joint of the extended rods according to the proposed solution, there are no eccentricities inherent in the known lap joints and creating additional moments in them. The action of such moments is typically manifested in lap joints of flexible (thin) elements of sheet structures with frontal seams. Here, to reduce stress concentration, the minimum overlap is recommended to be taken with a length of at least five thicknesses of the welded elements [K. Mukhanov Metal structures: Textbook for high schools. - M.: Stroyizdat, 1978. - S. 135-136, Fig. IV.18]. In the proposed butt joint, the length of the double overlaps is determined by the number and diameter of the bolts, and their symmetrical arrangement preserves the centering of the butt joint without double-sided linings and without double sets of bolt fasteners, which expands the possibilities for implementing a new technical solution.

В область рационального применения стыкового соединения растянутых стержней по предлагаемому решению могут войти такие сложные и ответственные системы несущих конструкций, как двухпоясные оболочки двоякой кривизны с регулярными треугольными ячейками, основой формообразования которых служат перекрестные фермы трех направлений с параллельными поясами. Для их соединения предусмотрены узлы, имеющие форму шестилучевых звездочек с болтовыми креплениями врезных фасонок через двухсторонние накладки [Мосягин Д.Л., Ружанский И.Л., Гладштейн Л.И. Разработка соединительного узла металлических конструкций сетчатых пространственных конструкций крупных инженерных сооружений. - Промышленное и гражданское строительство, 2010, №5. - С. 32-35]. Если в принятых узлах для монтажа несущих конструкций в наиболее оптимальном режиме двухсторонние накладки с двойными комплектами болтовых креплений частично заменить нахлесточными соединениями соответственно с одиночными комплектами болтовых креплений, по предлагаемому решению, то вполне очевидно, что положительный эффект может оказаться более весомым.According to the proposed solution, such complex and responsible systems of load-bearing structures as two-belt shells of double curvature with regular triangular cells, the basis for the formation of which are cross-trusses of three directions with parallel belts, can enter the field of rational use of the butt joint of stretched rods according to the proposed solution. For their connection, nodes are provided in the form of six-pointed stars with bolted fasteners of cut-in gussets through double-sided linings [Mosyagin DL, Ruzhansky I.L., Gladshtein L.I. Development of a connecting unit for metal structures of spatial spatial structures of large engineering structures. - Industrial and civil engineering, 2010, No. 5. - S. 32-35]. If in the accepted units for mounting the supporting structures in the most optimal mode, the double-sided linings with double sets of bolt fasteners are partially replaced by lap joints, respectively, with single sets of bolt fasteners, according to the proposed solution, then it is obvious that the positive effect can be more significant.

Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 показан вид сверху стыкового соединения растянутых стержней; на фиг. 2 - вид сбоку стыкового соединения растянутых стержней; на фиг. 3 приведен вид сверху стыкового соединения растянутых стержней до стыкования; на фиг. 4 - вид сбоку стыкового соединения растянутых стержней до стыкования; на фиг. 5 представлен вид сверху стыкового соединения растянутых стержней применительно к узлу перекрестных ферм трех направлений до стыкования (риски болтовых креплений условно не показаны).The proposed technical solution is illustrated by graphic materials, where in FIG. 1 shows a top view of the butt joint of the extended rods; in FIG. 2 is a side view of the butt joint of the extended rods; in FIG. 3 shows a top view of the butt joint of the extended rods before docking; in FIG. 4 is a side view of the butt joint of the extended rods before docking; in FIG. Figure 5 shows a top view of the butt joint of the extended rods as applied to the node of the cross-trusses of three directions before joining (the risks of bolt fasteners are not conditionally shown).

Предлагаемое стыковое соединение растянутых стержней включает жестко прикрепленные к стержням врезные фасонки 1, соединенные между собой стяжными болтами внахлестку, а также торцевые заглушки 2. Каждая из фасонок 1 осевой продольной прорезью разделена на участки с болтовыми отверстиями, симметрично отогнутые в противоположные стороны на толщину фасонок.The proposed butt connection of the stretched rods includes mortise cut-outs 1 rigidly attached to the rods, lap-coupled together by tightening bolts, and end caps 2. Each of the cut-outs 1 is axially longitudinally cut into sections with bolt holes symmetrically bent in opposite directions to the thickness of the cut-outs.

Предлагаемое решение стыкового соединения растянутых стержней отличается от прототипа отсутствием двухсторонних накладок, что сокращает расход конструкционного материала и трудоемкость изготовления. Кроме того, в предлагаемом стыковом соединении использованы одиночные комплекты болтовых креплений вместо двойных комплектов, необходимых для прототипа, из-за чего дополнительные трудозатраты снижаются.The proposed solution for the butt connection of stretched rods differs from the prototype in the absence of double-sided linings, which reduces the consumption of structural material and the complexity of manufacturing. In addition, in the proposed butt joint, single sets of bolt fasteners were used instead of the double sets required for the prototype, due to which additional labor costs are reduced.

Количественно оценить сокращение конструкционного материала можно на примере прототипа в виде стыкового соединения нижнего (растянутого) пояса стропильной фермы ФС-24-IV системы «Трасскон», где масса врезных фасонок толщиной t=20 мм составляет 37 кг, а масса двух накладок Д6 (t=16 мм) - 1,5×2=3,0 кг. Тогда за счет отсутствия накладок в предлагаемом решении стыкового соединения расход конструкционного материала может сократиться в 40/37=1,08 раза (или на 8%). Здесь очевидно, что с учетом массы болтовых креплений сокращение расхода конструкционного материала будет более существенным.You can quantitatively evaluate the reduction in structural material by the example of a prototype in the form of a butt joint of the lower (extended) belt of the truss FS-24-IV of the Trasscon system, where the mass of cut-in gussets with a thickness of t = 20 mm is 37 kg and the mass of two plates D6 (t = 16 mm) - 1.5 × 2 = 3.0 kg. Then, due to the lack of overlays in the proposed butt joint solution, the consumption of structural material can be reduced by 40/37 = 1.08 times (or by 8%). It is obvious that, given the mass of bolt fasteners, the reduction in the consumption of structural material will be more significant.

Практический интерес представляет сравнение предлагаемого решения стыкового соединения растянутых стержней с болтовыми стыками на фланцах, принятыми в качестве типовых узлов для применения в несущих конструкциях покрытий зданий и сооружений. Такое сравнение достаточно корректно на примере монтажного стыка нижнего (растянутого) пояса стропильной фермы ФС-24-3,7 системы «Молодечно» [Стальные конструкции покрытий производственных зданий из замкнутых гнутосварных профилей прямоугольного сечения пролетом 18, 24 и 30 м с уклоном кровли 10%: типовой проект: серия 1.460.3-23.98. Выпуск I / разраб. ОАО ПИ Ленпроектстальконструкция. - Госстрой РФ, 2000. - 78 с.]. Основным результатом сравнения, представленным в таблице, стало сокращение расхода конструкционного материала на 3,4%.It is of practical interest to compare the proposed solution for the butt joint of extended rods with bolt joints on flanges, adopted as typical units for use in load-bearing structures of buildings and structures. Such a comparison is quite correct on the example of the mounting joint of the lower (extended) belt of the truss frame FS-24-3,7 of the Molodechno system [Steel structures of coatings for industrial buildings from closed bent-welded rectangular sections with a span of 18, 24 and 30 m with a roof slope of 10% : typical design: series 1.460.3-23.98. Issue I / developed. OJSC PI Lenproektstalkonstruktsiya. - Gosstroy of the Russian Federation, 2000. - 78 p.]. The main result of the comparison presented in the table was a reduction in the consumption of structural material by 3.4%.

В приведенном сравнении положительный эффект от использования предлагаемого соединения складывается не только из экономии материала монтажного стыка. Новое решение при прочих равных условиях, включая 8 болтов М24 класса прочности 10.9, позволяет отказаться от фланцев, для изготовления которых необходима дорогостоящая сталь электрошлакового переплава, обеспечивающего ее надежность против расслоения поперек проката. Еще одним слагаемым положительного эффекта является переход от повышенной точности изготовления фланцевых стыков к нормальной и грубой точности нахлесточных соединений с компенсационными возможностями за счет разницы диаметров болтов и отверстий.In the comparison, the positive effect of using the proposed connection is not only the savings in material of the mounting joint. The new solution, ceteris paribus, including 8 M24 bolts of strength class 10.9, eliminates flanges, for the manufacture of which expensive electroslag remelting steel is required, which ensures its reliability against delamination across the rolled products. Another component of the positive effect is the transition from increased accuracy of manufacturing flange joints to normal and rough accuracy of lap joints with compensation capabilities due to the difference in the diameters of bolts and holes.

Таким образом, представляется, что стыковое соединение растянутых стержней по предлагаемому решению достаточно перспективно для применения в несущих конструкциях зданий и сооружений с повышением их технико-экономических характеристик.Thus, it seems that the butt joint of the extended rods according to the proposed solution is quite promising for use in the supporting structures of buildings and structures with an increase in their technical and economic characteristics.

Claims

The butt joint of the extended rods, including end caps rigidly attached to the rods and cut-in gussets, interconnected by tightening bolts in an overlap, characterized in that each of the gussets is axially longitudinally cut into sections with bolt holes symmetrically bent in opposite directions to the thickness of the gussets.