RU2166038C2

RU2166038C2 - Construction unit

Info

Publication number: RU2166038C2
Application number: RU99115424A
Authority: RU
Inventors: Е.Н. Алексашкин; В.В. Егоров
Original assignee: Петербургский государственный университет путей сообщения
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2001-04-27

Abstract

FIELD: building structures; civil and industrial construction engineering. SUBSTANCE: construction unit may be used as bearing structure of mainly bent and compression-bent construction units (beams, purlins, etc.) made of wood. Metal sunk keys have side straps with holes to receive central bolts securing paired grapple clamps installed in inclined position relative to longitudinal axis of construction unit in compliance with shear thrust curves for fastening joints. EFFECT: reduced sectional area of fastening members and stress concentration at loose points. 2 dwg

Description

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве, а именно: в несущих, преимущественно изгибаемых и сжато - изгибаемых, строительных элементах (например, балках, балках-распорках и т.п.), выполненных из древесины. The invention relates to building structures and can be used in industrial and civil engineering, namely: in load-bearing, mainly bending and squeezed-bending, building elements (for example, beams, spreader beams, etc.) made of wood.

Известен изгибаемый элемент составного сечения с соединениями на деревянных накладках, включающий рабочие элементы (т.е. элементы, которые сплачиваются, например деревянные брусья), связи, (т.е. элементы, при помощи которых происходит сплачивание) в виде призматической формы деревянных вкладышей-колодок, предназначенных для восприятия сдвигающих усилий, возникающих между рабочими элементами, а также поперечные стяжные болты, воспринимающие сдвигающие усилия вследствие приложения к торцам колодок равнодействующих сдвигающих сил с эксцентриситетом и направленные перпендикулярно продольной оси изгибаемого элемента. При этом колодки установлены в гнездах рабочих элементов, а между рабочими элементами имеется зазор [1]. Known bendable element of a composite section with joints on wooden plates, including working elements (i.e. elements that rally, for example wooden beams), bonds (i.e. elements with which rallying occurs) in the form of a prismatic shape of wooden inserts - pads intended for the perception of shear forces arising between the working elements, as well as transverse coupling bolts that perceive shear forces due to the application of the resultant shear forces with ecc to the ends of the pads ntrisitetom and directed perpendicular to the longitudinal axis of bending element. In this case, the pads are installed in the nests of the working elements, and between the working elements there is a gap [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного изгибаемого составного элемента, относится то, что в известном составном изгибаемом элементе, сечения рабочих элементов ослаблены отверстиями для установки стяжных болтов, которые, кроме того, являются концентраторами напряжений, что приводит к увеличению материалоемкости. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known flexible component, include the fact that in the known composite flexible element, the cross sections of the working elements are weakened by holes for installing the coupling bolts, which, in addition, are stress concentrators, which leads to an increase in material consumption .

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков является составной изгибаемый элемент, включающий сплачиваемые рабочие элементы (например, деревянные брусья), связи в виде деревянных продольных шпонок, установленных в подготовленные гнезда в рабочих элементах, а также поперечные стяжные болты. При этом рабочие элементы установлены без зазоров между смежными пластинами. Поперечные стяжные болты воспринимают усилия распора, возникающие вследствие приложения к торцам шпонок равнодействующих сдвигающих сил с эксцентриситетом. The closest to the claimed invention in terms of features is a composite bending element, including rallied work elements (for example, wooden beams), ties in the form of wooden longitudinal keys installed in the prepared sockets in the working elements, as well as transverse coupling bolts. In this case, the working elements are installed without gaps between adjacent plates. The transverse coupling bolts absorb the thrust forces arising from the application of resultant shear forces with an eccentricity to the ends of the keys.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного составного изгибаемого элемента, принятого за прототип, относится то, что в известном составном изгибаемом элементе его сечения ослаблены отверстиями для установки стяжных болтов, а также наличие концентрации напряжений в местах ослаблений, что приводит к увеличению материалоемкости. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known composite bendable element adopted for the prototype include the fact that in the known composite bendable element its sections are weakened by holes for installing the coupling bolts, as well as the presence of stress concentration in the places of weakening, which leads to increase material consumption.

Перед авторами стояла задача - создание строительного элемента (преимущественно изгибаемого или сжато-изгибаемого), обладающего низкой материалоемкостью. The authors were faced with the task of creating a building element (mainly flexible or compressed-flexible) that has low material consumption.

Технический результат - уменьшение сечений сплачиваемых рабочих элементов и снижение концентрации напряжений в местах ослаблений. The technical result is a reduction in the sections of rallied work items and a decrease in the concentration of stresses in places of weakening.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в строительном элементе, включающем сплачиваемые деревянные рабочие элементы (например, брусья, пакеты досок, установленные на ребро и т. п. ), металлические призматические шпонки, установленные в швах сплачивания, при этом призматические шпонки снабжены боковыми накладками с центральными отверстиями, через которые пропущены шпильки, к которым прикреплены парные когтевые хомуты. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the building element, including rallied wooden work elements (for example, beams, packs of boards mounted on a rib, etc.), metal prismatic keys installed in the joints of the rallying, while the prismatic keys equipped with side pads with central holes through which studs are passed, to which paired claw clamps are attached.

Каждая пара когтевых хомутов образует один замкнутый хомут, расположенный под углом к продольной оси строительного элемента и развернутый в соответствии с направлением сдвигающих усилий. Each pair of claw clamps forms one closed clamp located at an angle to the longitudinal axis of the building element and deployed in accordance with the direction of the shear forces.

Горизонтальные участки хомутов снабжены остриями, направленными к плоскости сплачивания. При замыкании когтевых хомутов в рабочее положение острые концы вводятся в древесину силовым воздействием (например, ударным). The horizontal sections of the clamps are provided with points directed towards the rallying plane. When the claw clamps are locked to the working position, the sharp ends are inserted into the wood by force (for example, shock).

Гнезда под призматические шпонки выбираются (формируются) посредством встречных наклонных пропилов с использованием точных шаблонов. Prismatic dowel sockets are selected (formed) by means of oncoming oblique cuts using precise templates.

При изгибе составного строительного элемента по швам сплачивания развиваются сдвигающие усилия, которые воспринимаются в основном призматическими металлическими шпонками, а возникающий при этом распор вызывает в замкнутых когтевых хомутах растягивающие усилия, составляющие которых противоположны усилиям распора и уравновешивают их. When a composite building element bends along the joining joints, shear forces develop, which are mainly perceived by prismatic metal keys, and the resulting spacer causes tensile forces in closed claw clamps, the components of which are opposite to the thrust forces and balance them.

Особенность заключается в том, что в заявляемом техническом решении имеются парные когтевые замкнутые хомуты, расположенные наклонно к продольной оси строительного элемента в направлении действия сдвигающих усилий. Это позволяет после приложения к строительному элементу поперечных нагрузок (или возникновения в его сечении изгибающих моментов) осуществить самонатяжение наклонных замкнутых хомутов, при растяжении которых возникают составляющие указанных растягивающих усилий, направленные перпендикулярно швам сплачивания и которые уравновешивают усилия распора. The peculiarity lies in the fact that in the claimed technical solution there are paired clawed closed clamps located obliquely to the longitudinal axis of the building element in the direction of action of the shear forces. This allows, after applying transverse loads to the building element (or bending moments occurring in its cross section), self-tensioning of inclined closed clamps, during tension of which there are components of the specified tensile forces directed perpendicular to the joint joints and which balance the thrust forces.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяет установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существующим признакам заявленного изобретения, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна". The analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and identifying sources containing information about analogues of the claimed invention, allows us to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all existing features of the claimed invention, therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста единым образом из уровня техники, поскольку использование отличительных признаков неизвестно для достижения указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". To verify the conformity of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow for a specialist in a unified manner from the prior art, since the use of distinctive features is unknown to achieve the specified technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Изобретение иллюстрируется следующими материалами: на фиг. 1 схематически изображен строительный элемент; на фиг. 2 - узел "А" на фиг. 1. The invention is illustrated by the following materials: in FIG. 1 schematically depicts a building element; in FIG. 2 - node "A" in FIG. 1.

Строительный элемент включает сплачиваемые рабочие элементы (1) (например, деревянные брусья, пакеты досок, установленные на ребро и т.п.), имеющие согласованные гнезда, в которых установлены металлические призматические шпонки (2) (например, сваренные из уголковой стали), к которым приварены боковые накладки (3), имеющие отверстия для центральных болтов (4), к которым прикреплены парные когтевые хомуты (5), образующие замкнутые хомуты, расположенные наклонно к продольной оси строительного элемента в соответствии с эпюрами сдвигающих усилий. При этом парные когтевые хомуты (5) имеют на своих поперечных участках захваты (6), направленные к плоскостям сплачивания. The building element includes rallied work elements (1) (for example, wooden beams, packs of boards mounted on a rib, etc.) having matching sockets in which metal prismatic dowels (2) are installed (for example, welded from corner steel), to which side plates (3) are welded, having openings for central bolts (4), to which are attached paired claw clamps (5), forming closed clamps located obliquely to the longitudinal axis of the building element in accordance with the diagrams of shear forces. In this case, paired claw clamps (5) have grips (6) on their transverse sections, directed to the planes of rallying.

При приложении к составному строительному элементу изгибающих моментов по швам сплачивания возникают сдвигающие усилия Т, равнодействующие которых приложены к наклонным граням металлических призматических шпонок (2) с эксцентриситетом e, что вызывает появление "опрокидывающего" момента M=T·e, вызывающего распор, т.е. сил, направленных перпендикулярно швам сплачивания. Под действием распора в замкнутых хомутах (5), зафиксированных когтевыми захватами (6), возникают растягивающие усилия, вертикальные составляющие которых уравновешивают усилия распора. Горизонтальные составляющие растягивающих усилий в замкнутых хомутах (5), направленные в сторону, обратную действию сдвигающих сил T, уменьшают последние. When bending moments are applied to the composite building element at the jointing joints, shear forces T arise, the resultant of which are applied to the inclined faces of the metal prismatic dowels (2) with eccentricity e, which causes the appearance of a “tilting” moment M = T · e, causing a spacer, t. e. forces directed perpendicular to the joints of rallying. Under the action of a spread in closed clamps (5), fixed with claw grips (6), tensile forces arise, the vertical components of which balance the forces of the spread. The horizontal components of the tensile forces in the closed clamps (5), directed in the direction opposite to the action of the shear forces T, reduce the latter.

К преимуществам предлагаемого технического решения относится уменьшение площади ослабления сечения сплачиваемых деревянных рабочих элементов и снижение концентрации напряжений за счет устранения концентраторов типа отверстий. The advantages of the proposed technical solution include reducing the area of weakening of the cross section of the rallied wooden working elements and reducing the concentration of stresses by eliminating hole-type concentrators.

Технико-экономический эффект предлагаемого технического решения заключается в снижении расхода древесины на 5...7% и снижении трудоемкости изготовления (за счет исключения работ по рассверловке отверстий под стяжные болты и установке стяжных болтов). The technical and economic effect of the proposed technical solution is to reduce wood consumption by 5 ... 7% and reduce the complexity of manufacturing (due to the exclusion of work on reaming holes for coupling bolts and installing coupling bolts).

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Карлсен Г.Г., Большаков В.В. и др. Деревянные конструкции: под ред. Г. Г. Карлсена: Изд.2-е, перераб., - М.-Л.: Стройиздат, 1952. - 758 с., с. 330, рис. 166.SOURCES OF INFORMATION
1. Carlsen G.G., Bolshakov V.V. et al. Wooden structures: ed. G. G. Carlsen: Pub. 2-nd, revised., - M.-L .: Stroyizdat, 1952.- 758 p., P. 330, fig. 166.

2. То же. С. 216, 218, рис. 112, 113. 2. The same. S. 216, 218, fig. 112, 113.

3. Деревянные конструкций. Справочник проектировщика промышленных сооружений: под ред. Г.Ф.Кузнецова. Промстройпроект. - М, - Л.: ОНТИ, 1937. - 955 с., с. 78, фиг. 6.3 3. Wooden structures. Handbook of the designer of industrial facilities: ed. G.F. Kuznetsova. Promstroyproekt. - M, - L .: ONTI, 1937 .-- 955 p., P. 78, FIG. 6.3

Claims

A building element, including rallying wooden work elements and ties in the form of metal prismatic keys, characterized in that the metal prismatic keys are provided with side plates having holes for the central bolts, on which paired claw clamps are mounted, inclined to the longitudinal axis of the building element in accordance with diagrams of shear forces in the joints of rallying.