RU2617496C1

RU2617496C1 - High-strength rod element from steel cold-formed profiles for construction on shore and ice formations of arctic zone of the russian federation

Info

Publication number: RU2617496C1
Application number: RU2016111773A
Authority: RU
Inventors: Сергей Валерьевич Серёгин
Original assignee: Сергей Валерьевич Серёгин
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-04-25

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: high-strength rod element from steel cold-formed profiles for the construction on the shore and ice formations of the Russian Federation Arctic zone includes a few rods of the same and/or different profiles, located close and/or in a distance from each other, that are interconnected and/or in one rod plane by the plate elements weld and/or rivet and/or screw methods. At that the rod and/or the plate elements may have perforations and/or holes of the same and/or different geometry, and the plate elements may be continuous and/or broken along the length of the rod.

EFFECT: increase of the rods strength and operational performance, reduction of torsion in the rods, increase of the carrying capacity, stiffness, durability, reduction of weight, cost and material consumption for manufacturing of the rod element, creating the possibility of varying the mechanical characteristics of the rod and its rod elements based on the design requirements within the standardization requirements in construction.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению зданий и сооружений из металлических конструкций.The invention relates to the field of construction, namely to the construction of buildings and structures of metal structures.

Одним из приоритетных направлений государственной политики является социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации, определяемая стратегия развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года. Цитируется по: URL: www.minregion.ru/upload/02_dtp/101001_str.doc (дата обращения: 23.11.2014).One of the priorities of state policy is the socio-economic development of the Arctic zone of the Russian Federation, a defined strategy for the development of the Arctic zone of the Russian Federation and national security for the period until 2020. Quoted from: URL: www.minregion.ru/upload/02_dtp/101001_str.doc (accessed: 11.23.2014).

Актуальность разработок в данной области обусловлена необходимостью строительства объектов с высокими прочностными и эксплуатационными характеристиками не только на территории суши, но и на ледяных образованиях Арктической зоны РФ. Поскольку архитектурно-планировочные решения для обеспечения внутреннего процесса в гражданских и военных объектах предполагают большие пролеты в зданиях и сооружениях, а Арктическая зона РФ характеризуется суровыми климатическими условиями - интенсивными ветровыми воздействиями, обильными снеговыми осадками и др., к элементам возводимых объектов предъявляются высокие требования статической, динамической прочности и устойчивости. Большой потенциал для строительства на вечномерзлых грунтах и ледяных образованиях имеет технология быстровозводимых зданий, сооружений с использованием легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), изготовленных по технологии холодного формирования профилей. Однако практика показывает, что прочностные и эксплуатационные характеристики известных конструктивных решений из ЛСТК относительно не высокие. Основные проблемы развития этого направления связаны с ограниченностью известных технических решений и обоснованностью теорий расчета стержневых элементов, характеризующихся высокой деформативностью профилей.The relevance of development in this area is due to the need to build facilities with high strength and operational characteristics not only on land, but also on ice formations in the Arctic zone of the Russian Federation. Since architectural and planning decisions to ensure the internal process in civilian and military facilities involve large spans in buildings and structures, and the Arctic zone of the Russian Federation is characterized by severe climatic conditions - intense wind effects, heavy snowfall, etc., high static requirements are imposed on the elements of constructed objects dynamic strength and stability. The technology for prefabricated buildings, structures using light steel thin-walled structures (LSTK) made using the technology of cold forming profiles has great potential for construction on permafrost soils and ice formations. However, practice shows that the strength and performance characteristics of known structural solutions from LSTC are relatively not high. The main problems in the development of this direction are associated with the limitedness of the known technical solutions and the validity of theories for calculating bar elements characterized by high deformability of profiles.

Из уровня техники известны стержневые элементы, изложенные в Брудка Я., Лубиньски М. Легкие стальные конструкции. Изд. 2-е, доп. Пер. с польск. Под ред. С.С. Кармилова. М.: Стройиздат, 1974, Трофимов В.И. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений (разработка конструкций, исследования, расчет, изготовление, монтаж): Учеб. пособ. - М.: АСВ, 2002. - 576 с. Однако такие решения не обладают высокой прочностью.The rod elements described in Brudka J., Lubinsky M. Light steel structures are known from the prior art. Ed. 2nd, add. Per. from polish. Ed. S.S. Karmilova. M .: Stroyizdat, 1974, Trofimov V.I. Light metal structures of buildings and structures (development of structures, research, calculation, manufacturing, installation): Textbook. benefits - M.: DIA, 2002 .-- 576 p. However, such solutions do not have high strength.

Задачей изобретения является создание высокопрочного стержневого элемента из стальных холодногнутых профилей для строительства на суше и ледяных образованиях Арктической зоны Российской ФедерацииThe objective of the invention is the creation of a high-strength rod element from steel cold-formed sections for construction on land and ice formations of the Arctic zone of the Russian Federation

Технический результат заключается в повышении прочностных и эксплуатационных характеристик стержней, уменьшении кручения в стержнях, увеличении несущей способности, жесткости, устойчивости, снижении веса, стоимости и расхода материала на изготовление стержневого элемента, в создании возможности варьирования механическими характеристиками стержневых элементов исходя из расчетных требований в рамках требований к унификации в строительстве, а также снижении веса, стоимости элемента и расхода материала на его изготовление за счет варьирования механическими характеристиками стержня и его элементов.The technical result consists in increasing the strength and operational characteristics of the rods, reducing torsion in the rods, increasing the bearing capacity, rigidity, stability, reducing the weight, cost and consumption of material for the manufacture of the rod element, in creating the possibility of varying the mechanical characteristics of the rod elements based on the design requirements within requirements for unification in construction, as well as reducing weight, element cost and material consumption for its manufacture due to var ation mechanical characteristics of the rod and its elements.

Конструкция изобретения представлена на фигуре, где:The design of the invention is presented in the figure, where:

1 - стержневой элемент;1 - core element;

2 - пластинчатый элемент;2 - plate element;

3 - отверстия.3 - holes.

Изобретение состоит из нескольких стержней одинаковых и/или различных профилей, расположенных вплотную и/или через расстояние друг от друга, которые соединены между собой и/или в плоскости одного стержня пластинчатыми элементами. Таким образом, в работу стержня вступают элементы добавленных стержней и пластинчатые элементы, которые значительно повысят прочностные и эксплуатационные характеристики стержней, а именно: уменьшат кручение, увеличат несущую способность, жесткость и устойчивость.The invention consists of several rods of the same and / or different profiles located closely and / or through a distance from each other, which are interconnected and / or in the plane of one rod by plate elements. Thus, the elements of the added rods and lamellar elements come into the work of the rod, which will significantly increase the strength and operational characteristics of the rods, namely: reduce torsion, increase bearing capacity, stiffness and stability.

Напряженно-деформируемое состояние стержней в значительной степени зависит от вида и места приложения нагрузки, вида сечения профилей, входящих в ее конструкцию, расстояния между ними, их ориентации относительно друг друга и способа крепления стержневых и пластинчатых элементов. Вариация возможности добавления или исключения из общей композиции стержня пластинчатых элементов, возможности использования различных профилей, их ориентации и расстояния их взаимного расположения относительно друг друга позволяют получить более точные механические характеристики стержневых элементов исходя из расчетных требований в рамках требований к унификации в строительстве, что приведет к снижению веса, стоимости элемента за счет возможности добавления или удаления пластинчатых элементов, расхода материала на изготовление стержневого элемента и снижению его стоимости за счет снижения расхода материала на его изготовление.The stress-strain state of the rods to a large extent depends on the type and place of application of the load, the type of cross-section of the profiles included in its design, the distance between them, their orientation relative to each other and the method of fastening the rod and plate elements. The variation of the possibility of adding or excluding plate elements from the general composition of the rod, the possibility of using different profiles, their orientation and the distance of their relative position relative to each other allows to obtain more accurate mechanical characteristics of the rod elements based on the design requirements in the framework of the requirements for unification in construction, which will lead to reduction of weight, cost of an element due to the possibility of adding or removing plate elements, material consumption for manufacturing shaft element and reducing its cost by reducing the consumption of material for its production.

При креплении пластинчатого элемента в плоскости одного стержня пластинчатые элементы могут выступать в качестве дополнительной стенки, что приведет к повышению механических характеристик и создаст возможность варьирования ими (уменьшать или увеличивать) в рамках унификации размеров.When fixing the plate element in the plane of one rod, the plate elements can act as an additional wall, which will lead to an increase in mechanical characteristics and will create the possibility of varying them (reduce or increase) within the framework of standardization of sizes.

Толщины пластинчатых элементов могут быть различны и определяются расчетом в зависимости от требований к несущей способности, жесткости, устойчивости стержня. Данная вариация механическими характеристиками стержневых элементов также позволяет снизить вес, стоимость элемента и расход материала на его изготовление и создаст возможность варьирования ими в рамках требований к унификации размеров в строительстве.The thickness of the plate elements can be different and are determined by calculation depending on the requirements for bearing capacity, rigidity, stability of the rod. This variation of the mechanical characteristics of the core elements also allows you to reduce the weight, cost of the element and the consumption of material for its manufacture and will create the opportunity to vary them within the framework of the requirements for standardization of dimensions in construction.

Стержневые и/или пластинчатые элементы могут иметь перфорацию и/или отверстия одинаковой и/или различной геометрической формы. Пластинчатые элементы могут быть сплошными и/или прерывистыми вдоль длины стержня, то есть к стержням крепится не одна, а несколько пластин. Указанные отличительные признаки позволяют снизить вес, стоимость и расход материала на изготовление стержневого элемента.Rod and / or plate elements may have perforations and / or holes of the same and / or different geometric shapes. The plate elements can be continuous and / or discontinuous along the length of the rod, that is, not one but several plates are attached to the rods. These distinctive features can reduce the weight, cost and consumption of material for the manufacture of the core element.

Соединение стержней с пластинчатыми элементами может быть различным, например, сварным и/или заклепочным и/или винтовым способами, что также влияет на общую композицию стержневого элемента.The connection of the rods with the plate elements can be different, for example, by welding and / or riveting and / or screw methods, which also affects the overall composition of the rod element.

Общая композиция стержня, состоящая из перечисленных отличительных признаков, позволяет достичь синергетический эффект - взаимное усиление действия, направленное на достижение технического результата, то есть, комбинация известных и/или отличительных признаков совместно дает больший эффект, чем сумма этих признаков по отдельности. Данный эффект обусловлен спецификой работы стержней и его отдельных элементов заявленного изобретения. Так, например, в случаях, когда ресурс несущей способности отдельного стержневого элемента или пластинчатого элемента стержня еще не исчерпан, общая композиция стержня или ее отдельные элементы теряют устойчивость. Вертикальные и горизонтальные пластинчатые элементы совместно обеспечивают геометрическую неизменяемость стержневого элемента, значительно уменьшают кручение в тонкостенных стержнях, что позволяет использовать максимальный ресурс несущей способности стержня. Таким образом совместная работа пластинчатых и стержневых элементов в предложенном изобретении позволяет достичь высокие механические характеристики, чем их использование по отдельности.The general composition of the rod, consisting of the listed distinguishing features, allows you to achieve a synergistic effect - mutual enhancement of the action aimed at achieving a technical result, that is, a combination of known and / or distinctive features together gives a greater effect than the sum of these features separately. This effect is due to the specifics of the rods and its individual elements of the claimed invention. So, for example, in cases where the bearing capacity of an individual rod element or plate element of the rod is not yet exhausted, the overall composition of the rod or its individual elements lose stability. Vertical and horizontal plate elements together provide a geometric immutability of the rod element, significantly reduce torsion in thin-walled rods, which allows you to use the maximum resource bearing capacity of the rod. Thus, the joint work of the plate and rod elements in the proposed invention allows to achieve high mechanical characteristics than using them separately.

Высокопрочный стержневой элемент из стальных холодногнутых профилей для строительства на суше и ледяных образованиях Арктической зоны Российской Федерации может использоваться в промышленном и гражданском строительстве.A high-strength rod element made of cold-formed steel profiles for construction on land and in ice formations in the Arctic zone of the Russian Federation can be used in industrial and civil construction.

Claims

High-strength rod element made of cold-formed steel profiles for construction on land and in ice formations in the Arctic zone of the Russian Federation consisting of several rods of the same and / or different profiles located closely and / or across each other, which are interconnected and / or in the plane of one rod plate elements by welded and / or riveted and / or screw methods, while rod and / or plate elements may have perforations and / or holes the same and / or different second geometric shape, and the plate members may be continuous and / or discontinuous along the length of the rod.