узел сопряжения двухветвевой колонны с фундаментом

Формула изобретения

1. Узел сопряжения двухветвевой колонны с фундаментом, одна ветвь которой растянута, а другая прижата к фундаменту, отличающийся тем, что сжатую ветвь колонны опирают через балансир, одна нога которого опирается на фундамент растянутой ветви, а другая на фундамент, отстоящий от первого на расстоянии

d = M/N + b/2,

где M и N - изгибающий момент и соответствующая сжимающая сила, вызывающие максимальное растягивающее усилие в ветви;

b - ширина колонны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлическим конструкциям каркасов производственных зданий.

Известно узловое соединение двухветвевой колонны с фундаментом (прототип) [1] , в котором ветви колонны соединяются с фундаментом посредством опорных распределительных плит под каждой ветвью, анкерных болтов, воспринимающих выдергивающие усилия и траверс, подкрепляющих плиты и служащих для закрепления анкерных болтов.

Недостаток прототипа - большая материалоемкость базы колонны и возникновение больших выдергивающих усилий, требующих мощных анкерных болтов и вызывающих большие эксцентриситеты в железобетонных фундаментах.

Цель изобретения - снижение материалоемкости и повышение надежности сопряжения двухветвевой колонны с фундаментом. Цель достигается тем, что сжатую ветвь колонны опирают через балансир, одна нога которого опирается на фундамент растянутой ветви, а другая опирается на другой фундамент, отстоящий от первого на расстоянии

d=M/N+b/2,

где М и N - изгибающий момент и соответствующая сжимающая сила, вызывающие максимальное растягивающее усилие в ветви;

b - расстояние между ветвями.

То есть, увеличением расстояния между осями фундаментов достигается полная компенсация растягивающего усилия в ветви и необходимость в расчетных анкерных болтах отпадает. Другими словами, усилие, выдергивающее анкерные болты, нейтрализуем сжимающим усилием, передаваемым через балансир от сжатой ветви. Ликвидация растягивающего усилия между растянутой ветвью и фундаментом позволяет отказаться от мощных анкерных болтов и одновременно от их опорных устройств и за счет этого получить экономию металла 40-45% (см. пример). Такая большая экономия металла получается также за счет того, что колонна выполняется короче первоначальной на 600-800 мм, так как контактный узел сопряжения колонны с фундаментом не загромождает цеха и необходимость его заглубления в фундамент отпадает.

Сопоставление с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается тем, что усилие, выдергивающее анкерные болты, компенсируется сжимающим усилием, передаваемым через балансир от сжатой ветви. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие его от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии "существенные отличия".

На чертеже показано разработанное устройство.

Двухветвевая колонна 1 содержит подкрановую левую 2 и внешнюю правую 3 ветви. Подкрановая ветвь 2 сжата, а внешняя 3 растянута. Подкрановая ветвь 2 опирается на балансир 4, содержащий правую 5 и левую 6 ноги, опирающиеся на коротыши 7, передающие сжимающие усилия на фундамент. Колонна соединена с коротышами 7 фланцевым соединением 8.

Узловое соединение конструируется и работает следующим образом.

Определяют расчетные значения моментов М, сжимающих N и поперечных Q сил в зоне сопряжения колонны с фундаментом. Рассматривают неблагоприятные сочетания нагрузок [1, с. 346] и определяют максимальные сжимающие усилия в ветвях колонны и выдергивающее усилие, передающееся на анкерные болты. Определяют габариты балансира, исходя из условия полной нейтрализации выдергивающего усилия, передающегося на анкерные болты

d=M/N+b/2,

где М и N - изгибающий момент и соответствующая сжимающая сила, вызывающие максимальное растяжение в подкрановой ветви.

Ноги балансира рассчитывают на устойчивость, затяжку - на растяжение. Соединение в узлах на сварке или на фрикционных болтах.

При действии изгибающего момента М и соответствующей сжимающей силы N в подкрановой ветви возникает сжатие. Это сжимающее усилие раскладывается балансиром на две составляющие. Левая составляющая предается на коротыш 7 и затем на фундамент, а правая передается на растянутую ветвь 3 и полностью гасит растяжение, возникающее между фланцами 8 колонны и коротышом 7.

Экономический эффект достигнут за счет ликвидации растягивающих усилий в анкерных болтах. Экономия металла достигает 40-45% (см. пример), так как отпадает необходимость в мощных анкерных болтах, траверсах, столиках под болты. База получается компактной, не загромождающей пространство цеха, поэтому отпадает необходимость заглублять базу на 0,6-0,8 м ниже уровня пола.

Узловое соединение конструируется и работает следующим образом.

Определяют расчетные значения моментов М, сжимающих N и поперечных Q сил в зоне сопряжения колонны с фундаментом. Рассматривают неблагоприятные сочетания нагрузок [1, с. 346] и определяют максимальные сжимающие усилия в ветвях колонны и выдергивающее усилие, передающееся на анкерные болты. Определяют габариты балансира, исходя из условия полной нейтрализации выдергивающего усилия, передающегося на анкерные болты.