RU148108U1 - STEEL CROSS STRUCTURE - Google Patents

Abstract

Стальная перекрестная конструкция из линейных в плане взаимно пересекающихся несущих элементов, отличающаяся тем, что несущие элементы выполнены в виде балок составного сечения из пятиугольных труб (замкнутых гнутосварных профилей) или сквозных балок (безраскосных ферм) из пятиугольных и квадратных труб (замкнутых гнутосварных профилей), где верхние и нижние пояса балок составного сечения, а также верхние и нижние пояса сквозных балок (безраскосных ферм) из пятиугольных труб в узлах пересечения сопряжены и сцентрированы в одном уровне, при этом прерываемые в узлах пересечения пояса одного из направлений пригнаны вплотную к непрерываемым (цельным) поясам другого направления и подкреплены листовыми накладками прямоугольной формы, а стойки сквозных балок (безраскосных ферм) из квадратных труб могут быть расположены относительно поясной сетки перекрестной конструкции ортогонально или диагонально.Steel cross-sectional construction of linear in terms of mutually intersecting load-bearing elements, characterized in that the load-bearing elements are made in the form of beams of composite section from pentagonal pipes (closed bent-welded profiles) or through beams (bezkorosny trusses) from pentagonal and square pipes (closed bent-welded profiles), where the upper and lower belts of beams of a composite section, as well as the upper and lower belts of through beams (dividing trusses) of pentagonal pipes at the intersection nodes are conjugated and centered at the same level, in this case, the belts of one of the directions interrupted at the intersection points are fitted close to the continuous (integral) belts of the other direction and are reinforced with sheet overlays of a rectangular shape, and the pillars of the through beams (dividing trusses) of square pipes can be located relative to the cross-sectional mesh grid orthogonally or diagonally.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и может быть использовано в несущих конструкциях покрытий (перекрытий) зданий и сооружений из стальных перекрестных балок составного сечения или сквозных балок (безраскосных ферм) с использованием пятиугольных и квадратных труб (замкнутых гнутосварных профилей).The proposed technical solution relates to the field of construction and can be used in load-bearing structures of coatings (floors) of buildings and structures from steel cross-beams of composite section or through beams (dividing trusses) using pentagonal and square pipes (closed bent-welded profiles).

Известна стальная перекрестная конструкция покрытия из линейных в плане взаимно пересекающихся несущих элементов в виде ферм из прямоугольных замкнутых профилей с треугольными решетками и отсоединяющимися нижними поясами, которые соединяются между собой при помощи сварки и болтовых креплений [Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81∗ «Стальные конструкции») / ЦНИИСК им. Кучеренко. - М.: ЦИТП, 1989. - С. 79-83].Known steel cross construction of a coating of linear in terms of mutually intersecting bearing elements in the form of trusses of rectangular closed profiles with triangular lattices and detachable lower belts that are connected together by welding and bolt fasteners [Manual for the design of steel structures (SNiP II-23 -81 ∗ “Steel structures”) / TSNIISK them. Kucherenko. - M .: TSITP, 1989. - S. 79-83].

Недостатки конструкции представляют собой наличие раскосов, трудоемкость изготовления и монтажа.Design flaws are the presence of braces, the complexity of manufacturing and installation.

Известна также пространственная решетчатая несущая конструкция, включающая систему перекрестных ферм из прямоугольных и квадратных труб (замкнутых гнутосварных профилей) с параллельными поясами и раскосными решетками, в которых узлы пересечений совмещены по вертикали, совпадающей с продольной осью стойки решеток, общей для ферм обоих направлений. Одним своим торцом стойка соединена с цельным стержневым элементом пояса фермы одного направления, а другим - со вставкой монтажного окна пояса фермы другого направления, выполненной при помощи двойных резов [Марутян А.С., Кобалия Т.Л., Боков С.А., Ковалев Д.А., Глухов С.А. Пространственная решетчатая несущая конструкция. - Патент №2485257, 20.06.2013, бюл. №17].A spatial lattice supporting structure is also known, including a system of cross trusses of rectangular and square pipes (closed bent welded profiles) with parallel belts and diagonal lattices, in which the intersection nodes are aligned vertically, coinciding with the longitudinal axis of the lattice rack, common for trusses in both directions. One end of the rack is connected to the solid core element of the farm belt of one direction, and the other to the insert of the mounting window of the farm belt of the other direction, made using double cuts [Marutyan AS, Kobalia T.L., Bokov SA, Kovalev D.A., Glukhov S.A. Spatial lattice supporting structure. - Patent No. 2485257, 06/20/2013, bull. No. 17].

Недостатками этой конструкции также являются наличие раскосов и трудоемкость монтажа.The disadvantages of this design are also the presence of braces and the complexity of installation.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является стальная пространственная конструкция, образованная из линейных в плане взаимно пересекающихся несущих элементов в виде бесфасоночных ферм (сквозных балок) с поясами из тонкостенных холодногнутых оцинкованных профилей составного двутаврового сечения и стойками из квадратных или прямоугольных труб. Узловые соединения выполнены сдвигоустойчивыми на предварительно напряженных оцинкованных высокопрочных болтах [Гербер А.А., Крылов И.И. Стальная пространственная конструкция. - Патент №131759, 27.08.2013, бюл. №24].The closest technical solution (prototype) is a steel spatial structure formed from linear in terms of mutually intersecting load-bearing elements in the form of frameless trusses (through beams) with belts from thin-walled cold-rolled galvanized profiles of composite I-section and uprights from square or rectangular pipes. Nodal joints are shear-resistant on prestressed galvanized high-strength bolts [Gerber AA, Krylov II Steel spatial construction. - Patent No. 131759, 08/27/2013, bull. No. 24].

Недостатки прототипа заключаются в его многодельности, а также трудоемкости изготовления и монтажа. Кроме того, общий недостаток приведенных известных технических решений представляет собой этажное сопряжение поясов линейных в плане взаимно пересекающихся несущих элементов, которое сопровождается увеличением строительной высоты покрытия (перекрытия).The disadvantages of the prototype are its busyness, as well as the complexity of manufacturing and installation. In addition, a common drawback of the above known technical solutions is the floor conjugation of linear belts in terms of mutually intersecting load-bearing elements, which is accompanied by an increase in the construction height of the coating (floor).

Задача предлагаемого технического решения заключается в снижении трудоемкости изготовления и монтажа, а также в уменьшении строительной высоты покрытия (перекрытия).The objective of the proposed technical solution is to reduce the complexity of manufacturing and installation, as well as to reduce the construction height of the coating (floor).

Поставленная задача решается за счет того, что в стальной перекрестной конструкции из линейных в плане взаимно пересекающихся несущих элементов последние выполнены в виде балок составного сечения из пятиугольных труб (замкнутых гнутосварных профилей) или сквозных балок (безраскосных ферм) из пятиугольных и квадратных труб (замкнутых гнутосварных профилей). Верхние и нижние пояса балок составного сечения, а также верхние и нижние пояса сквозных балок (безраскосных ферм) из пятиугольных труб в узлах пересечения сопряжены и сцентрированы в одном уровне. Прерываемые в узлах пересечения пояса одного из направлений пригнаны вплотную к непрерываемым (цельным) поясам другого направления и подкреплены листовыми накладками прямоугольной формы, а стойки сквозных балок (безраскосных ферм) из квадратных труб могут быть расположены относительно поясной сетки перекрестной конструкции ортогонально или диагонально.The problem is solved due to the fact that in a steel cross-section made of linear in terms of mutually intersecting load-bearing elements, the latter are made in the form of beams of composite section from pentagonal pipes (closed bent-welded profiles) or through beams (bezkarazny trusses) from pentagonal and square pipes (closed bent-welded profiles). The upper and lower belts of beams of a composite section, as well as the upper and lower belts of through beams (dividing trusses) of pentagonal pipes at the intersection nodes are conjugated and centered at the same level. The belts of one of the directions interrupted at the intersection points are fitted close to the continuous (integral) belts of the other direction and are reinforced with sheet overlays of a rectangular shape, and the pillars of the through beams (non-dividing trusses) of square pipes can be located relative to the cross-sectional mesh grid orthogonally or diagonally.

Предлагаемая стальная перекрестная конструкция является цельносварной, выполненной из универсальных, взаимозаменяемых и унифицированных в пересекающихся направлениях элементов. Конструктивно эти элементы, как в балочной, так и ферменной компоновке оформлены одинаково, что способствует снижению трудоемкости изготовления и монтажа. Несущие элементы в виде балок составного сечения из пятиугольных труб с узловыми сопряжениями в одном уровне обеспечивают минимальную строительную высоту покрытия (перекрытия). Несущие элементы в виде сквозных балок (безраскосных ферм) с поясами из пятиугольных труб и их узловыми сопряжениями в одном уровне также сопровождаются уменьшением строительной высоты. Листовые накладки прямоугольной формы позволяют накладывать сварные швы в самом удобном (нижнем) положении и обеспечивают равнопрочность прерываемых в узлах пересечения поясов с непрерываемыми (цельными) поясами другого направления [Марутян А.С. Узловые сварные соединения перекрестных стержневых элементов и их расчет.- Строительная механика и расчет сооружений, 2012, №4. - С. 77-82]. Стойки сквозных балок (безраскосных ферм) из квадратных труб выполнены с V-образными вырезами по торцам, что снижает концентрацию напряжений в бесфасоночных узлах, соединяющих их с поясами [Зинькова В.А., Солодов Н.В. Исследование напряженно-деформированного состояния бесфасоночных узлов трубчатых ферм. - Современные проблемы науки и образования. - Пенза: Издательский дом «Академия Естествознания», 2013, №6. - С. 205-212].The proposed steel cross-section design is all-welded, made of universal, interchangeable and unified in intersecting directions elements. Structurally, these elements, both in the beam and truss layout, are designed identically, which helps to reduce the complexity of manufacturing and installation. Bearing elements in the form of beams of a composite section from pentagonal pipes with nodal interfaces at the same level provide the minimum building height of the coating (floor). Bearing elements in the form of through beams (girder trusses) with belts of pentagonal pipes and their nodal mates at the same level are also accompanied by a decrease in building height. Rectangular sheet overlays allow welds to be laid in the most convenient (lower) position and ensure equal strength of belts interrupted at intersection points with uninterrupted (solid) belts of a different direction [Marutyan AS Nodal welded joints of cross rod elements and their calculation. - Structural mechanics and calculation of structures, 2012, No. 4. - S. 77-82]. Racks of through beams (dividing trusses) of square pipes are made with V-shaped cuts at the ends, which reduces the stress concentration in the packageless nodes connecting them to the belts [Zinkova V.A., Solodov N.V. Investigation of the stress-strain state of non-shaped nodes of tubular trusses. - Modern problems of science and education. - Penza: Publishing House Academy of Natural Sciences, 2013, No. 6. - S. 205-212].

Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 показана схема расположения несущих элементов стальной перекрестной конструкции; на фиг. 2 представлен разрез несущих элементов, выполненных в виде балок составного сечения из пятиугольных труб; на фиг. 3 - разрез несущих элементов, выполненных в виде сквозных балок (безраскосных ферм) с поясами из пятиугольных труб и стойками из квадратных труб, ортогонально расположенных относительно поясной сетки перекрестной конструкции; на фиг. 4 - разрез несущих элементов, выполненных в виде сквозных балок (безраскосных ферм) с поясами из пятиугольных труб и стойками из квадратных труб, диагонально расположенных относительно поясной сетки перекрестной конструкции; на фиг.5 приведен общий вид узла пересечения балок составного сечения в процессе сборки; на фиг. 6 - общий вид узла пересечения сквозных балок (безраскосных ферм) с ортогональной стойкой в процессе сборки; на фиг .7 - общий вид узла пересечения сквозных балок (безраскосных ферм) с диагональной стойкой в процессе сборки.The proposed technical solution is illustrated by graphic materials, where in FIG. 1 shows an arrangement of load-bearing elements of a steel cross structure; in FIG. 2 shows a section of load-bearing elements made in the form of beams of composite section from pentagonal pipes; in FIG. 3 is a section of load-bearing elements made in the form of through beams (bezkarazny trusses) with belts of pentagonal pipes and racks of square pipes orthogonally located relative to the waist mesh cross-section; in FIG. 4 is a section of load-bearing elements made in the form of through beams (bezkarazny trusses) with belts of pentagonal pipes and racks of square pipes, diagonally located relative to the belt mesh cross-section; figure 5 shows a General view of the node of the intersection of beams of a composite section in the assembly process; in FIG. 6 is a general view of the node of intersection of through beams (bevelless trusses) with an orthogonal strut during assembly; in Fig. 7 is a General view of the node intersection of the through beams (dowel trusses) with a diagonal strut during the assembly process.

Предлагаемое техническое решение стальной перекрестной конструкции включает верхние и нижние поясные элементы 1 из пятиугольных труб длиной на две ячейки поясной сетки. Торцы поясных элементов 1 обработаны для плотного примыкания в узлах пересечения. Плотное примыкание позволяет их обварить, подкрепив при помощи верхних 2 и нижних 3 листовых накладок прямоугольной формы. Верхние накладки 2 по ширине на 20…30 мм уже поясных элементов 1, а нижние накладки 3, наоборот, на 20…30 мм шире. В промежутках между узлами пересечения верхние и нижние пояса составных балок соединены друг с другом посредством прерывистых швов 4, расстояния между которыми в свету не должны превышать 40i_min, где i_min - минимальный радиус инерции сечения пятиугольного гнутосварного профиля поясного элемента 1 [СНиП II-23.81∗. Стальные конструкции. - М.: ОАО «ЦПП», 2008. - С. 11, п. 5.7]. В случае сквозных балок (безраскосных ферм) верхние и нижние поясные элементы 1 из пятиугольных труб также длиной на две ячейки поясной сетки соединены друг с другом посредством узловых 5 и рядовых 6 стоек из квадратных труб, расположенных ортогонально, или аналогично посредством узловых 7 и рядовых 8 стоек из квадратных труб, расположенных диагонально.The proposed technical solution of the steel cross-section design includes upper and lower waist elements 1 of pentagonal pipes with a length of two cells of the waist mesh. The ends of the waist elements 1 are processed for a tight fit in the nodes of intersection. A tight fit allows them to be scalded, reinforcing with the help of the upper 2 and lower 3 sheet overlays of a rectangular shape. The upper plates 2 in width by 20 ... 30 mm are already belt elements 1, and the lower plates 3, on the contrary, are 20 ... 30 mm wider. In the intervals between the intersection nodes, the upper and lower belts of the composite beams are connected to each other by intermittent seams 4, the distances between which should not exceed 40i _min , where i _min is the minimum inertia radius of the cross-section of the pentagonal bent-welded profile of the waist element 1 [SNiP II-23.81 ∗. Steel structures. - M .: OJSC "TsPP", 2008. - S. 11, p. 5.7]. In the case of through beams (dummy trusses), the upper and lower waist elements 1 of pentagonal pipes also two mesh lengths of the waist mesh are connected to each other by means of nodal 5 and row 6 racks of square pipes arranged orthogonally, or similarly by means of nodal 7 and row 8 racks of square pipes located diagonally.

Предлагаемая стальная перекрестная конструкция имеет универсальное техническое решение, а также обладает необходимым и достаточным ресурсом несущей способности для эффективной реализации в самостоятельной каркасной системе. Не менее рациональным может оказаться ее применение в качестве вспомогательной несущей конструкции с повышенной степенью ответственности. В качестве примера здесь можно привести известное решение покрытия павильона «Механизации сельского хозяйства» на ВДНХ Украины, которое в конструктивном отношении представляет собой ортогональную перекрестную систему ферм с параллельными поясами и треугольной решеткой. В квадраты верхних поясов размером 11,2×11,2 м установлены регулярные балочные ростверки таким образом, что размер ячейки верхней сжатой плоскости покрытия составляет 2,8×2,8 м, что равномерно распределило нагрузки между ребрами и повысило устойчивость сжатых поясов [Конструктивные решения зданий и сооружений / В.С. Волга, И.П. Гордеев, СБ. Дехтяр и др. - Киев: Буддвельник, 1985. - 120 с]. Предлагаемая стальная перекрестная конструкция по сути своей также является регулярным балочным ростверком. Если его расположить диагонально, то за счет образования по периметру такого ростверка геометрически неизменяемого очертания из треугольников устойчивость сжатых поясов возрастет в еще большей степени.The proposed steel cross construction has a universal technical solution, and also has the necessary and sufficient resource of bearing capacity for effective implementation in an independent frame system. No less rational may be its use as an auxiliary supporting structure with an increased degree of responsibility. As an example, here we can cite the well-known solution for covering the pavilion “Agricultural Mechanization” at VDNKh of Ukraine, which in a constructive sense is an orthogonal cross farm system with parallel belts and a triangular lattice. Regular beam grillages are installed in the squares of the upper zones of size 11.2 × 11.2 m so that the cell size of the upper compressed plane of the coating is 2.8 × 2.8 m, which evenly distributes the loads between the ribs and increases the stability of the compressed belts [Structural decisions of buildings and structures / V.S. Volga, I.P. Gordeev, Sat. Dekhtyar et al. - Kiev: Buddelnik, 1985. - 120 s]. The proposed steel cross construction is also essentially a regular beam grillage. If it is placed diagonally, then due to the formation along the perimeter of such a grillage of a geometrically unchanged outline from triangles, the stability of the compressed belts will increase even more.

Claims (1)

Стальная перекрестная конструкция из линейных в плане взаимно пересекающихся несущих элементов, отличающаяся тем, что несущие элементы выполнены в виде балок составного сечения из пятиугольных труб (замкнутых гнутосварных профилей) или сквозных балок (безраскосных ферм) из пятиугольных и квадратных труб (замкнутых гнутосварных профилей), где верхние и нижние пояса балок составного сечения, а также верхние и нижние пояса сквозных балок (безраскосных ферм) из пятиугольных труб в узлах пересечения сопряжены и сцентрированы в одном уровне, при этом прерываемые в узлах пересечения пояса одного из направлений пригнаны вплотную к непрерываемым (цельным) поясам другого направления и подкреплены листовыми накладками прямоугольной формы, а стойки сквозных балок (безраскосных ферм) из квадратных труб могут быть расположены относительно поясной сетки перекрестной конструкции ортогонально или диагонально.

Steel cross-sectional construction of linear in terms of mutually intersecting load-bearing elements, characterized in that the load-bearing elements are made in the form of beams of composite section from pentagonal pipes (closed bent-welded profiles) or through beams (bezkorosny trusses) from pentagonal and square pipes (closed bent-welded profiles), where the upper and lower belts of beams of a composite section, as well as the upper and lower belts of through beams (dowel trusses) of pentagonal pipes at the intersection nodes are conjugated and centered at the same level, in this case, the belts of one of the directions interrupted at the intersection points are fitted close to the continuous (integral) belts of the other direction and are reinforced with sheet overlays of a rectangular shape, and the pillars of the through beams (dividing trusses) of square pipes can be located relative to the cross-sectional mesh grid orthogonally or diagonally.

Images