Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

ОПОРНЫЙ УЗЕЛ ДЕРЕВЯННОЙ ФЕРМЫ - Патент РФ 2016973
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ОПОРНЫЙ УЗЕЛ ДЕРЕВЯННОЙ ФЕРМЫ
ОПОРНЫЙ УЗЕЛ ДЕРЕВЯННОЙ ФЕРМЫ

ОПОРНЫЙ УЗЕЛ ДЕРЕВЯННОЙ ФЕРМЫ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в области строительства и предназначено для изготовления несущих конструкций, состоящих из деревянных элементов. Сущность изобретения: опорный узел деревянной фермы включает нижний пояс, снабженный сверху выступом, прокладку, прикрепленную к основанию выступа и к верхней грани опорной части нижнего пояса, верхний пояс и подбалку, при этом верхняя или обе грани прокладки и нижняя грань выступа и верхняя грань нижнего пояса имеют по длине криволинейное очертание, описываемое уравнением: y = a3/x2+a2, ; x = N·l2·sinα/b3(l+1), где Rдск и Rgск - соответственно расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон древесины и материала прокладки, МПа; l - расчетная длина плоскости скалывания, м; b - ширина нижнего пояса, м; α - угол наклона верхнего пояса, град; и снабжены продольными криволинейными гребнями и продольными криволинейными пазами. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2016973
Класс(ы) патента: E04B1/38, E04B1/58
Номер заявки: 5012663/33
Дата подачи заявки: 08.07.1991
Дата публикации: 30.07.1994
Заявитель(и): Брестский политехнический институт
Автор(ы): Жук В.В.; Шведовский П.В.; Черноиван В.Н.
Патентообладатель(и): Брестский политехнический институт
Описание изобретения: Изобретение относится к строительству и предназначено для изготовления несущих конструкций, состоящих из деревянных элементов.
Известна конструкция опорного узла деревянной фермы, включающая нижний деревянный пояс, снабженный выступом, верхний деревянный пояс, примыкающий частью торца к выступу, и соединенный с нижним поясом с помощью деревянных накладок и аварийных болтов [1].
Основными недостатками данной конструкции являются малая несущая способность, большой коэффициент концентрации напряжений сдвига в начале плоскости скалывания и значительная металлоемкость.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является конструкция опорного узла деревянной фермы, включающая нижний пояс, снабженный сверху выступом, прокладку, приклеенную к основанию выступа и к верхней грани опорной части нижнего пояса, верхний пояс, примыкающий частью торца к выступу, и подбалку, приклеенную к нижней грани опорной части нижнего пояса, при этом верхняя грань прокладки и основание выступа снабжены продольными гребнями и пазами [2].
Недостатком известного решения является то, что прочность клеевого шва, находящегося в плоскости скалывания, воспринимающего горизонтальную составляющую сжимающего усилия от верхнего пояса, будет определяться механическими характеристиками менее прочного материала, в данном случае материала выступа, а следовательно, выполнение прокладки из древесины твердых пород или высокопрочных пластмасс мало повышает прочность узла на скалывание. При значительной величине сжимающего усилия длина прокладки также увеличивается, что приводит к большей материалоемкости опорного узла.
Цель изобретения - повышение несущей способности и снижение материалоемкости опорного узла.
Цель достигается тем, что в опорном узле деревянной фермы, включающем нижний пояс, снабженный сверху выступом и дополнительной наклейкой, выполненной в виде прокладки, размещенной между основанием выступа и верхней гранью опорной части нижнего пояса и снабженной продольными гребнями, размещенными в соответствующих им пазах основания выступа, а снизу - подбалкой, и присоединенный к нижнему поясу под углом верхний пояс - выступ со стороны своего основания и контактирующий с ним участок верхней грани прокладки по длине имеют криволинейное очертание, описываемое уравнением
y = ; a = ; x = ; где Rскд - расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон, МПа;
Rскп - расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон материала прокладки, МПа;
l - расчетная длина плоскости скалывания, м;
b - ширина нижнего пояса, м;
α - угол наклона верхнего пояса, град., и снабжены продольными криволинейными гребнями, размещенными в соответствующих им пазах.
Участок нижней грани прокладки и контактирующий с ней участок верхней грани нижнего пояса по длине дуги могут иметь также криволинейное очертание, описываемое уравнением, аналогичным очертанию верхней грани.
Гребни выполнены треугольного профиля с углом заострения в пределах 15-30о и высотой, равной 1/12 - 1/15 максимальной толщины прокладки.
Сравнительный анализ с прототипом показывает, что выполнение прокладки по длине криволинейной позволяет повысить несущую способность опорного узла за счет вовлечения в работу только материала прокладки, с большими прочностными и деформационными характеристиками.
Выполнение прокладки криволинейной по обеим граням позволяет значительно уменьшить ее длину до длины плоскости скалывания, что позволяет значительно уменьшить материалоемкость опорного узла.
Выполнение гребней треугольного профиля с углом заострения в пределах 15-30о и высотой, равной 1/12-1/15 максимальной толщины прокладки, обеспечивает минимальное усилие вдавливания в соответствующие пазы, при котором не происходит раскалывания древесины, что позволяет уменьшить расход материалов на пояса, прокладку и выступ.
Таким образом заявляемый опорный узел деревянной фермы соответствует критерию изобретения "Новизна".
Сравнение заявляемого решения с другими в данной области не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Существенные отличия".
На фиг.1 изображен опорный узел деревянной фермы; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 - эпюра распределения касательных напряжений по плоскости скалывания; на фиг.4 - опорный узел деревянной фермы с криволинейной поверхностью по двум сторонам; на фиг.5 - схема последовательности сборки узла; на фиг.6 - прокладка.
Опорный узел деревянной фермы включает нижний пояс 1, снабженный сверху выступом 2, прокладку 3, прикрепленную к основанию выступа 2 и к верхней грани опорной части нижнего пояса 1, верхний пояс 4, примыкающий частью торца к выступу 2, и подбалку 5, приклеенную к нижней грани опорной части нижнего пояса 1. При этом верхняя или обе грани прокладки 3 и нижняя грань выступа 2 и верхняя грань нижнего пояса 1 по длине имеют криволинейные очертания, снабженные продольными криволинейными гребнями 6 и продольными криволинейными пазами 7.
Сборку опорного узла осуществляют следующим образом.
В выступе 2 со стороны его основания и на верхней грани прокладки 3 по шаблону, имеющему криволинейное очертание, описываемое уравнением -
y = ; a = ; x = , где Rскд - расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон, МПа;
Rскп - расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон материала прокладки, МПа;
l - расчетная длина плоскости скалывания, м;
b - ширина нижнего пояса, м;
α - угол наклона верхнего пояса, град., фрезеруют продольные гребни 6 и пазы 7. Затем на них наносят слой клеевой композиции, гребни вводят в соответствующие им пазы и, осуществив прижим, выдерживают в запрессованном состоянии до отверждения клея. После этого прокладку 3 с приклеенным к ней выступом 2 приклеивают на гладкую фугу к верхней грани опорной части нижнего пояса.
Возможно совмещение этих операций во времени.
В случае применения в конструкции опорного узла прокладки 3 криволинейного очертания по двум сторонам с приклейкой на гладкую фугу или с вводом гребней в соответствующие им пазы сборку опорного узла осуществляют таким же образом.
Узел работает следующим образом.
Сжимающее усилие от верхнего пояса 4 передается посредством упора его торца в торец выступа 2, горизонтальная составляющая этого усилия воспринимается в основном материалом прокладки 3 и частично клеевыми швами, расположенными по плоскости скалывания.
Соединение прокладки 3 с выступом 2 по криволинейной поверхности с помощью продольных гребней 6 и пазов 7 позволяет значительно увеличить прочность узла на скалывание, что обеспечивается за счет размещения по плоскости скалывания более прочного материала прокладки (древесины твердых пород или высокопрочной пластмассы, в то время как зона чередования менее прочных гребней выступа с более прочными гребнями прокладки будет располагаться выше плоскости скалывания.
Использование прокладки, имеющей криволинейное очертание обеих сторон, выполняющей роль армирующего элемента, позволяет значительно уменьшить степень концентрации напряжений в начале площадки скалывания, так как форма криволинейного очертания прокладки близка к форме эпюры распределения касательных напряжений по плоскости скалывания, что позволяет уменьшить степень удлинения растянутых волокон, прилегающих к площадке скалывания, и значительно увеличить несущую способность опорного узла.
Кроме того использование прокладки, имеющей криволинейное очертание обеих сторон, позволяет уменьшить длину прокладки, что снижает расход материалов (древесины твердых пород или высокопрочной пластмассы и клея).
П р и м е р. Рассмотрим конструктивные решения известного и предлагаемого опорных узлов деревянных ферм.
Известный опорный узел: нижний пояс - брус из древесины первого сорта сечением 150х200 мм; выступ - брус из древесины первого сорта сечением 150х150 мм; прокладка - стеклопластик типа СВАМ 1:1 (Rск = 55 МПа, Е = 24000 МПа, μ = 0,13); верхний пояс - брус из древесины первого сорта сечением 150х250 мм; клей - фенолоформальдегидный (Rск = 5,5 МПа, Е = 4200 МПа, μ = 0,20).
Предлагаемый опорный узел: материал и размеры сечений элементов из древесины, материал прокладки и марка клея - те же, что и для известного опорного узла.
По результатам технико-экономического сравнения заявляемого технического решения по отношению к прототипу получены следующие удельные показатели (на один узел) (табл.1).
Сравнение вариантов опорных узлов показывает, что несмотря на увеличение расхода стеклопластика и трудоемкости изготовления (около 3%), получаемый сверхсуммарный эффект по максимуму увеличения несущей способности и снижения материалоемкости позволяет сделать вывод о преимуществах предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.
Результаты экспериментальных испытаний влияния параметров продольных криволинейных гребней на величину усилий вдавливания и материалоемкость узла, представленные в табл.2, подтверждают оптимальность заявленных пределов как по углу заострения, так и по высоте.
Предлагаемый опорный узел деревянной фермы позволяет повысить несущую способность соединения на 60% и снизить расход материалов на 10-15%.
Формула изобретения: 1. ОПОРНЫЙ УЗЕЛ ДЕРЕВЯННОЙ ФЕРМЫ, включающий нижний пояс с выступом сверху и дополнительной наклейкой в виде прокладки, размещенной между основанием выступа и верхней гранью опорной части нижнего пояса и имеющей продольные гребни, размещенные в соответствующих пазах основания выступа, а снизу - подбалку и присоединенный к нижнему поясу под углом верхний пояс, отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности и снижения материалоемкости опорного узла, выступ со стороны основания и контактирующий с ним участок верхней грани прокладки по длине выполнен криволинейным, определяемым из уравнения
y = ,
где a = ; ,
x = ,
где Rскд - расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон, МПа;
Rскп - расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон материала прокладки, МПа;
l - расчетная длина плоскости скалывания, м;
b - ширина нижнего пояса, м;
α - угол наклона верхнего пояса, град,
причем пазы выполнены криволинейными.
2. Узел по п.1, отличающийся тем, что участок нижней грани прокладки и контактирующий с ней участок верхней грани нижнего пояса по длине выполнен криволинейным.
3. Узел по п.1, отличающийся тем, что продольные криволинейные гребни выполнены треугольного профиля с углом заострения, равным 15 - 30o, и высотой, равной 1/12 - 1/15 максимальной толщины прокладки.