Результат интеллектуальной деятельности: ТРЕХШАРНИРНАЯ СКВОЗНАЯ РАМА

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущей конструкции здания и сооружения различного назначения в сейсмически опасных районах.

Известна конструкция трехшарнирной рамы (Г.Г. Карлсен, М.Е. Каган, Г.В. Свенцицкий, Б.А. Освенский, Ю.В. Слицкоухов. Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования. - Издательство литературы по строительству, Москва, 1967, стр.164, рис.6.25), принятая за аналог, включающая стойки, подкосы, ригели, парные накладки в местах сопряжения стоек и подкосов с ригелями.

Недостатком указанного аналога является недостаточная эксплуатационная надежность и целостность, связанная с возможным скалыванием древесины уступов ригелей, а также расщеплением двухсторонних накладок в местах примыкания подкосов при сейсмических нагрузках.

Известна рамная сквозная деревянная конструкция (В.Ф. Иванов. Конструкции из дерева и пластмасс. Учебник для вузов. Издательство литературы по строительству. - Ленинград - 1966 - Москва, стр.144, рис.19.3, д, стр.169-170, рис.23.3), принятая за прототип, включающая сквозные стойки и сквозные ригели, выполняемые из досок, брусьев или бревен с узловыми соединениями на стяжных болтах и нагелях - штырях и гвоздях.

Недостатком указанного прототипа является недостаточная сейсмическая стойкость и надежность узлов сопряжения элементов, ослабленных отверстиями под болты или нагели, в карнизных зонах, где возникают наибольшие усилия (особенно в случае динамического удара). Это может приводить к нарушению целостности конструкции, связанному с раскалыванием элементов (досок, брусьев или бревен) в узлах карнизных зон.

Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности и целостности трехшарнирных рам при сейсмических нагрузках.

Техническая задача решается за счет того, что в трехшарнирной сквозной раме, состоящей из симметрично расположенных двух сквозных ригелей, двух стоек и двух подкосов, объединенных в рамную конструкцию с шарнирным сопряжением сквозных ригелей в коньке и стоек с фундаментами, сквозные ригели в пролете состоят из внешнего и внутреннего поясов, соединенных между собой элементами решетки; в карнизной зоне располагаются карнизный раскос и восходящий подкос двойного сечения; по внешнему контуру внешний пояс сквозного ригеля и стойка соединены с карнизным раскосом при помощи узловой траверсы, скрепленной с закладными деталями, каждая из которых состоит из узлового болта, узловой плиты и двух листовых прокладок, устраиваемых в пропилы стойки и внешнего пояса сквозного ригеля; по внутреннему контуру внутренний пояс сквозного ригеля соединен с подкосом, карнизным раскосом и с восходящим подкосом двойного сечения при помощи демпфера из жесткой резины и хомутов из полосовой стали на болтах.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 показан общий вид (с фасада) трехшарнирной сквозной рамы (на половину пролета), на фиг.2 - узел сопряжения (узел А) стойки, карнизного раскоса и внешнего пояса сквозного ригеля (вид с фасада и разрез А-А), на фиг.3 - узел соединения закладной детали со стойкой (вид с фасада и вид Б-Б), на фиг.4 - узел сопряжения (узел Б) подкоса, карнизного раскоса, восходящего подкоса двойного сечения и внутреннего пояса сквозного ригеля (вид с фасада), на фиг.5 - разрез В-В и вид Г-Г узла Б, на фиг.6 - демпфер из жесткой резины и его вид Д-Д.

Трехшарнирная сквозная рама включает две стойки 1, два подкоса 2, шарнирно сопряженные в фундаменте, два сквозных ригеля 3, шарнирно сопряженные в коньке и состоящие из внешних поясов 4, внутренних поясов 5 и элементов решетки 6, два карнизных раскоса 7, два восходящих подкоса двойного сечения 8. Внешний пояс 4 сквозного ригеля 3 и стойка 1 соединены с карнизным раскосом 7 при помощи узловой траверсы 9, скрепленной с закладными деталями 10, каждая из которых состоит из узлового болта 11, узловой плиты 12 и двух листовых прокладок 13, устраиваемых в пропилы стоек 1 и внешних поясов 4 сквозного ригеля 3. Внутренний пояс 5 сквозного ригеля 3 и карнизный раскос 7 соединены с подкосом 2 и с восходящим подкосом двойного сечения 8 при помощи демпфера из жесткой резины 14 и хомутов из полосовой стали 15 на болтах 16.

Стойки 1, подкосы 2, внешние пояса 4 сквозных ригелей 3, внутренние пояса 5 сквозных ригелей 3, карнизные раскосы 7, восходящие подкосы двойного сечения 8 изготавливаются цельнодеревянными (из досок, брусьев, бревен) или дощатоклееными, а элементы решетки 6 - деревянными или металлическими.

Трехшарнирная сквозная рама вышеприведенной конфигурации работает следующим образом. При действии сейсмической нагрузки на конструкцию в стойках 1, подкосах 2, внешних поясах 4, внутренних поясах 5, элементах решетки 6 сквозного ригеля 3, карнизных раскосах 7, восходящих подкосах двойного сечения 8 возникают продольные усилия. Динамичность сейсмических нагрузок амортизируется демпфером из жесткой резины 14, который обеспечивает упругоподатливую работу узла Б в месте сопряжения внутреннего пояса 5 и карнизного раскоса 7 с подкосом 2 и с восходящим подкосом двойного сечения 8.

Статическая определимость трехшарнирной сквозной рамы позволяет прогнозировать ее работу, что повышает ее надежность при сейсмических воздействиях.

Конструкция рамы транспортабельна и быстровозводима, что отвечает условиям строительства в сейсмически опасных районах, зачастую удаленных от производственных строительных баз.

Узлы трехшарнирной сквозной рамы открыты для осмотра и при необходимости ремонтопригодны, что также является достоинством конструкции.

Трехшарнирная сквозная рама отвечает основным требованиям, предъявляемым к строительным конструкциям, эксплуатируемым в условиях повышенной сейсмичности.

Эксплуатационная надежность и целостность строительных конструкций в значительной степени определяется способностью амортизации их элементов и узлов. В связи с этим рама включает в себя демпферы из жесткой резины 14 и упруго-податливые хомуты из полосовой стали 15. Кроме того, в узлах рамы предусмотрены нагельные соединения, которые также упруго-податливы в работе.

Таким образом, по сравнению с аналогом и прототипом заявляемая конструкция трехшарнирной сквозной рамы обладает эксплуатационной надежностью, что позволяет повысить целостность зданий и сооружений при сейсмических воздействиях.