УЗЛОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ СТЕРЖНЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННОГО КАРКАСА СООРУЖЕНИЙ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована для соединения стержней пространственных каркасов сооружений.
Известно узловое соединение стержней пространственного каркаса сооружений, защищенное патентом РФ №2112843 МПК Е04В 1/58. Узловое соединение состоит из трубчатых стержней, в торцах которых закреплены дисковые вкладыши, через отверстия которых пропущены болты с парой взаимно-перпендикулярных отверстий и кольцевой проточкой между ними, снабженные поводковыми втулками с внутренним буртиком и несквозной продольной прорезью. В кольцевой проточке болтов установлено стопорное кольцо, болты посредством резьбы связаны с узловым элементом диаметром Д. При этом поводковые втулки выполнены с односторонней конусной фаской диаметром d малого основания. Причем d/D≤sin φ/2, где φ - угол между стержнями в узле.
Недостатками этого узлового соединения стержней пространственного каркаса сооружений являются:
- ограничение области применения из-за одинакового диаметра стержня и втулки, что ограничивает угол между стержнями при соединении;
- ненадежность соединения при малых размерах болта, при увеличении же размеров болта для повышения надежности повышается металлоемкость и соответственно увеличивается вес изделия;
- неудобство сборки при монтаже из-за круглой формы поводковой втулки;
- отсутствие унификации втулок: под каждый размер стержня идет своя втулка.
Наиболее близким по технической сущности является узловое соединение стержней пространственного каркаса сооружений (авторское свидетельство СССР №443151 МПК Е04В 1/58), содержащее узловой элемент, имеющий отверстия с резьбой в каждом из которых размещен болт, соединенный крепежной деталью - штифтом с поводковой втулкой, другой конец которого прикреплен к стержню посредством соединительного элемента, причем соединительный элемент выполнен в виде дискового вкладыша, установленного внутри стержня, а поводковая втулка имеет сквозную прорезь, в котором размещена крепежная деталь, входящая в образованное в болте сквозное отверстие.
Недостатками прототипа являются:
- ограничение области применения, так как узловой элемент имеет срезы под втулки, которые не позволяют производить сборку под любым углом;
- недостаточно высокие прочностные характеристики из-за сквозного отверстия в болте, из-за сквозной прорези во втулке, из-за полой сердцевины узлового элемента;
- погрешность во время сборки и сварки, так как вкладыш такой формы не имеет ограничения при вхождении в стержень.
Техническим результатом полезной модели является прочность узла соединения стержней пространственного каркаса, который направлен на реализацию задачи расширение области применения за счет возможности соединения любых пространственных форм при сохранении эстетических свойств пространственных каркасов сооружений.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемой полезной модели узловое соединение стержней пространственного каркаса сооружений, содержащее узловой элемент, имеющий отверстия с резьбой, в каждом из которых размещен болт, соединенный крепежной деталью - штифтом с поводковой втулкой, другой конец которого прикреплен к стержню посредством соединительного элемента, установленного внутри стержня, согласно полезной модели узловой элемент выполнен в виде цельного шара, соединительный элемент выполнен в виде крышки, меньший диаметр которой равен внутреннему диаметру стержня, а больший - равен внешнему диаметру стержня, на втулке выполнено одно отверстие с резьбой под штифт, а на поверхности болта в области втулки выполнен паз под штифт.
В узловом соединении стержней пространственного каркаса сооружений, в соединительном элементе переход от меньшего диаметра к большему может иметь коническую форму.
На чертеже представлен общий вид узлового соединения стержней пространственного каркаса сооружений с местными вырезами.
Узловое соединение стержней пространственного каркаса сооружений, содержит узловой элемент 1 в виде цельного шара, который имеет отверстие 2 с резьбой. В каждом из отверстий размещен болт 3, соединенный штифтом 4 с поводковой втулкой 5. Втулка выполнена в виде гайки. Другой конец болта прикреплен к стержню 6 посредством соединительного элемента 7, установленного внутри стержня. Соединительный элемент выполнен в виде крышки, меньший диаметр которой равен внутреннему диаметру стержня, а больший - равен внешнему диаметру стержня, причем переход от меньшего диаметра к большему имеет коническую форму. На втулке 5 выполнено одно отверстие 8
с резьбой под штифт 4, а на поверхности болта 3 в области втулки выполнен паз 9 под штифт 4.
Выполнение узла в виде шара, наличие во втулке одного отверстия под штифт, выполнение в болте паза на глубину вхождения штифта, обеспечивает повышение прочности узла соединения за счет минимального нарушения целостности элементов. Выполнение соединительного элемента в виде крышки, меньший диаметр которой равен внутреннему, а больший - меньшему диаметру стержня, обеспечивают точность монтажа, а значит и прочность сварки крышки со стержнем, то есть прочность узлового соединения. Выполнение узлового элемента в виде цельного шара также обеспечивает прочность узла соединения за счет минимального нарушения целостности элементов, что не может быть достигнуто в полом шаре. Это дает возможность выполнить соединение со стержнями под любым углом без нарушения прочности.
Монтаж стержней в узловом соединении пространственного каркаса осуществляется следующим образом.
В отверстие соединительного элемента (крышки) 7 со стороны меньшего диаметра вставляют болт 3. Соединительный элемент (крышку) подводят к тыльной стороне стержня 6 и вставляют меньшим диаметром в стержень. Коническое расширение соединительного элемента образует паз для сварки. Соединительный элемент (крышку) приваривают к стержню. Далее на болт 3 надевают втулку 5 таким образом, чтобы отверстие 8 на втулке совпало с пазом 9 на болте. В отверстие во втулке ввинчивают штифт 4, который при закручивании попадает в паз на болте. Стержень тыльной стороной, где уже установлен болт, подводят к узловому элементу (шару) 1. Болт вкручивают в отверстие 2 в узловом элементе (шаре) с помощью гаечного ключа соответствующего размера, который крутит втулку. Втулка, упираясь в штифт, ввинчивает болт в узловой элемент (шар), сообщая болту вращательно-поступательное движение. После того, как втулка будет плотно зажата между соединительным элементом (крышкой) 7 и узловым элементом (шаром) 1, соединение получает необходимую прочность.
Предлагаемая полезная модель, по сравнению с известными, имеет следующие преимущества:
- расширение области применения за счет появления возможности располагать в узловом элементе в виде цельного шара стержни под любым углом;
- повышение прочности узла соединения за счет минимального нарушения целостности элементов друг к другу (узел соединения в виде шара, одно отверстие под штифт во
втулке, паз в болте на глубину вхождения штифта), а также за счет прочности сварки крышки и стержня ввиду точности монтажа этих элементов.