СОЕДИНЕНИЕ СТЕРЖНЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННОГО КАРКАСА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ СИСТЕМЫ ВОЛОДИНА
CONNECTION OF THE RODS OF THE SPATIAL FRAMEWORK OF BUILDINGS AND STRUCTURES OF THE VOLODIN SYSTEM

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в пространственных каркасах зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения.
Известно соединение стержней пространственного каркаса зданий и сооружений, осуществляемое посредством узлового элемента, имеющего отверстия с резьбой, в каждом из которых размещен болт, соединенный крепежной деталью с втулкой, другой конец которого прикреплен к стержню посредством соединительного элемента, выполненного в виде цилиндрического вкладыша, установленного внутри стержня, а втулка имеет прорезь, в которой размещена крепежная деталь, входящая в образованное в болте сквозное отверстие (SU №443151 МПК Е04В, опубл. 15.09.1974).
Недостатком известного соединения является сложность изготовления и пониженная несущая способность высокопрочного болта на растяжение из-за наличия круглого сквозного отверстия.
Известен также пространственный каркас зданий и сооружений, включающий узловое соединение стержней системы МАРХИ, осуществляемое посредством многогранного сферического или полусферического узлового элемента с резьбовыми отверстиями, к которым присоединены стержни каркаса, по торцам которых посредством сварки присоединен соединительный элемент с отверстием, через которое пропущен болт, на который надета втулка. Для контакта на наружной поверхности болта имеется продольная лыска, а на внутренней поверхности втулки выступ (RU №2577339 МПК Е04В 1/58, опубл. 20.03.2016).
Недостатком известного изобретения является возможность срезания выступа на внутренней поверхности втулки при приложении значительных усилий для затягивания болта или повреждения лыски болта деформированием из-за взаимодействия с выступом муфты в процессе затягивания соединения, что в одном случае приведет к недостаточному моменту затяжки соединения, а в другом может образовать концентратор напряжений в зоне деформационного воздействия и последующее разрушение болта в этом месте.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в упрощении конструкции соединения, и расширении технологических возможностей при изготовлении комплектующих, осуществлении сборки пространственного каркаса, за счет применения стандартизированных элементов и узлов, изготавливаемых с использованием доступных технологий при одновременном повышении надежности соединения в целом.
Существующая проблема решается тем, что в известном соединении стержней пространственного каркаса зданий и сооружений, включающем узловое соединение стержней, к которому присоединены стержни каркаса, по концам которых посредством сварки присоединен соединительный элемент с отверстием, согласно изобретению, узловое соединение выполнено в виде пластины с равномерно установленными в ней радиально горизонтальными стержнями с наружной резьбой на концах в количестве 3-8 штук и установленными перпендикулярно в центральное отверстие пластины с помощью сварки наклонными стержнями с наружной резьбой на концах в количестве 3-8 штук, а соединительный элемент содержит цилиндрический вкладыш, внутрь которого с зазором вставлена поводковая втулка со шлицами на торцевой поверхности, соединенная через распорное кольцо с цилиндрической гайкой с резьбовым отверстием и ответными шлицами на торцевой поверхности, при этом длина наружной резьбы на горизонтальных и наклонных стержнях соответствует длине соединительного элемента, либо превышает ее на 5-7 мм.
Пластина выполнена крестообразной. Пластина выполнена в виде многогранника. Наклонные стержни установлены под углом 30-60° к плоскости пластины. Наклонные стержни выполнены с наружной резьбой на обоих концах, при этом их концы наклонены в одну сторону под углом 30-60°.
Выполнение узлового соединения в виде пластины с равномерно установленными в ней радиально горизонтальными стержнями с наружной резьбой на концах, а также установленными наклонными стержнями в центральное отверстие пластины, позволяет упростить конструкцию соединения, а также расширить технологические возможности при сборке пространственного каркаса, за счет подготовки заранее однотипных элементов каркаса, осуществляя их крепление к концам стержней с внешней резьбой. Количество стержней менее 3х - приведет к потере жесткости конструкции пространственного каркаса в целом, количество стержней более 8, применять нецелесообразно, так как это повлечет за собой увеличение размеров самой пластины, утяжелит конструкцию, что нежелательно.
Выполнение соединительного элемента содержащим цилиндрический вкладыш, внутрь которого с зазором вставлена поводковая втулка со шлицами на торцевой поверхности, соединенная через распорное кольцо с цилиндрической гайкой с резьбовым отверстием и ответными шлицами на торцевой поверхности, позволяет упростить его сборку.
Угол наклона стержней с наружной резьбой, установленных в центре пластины узловых соединений, определенный в пределах 30-60° к плоскости пластины, задает наиболее оптимальный угол установки стержней каркаса в конструкции и позволяет получить наибольшее значение несущей способности конструкции пространственного каркаса при его собственном наименьшем весе.
Стержни каркаса с помощью сварки соединены с соединительным элементом, что также позволяет заранее собирать этот узел, что в дальнейшем упрощает сборку пространственного каркаса, за счет простого накручивания их на стержни узловых соединений. Для обеспечения достаточной прочности конструкции каркаса длина наружной резьбы на горизонтальных и наклонных стержнях соответствует длине соединительного элемента, либо превышает ее на 5-7 мм.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом в изометрической проекции, где на фиг. 1 изображен соединительный элемент, на фиг. 2 - изображен стержень каркаса с присоединяемыми с двух сторон соединительными элементами, на фиг. 3 - изображено узловое соединение с радиальными и центральными наклонными стержнями, на фиг. 4 -изображено узловое соединение с радиальными и центральными наклонными стержнями, имеющими наружную резьбу с двух сторон, и выполненных с наклоном в одну сторону, на фиг. 5 - изображен пример собранного пространственного каркаса.
Предлагаемое изобретение содержит соединительный элемент, который состоит из поводковой втулки 1 со шлицами 2, цилиндрической гайки 3 с ответными шлицами 4, цилиндрического вкладыша 5 с отверстием и распорного кольца 6. Поводковая втулка 1 имеет шестигранную головку. Цилиндрический вкладыш 5 имеет поверхность 7, с помощью которой посредством сварки соединительный элемент в собранном виде соединяется с торцевой поверхностью стержня каркаса 8, выполненного в виде трубы. Стержни каркаса 8 соединяются с узловым элементом 9, выполненным в виде пластины, содержащей равномерно установленные в ней с помощью сварки радиально горизонтальные стержни 10 с наружной резьбой на концах, а также установленные перпендикулярно в центральное отверстие пластины с помощью сварки наклонными стержнями 11 с наружной резьбой на концах. Угол наклона стержней 30-60°. Возможна установка в центральное отверстие пластины стержней 12, выполненных с наружной резьбой на обоих концах и наклоненных в одну сторону под углом 30-60°.
Сборку пространственного каркаса зданий и сооружений осуществляют следующим образом.
Предварительно производят сборку соединительного элемента, вставляя с зазором поводковую втулку 1 со шлицами 2 в цилиндрический вкладыш 5 и с помощью распорного кольца 6 прижимают к цилиндрической гайке 3, имеющей ответные шлицы 4, тем самым производят закрепление деталей соединительного элемента. Затем соединительный элемент в собранном виде вставляют в стержень каркаса 8 с небольшим зазором, а потом по поверхности 7, прилегающей к торцевой поверхности стержня каркаса 8 осуществляют сварку.
Соединительные элементы устанавливают с двух сторон стержня каркаса 8. Таким образом заготавливают необходимое количество таких элементов в собранном виде.
Также предварительно, в зависимости от конструкции пространственного каркаса, производят заготовку узловых соединений 9, имеющих радиально установленные с помощью сварки горизонтальные стержни 10 с внешней резьбой, и установленные перпендикулярно с помощью сварки в центральное отверстие узлового соединения 9 наклонные стержни 11 с внешней резьбой, либо наклонные стержни 12, выполненные с наружной резьбой с двух сторон.
Затем осуществляют соединение всех подготовленных элементов в пространственный каркас. Для чего стержень каркаса 8, с закрепленным на нем соединительным элементом, поводковой втулкой 1, имеющей отверстие, надевают на стержень 10 с внешней резьбой, длина которой равна длине соединительного элемента, до зацепления с внутренней резьбой цилиндрической гайки 3, после чего, гаечным ключом за шестигранную головку поводковой втулки 1 начинают поворачивать ее, навинчивая цилиндрическую гайку 3 на стержень 10, в результате чего происходит закрепление стержня каркаса 8. Таким образом происходит соединение и закрепление всех элементов пространственного каркаса.
Таким образом, предлагаемое соединение стержней пространственного каркаса зданий и сооружений значительно упрощает процесс сборки каркаса, а также позволяет расширить технологические возможности за счет применения стандартизированных элементов и узлов, изготавливаемых с использованием доступных технологий при одновременном повышении надежности соединения в целом.