УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РЕБРИСТОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована при сооружении покрытий промышленных и гражданских зданий.
Известен узел соединения стержней покрытий, включающий звездообразную деталь с прорезями, в которые входят концы плоских стержней [1]. Недостатками такого узла являются сложность монтажа и унификации элементов покрытия, а также повышенная деформативность.
Известен также узел соединения стержней оболочки, содержащий узловую деталь звездообразной формы и закрепленные на ней стержни с монтажными прорезями [2]. Такое решение имеет такой недостаток, как сложность монтажа и унификации элементов оболочки.
Наиболее близким к предложенному изобретению является узел соединения стержней каркаса сетчатой оболочки, включающий узловую деталь звездообразной формы с радиальными лучами переменного профиля, к которым прикреплены концы стержней посредством болтов, размещаемых в отверстиях, образованных в стержнях и лучах. Каждый луч узловой детали имеет утонченный участок - шейку и расположенные симметрично выступы, в которые упираются торцы стержней. Стержни имеют замкнутый коробчатый профиль [3]. Недостатком этого решения является необходимость обрезки торцов стержней под разными углами, которые определяются кривизной поверхности и длиной стержней; за счет разнотипности элементов существенно увеличивается продолжительность сборки ребристой оболочки и снижается надежность узлового сопряжения.
Кроме того, указанное решение сложно применять при выполнении покрытия из панелей с краевыми ребрами сегментообразного поперечного сечения, которые образуют полые ребра эллипсоидальной формы путем наложения друг на друга краевых ребер смежных панелей [4].
Задача полезной модели - обеспечение возможности изготовления ребристых металлических оболочек различных форм из сборных панелей с ребрами сегментообразного поперечного сечения и повышение эксплуатационной надежности узлового сопряжения и в целом ребристой металлической оболочки при снижении трудоемкости монтажа.
Поставленная задача достигается тем, что в узле соединения элементов металлической оболочки, включающего узловой элемент звездообразной формы с радиальными лучами, к которым прикреплены панели через краевые ребра сегментообразного поперечного сечения, образующие полые ребра эллипсоидальной формы путем наложения друг на друга краевых ребер смежных панелей, углы панелей обрезаны по линии перпендикулярной биссектрисе угла между краевыми ребрами панелей, а сегментообразные краевые ребра панелей соединены с радиальными лучами узловых элементов посредством втулок, поставленных в отверстия, образованных в полых ребрах и лучах узлового элемента звездообразной формы; при этом ось втулок перпендикулярна осям лучей, а форма поперечного сечения концевых участков лучей длиной в=200-300 мм соответствует поперечному сечению полых ребер эллипсоидальной формы, в которые они вставлены; кроме того, узел снабжен круглыми накладками, в которых образованы радиальные выштамповки и которые соответствуют форме полых ребер эллипсоидальной формы; причем накладки расположены вверху и внизу узлового соединения и скреплены шпильками, расположенными симметрично по отношению к радиальным осям лучей узловых элементов и полых ребер эллипсоидальной формы.
На фиг. 1 показан фрагмент металлической оболочки и узел А;
на фиг. 2 - четырехугольная панель;
на фиг. 3 - треугольная панель;
на фиг. 4 - узловой элемент звездообразной формы с четырьмя лучами;
на фиг. 5 - круглая накладка с четырьмя радиальными выштамповками;
на фиг. 6 - фрагмент варианта металлической оболочки и узел Б.
На фигурах обозначено: 1 - четырехугольная панель; 2 - узловой элемент звездообразной формы; 3 - краевые ребра панели сегментообразного поперечного сечения (сегментообразные отгибы панелей); 4 - полые ребра эллипсоидальной формы; 5 - круглые накладки; 6 - шпильки; 7 - втулки (высокопрочные болты); 8 - выштамповки в круглой накладке; 9 - биссектриса угла; 10 - радиальные лучи узлового элемента; 11 - краевая линия панели; 12 - концевые участки лучей; 13 - треугольная панель.
Узел соединения элементов металлической оболочки состоит из узлового элемента звездообразной формы 2 с радиальными лучами 10, к которым прикреплены панели 1 через краевые ребра 3 сегментообразного поперечного сечения, образующие полые ребра эллипсоидальной формы 4 путем наложения друг на друга краевых ребер 3 смежных панелей 1 (фиг. 1). Полые ребра 4 эллипсоидальной формы, присоединены к узловому элементу звездообразной формы 2 при помощи шпилек 6 и втулок 7.
Углы панелей (фиг. 2 и фиг. 3) обрезаны по краевым линиям 11 перпендикулярным биссектрисе угла 9 между краевыми ребрами панелей 1, а сегментообразные краевые ребра 3 панелей 1 соединены с радиальными лучами 10 узловых элементов звездообразной формы посредством высокопрочных втулок 7, поставленных в отверстия, образованных в полых ребрах 4 и радиальных лучах 10 узлового элемента звездообразной формы 2 (фиг. 4). Каждый луч имеет утонченную часть - шейку, которая идет к центральной части узлового элемента звездообразной формы 2.
Ось втулок 7 перпендикулярна осям радиальных лучей 10. Форма поперечного сечения концевых участков 12 радиальных лучей 10 длиной в=200-300 мм соответствует поперечному сечению полых ребер эллипсоидальной формы 4, в которые они вставлены.
Узел снабжен круглыми накладками 5, в которых образованы радиальные выштамповки 8 и которые соответствуют форме полых ребер эллипсоидальной формы 4. Накладки 5 расположены вверху и внизу узлового соединения и скреплены шпильками 6, расположенными симметрично по отношению к осям радиальных лучей 10 узловых элементов 2 и полых ребер эллипсоидальной формы 4 (фиг. 5).
Шпильки 6 устанавливаются на концевых участках 12 каждого радиального луча 10 звездообразного элемента 2 с запрессовкой в заранее подготовленные отверстия. Шпилька 6 фиксирует положение эллипсоидального ребра 4 относительно элемента звездообразной формы 2. Помимо этого, шпильки 6 передают часть усилия с эллипсоидального ребра 4 на звездообразный элемент 2, позволяя уменьшить нагрузку (усилия) на втулки (высокопрочные болты) 7.
Разница между диаметрами шпильки 6 и отверстием под нее принимается минимальной (0,1-0,5 мм) для обеспечения требуемой точности монтажа ребристой металлической оболочки. Разница в диаметрах втулки 7 и отверстия под нее принимается в пределах 1-3 мм, что обеспечивает простоту установки втулок при монтаже оболочки и дает возможность изменения углов наклона эллипсоидальных ребер 4 к оси звездообразного элемента 2. Индивидуальной обработки торцов полых ребер панели не требуется.
Узловой элемент звездообразной формы 2 может иметь несколько одинаковых радиальных лучей 10. Число лучей зависит от конструктивной схемы ребристой металлической оболочки. На фиг. 6 показан фрагмент оболочки и узел соединения элементов ребристой металлической оболочки, где узловой элемент выполнен с восьмью радиальными лучами.
Предлагаемое конструктивное решение узла соединения элементов металлической оболочки позволяет обеспечить возможность изготовления ребристых оболочек из сборных панелей различных форм и повысить точность их сборки и эксплуатационную надежность узлового сопряжения, продлить срок жизненной способности ребристой металлической оболочки при снижении трудоемкости изготовления элементов и сроков ее монтажа.
Источники информации
1. Патент Франции №1464 703, кл. E04B, 1967.
2. А.С. СССР №574509, кл. E04B 1/38, 1978.
3. А.С. СССР №657139, кл. E04B 1/58, 1979.
4. Пат. №59674, кл. E04H 7/22. 2006, Бюл. №36.