УЗЕЛ СТРУКТУРНОЙ СТЕРЖНЕВОЙ КОНСТРУКЦИИ
FRAMEWORK STRUCTURAL UNIT

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве узлового соединения стержневых элементов в структурной конструкции.
Известно узловое соединение стержней пространственного каркаса, включающее сердечник, состоящий из двух частей, скрепленных между собой центральным болтом, защемленные между частями сердечника соосно расположенные горизонтальные стержни одного направления, соосно расположенные горизонтальные стержни другого перпендикулярного направления и наклонные стержни, части сердечника выполнены в виде двух одинаковых по размерам пространственных фасонок, основания которых выполнены с отверстиями и расположены вертикально, а наклонные стержни прикреплены к пространственным фасонкам, защемленные между частями сердечника соосно расположенные горизонтальные стержни выполнены в виде сквозной трубы с пропущенным через нее напрягающим элементом и с фиксирующим выступом, который расположен в месте пересечения осей горизонтально расположенных стержней и выполнен в виде сквозной трубы, пропущенной через горизонтальный сквозной стержень, на консольные части которой надеты отверстиями основания пространственных фасонок, причем основание одной из фасонок прикреплено к фиксирующему выступу, а соосно расположенные стержни другого перпендикулярного направления соединены между собой центральным болтом, пропущенным через фиксирующий выступ (Патент РФ №2063501 С1, дата приоритета 20.04.1992, дата публикации 10.07.1996, авторы: Бурчу В.И. и др.).
Недостатком известного аналога является низкая эффективность узлового соединения при выполнении пространственного каркаса из деревянных стержней из-за недостаточной устойчивости сердечника, который при скреплении деревянных стержней увеличивается по длине, так как по сравнению с металлическим исполнением используются стержни большего диаметра. К тому же, являясь в данной конструкции длинным тонким стержнем, он быстро теряет устойчивость до исчерпания прочности остальных элементов узла и стержневых элементов конструкции.
Известно узловое соединение стержней пространственного каркаса, принятое в качестве прототипа, включающее сборно-разборный узловой элемент, выполненный из соединенных между собой четырехгранных фасонок с отверстиями в стенках, к которым прикреплены болтами концы стержней, при этом в центре узлового элемента расположен полый металлический сердечник квадратного сечения, объединяющий с помощью болтов и винтов четырехгранные фасонки, каждая из которых выполнена с полкой и вертикальными стенками, причем между смежными стенками фасонок образован зазор, в котором установлен и закреплен с помощью болтового соединения наконечник стержневого элемента (Патент РФ №2496951 С1, дата приоритета 14.05.2012, дата публикации 27.10.2013, авторы Захарюта В.В. и др. - прототип).
Недостатком прототипа является большая металлоемкость за счет применения центрального сердечника, стержней с металлоемкими наконечниками и, как следствие, дороговизна исполнения узла, а также большое количество болтовых соединений в связи с тем, что каждый элемент соединяется с фасонкой отдельным болтом, вследствие чего узел становится деформативным, а также повышается трудоемкость монтажа. Кроме того, количество скрепляемых в узловом соединении элементов ограничено конфигурацией фасонки.
Задачей изобретения является снижение металлоемкости и удешевление узлового соединения структурной стержневой конструкции за счет применения упрощенных плоских элементов соединения стержней и использования одного болтового соединения для скрепления их в узле, повышение технологичности и снижение трудоемкости изготовления стержней с элементами соединения и монтажа за счет их полной заводской готовности и упрощения сборки, а также расширение области применения.
Для решения поставленной задачи предложен узел структурной стержневой конструкции, содержащий диаметрально расположенные горизонтальные стержни и наклоненные по отношению к ним стержни, снабженные закрепленными на соединяемых концах металлическими элементами соединения с отверстиями, с помощью которых образовано сборно-разборное узловое соединение стержней. Согласно изобретению сборно-разборное узловое соединение стержней выполнено с помощью одного болтового соединения, при этом металлические элементы соединения горизонтальных стержней выполнены в виде П-образных накладок, закрепленных боковинами на соединяемых концах стержней с консольно-расположенной средней частью, в которой выполнено центральное отверстие с возможностью выполнения указанного болтового соединения с остальными стержнями, металлические элементы соединения которых выполнены в виде пластин, один конец каждой из которых закреплен с помощью клеевого соединения в продольном центральном пазу, выполненном на соединяемом торцевом конце стержня, а свободный конец снабжен отверстием для упомянутого болтового соединения стержней, при этом болтовое соединение узла образовано скрепленными в узле посредством болта или шпильки с гайками крайними горизонтальными стержнями с П-образными накладками, стержнями с плоскими элементами соединения, расположенными в средней части узла и перпендикулярно ориентированными по отношению к горизонтальным стержням, и размещенными между ними промежуточными стержнями с отогнутыми свободными концами металлических элементов соединения, обеспечивающими геометрию узла.
Согласно изобретению металлический элемент соединения в виде пластины может быть дополнительно закреплен в стержне крепежным элементом, установленным перпендикулярно вклеенному концу пластины и проходящим через нее и стержень.
Согласно изобретению в качестве стержней могут быть использованы заготовки, являющиеся отходом фанерного производства.
На фиг. 1 схематично изображен узел структурной стержневой конструкции, общий вид; на фиг. 2 - схема монтажа элементов узлового соединения; на фиг. 3 - схема соединения деревянного стержня с металлическим элементом соединения в виде пластины.
Узел структурной стержневой конструкции содержит скрепленные между собой с помощью болтового соединения стержни, снабженные закрепленными на соединяемых концах металлическими элементами соединения. В узле могут быть применены стержни из древесины круглой или иной формы сечения либо использованы заготовки, являющиеся отходом фанерного производства.
Согласно приведенной на фиг. 1 схеме в узле структурной стержневой конструкции скреплены диаметрально расположенные горизонтальные стержни 1, перпендикулярно ориентированные по отношению к ним стержни 2 и расположенные между указанными промежуточные стержни 3. На соединяемых концах деревянных стержней закреплены металлические элементы соединения с отверстиями на свободном конце, с помощью которых образовано сборно-разборное узловое соединение стержней в виде болтового соединения, обеспечивающее геометрию узла с возможностью наклона стержней 2, 3 в вертикальных плоскостях, а также с возможностью увеличения количества промежуточных стержней 3, расположенных в узле между стержнями 1, 2.
Металлические элементы соединения горизонтальных стержней 1 выполнены в виде П-образных накладок 4, закрепленных боковинами на соединяемых концах стержней с помощью крепежных элементов, например винтов 5 или шпилек, пропущенных через отверстия, выполненные в боковинах П-образной накладки 4 и в стержне 1. Средняя часть П-образной накладки 4 расположена консольно по отношению к торцу горизонтального стержня 1 и снабжена центральным отверстием 6 под болт 7 (фиг. 2).
Металлические элементы соединения стержней 2, перпендикулярно ориентированных по отношению к горизонтальным стержням 1, и промежуточных стержней 3, расположенных между стержнями 1 и 2, выполнены соответственно в виде пластин 8, 9, один конец каждой из которых закреплен с помощью клеевого соединения в продольном центральном пазу 10, выполненном на соединяемом торцевом конце стержня (фиг. 3), причем клеевое соединение может быть дополнительно обжато, например, с помощью болта, пропущенного через сквозное отверстие (условно не показано). Пластины 8, закрепленные в стержнях 2, выполнены плоскими с отверстием 6 на свободном конце под болт 7, а свободный конец пластин 9, закрепленных в промежуточных стержнях 3, выполнен отогнутым под необходимым углом и также снабжен отверстием 6 для болта 7, соединяющего стержни.
При этом болтовое соединение узла образовано скрепленными в узле посредством болта 7 или шпильки с гайками крайними горизонтальными стержнями 1 с П-образными накладками 4, стержнями 2 с плоскими элементами соединения 8, расположенными в средней части узла и перпендикулярно ориентированными по отношению к горизонтальным стержням, и размещенными между ними промежуточными стержнями 3 с отогнутыми свободными концами металлических элементов соединения 9, обеспечивающими геометрию узла.
Монтаж узла осуществляется путем соединения стержней 1, 2, 3 полной заводской готовности болтом 7, пропущенным через отверстия 6 на свободных концах вклеенных металлических элементов соединения 8, 9, а также через отверстия 6 в средней части П-образных накладок 4, согласно приведенной на фиг. 2 схеме.
Узловое соединение может быть использовано в нижних и верхних узлах структурных конструкций, блочных конструкций или для пространственного соединения стержневых элементов.
Преимуществами заявляемого узла структурной стержневой конструкции по сравнению с прототипом являются:
- во-первых, уменьшение материалоемкости и удешевление узлового соединения из-за отсутствия коннектора или центрального сердечника, в связи с тем, что соединение всех стержней осуществляется одним болтом;
- во-вторых, уменьшение материалоемкости и удешевление узлового соединения за счет вклеивания металлических пластин в продольный торцевой паз деревянного стержня, в результате чего уменьшается количество металла по сравнению с используемыми в прототипе наконечниками, выполненными в виде металлических башмаков, и приваренными к ним в торце перпендикулярно основанию пластинами;
- в-третьих, повышение технологичности и снижение трудоемкости монтажа за счет применения элементов полной заводской готовности и упрощения сборки.
Таким образом, технический результат, обусловленный преимуществами заявляемого узла структурной стержневой конструкции, заключается: в снижении металлоемкости и удешевлении узлового соединения за счет применения упрощенных плоских элементов соединения стержней и использования одного болтового соединения для скрепления их в узле; в повышении технологичности и снижении трудоемкости монтажа за счет полной заводской готовности соединяемых элементов и упрощения сборки, а также в расширении области применения за счет возможного увеличения количества скрепляемых в узле стержней и выполнения более разнообразной геометрии узла.