УЗЛОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ СТЕРЖНЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННОГО КАРКАСА
NODAL JOINT OF SPATIAL FRAME RODS

Изобретение относится к области строительства, в частности к возведению каркасных конструкций и сооружений различного функционального назначения, и может быть использовано для соединения стержней пространственных каркасов.
Известно узловое соединение стержней пространственного каркаса по патенту РФ №72708 на полезную модель - аналог. Известное узловое соединение содержит 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, отличающееся тем, что 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.
Недостатком аналога является сложность конструкции.
Известно узловое соединение стержней пространственного каркаса по патенту РФ №38184 на полезную модель, состоящее из цилиндра, в котором размещены пазы, имеющие рифленые стенки, наконечники стержней, опрессованные по форме пазов, две крышки и стяжной болт, отличающееся тем, что наконечники выполнены за одно целое со стержнем. Данное узловое соединение выбрано за прототип.
Недостатком прототипа является невозможность корректировки взаимного положения элементов каркаса в процессе сборки конструкции, что может привести к перекосу всей конструкции в целом.
Технический результат, достигаемый изобретением, - обеспечение возможности корректировки взаимного положения элементов каркаса в процессе сборки и обеспечение надежности и устойчивости конструкции в целом, упрощение конструкции узлового соединения.
Достигаемый технический результат обеспечивается за счет того, что в узловом соединении стержней пространственного каркаса, содержащем кольцо, представляющее собой отрезок цилиндра, стержни, согласно изобретению на конце каждого стержня выполнен поперечный паз, обеспечивающий зацепление стержня с кольцом по принципу крюка, при котором кольцо расположено в пазах стержней, взаимодействующих с ним, при этом стержни соединены с кольцом с возможностью жесткого фиксирования положения стержней относительно друг друга.
Стержни зафиксированы относительно друг друга посредством сварного соединения каждого стержня с кольцом.
Заявляемое узловое соединение имеет простую конструкцию, обеспечивающую легкую сборку пространственного каркаса, исключающую его перекосы, обеспечивающую устойчивость и надежность каркаса.
Соединение формируется вокруг центрального кольца. Центральное кольцо представляет собой часть (отрезок) цилиндра. Высота кольца определяется габаритами пространственного каркаса. При больших размерах каркаса высота кольца выбирается соответственно большой, при меньших значениях каркаса высота кольца также уменьшается. Диаметр кольца также определяется геометрией каркаса, количеством подходящих к кольцу стержней.
Каждый стержень представляется собой вытянутый элемент, форма которого не является принципиальной. Главное - стержень должен иметь толщину, обеспечивающую возможность выполнения на конце стержня паза. Ширина паза выбирается из условия обеспечения размещения в пазу кольца. Глубина паза выбирается из условия обеспечения надежного зацепления кольца и стержня. Зацепление кольца и стержня осуществляется по принципу «крюка», при котором стержень как бы висит на кольце.
Пространственный каркас формируется из множества стержней, соединенных с соответствующими кольцами. В зависимости от конфигурации каркаса (например, сферический) на разных его участках к разным кольцам подходит разное количество стержней.
После того как каркас в целом собран, для устранения различных небольших перекосов конструкции, для равномерного распределения нагрузок на каркас его как бы «встряхивают», т.е. каркас подвергают тряске. В результате такого воздействия стержни, которые сначала свободно посажены на кольца, занимают положение, соответствующее наиболее устойчивому положению всей конструкции каркаса в целом. Т.е. в результате такого воздействия происходит равномерное распределение нагрузок на все элементы каркаса.
После того как будет сформировано положение каждого стержня относительно соответствующих колец, стержни закрепляют относительно друг друга, чтобы обеспечить надежность и устойчивость каркаса. Для закрепления положения стержней относительно друг друга наиболее удобным и оптимальным способом будет прикрепление каждого стержня к кольцу в месте их взаимодействия с помощью сварного соединения.
Предлагаемое соединение целесообразно использовать для каркасов, имеющих сложную пространственную форму, например для сферических каркасов. Сферические каркасы очень сложны именно в сборке. Малейшая неточность, допущенная при состыковке ряда стержней сферического каркаса (несоблюдение угла между двумя стержнями, неточность в геометрии самого стержня и т.п.), приведет к тому, что невозможно будет обеспечить сферическую форму каркаса при его полной сборке, или может привести к невозможности сборки сферического каркаса.
Предлагаемое соединение позволяет компенсировать небольшие неточности в геометрии конструктивных элементов каркаса, позволяет не заботиться о точном соблюдении углов между соседними стержнями. Все неточности и погрешности будут компенсированы после того, как собранный каркас подвергнут встряске, после которой каркас примет необходимую форму, стержни займут требуемую позицию, а все нагрузки распределятся равномерно по элементам каркаса.
После того как каркас будет собран, место каждого стержня будет определено, осуществляют фиксирование положения каждого стержня относительно друг друга любым возможным способом. Наиболее удобным является соединение стержней с кольцом посредством сварного соединения.
Предлагаемое соединение позволяет быстро осуществить сборку каркаса любой формы, в том числе наиболее сложной - сферической; соединение является простым и надежным. Использование предлагаемого соединения обеспечит быструю и надежную сборку любых каркасов, а также обеспечит в дальнейшем надежность и устойчивость каркасов, собранных с использованием предлагаемого соединения.
На фиг.1 изображено предлагаемое узловое соединение - вид сверху.
На фиг.2 изображено предлагаемое узловое соединение - поперечный разрез.
На фиг.3 изображен стержень каркаса.
На фиг.4 изображен сферический каркас, собранный с использованием предлагаемого соединения.
Заявляемое соединение содержит центральное кольцо 1, представляющее собой отрезок цилиндра, и стержень 2. На конце стержня 2 выполнен поперечный паз 3, обеспечивающий возможность соединения стержня с кольцом по принципу крюка.
После того как каркас собран, стержни 2 соединяют с кольцом 1 посредством сварного соединения. При сборке сферического каркаса стержни 2 необходимо немного наклонять, для этого выбирают соответствующую ширину паза 3. При наклоне стержней 2 они упираются в кольцо 1, обеспечивая необходимую устойчивость соединения.