УЗЛОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ СТЕРЖНЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННОГО КАРКАСА
NODAL CONNECTION OF SPATIAL FRAME RODS

Предложенное техническое решение относится к области строительства и может быть использовано в узловых соединениях стержневых элементов пространственного каркаса зданий и сооружений.
Известно узловое соединение двухпоясной пространственной конструкции с обрамлением уголками торцов стержневых элементов поясов, в котором одна из полок каждой уголковой фасонки выполнена с уширением для крепления со стержневыми элементами решетки [Орлик В.М. Узловое соединение пространственных стержневых конструкций. - Авторское свидетельство №648703, 25.02.1979, бюл. №7]. Конструкцию собирают на болтах без сварки.
Недостатком такого узлового соединения является необходимость двойного реза трубчатых элементов, что повышает трудоемкость изготовления. Кроме того, болтовые стыки уголковых фасонок требуют соблюдения повышенной точности как при изготовлении, так и на монтаже конструкций.
Известен узел соединения стержней пространственной конструкции, в которой стержневые элементы соединены друг с другом болтами с помощью уголковых наконечников и накладок, причем уголковые наконечники прикреплены к торцам раскосных элементов решетки, а накладки - к торцам горизонтальных элементов поясов [Хваткин Ю.С. Узел соединения стержней пространственной конструкции. - Патент №2087634, 20.08.1997, бюл. №23].
Недостатком узла соединения является то, что стержневые элементы, соединяемые в нем, конструктивно оформлены не однотипно. Часть из них имеет фланцы, другая - уголковые накладки, что повышает многодельность и трудоемкость узлового соединения.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому (прототипом) является узловое соединение перекрестных стержневых конструкций, в котором жестко прикрепленные к поясным стержням соединительные уголки состыкованы между собой полками посредством болтов и размещены в углах, образованных боковыми гранями (вертикальными стенками) стержневых элементов поясов из прямоугольных (квадратных) трубчатых профилей. При этом соединительные уголки прикреплены своими перьями к вертикальным стенкам (боковым граням) так, что состыкованные болтами полки ориентированы к центру узлового соединения [Аванесов С.И., Марутян А.С., Саркисян О.В. Узловое соединение перекрестных стержневых конструкций. Авторское свидетельство №1428824, 07.10.1988, бюл. №37].
Недостатком описанного решения является плоское расположение стержневых элементов поясов, что не позволяет применять его в узловом соединении пространственного каркаса. Для их пространственного расположения необходим косой рез в перьевых зонах соединительных уголков, что усложняет узловое соединение. Кроме того, несущая способность такого узлового соединения в пространственном каркасе при интенсивных нагрузках, включающих крановые и сейсмические воздействия, ограничена тонкостенностью гнутосварных прямоугольных (квадратных) профилей стержневых элементов поясов, которая может стать причиной продавливания (выдергивания) участка стенки поясного элемента, контактирующего с соединительным уголком.
Техническим результатом предлагаемого решения является расширение области применения узлового соединения стержневых элементов из прямоугольных (квадратных) трубчатых профилей, а также увеличение несущей способности, что позволяет применять его в пространственных каркасах, включая случаи действия динамических нагрузок значительной интенсивности.
Технический результат достигается за счет того, что в узловом соединении стержней пространственного каркаса, включающем жестко прикрепленные к вертикальным стенкам стержней соединительные уголки с торцевыми заглушками и состыкованными на болтах полками, такие же соединительные уголки с состыкованными на болтах полками жестко закреплены на горизонтальных стенках (полках) стержней. При этом вертикальные и горизонтальные стенки соединяемых стержневых элементов в створе их прикрепления к перьям соединительных уголков усилены изнутри диафрагмами, расположенными параллельно торцевым заглушкам.
Предлагаемое узловое соединение имеет достаточно универсальное техническое решение. Его можно использовать, например, в случаях отсутствия динамических нагрузок значительной интенсивности, включающих крановые и сейсмические воздействия, когда несущая способность вполне обеспечена без диафрагм, что позитивно влияет как на трудоемкость несущих конструкций, так и на расход конструкционного материла. При этом стержни одного из направлений в узловых соединениях целесообразно изготавливать цельными (неразрезными), сокращая тем самым продолжительность монтажа пространственного каркаса.
Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 показано узловое соединение стержней пространственного каркаса из трубчатых профилей квадратного (прямоугольного) сечения в разобранном виде, аксонометрия; на фиг.2 - узловое соединение с цельным (неразрезным) стержневым элементом одного из направлений в разобранном виде, аксонометрия; на фиг.3 - фрагмент пространственного каркаса в общем виде.
Узловое соединение стержней 1 пространственного каркаса из трубчатых профилей квадратного (прямоугольного) сечения содержит жестко прикрепленные к их вертикальным и горизонтальным стенкам с помощью сварных швов соединительные уголки 2, полки которых состыкованы на болтах 3, размещенных в соосных отверстиях 4. (На изображении видимой части узлового соединения болты 3 условно не показаны.) Стенки соединяемых стержней 1 и соединительные уголки 2 со стороны их перьев, более приближенных к центру узлового соединения, усилены торцевыми заглушками 5. Со стороны перьев, более удаленных от центра узлового соединения, соединительные уголки 2, равно как и стенки стержней 1, усилены диафрагмами 6, расположенными в полости каждого из трубчатых элементов параллельно заглушкам 5.
Усилительный элемент предлагаемого узлового соединения выполнен в форме парных, параллельно расположенных, листовых деталей (заглушек 5 и диафрагм 6). Таким конструктивным оформлением он отличается от аналогичного усилительного элемента в виде одиночных диафрагм из известного решения бесфасоночного узла трубчатой фермы [Левитанский И.В. Узел крепления раскосов к поясу трубчатой бесфасоночной фермы. - Авторское свидетельство №540019, 25.12.1976, бюл. №47). При этом очевидно, что установке и обварке торцевых заглушек 5 обязательно должны предшествовать такие же технологические операции с диафрагмами 6.
Если интенсивность нагрузок на пространственный каркас такова, что несущая способность узловых соединений его стержней вполне может быть обеспечена без диафрагм 6, то стержневые элементы 7 одного из направлений целесообразно изготавливать цельными (неразрезными) в соединительных узлах.
Соединительные уголки и их усилительные элементы предлагаемого узлового соединения стержней пространственного каркаса в собранном виде являются основой формообразования узлов с вутами, представляющими собой узловые усилительные элементы геометрически неизменяемой (треугольной) формы, способными воспринимать и передавать значительные усилия, включая изгибающие и крутящие моменты.