УЗЛОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПЕРЕСЕКАЮЩИХСЯ СТЕРЖНЕЙ
JOINT CONNECTION OF CROSSING RODS

Предлагаемое изобретение относится к строительству и может быть использовано для соединения пространственных конструкций зданий и сооружений, например в перекрестно-стержневых системах или структурных плитах покрытий.
Известно узловое соединение двухпоясной пространственной конструкции с обрамлением уголками торцов элементов, в котором одна из полок каждой уголковой фасонки выполнена с уширением для крепления со стержнями решетки (Орлик В.М. Узловое соединение пространственных стержневых конструкций. - Авторское свидетельство №648703, 1979, Бюллетень изобретений №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.
В узле пересечения разрезных стержней из трубчатых профилей можно использовать типовое соединение на болтах, включающее врезные фасонки и торцевые заглушки (Металлические конструкции. В 3 т. Т.1. Элементы конструкций. Учеб. для строит. вузов / Под ред. В.В.Горева. - М.: Высшая школа, 2001. - С.352, рис.6.20). Врезные фасонки одним концом проходят через середины торцов соединяемых стержней, деля каждую из торцевых заглушек на две равные части, а другим концом являются продолжением стержней, в котором расположены отверстия под болты. Если глубина врезки фасонки в 1,5…1,6 раза и более превышает диаметр трубы (высоту сечения), то влияние эксцентриситета на работу фасонки можно не принимать во внимание при расчете растянутых стержней, а в сжатых - учесть это влияние коэффициентом условий работы, равным 0,6. При этом отмеченные параметры глубины врезки обеспечивают равнопрочность стержня и прикрепления к нему врезной фасонки. На монтаже выступающие части врезных фасонок заводят друг на друга внахлест и после совмещения отверстий крепят болтами.
Недостатком такого узлового соединения при пересечении в нем четырех стержневых элементов является наличие суммарного эксцентриситета, что вызывает дополнительный изгибающий момент и повышает материалоемкость конструкций.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является узловое соединение пересекающихся стержней, преимущественно трубчатых, включающее фланцы (торцевые заглушки) и врезанные в трубы планки (фасонки), скрепленные выступающими частями между собой внахлест посредством пропущенных в соосные отверстия болтов. При этом планки врезаны по крайней мере в двух уровнях по высоте сечения стержней перпендикулярно и симметрично по отношению к их продольным осям. Кроме того, между боковыми кромками выступающих частей планок и стенками стержней образованы зазоры (Аванесов С.И., Марутян А.С., Трофимов В.И., Пименов И.Л., Саркисян О.В. Узловое соединение пересекающихся стержней. - Авторское свидетельство №1325144, 1987, Бюллетень изобретений №27).
Недостатком прототипа является определенная сложность производства монтажных работ из-за расположения врезных планок стержневых элементов одного направления по высоте между планками элементов другого направления. При этом наличие двойных прорезей в боковых стенках трубчатых элементов пересекающихся стержней увеличивает трудоемкость изготовления конструкций, особенно в случае применения круглых труб.
Основной задачей, на решение которой направлено узловое соединение пересекающихся стержней, является уменьшение трудоемкости изготовления и монтажа.
Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, заключается в уменьшении трудоемкости изготовления и монтажа.
Указанный технический результат достигается тем, что в узловом соединении пересекающихся стержней, преимущественно из круглых труб, включающем торцевые заглушки и врезные планки, размещенные в середине сечения стержней перпендикулярно и симметрично по отношению к их продольным осям и скрепленные выступающими частями между собой внахлест посредством пропущенных в соосные отверстия болтов, согласно изобретению каждая из планок имеет зигзагообразную форму с параллельными друг другу выступающими частями, а все контактирующие поверхности болтовых нахлесточных соединений лежат в одной плоскости с продольными осями пересекающихся стержней.
Предлагаемое узловое соединение пересекающихся стержней имеет достаточно универсальное техническое решение. Так, узел на врезных планках упрощается, когда через его внутриузловую полость проходит цельный стержневой элемент одного из пересекающихся направлений, и количество торцевых заглушек сокращается вдвое. При этом также упрощаются планки, врезанные в цельный элемент, которые могут иметь плоскую форму.
В качестве другого примера использования предлагаемого узлового соединения можно привести один из вариантов усиления типового узла структурных конструкций системы «МАрхИ», «Кисловодск» (Металлические конструкции. В 3 т. Т.2. Конструкции зданий. Учеб. для строит, вузов. / Под ред. В.В.Горева. - М.: Высшая школа, 2002. - С.312; рис.7.7). В таком варианте усилия пересекающихся поясных элементов передаются при помощи болтовых нахлесточных соединений выступающих частей врезных планок зигзагообразной формы, а узловой коннектор типа «МархИ» и его крепежные детали воспринимают усилия только от раскосных элементов решетки пространственно-стержневой конструкции.
Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 показано предлагаемое узловое соединение пересекающихся трубчатых стержней круглого сечения из разрезных элементов, вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - предлагаемое узловое соединение пересекающихся трубчатых стержней круглого сечения из элементов, которые в одном из направлений неразрезные, вид сверху; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5 - предлагаемое узловое соединение пересекающихся трубчатых стержней круглого сечения из унифицированных элементов типа «МАрхИ», «Кисловодск» (вариант усиления при реконструкции), вид сверху (раскосные элементы решетки условно не показаны).
Предлагаемое узловое соединение пересекающихся стержней 1 содержит прикрепленные к их торцам с помощью сварных швов цельнолистовые торцевые заглушки 2, врезанные в стержни 1 в середине по высоте сечения перпендикулярно и симметрично по отношению к их продольным осям, планки 3, выступающие части 4 которых соединены между собой внахлест посредством болтов 5, размещенных в соосных отверстиях 6. Врезные планки 3 имеют зигзагообразную форму с параллельными друг другу выступающими частями 4, контактирующие поверхности которых после затяжки болтовых нахлесточных соединений лежат в одной плоскости с продольными осями пересекающихся стержней.
Стержни одного из направлений могут быть выполнены цельными в виде нерарезного стержневого элемента 7, а врезанные в него планки 8 - плоскими.
В случае применения предлагаемого узлового соединения для усиления типового узла структурных конструкций системы «МАрхИ», «Кисловодск» усилия пересекающихся поясных элементов 1 передаются при помощи болтовых нахлесточных соединений выступающих частей 4 врезных планок 3 зигзагообразной формы, а узловой коннектор типа «МархИ» 9 и его крепежные детали 10 воспринимают усилия только от раскосных элементов решетки.