УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННОЙ СТРУКТУРЫ

Полезная модель относится к строительству, а именно к пространственным стержневым конструкциям, в частности к узлам соединения стержней металлодеревянных пространственных конструкций и может быть использована для создания металлодеревянных структур. Особенностью металлодеревянной структуры является то, что нижний пояс выполнен из металла, а раскосы выполнены из дерева, а так как дерево материал анизотропный, то элементы раскосов не способны воспринимать изгибающие моменты, которые способны привести к «обмятию» древесины в узлах. Особенно это актуально в структурах с предварительным натяжением, или с регулируемыми усилиями, так как в этом случае возможно возникновение значительных узловых моментов.
Известны сходные по конструкции узловые элементы системы «Кисловодск» (серия 1.466-2, Госстрой СССР, 1973 г.), которые хороши для соединения элементов металлических структур и не очень хороши для элементов металлодеревянных структур. Их недостатком при применении в металлодеревянных структурах является то, что узловые элементы являются жесткими по статической схеме, и в деревянных стержневых элементах возникают усилия действующие поперек оси элемента, что способно привести к «обмятию» древесины.
Наиболее близкой конструкцией по технической сущности является каркас строительной конструкции, включающий узлы, содержащие жесткие стержневые элементы, соединенные с несущими элементами (МПК Е04В 1/38 Е04С 3/08 № патента 80868). Стержневые элементы выполнены в виде отрезков круглых труб с коническими наконечниками на обоих концах, в которых свободно размещены головки болтов. На цилиндрических частях головок болтов расположены связанные с ними шпоночным соединением втулки, а несущие элементы выполнены в виде сферических тел, снабженных радиальными отверстиями с резьбой под болты стержневых элементов, при этом наружная поверхность втулок выполнена многогранной.
Ее недостатком является то, что узел по статической схеме является жестким, соответственно в элементах возможно возникновение значительных сил, действующих поперек оси элемента. В случае если примыкающие элементы являются деревянными, то это способно привести к «обмятию» древесины, так как прочность деревянных элементов поперек оси элемента в 7,8 раза меньше чем вдоль оси элемента.
Задачей, на решение которой направлено создание полезной модели, является разработка конструктивного решения узла соединения стержней металлодеревянных пространственных конструкций, в котором все усилия в деревянных элементах направлены только вдоль оси элемента, и отсутствуют усилия, направленные поперек оси элемента.
Сущность полезной модели заключается в том, что несущий элемент узла выполнен в виде сферического тела, а соединители стержневых элементов имеют по две шайбы, которые в свою очередь могут скользить по поверхности несущего элемента узла, при этом отверстия под соединители стержневых элементов больше диаметров самих соединителей, таким образом допускается ограниченный поворот стержневых элементов относительно центра узлового элемента.
Отличительные признаки предлагаемого узла соединения стержневых строительных элементов, от наиболее близкого к нему, заключаются в том, что узловой элемент выполнен сферической формы и передача усилия от стержневых элементов осуществляется не через резьбу, а через шайбы, непосредственно опирающиеся на сферический узловой элемент.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, на которых схематически изображено: на фиг.1 - узел соединения стержневых элементов с узловым элементом; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Узел соединения элементов металлодеревянной структуры включает в себя узловой элемент 1 сферической формы с четырьмя резьбовыми отверстиями 8 и четырьмя коническими отверстиями 9 и стержневые элементы 5. Стержневой элемент 5 содержит наконечник 3 с соединителем 4. Соединитель 4 соединен с двумя шайбами сферической формы 2 и 6, которые непосредственно опираются на наружную и внутреннюю часть сферического узлового элемента 1. Стержневой элемент 5 имеет возможность поворота относительно центра узлового элемента 1. Поворот ограничивается размерами конического отверстия 9. Сжимающие усилия в элементе 5 через соединитель 4 и шайбу 2 передаются на узловой элемент 1. Растягивающие усилия в свою очередь через соединитель 4 шайбу 6 передаются на сферический узловой элемент 1. За счет того что допускается ограниченный поворот вокруг центра узлового элемента 1, в деревянных стержневых элементах 5 возникают только продольные усилия и отсутствуют усилия поперек оси элемента, что с учетом анизотропии древесины позволяет достичь значительной экономии материала.
Предварительно устанавливают размеры и необходимое количество стержневых элементов 5 и 7 и узлов, в соответствии с геометрической схемой конструкции. На несущих узловых элементах 1, изготовленных техникой горячей штамповки, сверлят отверстия 8 и 9, изготавливают из дерева требуемое количество стержневых элементов 5, из металла изготавливают требуемое количество стержневых элементов 7, наконечников 3, соединителей 4, а также шайб 6 и 2. Затем соединяют стержневой элемент 5 с наконечниками 3 и соединителям 4 и на соединитель 4 одевают шайбу 2. Сборку каркаса осуществляют на рабочей площадке путем последовательного присоединения каждого стержневого элемента 5 с наконечниками 3, соединителями 4 и шайбой 2 одним концом к одному сферическому элементу 1, а другим концом - к другому сферическому элементу 1. При этом соединители 4 вкручиваются в шайбы 6. Затем в отверстия 8 несущего узлового элемента 1 вкручиваются стержневые элементы 7. Этим обеспечивается надежная передача сжимающих и растягивающих усилий в конструкции.