Стержневой элемент самонесущей сетчатой конструкции

Полезная модель относится к строительству и может быть использована при монтаже большепролётных перекрытий, фасадных конструкций, зенитных фонарей, атриумов, куполов и других пространственных конструкций произвольной формы.
Известны различные самонесущие каркасные конструкции, собранные из стержневых металлических элементов (пустотелых или полнотелых) методом сварки их торцевых поверхностей между собой (см., например http://stalevarim.ru/pub/klassifikatsiya-svarnyh-konstruktsiy/).
Недостатками таких конструкций являются технологическая сложность их изготовления, связанная с ограничениями использования сварки, и невозможность их многократного монтажа/демонтажа.
Известны стержневые элементы пространственных каркасных конструкций (см., например, http://spacestructure.ru/ru/texnologii.html), каждый из которых представляет собой пустотелую трубу, на торцах которой посредством сварки закреплены крышки с осевыми отверстиями под резьбовой крепежный элемент.
Известные стержневые элементы образуют пространственный каркас за счет их болтового соединения через торцевые втулки в узловых элементах конструкции.
Основными недостатками систем, содержащих известные стержневые элементы, являются конструктивная сложность их соединений и невысокая прочность конструкции, обусловленные соответственно большим количеством элементов и наличием сварки элементов стержневого элемента.
Известен принятый в качестве ближайшего аналога стержневой элемент каркасной конструкции (см. патент RU №137302, МПК E04B1/58, опубликован 10.02.2014 г.), состоящий из полой профильной трубы с технологическими отверстиями, расположенными непосредственно у ее торцов, и закрепленными на ее торцах крепежными площадками, в которых выполнены сквозные отверстия под резьбовые соединительные элементы.
Монтаж каркасной конструкции с использованием заявляемого стержневого элемента осуществляется следующим образом.
Стержневой элемент прикладывают одной из крепежных площадок вплотную к установочной площадке узла соединения конструкции таким образом, чтобы сквозные отверстия, выполненные в крепежной площадке стержневого элемента, совпали с резьбовыми отверстиями, выполненными в установочной площадке узла соединения.  Через технологические отверстия внутрь стержневого элемента вводят крепежные болты, пропускают их через сквозные отверстия крепежных площадок и вкручивают в резьбовые отверстия узла соединения.
Далее аналогичным образом соединяют противоположный торец стержневого элемента с другим узлом соединения, а также другие стержневые элементы с данным узлом соединения, получая в итоге каркасную конструкцию с заданной криволинейной поверхностью.
Известный стержневой элемент обеспечивает простоту монтажа пространственной конструкции, однако также не лишен недостатков.
Так прочность соединения стержневого элемента с узлом соединения ограничена сверху меньшим из значений прочности либо крепления (сварного шва, клеевого соединения и т.п.) крепежной площадки к полой профильной трубе, либо стенки крепежной площадки, и в случаях сборки самонесущих конструкций может оказаться недостаточной.
Кроме того, закрепление крепежной площадки на торце стержневого элемента является отдельной технологической операцией и требует дополнительного оборудования (усложняет технологическую линию производства).
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение прочности стержневых элементов и надежности их соединения в самонесущих конструкциях.
Техническим результатом полезной модели является высокая прочность соединительной части стержневого элемента при одновременной технологичности его изготовления.
Технический результат достигается за счет того, что в стержневом элементе самонесущей сетчатой конструкции, представляющем собой полую профильную трубу с расположенными непосредственно у ее торцов технологическими отверстиями, труба состоит из наружного профиля прямоугольного сечения и размещенных внутри него элементов жесткости в виде двух круглых трубок одинакового диаметра, соединенных с наружным профилем перемычками, при этом профильная труба выполнена монолитной.
При этом элементы жесткости могут быть выполнены по всей длине профильной трубы за исключением мест технологических отверстий.
При этом профильная труба может быть выполнена из алюминия или алюминиевого сплава.
В тексте данной заявки термин «монолитный» означает - отлитый как единый элемент (не собранный из отдельных частей).
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображено сечение стержневого элемента, на фиг. 2 – изометрическая проекция соединения стержневого элемента с узловым.
Стержневой элемент содержит наружный профиль 1, элементы 2 жесткости, перемычки 3, технологические отверстия 4. Кроме того, на чертежах представлены фрагмент узлового элемента 6 с резьбовыми крепежными отверстиями 7 и резьбовой соединительный элемент 8.
Изготовление заявляемого стержневого элемента осуществляется литьевым способом в пресс-формах, что позволяет получать изделия одинаковых размеров с высокой точностью.
Монтаж каркасной конструкции с использованием заявляемого стержневого элемента осуществляется следующим образом.
Стержневой элемент прикладывают торцом наружного профиля 1 вплотную к установочной площадке узлового элемента 6 таким образом, чтобы резьбовые крепежные отверстия 7 совпали с внутренними отверстиями элементов 2 жесткости. Через технологические отверстия 4 внутрь стержневого элемента вводят резьбовые соединительные элементы 8 (в качестве которых можно использовать, например, болты), заводят их во внутренние отверстия элементов 2 жесткости и вкручивают в резьбовые крепежные отверстия 7 узлового элемента 6.
Далее аналогичным образом соединяют противоположный торец стержневого элемента с другим узловым элементом, а также другие стержневые элементы с данным узловым элементом, получая в итоге самонесущую сетчатую конструкцию с заданной криволинейной поверхностью.
Выполнение стержневого элемента монолитным с дополнительными элементами жесткости повышает его собственную прочность, а использование оконечной части элементов жесткости в качестве площадок, в которых размещены соединительные элементы, повышает прочность соединения стержневых элементов с узловыми и, как следствие, прочность всей самонесущей конструкции.