Шарнирный узел пространственной стержневой конструкции регулярной структуры

Авторы патента:

E04B1/58 - стержнеобразные строительные детали

Владельцы патента RU 2586351:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" (RU)

Изобретение относится к области строительства быстровозводимых пространственных стержневых конструкций, а именно к шарнирному узлу. Шарнирный узел пространственной стержневой конструкции регулярной структуры включает имеющие центральный стяжной болт прижимные верхний и нижний диски, выполненные со сферическими лунками на обращенных одна к другой поверхностях и радиальными прорезями, и расположенные между ними радиально в плане наконечники стержней со сферическими головками, пять фиксирующих болтов, размещенных между прорезями. Дополнительно содержит втулки между прижимными верхним и нижним дисками под центральным стяжным болтом и фиксирующими болтами, причем втулки выполнены с возможностью крепления к нижнему прижимному диску, центральному стяжному болту и фиксирующим болтам. Технический результат изобретения - повышение несущей способности узла. 4 ил.

Изобретение относится к области строительства быстровозводимых пространственных стержневых конструкций (ПСК), которые могут быть использованы при сооружении спортивных, выставочных, курортных временных зданий и сооружений.

Известно узловое соединение трубчатых стержней пространственного каркаса [авторское свидетельство СССР №678155, E04B 1/58, дата 05.08.79]. Узловое соединение состоит из трубчатых стержней, в торцах которых закреплены дисковые вкладыши, к которым в свою очередь прикреплены колпаки с цилиндрическими пружинами, болтов, пропущенных через отверстия в дисковых вкладышах и снабженных поводковыми гайками с штифтами, а также из узлового элемента с нарезными отверстиями, верхняя часть которых выполнена ненарезной, с заходной фаской.

К недостаткам данного узлового соединения относится большое количество деталей и сложность изготовления оголовков трубчатых стержней, высокая материалоемкость узлового элемента, трудоемкость и сложность монтажа пространственных каркасов на площадке строительства.

Наиболее близким к предложенному изобретению, взятым за аналог, является узел соединения стержней трасформируемого пространственного каркаса [авторское свидетельство СССР №1392220, E04B 1/58, дата 30.04.1988 г.]. Узел соединения стержней трансформируемого пространственного каркаса, включающий имеющие центральный стяжной болт прижимные детали (прижимные верхний и нижний диски) и расположенные между ними радиально в плане наконечники стержней со сферическими головками, прижимные детали (прижимные диски) выполнены со сферическими лунками на обращенных одна к другой поверхностях и радиальными прорезями и дополнительно соединены болтами (фиксирующими болтами), размещенными между прорезями.

К недостаткам относятся ослабленные места под центральным стяжным болтом и ослабленные места под дополнительные болты, что требует использования дисков большой толщины и массы, что увеличивает массу узла в целом.

Задачей изобретения является повышение несущей способности, снижение трудозатрат и сроков монтажа ПСК, также возможность многократной сборки и разборки узла.

Техническим результатом изобретения является повышение несущей способности узла, за счет усиления втулками прижимных дисков под центральным стяжным болтом и фиксирующими болтами, что позволяет избежать возможного разрушения или появления пластических деформаций в ослабленных местах прижимных дисков.

Технический результат обеспечивается при помощи шарнирного узла пространственной стержневой конструкции регулярной структуры, который включает имеющие центральный стяжной болт прижимные верхний и нижний диски, выполненные со сферическими лунками на обращенных одна к другой поверхностях и радиальными прорезями и расположенные между ними радиально в плане наконечники стержней со сферическими головками, пять фиксирующих болтов, размещенных между прорезями, причем дополнительно содержит втулки под центральный стяжной болт и под пять фиксирующих болтов, что повышает несущую способность, и позволяет избежать появления пластических деформаций. Кроме того, за счет того, что втулки имеют резьбу и сразу на заводе прикрепляются к нижнему прижимному диску, то при монтаже фиксирующие болты сразу вкручиваются в нижний прижимной диск и нет необходимости в гайках, что сокращает сроки монтажа.

На фиг. 1 показан вид узла ПСК регулярной структуры, на фиг. 2 показан прижимной диск, на фиг. 3 показана втулка, на фиг. 4 приведены результаты численного эксперимента в программном комплексе Ansys.

Шарнирный узел пространственной стержневой конструкции регулярной структуры, состоит из прижимного верхнего диска 1 и прижимного нижнего диска 2, которые имеют на обращенных одна к другой поверхностях радиально расположенные сферические лунки (на фиг. не обозначены) и прорези (на фиг. не обозначены) от каждой лунки до наружного контура. Прижимные верхний 1 и нижний 2 диски соединены центральным стяжным болтом 3 и пятью фиксирующими болтами 4, расположенными по окружности между прорезями. Наконечники 5 стержней 6 со сферическими головками жестко закреплены в лунках между прижимными верхним и нижним дисками 1, 2. К нижнему прижимному диску 1 под центральным стяжным болтом 3 и пятью фиксирующими болтами 4 ввинчены втулки 7.

Рассмотрим процесс монтажа шарнирного узла пространственной стержневой конструкции регулярной структуры.

В заводских условиях изготавливается соединение стержней 6 в узле с закреплением сферических наконечников 5 стержней 6 между прижимными верхним диском 1 и нижним дисками 2 с помощью центрального стяжного болта 3. Также в заводских условиях к нижнему прижимному диску 2 вкручиваются втулки 7 в отверстия под центральный стяжной болт 3 и фиксирующие болты 4.

На монтажной площадке стержни 6 разворачиваются в проектное положение, собирается пространственная конструкция и устанавливается соответственно проекту, после чего затягиваются пять фиксирующих болтов 4. При этом сферические наконечники 5 плотно зажимаются между прижимными верхним и нижним дисками 1 и 2, что исключает возможность прощелкивания стержней 6. За счет того, что втулки 7 имеют резьбу и сразу на заводе прикрепляются к прижимному нижнему диску 1, то при монтаже фиксирующие болты 4 сразу вкручиваются во втулки и нет необходимости в гайках, что сокращает сроки монтажа. Узел скрепляется фиксирующими болтами 4, а не сваркой и прочими крепежами, поэтому конструкция может использоваться многократно, т.е. в некоторых регионах нашей страны востребованы быстровозводимые легкие ПСК сезонных спортивных и зрелищных сооружений, которые могут быть смонтированы в короткие сроки и, при необходимости, легко демонтированы. После использования ПСК, фиксирующие болты 4 ослабляются, сферические наконечники 5 стержней 6 расслабляются, после чего конструкция ПСК разбирается и компактно складывается до следующей эксплуатации.

Повышение несущей способности узла добиваются усилением втулками под центральный стяжной болт 3 и под пять фиксирующих болтов прижимных дисков 1 и 2, что позволяет избежать возможного разрушения или появления пластических деформации в ослабленных местах прижимных дисков 1 и 2, был проведен численный эксперимент в программном комплексе Ansys, результаты которого отображены на фиг. 4.

Для упрощения расчета и снятия влияния стержней 6 на напряженно-деформированное состояние (НДС) узла - стержни 6 были заменены только на сферические наконечники 5, три из которых были опорными - т.е. жестко закреплены к «земле», к трем другим приложена нагрузка, значение которой показано на фиг. 4, А. Задача решалась в нелинейной постановке. Материал узлов - конструкционная сталь. Контактное взаимодействие: между наконечниками 5 и прижимными верхним и нижним дисками 1 и 2 - нелинейное с учетом трения, между фиксирующими болтами 4 и нижним прижимным диском 2 - неразрывное, между фиксирующими болтами 4 и верхним прижимным диском 1 - нелинейное без учета трения.

В результате численного эксперимента были получены значения суммарных деформаций, возникающих в шарнирном узле пространственной стержневой конструкции регулярной структуры, что показано на фиг. 4, Б.

Проведенный численный эксперимент показал, что в шарнирном узле пространственной стержневой конструкции регулярной структуры пластических деформаций нет (фиг. 4, В). Анализ результатов конечно-элементного моделирования узла ПСК позволяет сделать вывод о его надежности. Установка втулок обеспечивает достаточную несущую способность узла и отсутствие чрезмерных деформаций прижимных дисков. Такая конструкция узла может быть внедрена для массового производства ПСК.

Шарнирный узел пространственной стержневой конструкции регулярной структуры, который включает имеющие центральный стяжной болт прижимные верхний и нижний диски, выполненные со сферическими лунками на обращенных одна к другой поверхностях и радиальными прорезями, и расположенные между ними радиально в плане наконечники стержней со сферическими головками, пять фиксирующих болтов, размещенных между прорезями, отличающийся тем, что дополнительно содержит втулки между прижимными верхним и нижним дисками под центральным стяжным болтом и фиксирующими болтами, причем втулки выполнены с возможностью крепления к нижнему прижимному диску, центральному стяжному болту и фиксирующим болтам.

Изобретение относится к области строительства, в частности к пространственным каркасам зданий и сооружений, и может быть использовано в покрытиях в виде решетчатых плит, складок, оболочек.

Узел соединения стержневых элементов пространственного каркаса (варианты) // 2570728

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлу соединения стержневых элементов. Технический результат изобретения заключается в монтаже стержней без перекосов.

Узловое соединение стержневых элементов пространственной конструкции // 2558547

Изобретение относится к области строительства, а именно к узловым соединениям в пространственных конструкциях покрытий. Технический результат изобретения заключается в упрощении монтажа узла за счет возможности соединения стержневых элементов при различных углах наклона к касательной плоскости в узле без подрезки и отгиба полок стержневых элементов.

Несущая конструкция с решеткой из овальной трубы // 2554643

Изобретение относится к строительству, а именно к длинномерным несущим решетчатым конструкциям, и может быть использовано при изготовлении ферм, прогонов, колонн, арок, рам и других несущих конструкций.

Ферма из ромбических труб (гнутосварных профилей) // 2548301

Изобретение относится к строительству, а именно к длинномерным строительным металлическим решетчатым конструкциям из труб, и может быть использовано при изготовлении ферм, прогонов, колонн, арок, рам и других несущих конструкций.

Узел рессорного типа опирания z-образных прогонов на основные несущие конструкции // 2548268

Изобретение относится к строительству, в частности узлу рессорного типа опирания Z-образных прогонов на несущие конструкции здания. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности и надежности узла опирания.

Узел соединения трубчатых стержней // 2541006

Изобретение относится к области строительства, а именно к узлам соединения трубчатых стержней, которые предназначены для изготовления опор линий электропередач, опор сотовой связи, опор для ветрогенераторных установок и т.д.

Контактное винтовое стыковое соединение сборных железобетонных колонн // 2536902

Изобретение относится к области строительства и предназначено для многоэтажных и высотных зданий, возводимых в районах с сейсмической активностью. Контактное винтовое стыковое соединение сборных железобетонных колонн включает в себя концевые участки стыкуемых колонн и размещенную в нижнем концевом участке верхней колонны закладную деталь, выполненную в виде торцевой пластины с угловыми отверстиями под анкерные шпильки и оснащенную уголками для образования ниш, к которым приварены анкерные стержни.

Фланцевый стык растянутых элементов // 2535761

Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно к фланцевому стыку растянутых элементов. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности фланцевого соединения с одновременным снижением расхода материалов.

Способ соединения поясных стержневых элементов ферменной конструкции // 2534136

Изобретение относится к ферменным конструкциям. Способ соединения поясных стержневых элементов ферменной конструкции, по которому поясные стержневые элементы соединяют с соответствующими соединительными стержневыми элементами и/или с соответствующими поясными стержневыми элементами ферменной секции.

Стыковое соединение стержневых элементов металлических конструкций // 2590923

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлу соединения стержневых элементов металлических конструкций различного профиля, как например двутавров, швеллеров, круглых или прямоугольных труб, а также элементов крестового сечения. Технический результат изобретения заключается в упрощении центровки соединяемых элементов конструкций. На взаимно перпендикулярных гранях одного из соединяемых элементов выполняются центрированные относительно оси выступы определенной формы (преимущественно трапециевидные), а на другом - соответствующие им впадины такой же формы. 2 ил.

Узел опирания решетчатой конструкции // 2599996

Изобретение относится к области строительства, а именно к узлам опирания решетчатых конструкций, изготовленных из тонкостенных оцинкованных профилей открытого сечения. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности узла. Узел включает решетчатую конструкцию, состоящую из верхнего пояса из парных элементов открытого сечения и нижнего пояса, объединенных при помощи болтов листовой фасонкой. Фасонка нижней частью установлена и прикреплена болтами в полости между парными элементами открытого сечения оголовка колонны, нижняя часть листовой фасонки выполнена из двух частей, опертых друг на друга по дуге окружности, при этом выше линии опирания установлен стяжной болт, соединяющий фасонку и парные элементы колонны. 4 ил.

Узловое соединение структурной конструкции // 2599998

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для узловых соединений пространственных конструкций, например структурных плит покрытий (перекрытий). Техническим результатом изобретения является снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления и монтажа. В узловом соединении структурной конструкции, включающем пересекающиеся стержни поясных сеток с торцевыми заглушками и врезными зигзагообразными планками, а также раскосные элементы решетки со сплющенными и отогнутыми плоскими наконечниками, каждый из наконечников расположен между выступающими частями врезных планок и скреплен с ними посредством пропущенных в соосные отверстия болтов. При этом врезные зигзагообразные планки имеют форму равнобедренных трапеций, боковые стороны которых совпадают с линиями гибов плоских наконечников. 7 ил.

Узловое соединение структурной конструкции // 2601631

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для узловых соединений пространственных конструкций зданий и сооружений, например перекрестно-стержневых систем или структурных плит покрытий (перекрытий). Техническим результатом изобретения является снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления и монтажа. Узловое соединение структурной конструкции, преимущественно из круглых труб, включает пересекающиеся стержни поясных сеток с торцевыми заглушками и врезными зигзагообразными планками, а также раскосные элементы решетки со сплющенными и отогнутыми плоскими наконечниками. Каждый из наконечников расположен между выступающими частями врезных планок и скреплен с ними посредством пропущенных в соосные отверстия болтов. При этом врезные зигзагообразные планки имеют форму равнобедренных трапеций, боковые стороны которых совпадают с линиями гибов плоских наконечников. 7 ил.

Несущая конструкция с решеткой из чечевидных труб // 2618771

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении ферм, прогонов, колонн, арок, рам и других длинномерных несущих решетчатых конструкций из труб. Несущая конструкция с решеткой из чечевидных труб включает пояса и жестко прикрепленную к ним решетку, выполненную со сплющенными концами из изогнутых элементов зигзагообразного очертания. При этом стержневые элементы решетки имеют чечевидные сечения с отношением габаритов 1/2,414, где большие габариты расположены в плоскостях конструкций, а меньшие - из плоскостей. Технический результат состоит в уменьшении трудоемкости изготовления несущих конструкций и снижении затрат на них. 1 табл., 6 ил.

Узел сопряжения балок в одном уровне // 2619293

Изобретение относится к области строительства, в частности к узлу сопряжения балок в одном уровне. Техническим результатом изобретения является повышение несущей способности узла сопряжения. В узле сопряжения балок в одном уровне, состоящем из второстепенной балки, опирающейся на главную балку через опорный уголок, главная балка имеет гофрированную стенку произвольного профиля. Опорный уголок приваривается к полке главной балки сварным швом, проложенным вдоль ее продольной оси, а ширина полки опорного уголка превышает ширины полки главной балки не менее чем на 15 мм. 6 ил.

Способ изготовления узла сопряжения балок в одном уровне // 2619295

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу изготовления узла сопряжения балок в одном уровне. Техническим результатом изобретения является повышение несущей способности узла сопряжения. В способе изготовления узла сопряжения балок в одном уровне путем присоединения второстепенной балки к главной при помощи опорного уголка, приваренного к торцу второстепенной балки, в качестве главной балки используют балку с гофрированной стенкой произвольного профиля, а опорный уголок присоединяют к полке главной балки сварным швом, который прокладывают вдоль ее продольной оси. Ширину полки опорного уголка назначают с превышением ширины полки главной балки не менее чем на 15 мм. 6 ил.

Узел структурной стержневой конструкции // 2619568

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве узлового соединения стержневых элементов в структурной конструкции. Технический результат заключается в снижении металлоемкости узла. Узел стержневой конструкции содержит диаметрально расположенные горизонтальные и наклоненные по отношению к ним стержни, снабженные закрепленными на соединяемых концах металлическими элементами соединения с отверстиями, которые выполнены в виде П-образных накладок, закрепленных на соединяемых концах стержней. В консольно-расположенной средней части накладки выполнено центральное отверстие для болтового соединения с остальными стержнями. Металлические элементы соединения выполнены в виде пластин, один конец каждой из которых закреплен с помощью клеевого соединения в продольном центральном пазу, выполненном на соединяемом торце стержня, а свободный конец пластин снабжен отверстием для болтового соединения стержней. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Стыковое соединение растянутых стержней // 2620114

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в решетчатых конструкциях зданий и сооружений, например для монтажных стыков поясных стержней ферм покрытий. Техническим результатом изобретения является снижение материалоемкости. В стыковом соединении растянутых стержней, включающем жестко прикрепленные к стержням торцевые заглушки и врезные фасонки, соединенные между собой стяжными болтами внахлестку, каждая из фасонок осевой продольной прорезью разделена на участки с болтовыми отверстиями, симметрично отогнутые в противоположные стороны на толщину фасонок. 1 табл., 5 ил.

Узловое соединение стержней коробчатого сечения пространственной конструкции // 2623507

Изобретение относится к строительству, а именно к узловому соединению стержней в пространственных конструкциях покрытий, и может найти применение в оболочках сферической, конической и других пространственных форм сооружений из металлических стержней коробчатого сечения. Узловое соединение стержней коробчатого сечения пространственной конструкции содержит плоские накладки. При этом на концах стержней к стенкам сечений прикреплены стенки переходников швеллерного сечения полками внутрь, а плоские накладки с размерами, обеспечивающими стыковку необходимого числа стержней, прикреплены к полкам переходников. Технический результат состоит в упрощении изготовления, монтажа и сборки узлового соединения. 3 ил.