Узел соединения поясов и раскосов пространственного каркаса из полых стержней

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ к ПАТЕНТУ(54) УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ПОЯСОВ И РАСКОСОВПРОСТРАНСТВЕННОГ О КАРКАСА ИЗ ПОЛЫХ СТЕРЖНЕЙ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет (ВУ)(72) Авторы Драган Вячеслав Игнатьевич Пчелин Вячеслав Николаевич Шалобыта Николай Николаевич (ВУ)(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет (ВУ)1. Узел соединения поясов и раскосов пространственного каркаса из полых стержней,оголовки которых снабжены жестко установленными в их полостях гайками, содержащий крепежные элементы стержней поясов и раскосов и узловой элемент в виде полого щара с выполненными по осям стержней поясов и раскосов отверстиями в стенках, через которые пропущены со стороны полости щара с возможностью вкручивания в гайки стержней раскосов крепежные элементы в виде болтов с щайбами и расположенными снаружи щара стопорными гайками, отличающийся тем, что щар по осям верхних и/или нижних поясов снабжен соосно пропущенными через отверстия в стенках щара под крепежные элементы стержней поясов и жестко соединенными между собой и с щаром элементами усиления в виде полых втулок, снабженных наконечниками с винтовой резьбой с возможностью накручивания на них гаек стержней поясов, причем наконечники втулок щаров смежных узлов и накручиваемые на наконечники гайки выполнены с разным направлением винтовой нарезки.2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что каждый из наконечников втулок снабжен стопорной гайкой.Полезная Модель относится К строительству И может быть использована при возведении пространственных стержневых конструкций.Известен узел соединения поясов и раскосов пространственного каркаса из полых стержней, содержащий Крепежные болты, монтированнь 1 е в оголовках стержней с возможностью вращения и осевого перемещения, и узловой элемент в виде щара с отверстиями, выполненными с внутренней резьбой под болты 1.Недостатком данного узла является необходимость высокой точности изготовления узлового элемента и сборки пространственных конструкций. Кроме того, узел обладает больщой материалоемкостью вследствие изготовления узлового элемента сплощным.Известен также узел соединения поясов и раскосов пространственного каркаса из полых стержней, оголовки которых снабжены жестко установленными в их полостях гайками, содержащий крепежные элементы стержней поясов и раскосов и узловой элемент в виде полого щара с выполненными по осям стержней поясов и раскосов отверстиями в стенках, через которые пропущены со стороны полости щара с возможностью вкручивания в гайки стержней раскосов крепежные элементы в виде болтов с щайбами и расположенными снаружи щара стопорными гайками 2.Выполнение щара полым позволяет снизить материалоемкость узлового элемента.Кроме того, благодаря пропуску болтов Через отверстия в стенках щара с возможностью поворота на небольщой угол относительно продольной оси за счет выполнения отверстий с диаметром, превыщающим диаметр болтов, появляется возможность снижения точности изготовления узлового элемента и сборки пространственных конструкций.Однако известный узел обладает повыщенными трудозатратами на его сборку, связанными с необходимостью многократного стопорения стопорных гаек относительно друг друга и болтов при вкручивании последних в гайки стержней, а пространственный каркас,собираемый из стержней поясов и раскосов, характеризуется созданием в стержнях, сходящихся в узлах, значительно отличающихся друг от друга усилий. Толщина же полого щара каждого из узлов принимается на основании максимального усилия, что обуславливает высокую материалоемкость щара и, тем самым, узла. Причем максимальные сжимающие или растягивающие усилия, как правило, возникают в стержнях верхних или нижних поясов. Кроме того, чем больще толщина стенок щара, тем сложнее изготовление полых щаров щтампованием.Задача, на рещение которой направлена полезная модель, состоит в том, чтобы снизить материалоемкость и трудоемкость узла и упростить изготовление полых щаров щтампованием.Рещение поставленной задачи достигается тем, что в известном узле соединения поясов и раскосов пространственного каркаса из полых стержней, оголовки которых снабжены жестко установленными в их полостях гайками, содержащем крепежные элементы стержней поясов и раскосов и узловой элемент в виде полого щара с выполненными по осям стержней поясов и раскосов отверстиями в стенках, через которые пропущены со стороны полости щара с возможностью вкручивания в гайки стержней раскосов крепежные элементы в виде болтов с щайбами и расположенными снаружи щара стопорными гайками, щар по осям верхних и/или нижних поясов снабжен соосно пропущенными через отверстия в стенках щара под крепежные элементы стержней поясов и жестко соединенными между собой и с щаром элементами усиления в виде полых втулок, снабженных наконечниками с винтовой резьбой с возможностью накручивания на них гаек стержней поясов, причем наконечники втулок щаров смежных узлов и накручиваемые на наконечники гайки выполнены с разным направлением винтовой нарезки, а каждый из наконечников втулок снабжен стопорной гайкой.Благодаря снабжению щара по осям верхних и/или нижних поясов соосно пропущенными через отверстия в стенках щара под крепежные элементы стержней поясов и жестко соединенными между собой и с щаром элементами усиления в виде полых втулок, снаб 11316811 20064130женнь 1 х наконечниками с винтовой резьбой с возможностью накручивания на них гаек стержней поясов, обеспечивается передача части нагрузки от стержней поясов на втулки,что позволяет снизить толщину стенок полого щара, т.е. его материалоемкость, и упростить изготовление полых щаров щтампованием. При этом толщина стенок полого щара подбирается из условия восприятия усилий, передаваемых на щар от раскосов, которые в несколько раз меньше усилий в стержнях поясов.Выполнение наконечников втулок щаров смежных узлов и накручиваемых на наконечники гаек с разным направлением винтовой нарезки позволяет обеспечить одновременное накручивание гаек стержней при их вращении сразу на два наконечника втулок смежных щаров, что обеспечивает снижение трудоемкости сборки узла.Снабжение каждого из наконечников стопорной гайкой позволяет улучшить работу пространственного каркаса на динамические нагрузки.Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображены два смежных узловых элемента перед установкой стержня пояса в разрезе на фиг. 2 - то же, после установки стержня пояса на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2. Обозначения 1 - стержень пояса 2 стержень раскоса 3 - полый щар 4 - отверстия 5 - стенки щара 6 - крепежные элементы 7 - оголовки стержней 8 - полость стержней 9 - гайки 10 - болты 11 - полость щара 12 Шайбы 13 - стопорные гайки 14 - втулки 15 - наконечники.Узел соединения полых стержней поясов 1 и раскосов 2 пространственного каркаса содержит узловой элемент в виде полого щара 3 с отверстиями 4 в его стенках 5 и крепежные элементы 6 (фиг. 1, 2).Оголовки 7 стержней 1,2 снабжены жестко установленными в их полости 8 гайками 9.Крепежные элементы 6 раскосов 2 выполнены в виде болтов 10, пропущенных соосно стержням раскосов 2 через отверстия 4 со стороны полости 11 щара 3 с возможностью вкручивания в гайки 9 стержней 2. Каждый из болтов 10 снабжен щайбами 12 и не менее чем двумя стопорными гайками 13, размещенными между щаром 3 и гайками 9 стержней раскосов 2.По осям действия максимальных сжимающих или растягивающих усилий в стержнях поясов 1 щар 3 снабжен соосно установленными элементами усиления в виде пропущенных через соосные отверстия 4 в стенках 5 щара 3 и жестко соединенных между собой и с щаром 3 втулок 14.Втулки 14 снабжены наконечниками 15 с винтовой резьбой с возможностью накручивания на них гаек 9 стержней поясов 1.В случае, когда усилия во взаимно перпендикулярных стержнях поясов 1 отличаются незначительно, втулки 14 устанавливают в двух направлениях (фиг. 3). Если же указанные усилия отличаются значительно, достаточно в каждом узле установить только одну втулку 14, ориентированную вдоль осей стержней пояса 1 с максимальными усилиями.При восприятии пространственным каркасом динамических нагрузок каждый из наконечников 15 втулок 14 снабжается стопорной гайкой 13.Причем накручиваемые на наконечники 15 втулок 14 смежных щаров 3 гайки 9 каждого из стержней 1 выполнены с разным направлением винтовой нарезки, что позволяет накручивать сразу две гайки 9 стержня 1 на наконечники 15 втулок 14 смежных щаров 3.Сборка узлов соединения стержней поясов 1 и раскосов 2 пространственного каркаса производится в следующем порядке.На первом этапе собираются верхний и нижний пояса каркаса. При сборке каждого из поясов вначале устанавливаются на поддерживающем настиле полые щары 3, средний ряд которых фиксируется от перемещения прикреплением щаров 3 к настилу. После чего устанавливают стержни поясов 1, первоначально вдоль длинных сторон каркаса (продольных стержней 1), а затем - вдоль коротких сторон (поперечных стержней 1).При установке каждого из продольных стержней 1 последний заводится между наконечниками 15 втулок 14 смежных щаров 3 (фиг. 1). Затем смещением одного из щаров 3гайки 9 стержня 1 вводятся в контакт с наконечниками 15 И производится накручивание гаек 9 стержня 1 путем его вращения посредством газовых ключей. При накручивании гаек 9 зафиксированный шар 3 остается на месте, а второй шар 3 подтягивается к зафиксированному шару 3 до обеспечения проектного расстояния между шарами 3 узлов.В случае восприятии каркасом динамических усилий стержни 1 стопорятся относительно наконечников 15 посредством стопорных гаек 13 (фиг. 2, 3).После установки продольных стержней поясов 1 один из поясов (лучше средний) фиксируется от перемешения посредством крепления к настилу и раскладывают сразу все поперечные стержни 1 между узлами рядом расположенных продольных рядов, начиная от среднего продольного ряда.Установка поперечных стержней 1 производится аналогично установке продольных стержней 1, однако накручивание гаек 9 поперечных стержней 1 на наконечники 15 втулок 14 между смежными продольными рядами поясов производится одновременно или поочередно с небольшими шагами по 2-3 оборота за один раз.На заключительном этапе производят установку стержней раскосов 2. При установке каждого из стержней раскосов 2 последний заводится между смежными узлами с максимально навинченными на болты 10 и застопоренными относительно последних и друг друга стопорных гаек 13. При этом расстояние от стопорных гаек 13 до свободных концов болта 10 принимается по выражениюб - величина монтажного зазора между болтом 10 и соответствуюшей гайкой 913 - минимально допустимая величина выхода болта 10 из гайки 9 в проектном положении (23 витка резьбы).Стопорение гаек 13 производится путем их поворота с затягиванием навстречу друг ДРУГУ Затем болт 10 путем врашения застопоренных относительно болта 10 стопорных гаек 13 ввинчивается в соответствуюшую гайку 9 стержня 2 до упора гаек 13 в гайку 9, при этом происходит параллельное выдвижение болта 10 из полости 11 шара 3.После чего устраняется стопорение гаек 13 и крайняя по отношению к шару гайка 13 врашается в обратном направлении до упора через наружную шайбу 12 в шар 3, при этом происходит стопорение болта 10 относительно шара 3. Крайняя по отношению к гайке 9 стопорная гайка 13 врашается по направлению ввинчивания болтов 10 до упора в соответствуюшую гайку 9, при этом происходит стопорение болта 10 относительно гайки 9.После сборки пространственного каркаса производится демонтаж поддерживающего настила.Снабжение шара 3 по осям верхних и/или нижних поясов соосно пропушенными через отверстия 4 в стенках 5 шара 3 под крепежные элементы 6 стержней поясов 1 и жестко соединенными между собой и с шаром 3 элементами усиления в виде полых втулок 14,снабженных наконечниками 15 с винтовой резьбой с возможностью накручивания на них гаек 9 стержней поясов 1, обеспечивается передача части нагрузки от стержней поясов 1 на втулки 14, что позволяет снизить толшину стенок полого шара 3, т.е. его материалоемкость, и упростить изготовление полых шаров 3 штампованием.Выполнение наконечников 15 втулок 14 шаров 3 смежных узлов и накручиваемых на наконечники 15 гаек 9 с разным направлением винтовой нарезки позволяет обеспечить одновременное накручивание гаек 9 стержней 1 при их врашении сразу на два наконечника 15 втулок 14 смежных шаров 3, что обеспечивает снижение трудоемкости сборки узла.Снабжение каждого из наконечников 15 стопорной гайкой 13 позволяет улучшить работу пространственного каркаса на динамические нагрузки.