Пространственный каркас

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Мухин Анатолий Викторович Драган Вячеслав Игнатьевич Мигель Александр Владимирович Пчелин Вячеслав Николаевич Люстибер Вадим Викторович Луговской Михаил Анатольевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Пространственный каркас из полых стержней верхнего и нижнего поясов и раскосов,оголовки которых снабжены жестко установленными в их полостях гайками, содержащий узловые элементы в виде полых шаров с отверстиями в стенках, через которые пропущены со стороны полости шаров с возможностью вкручивания в гайки стержней болты с внутренними и наружными шайбами и силовыми и стопорными гайками, и опирающийся на каркас настил, отличающийся тем, что каждый из полых шаров верхнего пояса снабжен консольными опорами, жестко прикрепленными к полому шару с возможностью опирания на них расположенных перпендикулярно направлению укладки настила стержней верхнего пояса, гайки которых выполнены в виде прикрепленных к торцам опорных фланцев с закругленными нижними торцами, взаимодействующими с консольными опорами, а болты, вкручиваемые в выполненные в виде опорных фланцев гайки, снабжены 45432008.08.30 надетыми на них упругими прокладками и втулками, причем прокладки расположены между наружными шайбами и полым шаром, втулки монтированы в отверстиях полых шаров между прокладками и внутренней шайбой, а опираемые на консольные опоры стержни верхнего пояса выполнены с поперечным сечением, обеспечивающим опирание на них настила.(56) 1. Трушев А.Г. Пространственные металлические конструкции. - М. Стройиздат,1983, рис. Х.14 а, б, с. 117. 2. Патент РБ 2489 , МПК Е 04 В 1/58, 2006. Полезная модель относится к строительству и может быть использована при возведении пространственных стержневых конструкций. Известен пространственный каркас из полых стержней верхнего и нижнего поясов и раскосов, содержащий узловые элементы в виде шаров с отверстиями, выполненными с внутренней резьбой под монтированные в оголовках стержней с возможностью вращения и осевого перемещения болты со стопорными гайками, и опирающийся на каркас через жестко прикрепленные к узловым элементам верхнего пояса прогоны настил 1. Недостатком пространственного каркаса является необходимость высокой точности изготовления узлового элемента и сборки пространственных конструкций. Кроме того,узел обладает большой материалоемкостью вследствие изготовления узлового элемента сплошным и наличия жестко прикрепленных к узловым элементам верхнего пояса прогонов, на которые опирается настил. Известен также пространственный каркас из полых стержней верхнего и нижнего поясов и раскосов, оголовки которых снабжены жестко установленными в их полостях гайками, содержащий узловые элементы в виде полых шаров с отверстиями в стенках, через которые пропущены со стороны полости шаров с возможностью вкручивания в гайки стержней болты с внутренними и наружными шайбами и силовыми и стопорными гайками, и опирающийся на каркас через жестко прикрепленные к узловым элементам верхнего пояса прогоны настил 2. Выполнение узлового элемента в виде полого шара позволяет существенно снизить материалоемкость узлов, а пропуск болтов со стороны полости шара через отверстия в его стенках с возможностью поворота относительно оси обеспечивает возможность снижения необходимой точности изготовления узловых элементов и сборки пространственного каркаса. Однако известный пространственный каркас по-прежнему характеризуется повышенной материалоемкостью вследствие наличия жестко прикрепленных к узловым элементам верхнего пояса прогонов, на которые опирается настил. Необходимость установки прогонов обуславливает также повышенные трудозатраты на сборку пространственного каркаса. Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, состоит в том,чтобы снизить материалоемкость пространственного каркаса и трудозатраты на его сборку. Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном пространственном каркасе из полых стержней верхнего и нижнего поясов и раскосов, оголовки которых снабжены жестко установленными в их полостях гайками, содержащем узловые элементы в виде полых шаров с отверстиями в стенках, через которые пропущены со стороны полости шаров с возможностью вкручивания в гайки стержней болты с внутренними и наружными шайбами и силовыми и стопорными гайками, и опирающийся на каркас настил,каждый из полых шаров верхнего пояса снабжен консольными опорами, жестко прикрепленными к полому шару с возможностью опирания на них расположенных перпендикулярно направлению укладки настила стержней верхнего пояса, гайки которых выполнены 2 45432008.08.30 в виде прикрепленных к торцам опорных фланцев с закругленными нижними торцами,взаимодействующими с консольными опорами, а болты, вкручиваемые в выполненные в виде опорных фланцев гайки, снабжены надетыми на них упругими прокладками и втулками, причем прокладки расположены между наружными шайбами и полым шаром, втулки монтированы в отверстиях полых шаров между прокладками и внутренней шайбой, а опираемые на консольные опоры стержни верхнего пояса выполнены с поперечным сечением, обеспечивающим опирание на них настила. Снабжение каждого из полых шаров верхнего пояса консольными опорами, жестко прикрепленными к полому шару с возможностью опирания на них расположенных перпендикулярно направлению укладки настила стержней (выполняющих роль прогонов) верхнего пояса, гайки которых выполнены в виде прикрепленных к торцам опорных фланцев с закругленными нижними торцами, взаимодействующими с консольными опорами, а вкручиваемых в выполненные в виде опорных фланцев гайки болтов надетыми на них упругими прокладками и втулками позволяет обеспечить возможность опирания настила непосредственно на стержни верхнего пояса. При этом поперечные силы от стержней верхнего пояса передаются на консольные опоры, а наличие упругих прокладок и втулок обуславливает возможность поворота болтов относительно полых шаров, т.е. исключается передача поперечных сил и изгибающих моментов на болты при изгибе стержней от нагрузки с кровли. Исключение из конструкции пространственного каркаса прогонов позволяет снизить материалоемкость каркаса и трудоемкость его сборки. Расположение прокладок между наружными шайбами и полым шаром, монтаж втулок в отверстиях полых шаров между прокладками и внутренней шайбой и выполнение устанавливаемых на консольные опоры стержней верхнего пояса с поперечным сечением,обеспечивающим опирание на них настила, необходимы для обеспечения работоспособности конструкции каркаса. Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен узел верхнего пояса пространственного каркаса в разрезе на фиг. 2 - то же, со снятым настилом, вид сверху на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 4 - узел нижнего пояса пространственного каркаса в разрезе фиг. 5 - узел Б на фиг. 1. Обозначения 1 - стержни поясов 2 - стержни раскосов 3 - оголовки стержней 4 - полости стержней 5 - гайки 6 - полый шар 7 - отверстия 8 - полость шара 9 - крепежные болты 10 - внутренние шайбы 11 - наружные шайбы 12 силовые гайки 13 - стопорные гайки 14 - консольные опоры 15 - настил 16 - опорные фланцы 17 - закругленные торцы 18 - упругие прокладки 19 - упругие втулки. Пространственный каркас из полых стержней поясов 1 и раскосов 2, оголовки 3 которых снабжены жестко установленными в их полостях 4 гайками 5, содержит узловые элементы верхнего и нижнего поясов в виде полых шаров 6 с отверстиями 7 в стенках, через которые пропущены со стороны полости 8 полых шаров 6 с возможностью вкручивания в гайки 5 стержней 1 болты 9 с внутренними 10 и наружными 11 шайбами и силовыми 12 и стопорными 13 гайками (фиг. 1-5). Силовые 12 и стопорные гайки 13 размещены между шаром 6 и гайками 5 стержней 1,2. В проектном положении стопорная гайка 13 стопорит болт 9 относительно гайки 5, а силовая 12 - болт 9 относительно шара 6 (фиг. 1-5). Внутренние 10 и наружные 11 шайбы выполнены со сферическими, обращенными к шару 6 поверхностями, и установлены между головками болтов 9 и внутренней поверхностью шара 6 и наружной поверхностью шара 6 и силовыми гайками 12 соответственно. Каждый из полых шаров 6 верхнего пояса снабжен консольными опорами 14, жестко прикрепленными к полому шару 6 с возможностью опирания на них расположенных перпендикулярно направлению укладки настила 15 (например профилированного) стержней 1 верхнего пояса, гайки 5 которых выполнены в виде прикрепленных к торцам опорных фланцев 16 с закругленными нижними торцами 17, взаимодействующими с консольными опорами 14 (фиг. 1, 5). Консольные опоры 14 воспринимают поперечные силы, переда 3 45432008.08.30 ваемые от настила 15 на стержни 1. Выполнение нижних торцов 17 закругленными обеспечивает свободный поворот стержней 1 при восприятии ими нагрузок, передаваемых от настила 15. Вкручиваемые в выполненные в виде опорных фланцев 16 гайки 5 болты 9 снабжены надетыми на них упругими (фторопластовыми, тефлоновыми и т.д.) прокладками 18 толщиной 1 мм и втулками 19, причем прокладки 18 расположены между наружными шайбами 11 и полым шаром 6, а втулки 19 монтированы в отверстиях 7 полых шаров 6 между прокладками 18 и внутренней шайбой 10 (фиг. 1, 5). Благодаря наличию упругих прокладок 18 и втулок 19 обеспечивается возможность поворота болтов 9 вместе со стержнями 1 при передаче на них нагрузки от настила, т.е. исключается защемление болтов 9 относительно полых шаров 6 узловых элементов. Таким образом, опирание стержней 1, воспринимающих нагрузку от настила 15, на консольные опоры 14 и снабжение болтов упругими прокладками 18 и втулками 19 исключает возможность передачи поперечных сил и изгибающего момента на болты 9, что позволяет использовать указанные стержни 1 в качестве прогонов. Опираемые на консольные опоры 14 стержни 1 верхнего пояса выполнены с поперечным сечением, обеспечивающим укладку на них настила 15 (фиг. 1). Для изготовления указанных стержней 1 используется прокат с развитым поперечным сечением в вертикальной плоскости, например замкнутый коробчатый профиль и т.д. Сборка пространственного каркаса производится в следующем порядке. Вначале собирается нижний пояс пространственного каркаса из стержней 1 нижнего пояса и узлов с узловыми элементами в виде полых шаров 6. Затем монтируются стержни раскосов 2 и узлы верхнего пояса. На заключительном этапе монтируются стержни 1 верхнего пояса и укладываемый на них настил 15. При сборке узлов нижнего и верхнего поясов из стержней 1, 2 и узловых элементов в виде полых шаров 6 силовые 12 и стопорные 13 гайки болтов 9 устанавливаются рядом друг с другом и стопорятся относительно друг друга и болтов 9, при этом расстояние от торца каждого из болтов 9 до гайки 5 стержней 1, 2 должно быть равно расстоянию от головки болта 9 до внутренней шайбы 10 в положении прижатия силовой 12 и стопорной гаек 13 с наружной шайбой 11, прокладкой 18 и внутренней шайбы 10 к полому шару 6. Стопорение гаек 12, 13 осуществляется посредством их поворота с затягиванием навстречу друг другу. Затем путем вращения застопоренных гаек 12, 13 с болтом 9 последний ввинчивается в гайку 5 стержней 1 или 2 до упора гаек 13 в гайку 5, при этом головка болта 9 с шайбой 10 опирается на внутреннюю поверхность шара 6. На заключительном этапе левая силовая гайка 12 вращается в обратную сторону, при застопоренных гайках 5, 13, до момента ее опирания в наружную шайбу 11 с прокладкой 18, и производится стопорение болта 9 относительно полого шара 6 путем затягивания силовой гайки 12 (фиг. 1, 5), при этом происходит обжатие прокладки 18 и втулки 19. Длина и толщина стенок втулок 19 принимается из условия, чтобы при обжатии втулок 19 происходило полное заполнение зазоров между стенками отверстий 7 и болтами 9. При монтаже стержней 1 верхнего пояса, на которые укладывается настил 15, производится их опирание перед затяжкой силовых гаек 12 на консольные опоры 14. Снабжение каждого из полых шаров верхнего пояса консольными опорами, жестко прикрепленными к полому шару с возможностью опирания на них расположенных перпендикулярно направлению укладки настила стержней (выполняющих роль прогонов) верхнего пояса, гайки которых выполнены в виде прикрепленных к торцам опорных фланцев с закругленными нижними торцами, взаимодействующими с консольными опорами, а вкручиваемых в выполненные в виде опорных фланцев гайки болтов надетыми на них упругими прокладками и втулками обеспечивает возможность опирания настила непосредственно на стержни верхнего пояса, что позволяет исключить из конструкции про 4 45432008.08.30 странственного каркаса прогоны и тем самым снизить материалоемкость каркаса и трудоемкость его сборки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5