Узел соединения верхнего пояса пространственного каркаса из полых стержней

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ВЕРХНЕГО ПОЯСА ПРОСТРАНСТВЕННОГО КАРКАСА ИЗ ПОЛЫХ СТЕРЖНЕЙ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Драган Вячеслав Игнатьевич Пчелин Вячеслав Николаевич Мухин Анатолий Викторович Семенюк Ольга Сергеевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Узел соединения верхнего пояса пространственного каркаса из полых стержней, оголовки которых снабжены жестко установленными в их полостях гайками, содержащий укладываемый на стержни верхнего пояса настил и узловой элемент в виде полого шара с консольными опорами, жестко прикрепленными к полому шару с возможностью опирания на них расположенных перпендикулярно направлению укладки настила стержней верхнего пояса, и 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, отличающийся тем, что каждый из стержней верхнего пояса, на который опирается настил, расположен относительно болтов с обеспечивающим растяжение верхних волокон стержня эксцентриситетом , который связан с погонной расчетной нагрузкой , передаваемой на стержень, расстояниеммежду точками опирания стержня на консольные опоры узловых элементов смежных узлов и усилиемв указанном стержне соотношением 2 е Полезная модель относится к строительству и может быть использована при возведении пространственных стержневых конструкций. Известен узел соединения верхнего пояса пространственного каркаса из полых стержней,оголовки которых снабжены жестко установленными в их полостях гайками, содержащий опирающийся на каркас, через жестко прикрепленные к узловым элементам прогоны, настил и узловой элемент в виде полого шара 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 1. Кроме того, известный узел характеризуется повышенной материалоемкостью вследствие наличия жестко прикрепленных к узловым элементам верхнего пояса прогонов, на которые опирается настил. Необходимость установки прогонов обусловливает также повышенные трудозатраты на сборку пространственного каркаса, чему способствует также необходимость опирания стержней верхнего пояса в процессе сборки узлов на специальные поддерживающие, передвигаемые устройства. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является узел соединения верхнего пояса пространственного каркаса из полых стержней, оголовки которых снабжены жестко установленными в их полостях гайками, содержащий укладываемый на стержни верхнего пояса настил и узловой элемент в виде полого шара с консольными опорами,жестко прикрепленными к полому шару с возможностью опирания на них расположенных перпендикулярно направлению укладки настила стержней верхнего пояса, и отверстиями в стенках, через которые пропущены со стороны полости шаров с возможностью вкручивания в гайки стержней болты с внутренними и наружными шайбами, силовыми и стопорными гайками, упругими прокладками и втулками 2. Опирание настила на расположенные перпендикулярно направлению его укладки стержни верхнего пояса, которые, в свою очередь, опираются на консольные опоры узловых элементов смежных узлов позволяет снизить материалоемкость пространственного каркаса и трудозатраты на сборку узлов, так из конструкции пространственного каркаса исключаются прогоны и отпадает необходимость в применении специальных поддерживающих устройств при установке стержней верхнего пояса. Однако соосное расположение стержней верхнего пояса, на которые опирается настил, и болтов узла определяет наличие значительных изгибающих моментов, действующих на указанные стержни, и углов поворота торцов стержней вместе с вкручиваемыми в гайки стержней болтами, что приводит к необходимости увеличения момента сопротивления стержней и сечения болтов, т.е. к повышению материалоемкости пространственного каркаса. Повышению материалоемкости пространственного каркаса способствует также снабжение болтов одетыми на них упругими прокладками и втулками, необходимыми для обеспечения возможности поворота болтов при повороте торцов стержней верхнего пояса под действием передаваемой на них нагрузки от настила. Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, состоит в том,чтобы снизить материалоемкость пространственного каркаса. Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном узле соединения верхнего пояса пространственного каркаса из полых стержней, оголовки которых снабжены жестко установленными в их полостях гайками, содержащем укладываемый на стержни верхнего пояса настил и узловой элемент в виде полого шара с консольными опорами, жестко прикрепленными к полому шару с возможностью опирания на них расположенных 2 55412009.08.30 перпендикулярно направлению укладки настила стержней верхнего пояса, и 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, каждый из стержней верхнего пояса, на который опирается настил,расположен относительно болтов с обеспечивающим растяжение верхних волокон стержня эксцентриситетом , который связан с погонной расчетной нагрузкой , передаваемой на стержень, расстояниеммежду точками опирания стержня на консольные опоры узловых элементов смежных узлов и усилиемв указанном стержне соотношением 2 е. 12 Расположение каждого из стержней верхнего пояса, на который опирается настил, относительно болтов с обеспечивающим растяжение верхних волокон стержня эксцентриси 2, позволяет уменьшить действующий тетом, определяемым по выражению е 12 изгибающий момент на указанные стержни верхнего пояса и исключить поворот торцов стержней вместе с вкручиваемыми в гайки стержней болтами, благодаря чему уменьшается требуемый момент сопротивления стержней и сечение болтов и отпадает необходимость, по сравнению с прототипом, в наличии упругих втулок и шайб, т.е. обеспечивается снижение материалоемкости пространственного каркаса. Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен собранный узел верхнего пояса пространственного каркаса в разрезе на фиг. 2 - то же, в момент заведения стержня верхнего пояса, на который опирается настил, между смежными узлами фиг. 3 то же, в момент полного вкручивания болта в гайку стержня. Обозначения 1 - полые стержни 2 - гайки 3 - настил 4 - полый шар 5 - отверстия 6 крепежные болты 7 - внутренние шайбы 8 - наружные шайбы 9 - силовые гайки 10 стопорные гайки 11 - стержни верхнего пояса, на которые опирается настил 12 - консольные опоры 13 - опорные фланцы 14 - закругленные торцы. Узел соединения верхнего пояса пространственного каркаса из полых стержней 1 поясов и раскосов, оголовки которых снабжены жестко установленными в их полостях гайками 2, содержит настил 3 и узловой элемент в виде полого шара 4 с отверстиями 5 в стенках, через которые пропущены со стороны полости шара 4 с возможностью вкручивания в гайки 2 стержней 1 болты 6 с внутренними 7 и наружными 8 шайбами и силовыми 9 и стопорными 10 гайками (фиг. 13). Силовые 9 и стопорные 10 гайки размещены между шаром 4 и гайками 2 стержней 1. В проектном положении стопорная гайка 10 стопорит болт 6 относительно гайки 2, а силовая 9 - болт 6 относительно шара 4 (фиг. 1). Внутренние 7 и наружные 8 шайбы выполнены со сферическими, обращенными к шару 4 поверхностями, и установлены между головками болтов 6 и внутренней поверхностью шара 4 и наружной поверхностью шара 4 и силовыми гайками 9 соответственно. Настил 3 опирается на стержни 11 верхнего пояса, расположенные перпендикулярно направлению укладки настила 3. Полый шар 4 снабжен консольными опорами 12, жестко прикрепленными к шару 4 с возможностью опирания на них стержней 11 верхнего пояса. Гайки 5 стержней 11 выполнены в виде прикрепленных к торцам опорных фланцев 13 с закругленными нижними торцами 14, взаимодействующими с консольными опорами 12 (фиг. 1). Консольные опоры 12 воспринимают поперечные силы, передаваемые от настила 3 на стержни 11. Опираемые на консольные опоры 12 стержни 11 верхнего пояса выполнены с поперечным сечением, обеспечивающим укладку на них настила 3 (фиг. 1). Для изготовления указанных стержней 11 используется прокат с развитым поперечным сечением в вертикальной плоскости, например замкнутый коробчатый профиль и т.д. 3 55412009.08.30 Каждый из стержней 11 верхнего пояса, на который опирается настил 3, расположен относительно болтов 6 с обеспечивающим растяжение верхних волокон стержня 11 эксцентриситетом , который связан с погонной расчетной нагрузкой , передаваемой на стержень 11, расстояниеммежду точками опирания стержня 11 на консольные опоры 12 узловых элементов смежных узлов и усилиемв указанном стержне 11 соотношением 2 е. 12 Сборка узла верхнего пояса пространственного каркаса производится в следующем порядке. Вначале монтируются стержни 1 раскосов и поясов, на которые не опирается настил 3. На заключительном этапе монтируются стержни 11 верхнего пояса и укладываемый на них настил 3 (фиг. 13). При установке стержней 1 силовые 9 и стопорные 10 гайки болтов 6 узловых элементов смежных узлов устанавливаются рядом друг с другом и стопорятся относительно друг друга и болтов 6, при этом расстояние от торца каждого из болтов 6 до гайки 2 стержней 1 должно быть равно расстоянию от головки болта 6 до внутренней шайбы 7 в положении прижатия силовой 9 и стопорной 10 гаек с наружной шайбой 8 и внутренней шайбы 7 к полому шару 4 (фиг. 2). Стопорение гаек 9, 10 осуществляется посредством их поворота с затягиванием навстречу друг другу. Затем, путем вращения застопоренных гаек 9, 10 с болтом 16, последний ввинчивается в гайку 2 стержней 1 до упора гаек 10 в гайку 2, при этом головка болта 6 с шайбой 7 опирается на внутреннюю поверхность шара 4 (фиг. 3). На заключительном этапе силовая гайка 9 вращается в обратную сторону, при застопоренных гайках 2, 10, до момента ее опирания в наружную шайбу 8, и производится стопорение болта 6 относительно полого шара 4 путем затягивания силовой гайки 9 (фиг. 1). Особенностью установки стержней 11 верхнего пояса, на которые укладывается настил 3, является их опирание, перед вкручиваем болтов 6 в гайки 2, на консольные опоры 12 (фиг. 13). Расположение каждого из стержней 11 верхнего пояса, на который опирается настил 3, относительно болтов 6 с обеспечивающим растяжение верхних волокон стержня 11 экс 2, позволяет уменьшить действуюцентриситетом, определяемым по выражению е 12 щий изгибающий момент на указанные стержни 11 верхнего пояса и исключить поворот торцов стержней 11 вместе с вкручиваемыми в гайки 2 стержней 11 болтами 6, благодаря чему уменьшается требуемый момент сопротивления стержней 11 и сечение болтов 6 и отпадает необходимость, по сравнению с прототипом, в наличии упругих втулок и шайб,т.е. обеспечивается снижение материалоемкости пространственного каркаса. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5