[1]Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в пространственных каркасах зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения, в том числе в покрытиях в виде решетчатых плит, складок, цилиндрических сводов и оболочек, гипаров и сетчатых куполов.
[2]Известен пространственных каркас здания и сооружения, включающий узловое соединение стрежней системы МАРХИ [патент RU на изобретение №2577339, МПК Е04В 1/58, опубл. 20.03.2016, бюл. №8]. Пространственный каркас включает узловое соединение стержней системы МАРХИ, осуществляемое посредством многогранного сферического или полусферического узлового элемента с резьбовыми отверстиями, к которым присоединены стержни каркаса. По концам стержней имеются наконечники, включающие соединительный элемент с отверстием, прикрепленный к торцу стержня, через которое пропущен болт, на который надета втулка. Для контакта на наружной поверхности болта имеется продольная лыска, а на внутренней поверхности втулки выступ, образованный пуклевкой. Путем вращения втулки и наличия контакта выступа с лыской создается вращательно-поступательное движение болта в сторону узлового элемента.
[3]Недостатками известного решения являются: сложность изготовления соединения и его неразборность, а также неравномерные деформации втулки и болта, вызванные пуклевкой, что в свою очередь снижает прочность и надежность соединения.
[4]Известно узловое соединение стрежней пространственного каркаса сооружений, принятое в качестве прототипа [патент RU на полезную модель №72708, МПК Е04В 1/58, опубл. 27.04.2008, бюл. №12]. Соединение включает многогранный сферический узловой элемент с резьбовыми отверстиями, к которым присоединены стержни каркаса, и втулку. К концу каждого стержня присоединен соединительный элемент с отверстием, в котором установлен болт, на боковой поверхности которого выполнен паз. Втулка имеет резьбовое отверстие, в которое установлен штифт, сопряженный с пазом болта. Втулка выполнена в виде гайки. На болт втулка надета таким образом, что отверстие на втулке совпадает с пазом на болте. В отверстие во втулке ввинчивают штифт, имеющий резьбу, который при закручивании попадает в паз на болте. Стержень тыльной стороной, где уже установлен болт, подводят к узловому элементу. Болт вкручивают в отверстие в узловом элементе с помощью гаечного ключа соответствующего размера, который крутит втулку. Втулка, упираясь в штифт, ввинчивает болт в узловой элемент, сообщая болту вращательно-поступательное движение.
[5]С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: многогранный сферический узловой элемент с резьбовыми отверстиями, к которым присоединены стержни каркаса, к концу каждого стержня присоединен соединительный элемент с отверстием, в котором установлен болт, на боковой поверхности которого выполнены лыска, а также втулка.
[6]Недостатками прототипа являются: сложность изготовления соединения, ослабление сечения болта пазом, что в свою очередь снижает прочность и надежность соединения.
[7]Полезная модель направлена на расширение арсенала средств надежного узлового соединения стержней для пространственных каркасов зданий и сооружений.
[8]Это достигается тем, что узловое соединение стержней системы МАРХИ для пространственных каркасов зданий и сооружений включает многогранный сферический узловой элемент с резьбовыми отверстиями, к которым присоединены стержни каркаса, к концу каждого стержня присоединен соединительный элемент с отверстием, в котором установлен болт, и втулка. В предложенном решении на боковой поверхности болта между его головкой и резьбой выполнена продольная лыска, глубиной, не превышающей высоту резьбы болта, ограниченная в поперечном направлении телом болта, образующим стенки лыски. Втулка имеет поперечное отверстие, продольная ось которого параллельна горизонтальной оси поперечного сечения втулки и смещена от этой оси на расстоянии, равном половине диаметра болта. При этом на поверхности лыски и поперек ее распложен установленный в поперечном отверстии втулки шплинт с возможностью скольжения по поверхности лыски, входя в зацепление с нею.
[9]В узловом соединении стержней лыска на боковой поверхности болта и поперечное отверстие во втулке, в которое установлен шплинт могут быть выполнены с двух противоположных сторон болта.
[10]Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено: на фиг. 1 - общий вид узлового соединения стержней пространственного каркаса; фиг. 2 - общий вид стержня пространственного каркаса; фиг. 3 - соединительный элемент с односторонней лыской на болте, односторонним поперечным отверстием во втулке и шплинтом; фиг. 4 - поперечный разрез А-А на фиг. 3; фиг. 5 - соединительный элемент с двухсторонней лыской на болте, двухсторонним поперечным отверстием во втулке и шплинтами; фиг. 6 - поперечный разрез Б-Б на фиг. 5; фиг. 7 - общий вид узлового соединения со сферическим многогранным узловым элементом для реализации двух и более многоярусных пространственных каркасов; фиг. 8 - изометрический вид одноярусного 2-поясного пространственного каркаса.
[11]Узловое соединение стержней системы МАРХИ для пространственных каркасов зданий и сооружений включает многогранный сферический узловой элемент 1 с резьбовыми отверстиями 2, к которым присоединены трубчатые стержни 3 каркаса. К торцу каждого стержня 3 посредством сварки 4 присоединен соединительный элемент 5, имеющий отверстие 6. В отверстии 6 соединительного элемента 5 установлен болт 7.
[12]На боковой поверхности болта 7 между его головкой и резьбой выполнена продольная лыска 8 - плоский срез, глубиной, не превышающей высоту резьбы болта 7, ограниченный в поперечном направлении телом болта, образующим стенки лыски 8. На поверхности лыски 8 и поперек ее распложен шплинт 9 с возможностью скольжения по поверхности лыски.
[13]Шплинт 9 установлен во втулке 10 с помощью выполненного в ней поперечного отверстия 11. Продольная ось поперечного отверстия 11 параллельна горизонтальной оси поперечного сечения втулки и смещена от этой оси на расстоянии равном половине диаметра болта. При этом шплинт 9 сопряжен с лыской 8, входя в зацепление с нею.
[14]При необходимости (дополнительная нагрузка на узловое соединение и др.) в узловом соединении стержней лыска на боковой поверхности болта и поперечное отверстие во втулке, в которое установлен шплинт, могут быть выполнены с двух противоположных сторон болта.
[15]Многогранный сферический узловой элемент 1 располагают в узлах пространственного каркаса, в которых сходятся стержни 3, соединяющие узлы друг с другом в пространственную решетку (Фиг. 7).
[16]Многогранный сферический узловой элемент представляет собой металлическую деталь с резьбовыми отверстиями 2, оси которых совпадают с осями стержней 3 каркаса пространственной решетки. На его поверхности выполняются площадки перпендикулярные осям каркаса. Площадки должны иметь размер, превышающий размер торцевой поверхности втулки 10. Эти площадки выполняют роль опорных поверхностей, в которые упирается втулки 10 при соединении узловых элементов 1 со стержнями 3 каркаса.
[17]Стержень 3 каркаса включает соединительный элемент 5, болт 7, шплинт 9 и втулку 10. Стержни имеют длину необходимую для получения каркаса заданного размера и служат для создания пространственной структуры и передачи усилий между узловыми элементами 1.
[18]Изготовление узлового соединения осуществляют следующим образом. На боковой поверхности болта 7 выполняют продольную лыску 8, глубина которой не превышает высоту резьбы, что сохраняет равное по величине сечение болта в зоне резьбы и в зоне лыски, увеличивая несущую способность болта. К концам трубчатого стержня 3, приваривают наконечник, который собираются в следующем порядке:
[19]- в отверстие 6 соединительного элемента 5, вставляют болт 7 так, чтобы резьбовая часть болта выступала наружу. Диаметр отверстия 6 должен быть таким, чтобы болт 7 мог свободно в нем проворачиваться;
[20]- болт 7 вставляют в центральное отверстие втулки 10;
[21]- на болте 7 втулку 10 устанавливают так, чтобы продольная ось поперечного отверстия 11 располагалась параллельно стенкам лыски 8 болта 7;
[22]- в поперечное отверстие 11 втулки 10 вставляют и раскрепляют шплинт 9, который входит в соприкосновение с лыской 8, обеспечивая соединение втулки и болта.
[23]Втулка 10 необходима для вкручивания болта 7 в отверстие 2 узлового элемента и передачи сжимающего усилия между узловым элементом 1 и стержнем 3.
[24]Втулка имеет форму шестигранной призмы для возможности использования гаечного ключа для закручивания болта. Для передачи вращательного движения от втулки к болту и возможности продольного перемещения болта относительно втулки в них выполняются следующие конструктивные элементы.
[25]Во втулки 10 выполняют одно (Фиг. 2, 3) или два (Фиг. 4, 5) поперечных отверстия 11. Продольные оси этих отверстий параллельны горизонтальной оси поперечного сечения втулки и смещены от этой оси на расстоянии равном половине диаметра болта.
[26]Соединение стержня с узловым элементом 1 осуществляют завинчиванием болта 7 в резьбовое отверстие 2 узлового элемента 1, при этом втулка 10 плотно зажимается между поверхностью соединительного элемента 5 и поверхностью узлового элемента 1.
[27]Работа узлового соединения стержней каркаса системы МАРХИ.
[28]Соединение стержня 3 с узловым элементом 1 осуществляется вращением втулки 10 с поперечным отверстием 11, которая, передавая усилие через шплинт 9 в поверхность лыски 8, сообщает болту вращательно-поступательное движение, ввинчивая болт 7 в резьбовое отверстие 2 узлового элемента 1. Путем вращения втулки и наличия контакта шплинта с лыской и поперечным отверстием во втулке создается вращательно-поступательное движение болта в сторону узлового элемента.
[29]После того как втулка 10 будет плотно зажата между поверхностью соединительного элемента 5 с отверстием 6 и поверхностью узлового элемента 1, соединение получает необходимую прочность и надежность. При этом усилия, возникающие под нагрузкой, передаются между узловым элементом и стержнем каркаса:
[30]- при растяжении - через резьбовое соединение 2, тело болта 7, соединительный элемент 5, сварной шов 4 и стержень каркаса 3;
[31]- при сжатии - через опорную площадку узлового элемента 1, втулку 10, опорную площадку соединительного элемента 5, сварной шов 4 и стержень каркаса 3.
[32]Прочность соединения обеспечивается созданием предварительного напряжения болта 7, величина которого контролируется величиной крутящего момента тарировочного ключа равного 15-30 кгм, достигаемого вращением втулки 10.
[33]Технологические операции по устройству поперечного отверстия во втулке, в которой установлен шплинт, значительно снижают трудоемкость и стоимость изготовления узлового соединения, которое помимо этого является разборным и простым. При этом сохраняется надежность соединения и его прочность. Таким образом, полезная модель направлена на расширение арсенала средств надежного узлового соединения стержней для пространственных каркасов зданий и сооружений.
