Узловой элемент пространственного стержневого каркаса Советский патент 1992 года по МПК E04B1/58 

Фие. /

Изобретение относится к строитель ству и может быть использовано для соединения стержней пространственных каркасов-зданий и сооружений.

Целью изобретение является упрощение конструкции и монтажа, повышение надежности, долговечности и стой кости к динамическим нагрузкам.

На фиг.1 изображен узловой элемент, аксонометрия, вариант выполнения с возможностью соединения 18-ти стержней; на фиг.2 - то же, вариант выполнения с возможностью соедине- ния Н-ти стержней; на фиг03 - узел в сборе.

Узловой элемент 1 представляет собой цельную конструкцию в виде моноблока, ребра 2 которого выполнены с приливами 3 плавного сопряжения.

Приливы могут быть выполнены во всех сопрягаемых участках, в том.чие ле в зоне, примыкающей к каждому отверстию для пропуска крепежных деталей 5 стержневого каркаса В узловом элементе 1 внешняя поверхность ребер 6 выполнена вписанной в сферу Узловой элемент представляет собой систему перекрестных ребер 2, оси которых расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях Он подчиняется симметрии ромбокубо- октаэдра, Внешняя поверхность ребер 6 на участках концентрично обрамляющих отверстия для пропуска крепежных деталей 5 выполнена в виде плоских площадок 7 плавно сопрягающихся со сферической поверхностью.

Между ребрами 2 узлового элемента 1 выполнены монтажные проемы 8, внутренний контур которых представляет собой сферический треугольник со скругленными углами 9. При этом внутренние обрамляющие участки ребер 2 узлового элемента 1 образуют замкнутую по контуру сложную поверхность, представляющую совокупность плавно сопряженных между собой плоских 10 и желобчатых 11 участков, наклонно обращенных к центру элемента (фиг„1)о

По другому варианту выполнения узлового элемента монтажные проемы 8 имеют внутренний контур 12, образованный пересечением эллиптического цилиндра со сферой (фигс2), а боковые грани 13 монтажных проемов 8 выполнены в виде поверхности дважды

174689 4

сферически усеченного эллиптического корпуса. Боковые грани монтажных проемов 8 могут быть также выполне- г ны в виде поверхности эллипсоида вращения (условно не показано)„

Узловой элемент изготавливают методом точного литья. Материалом для него может являться алюминий, высо- 10 копрочная пластмасса, сталь, В приме- ре конкретного выполнения узловой элемент производился в виде отливки из стали ИЛ-20 с отверстиями под болты М10, М12, М1бс наружным раз- 15 мером описанной сферы диаметром 80, 120 и 160 мм соответственно.

Посредством изготовленного узлового элемента 1 собирается известным способом узел пространственной конст- 2® рукциис Оси отверстий для пропуска крепежных деталей пересекаются в центре узла и соответствуют осям в узле стержней. Стержни могут быть выполнены из труб или других профи- 25 лей о

Расчетные усилия в узловом элементе 1 передаются осевыми болтами (растяжение) и контактными поверхностями узлового элемента 1, которыми яв- 30 ляются плоские площадки 7о Выполнение контактных поверхностей узлового элемента плоскими упрощает изготовление соединяемых стержневых элементов , которые могут быть выполне- 35 ны плоскими не требуют для передачи усилия дополнительных вкладышей. Узловой элемент выполнен симметричным и, следовательно, равнопрочным во всех направлениях, что позво- 40 ляет применять его в различных зонах структурных пространственных конструкций, где возможны различные сочетания сжимающих и растягивающих усилий в различных стержнях, приме- 45 пять унифицированный узловой элемент в качестве изометрически (изотропно) работающего универсального соединения.

Узловой элемент позволяет уп- 50 РОСТИТЬ конструкцию, заменяя много дельный известный узловой элемент из штампованных деталей, объединяемых сваркой, на единый цельный блок. Упрощение конструкции узлового эле- 55 мента и монтажа узлового соединения с использованием последнего достигается наличием всей совокупности признаков: выполнением моноблока, наличием плоских площадок, исклюh

чающих дополнительные элементы-шайбы, прокладки и т„п. Эти же и другие признаки одновременно работают на достижение целей повышения надежности, долговечности, стойкости к динамическим многоцикловым нагрузкам, например, вибрациям Выполнение ребер с приливами позволяет избира- тельно увеличить сечение в необхоимых зонах, нто обеспечивает увеличение несущей способности и тем самым надежности наиболее слабых критических участков узла Такое утолщение было практически невозможно при изготовлении штампованных изделий. Увеличивает надежность и долговечность выполнение узла в виде моноблока также за счет исключения стыков фасонок в ребрах, исключения сварных швов между ними, что позволило ликвидировать возможность образования внутренней коррозии металла в труднодоступных местах соединения деталей. Отсутствие сварки создает благоприятные условия работы . все го узлового элемента, исключая концентрацию напряжений на швах и плохую работу швов на растяжение, что также повышает надежность и долговечность,,

Наличие сложных внутренних поверхностей, выполнение моноблока вписанным в сферу, наличие плавных сопряжений между всеми участками узлового элемента также позволяет повысить прочность, надежность за счет отсут- вия изломов и тем самым устранения концентраций напряжений на местах переходов поверхностей, а также за счет симметричности и замыкания в сферическом кольце растягивающих и сжимающих усилий.

Применение предлагаемого узлового элемента позволяет получать положительный эффект, который выражается в упрощении конструкции, снижении трудоемкости изготовления, повышении его прочности и вариабельности геометрических схем. Узловой элемент обеспечивает возможность соз I

дания крупногабаритных конструкций за счет увеличения его прочности, которая позволяет увеличить длину и сечение стержней, соединяемых в уз- 5 ловом элементе ,

Формула изобретения

0

5

0

5

0

5

0

5

0

1. Узловой элемент пространственного стержневого каркаса, включающий жестко соединенные между собой ребра с образованием перекрестной замкнутой симметричной конструкции с отверстиями для пропуска крепёжных деталей каркаса, расположенных в ребрах, и монтажными проемами между ребрами, отличаю щий- с я тем, что, с целью упрощения конструкции и монтажа, повышения надежности, долговечности и стойкости к динамическим нагрузкам, узловой элемент выполнен в виде моноблока, ребра которого снабжены приливами плавного сопряжения по крайней мере в зонах, примыкающих к отверстиям для пропуска крепежных деталей каркаса, причем внешняя поверхность ребер выполнена вписанной в сферу, переходящей в плоскость на участках, концентрично обрамляющих отверстия для пропуска крепежных деталей0

У., Элемент по пЛ, о тли чающий с я тем, что монтажные проемы имеют внутренний контур в виде сферического треугольника со скругленными углами, а обрамляющие его участки ребер образуют замкнутую по контуру поверхность, наклонную к центру и сопряженную из плоских и желобчатых участков.

3. Элемент поп,1,отлича- ю щ и и с я тем, что монтажные проемы имеют внутренний контур, обра- зованный пересечением эллиптического цилиндра со сферой, а обрамляющие его участки ребер выполнены в виде дважды сферически усеченного эллиптического конуса или эллипсоида вращения .

В

фиг. Ј

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для соединения стержней пространственных конструкций зданий и сооружений Целью изобретения является упрощение конструкции и монтажа, повышение надежности, долговечности и стойкости к динамическим нагрузкам,. Узловой элемент 1 пространственного стержневого каркаса включает жестко соединенные между собой ребра 2 с образованием перекрестной замкнутой симметричной конструкции с отверстиями для пропуска крепежных деталей каркаса, расположенных в ребрах, и монтажными протягами между ребрами. Узловой элемент выполнен в виде моноблока, ребра которого снабжены приливами 3 плавного сопряжения и внешняя поверхность ребер выполнена вписанной в сферу, переходящей в плоскость на участках, концентрично обрамляющих отверстия для пропуска крепежных деталей, 3 з.п, ф-лы, 3 ил.