RS49545B - Demontažna tipska čvorna veza za integralno zategnute (tensegriti) konstruktivne sisteme - Google Patents

Abstract

Demontažna tipska čvorna veza za integralno zategnute (tensegriti) konstruktivne sisteme, naznačeno time, što obuhvata gornji tanjir (2) i donji tanjir (3) koji su povezani centralnim zavrtnjem (1) koji je provučen kroz centralne otvore (21), odnosno (31), na tanjirima (2 i 3) i svojim navojima, na gornjem kraju (12) i donjem kraju (13) pritegnut pomoću standardnog sklopa za pritezanje, koji obuhvata podložnu pločicu (10) koja je pritignuta šestougaonom čaurom (15) sa prorezima sa osiguračem, učvršćenom sa gornje strane navrtkom (18) sa podloškom (20) (koja može biti elastična), i što gornji tanjir (2) i donji tanjir (3), koji su identičnog oblika, a koji svojim oblikovanim obodima (4), zakošenim ka unutra i sa zaobljenim kružnim žljebom oblikovanim duž unutrašnje ivice oblikovanog oboda (4), zahvataju tela prihvatnih kriški (5) sa tri priključka, odnosno (6) sa dva priključka, (7) sa jednim priključkom, ili pojasne kriške (8) sa jednim priključkom u sredini, ili kriški (9) za umetanje, koje su bez priključaka, pri čemu je centralni zavrtanj (1) sa donje strane svojim navojem (13) navojno spregnut sa konusnim elementom (25) koji je uglavljen i zavaren za cev (30). Prijava sadrži još 3 zavisna patentna zahteva.

Description

OBLAST TEHNIKE

Demontažna tipska čvorna veza za integralno zategnute (tensegriti) konstruktivne sisteme, pripada oblasti prednapregnutih prostornih građevinskih konstrukcija, a odnosi se na metalnu čvomu vezu koja se primenjuje za ostvarenje interaktivnog rada u nosećoj konstrukciji integralno zategnutim (tensegriti) konstruktivnim sisternima, koji su sastavljeni od integralno zategnute mreže i diskretno postavljenih pritisnih štapova-razupirača u toj prostornoj mreži. Pronalazak pripada i oblasti sredstava za vezivanje kablova ili užadi jedne sa drugim, a koji sadrže strukturno ugrađene organe specijalno za pričvršćenje kraja kabla.

(Int. Cl<4>: F16G 11/03; E04H 12/16)

TEHNIČKI PROBLEM

Demontažna tipska čvorna veza za integralno zategnute (tensegriti) konstruktivne sisteme, prema pronalasku, rešava problem ostvarenja sklopive veze sa oblikovanim elementima koji je čine takvom, da je u zavisnosti od mesta čvora u integralno zategnutom (tensegriti) konstrukcionom sistemu moguće da se ostvari čvorna veza sa odgovarajućim kablovima za prednaprezanje, kao i sa odgovarajućim elementima za razupiranje. Takođe je razmatran problem ostvarenja dovoljne nosivosti čvorne veze, kao i problem jednostavne montaže i demontaže.

Dalji problem je bio ostvarenje optimizacije čvora tj. na osnovu zadatih sila i graničnih uslova oslanjanja ostvariti najpogodniji oblik prmvatmh kriški, koji će imati debljinu materijala koja ostvaruje najpogodniji odnos težine i čvrstoće elementa, kao i ostvariti varijantna rešenja u zavisnosti od mesta čvorne veze u sistemu i broja priključaka koji čvorna veza obuhvata.

Čvornu vezu treba konstruisati tako, da bude jeftina, da postoje tipski elementi koji će se ugrađivati po potrebi, da je sklop pouzdan, lako izmenljiv i da ima bogatstvo funkcija, odnosno da omogući istovremeno priključivanje potrebnih kablova za prednaprezanje i elemenata za razupiranje.

Prethodno navedeni problemi su rešeni konstrukcijom nove tipske čvorne veze za tensegriti konstruktivne sisteme koja će biti opisana u daljem tekstu.

STANJE TEHNIKE

U svetu je poznat veliki broj prostornih konstrukcionih sistema i svi u osnovi rešavaju napred navedene probleme primenom čvornih veza, ali koje su za svaki pojedini sistem, morale da se posebno rešavaju, tj. morale su da budu takve da mogu da omoguće priključenje štapova za razupiranje iz proizvoljnih prostornih pravaca, mogućnost priključenja različitih oblika profila i dovoljnu nosivost veze, kao i jednostavnu montažu na samom gradilištu.

Poznata je čvorna veza Ifl razvijena u Nemačkoj Demokratskoj Republici (DDR) za povezuvanje horizontalnih štapova, štapova za razupiranje i štapova sa zakrenutim glavama, koji se vezuju u čvor pomoću tanjirastih poklopaca čvorne veze oblikovanih glava štapova koji čine vezu, a koji su tanjirasti poklopci međusobno pritegnuti klinom pomoću zavrtnjeva za pritezanje sa gornje i donje strane. Primenom ove čvorne veze ostvarene su prostorne konstrukcije dva osnovna oblika i to: oblika izduženog polucilindra i oblika mrežaste ravne pločaste strukture na nosećim štabovima. Ova čvorna veza može da obuhvati najviše osam glava štapova, koji međusobno mogu zaklapati ugao od najmanje 38° između dva štapa u osnovi veze.

Osnovni nedostatak poznate napred opisane Čvorne veze se sastoji u tome što se ona može primenjivati samo za napred navedene prostorne konstrukcije, dok se u slučaju kupolastih konstrukcija ova čvorna veza ne može koristiti.

Odlučujući moment pri izboru čvornih veza je mogućnost njihove industrijske proizvodnje tj. proizvodnje velikog broja tipskih čvornih veza koje bi se mogle dopremati u potrebnim količinama na mesto gradnje prostorne konstrukcije i zatim koristiti pri montaži. Nedostatak poznatih čvornih veza koji je ograničavao njihovu industrijsku proizvodnju se sastoji u tome što je u zavisnosti od mesta čvorne veze u prostornoj konstrukciji ta veza bila različita, tj. za pojedina mesta u čvomim tačkama se morala projektovati posebna čvorna veza koja bi zadovoljila zahteve samo te čvorne tačke, ili eventualno još nekoliko čvornih tačaka, u ostalim čvorovima prostorne konstrukcije ova, posebno projektovana, čvorna veza je bila neprimenljiva, odnosno morale su se koristiti drugačije čvorne veze. Ovo je otežavalo industrijsku proizvodnju tj. trebalo je pored čvornih veza koje su se koristile u velikom broju čvorova konstrukcije, proizvesti i čvorne veze koje su se koristile u pojedinim čvorovima, a što je takođe usložnjavalo proizvodnju i montažu same konstrukcije, jer se moralo voditi računa da ne dođe do greške.

OPIS PRONALASKA

Napred navedena rešenja i druge osobine pronalaska koji će biti jasni iz detaljnog opisa koji sledi, su ostvareni demontažnom tipskom čvornom vezom za integralno zategnute (tensegriti) konstruktivne sisteme, prema pronalasku, koja je cilindričnog oblika, sastavljena od šest nosećih i ostatka kriški koje đefinišu geometriju, koje su povezane oblikovanim tanjirima koji se nalaze sa gornje i donje strane cilindra, gde su ovi tanjiri povezani i učvršćeni centralnim zavrtnjem, direktno vezani i preko konusa koji je zavaren na bešavnu cev, koja se koristi kao raspinjač za razupiranje u tensegriti strukturi.

Za potpuno razumevanje predmeta, tehnike i stnikture pronalaska, potrebno je proučiti sledeći detaljni opis i pripadajuće nacrte na kojima: Slika 1 prikazuje prostorni izgled tensegriti kupole u kojoj se primenjuje demontažna tipska čvorna veza za integralno zategnute (tensegriti) konstruktivne sisteme;

Slika 2 prikazuje poprečni presek demontažne čvorne veze za integralno zategnute (tensegriti) konstruktivne sisteme, prema pronalasku, sa tipskim kriškama koje se primenjuju u zavisnosti od potrebne veze;

Slika 3 prikazuje izgled oblikovanog tanjira u poprečnom preseku sa uvećanim detaljem A unutrašnjeg žljeba;

Slika 4 prikazuje bočni pogled na prihvatnu krišku sa tri priključka;

Slika 5 prikazuje bočni pogled na prihvatnu krišku sa dva priključka;

Slika 6 prikazuje bočni pogled na prihvatnu krišku sa jednim priključkom;

Slika 7 prikazuje bočni pogled na pojasnu prihvatnu krišku;

Slika 8 prikazuje bočni pogled na krišku za umetanje definisanu projektnom geometrijom;

Slika 9 prikazuje pogled odozgo na prihvatne kriške (9a) tj. pojasne kriške i krišku za umetanje (9b.)

Slika 10 prikazuje pogled odozgo na položaj kriški u čvornoj vezi prema pronalasku;

Slika 11 prikazuje bočni pogled na šestougaonu navrtku;

Slika 12 prikazuje bočni pogled na podlošku;

Slika 13 prikazuje bočni pogled na šestougaonu čauru sa prorezom sa osiguračem;

Slika 14 prikazuje bočni pogled na podložnu pločicu;

Slika 15 prikazuje bočni pogled na konus;

Slika 16 prikazuje bočni pogled na cev;

Slika 17 prikazuje bočni pogled na centralni zavrtanj;

Slika 18 prikazuje prostorni izgled jednog od mogućih načina vezivanja u čvoru;

Slika 19 prikazuje pogled odozgo na jednu od mogućih čvornih veza ostvarenu primenom napred pomenutih delova i elemenata tipske čvorne veze prema pronalasku;

Na slici 1 je prikazana integralno zategnuta (tensegriti) struktura sa kosim razupiračima na kvadratnoj osnovi, sa rotaciono simetričnom kupolom, čiji se oblik i krutost postižu dvoslojnom mrežom prednapregnutih kablova, međusobno povezanih zategnutim dijagonalama i razuprtih pritisnutim raspinjačama, a koja je predmet pronalaska opisan u drugoj prijavi patenta istog autora.

Kontura tensegriti strukture je formirana u vidu prostornog rešetkastog kvadratnog okvira sačinjenog od cevastih štapova, a sama struktura se prednapreže kablovima koji se oslanjaju na ivičnu konturu razuprtu horizontalnim raspinjačama u tensegriti strukturi.

Imajući u vidu veliki broj elemenata i čvorova u konstrukciji, bilo je potrebno ostvariti takvu tipsku čvomu vezu koja će se brzo i jednostavno moći formirati na mestu montaže primenom standardnih elemenata, prmvatnih kriški sa jednim, dva ili tri priključka za prihvat kablova, te običnih kriški kojima se dopunjuje cilindrična struktura, a koje služe za definisanje projektne geometrije sistema.

Demontažna tipska Čvorna veza za integralno zategnute (tensegriti) konstruktivne sisteme, prema pronalasku, prikazana na slici 2 u poprečnom preseku, obuhvata gornji tanjir 2 i donji tanjir 3 koji su identičnog oblika, a koji zahvataju svojim oblikovanim obodima 4 tela, prihvatnih kriški 5 (sa tri priključka), odnosno 6 (sa dva priključka), 7 (sa jednim priključkom), ili pojasne kriške 8 sa jednim priključkom u sredini, ili kriški 9 za umetanje (koje su bez priključaka).

Tanjiri, gornji 2 i donji 3 , su povezani centralnim zavrtnjem 1 koji je provučen kroz centralne otvore 21 , odnosno 31 , na tanjirima 2 i 3 i svojim navojima, na gornjem kraju 12 i donjem kraju 13 pritegnut pomoću standardnog sklopa za pritezanje, koji obuhvata podložnu pločicu 10 koja je pritegnuta šestougaonom čaurom 15 sa prorezima sa osiguračem, učvršćenom sa gornje strane navrtkom 18 sa podloškom 20 (koja može biti elastična). Sa donje strane centralni zavrtanj 1 je navojno (svojim navojem 13) spregnut sa konusnim elementom 25 koji je uglavljen i zavaren za cev 30.

Na slici 3 je prikazan izgled oblikovanog tanjira (2, 3) u poprečnom preseku, gde uočavamo centralni otvor (21, 31) i oblikovani obod 4 koji je zakošen ka unutra i koji ima zaobljene ivice. Na slici 3 je prikazan i uvećani detalj A na kojem vidimo izgled zaobljenog kružnog žljeba oblikovanog duž unutrašnje ivice oblikovanog oboda 4 ravne površine tela oblikovanog tanjira (2, 3), a koji je žljeb predviđen za rasterećenje unutrašnje ivice usled delovanja sila koje teže da izvuku kriške sa priključcima (5, 6, 7 ih 8) obuhvaćene oblikovanim obodom 4 tj. teže da razvuku obod 4 ka spoljašnjosti.

Slika 4 prikazuje bočni pogled na prihvatnu krišku 5 sa tri priključka, koja je posebno oblikovana primenom analize korišćenjem metoda konačnih elemenata. Razmatrani su kriterijumi uslova loma za materijale izložene višeosnom naponskom stanju. Analiza je sprovedena za tri osnovne komponente tipske čvorne veze i to za tanjir, za prihvatnu i pojasmi krišku i za priključke na kriškama pri čemu su uzeti u obzir i njihovi međusobni uticaji.

Na osnovu zadatih sila i graničnih uslova oslanjanja sistem je posmatran kao skup izdvojenih komponenti, smatrajući daje komponenta koja se ne proračunava kruta. Interaktivno dejstvo dve i više komponenti nije uzeto u obzir (što bi se moralo uzeti u obzir kod optrmizacije čvorne veze). Uticaj elemenata je opisan samo silama, ali ne i njihovom elastičnošću.

Iz rezultata su uočene zone najvećih opterećenja kao i .zone u kojima je moguća ušteda materijala - zbog rasterećenja. Kod kriški su uočeni veoma visoki naponi na ivici opterećenog otvora, što je ukazalo da zone oko ivica opterećenih otvora treba da se lokalno ojačaju kod komponenata kriški. Na osnovu svega, ostvarene su prihvatna kriška 5 sa tri priključka, prikazana na slici 4, prihvatna kriška 6 sa dva priključka prikazana na slici 5, prihvatna kriška 7 sa jednim priključkom, kao i pojasna kriška 8 sa jednim priključkom u sredini, prikazana na slici 7. Sve kriške imaju izgled odozgo prikazan na slici 9a, dok kriška za umetanje 9, koja je prikazana na slici 8, a koja služi za popunjavanje praziiih mesta u sklopu tela čvorne veze, prema pronalasku, ima izgled odozgo prikazan na slici 9b.

Slika 10 prikazuje moguća mesta (ima ih 12) za postavljanje kriški sa priključcima i kriški za umetanje u sklopu čvorne veze, prema pronalasku, a u zavisnosti od mesta i položaja čvora u integralno zategnutom (tensegriti) konstrukcionom sistemu.

Slike 11 do 17 prikazuju bočni pogled na ostale elemente tipske čvorne veze i to: navrtku 18 (slika 11), podlošku 20 (slika 12), šestougaonu čauru 15 sa prorezima sa osiguračem (slika 13), podložnu pločicu 10 (slika 14), konusni element 25 (slika 15) i cev 30 (slika 16), pri čemu se konusni element 25 uglavljuje u cev 30 i spaja zavarivanjem. Slika 17 prikazuje bočni pogled na centralni zavrtanj 1, gde uočavamo gornji navoj 12, donji navoj 13, i otvor kroz koji se provlači osigurač šestougaone čaure 15 , a koji onemogućava lagano odvijanje šestougaone čaure 15 tokom vremena i pod dejstvom sila zatezanja i na taj način postepeno popuštanje čvrstine spoja koje bi moglo dovesti i do raspadanja čvorne veze.

Slika 18 prikazuje prostorni izgled jednog od mogućih načina vezivanja u čvoru, gde uočavamo napred pomenute i opisane delove i elemente tipske čvorne veze prema pronalasku i način njihovog spajanja odnosno njihove položaje u samoj tipskoj čvornoj vezi. Izgled jedne spojene čvorne veze prema pronalasku prikazan je na slici 19 .

Iako je čvorna veza opisana na specifičnom primeru izvođenja, kada su pojedine kriške za prihvatanje odnosno pojasne kriške ili kriške za umetanje prikazane u određenim položajima (slike 18 i 19) potrebno je naglasiti da je moguć i njihov drugačiji međusobni raspored u zavisnosti od mesta i položaja primene, čime je sve ostalo u okviru pronalazačke zamisli kako je opisana i definisana u priloženim patentnim zahtevima.

Claims (4)

1. Demontažna tipska čvorna veza za integralno zategnute (tensegriti) konstruktivne sisteme, naznačen o time, što obuhvata gornji tanjir (2) i donji tanjir (3) koji su povezani centralrrim zavrtnjem (1) koji je provučen kroz centralne otvore(21), odnosno (31), na tanjirima ( 2 i 3) i svojim navojima, na gornjem kraju (12) i donjem kraju (13) pritegnut pomoću standardnog sklopa za pritezanje, koji obuhvata podložnu pločicu (10) koja je pritegnuta šestougaonom čaurom(15) sa prorezima sa osiguračem, učvršćenom sa gornje strane navrtkom (18) sa podloškom(20) (koja može biti elastična); i što gornji tanjir (2) i donji tanjir (3), koji su identičnog oblika, a koji svojim oblikovanim obodima (4), zakoŠenim ka unutra i sa zaobljenim kružnim žljebom oblikovanim duž unutrašnje ivice oblikovanog oboda (4), zahvataju tela prihvatnih kriški (5) sa tri priključka, odnosno (6) sa dva priključka, (7) sa jednim priključkom, ih pojasne kriške (8) sa jednim priključkom u sredini, ili kriški ( 9) za umetanje, koje su bez priključaka, pri čemu je centralni zavrtanj (1) sa donje strane svojim navojem (13) navojno spregnut sa konusnim elementom (25) koji je uglavljen i zavaren za cev (30).

2. Demontažna tipska čvorna veza za integralno zategnute (tensegriti) konstruktivne sisteme, prema patentnom zahtevu 1,naznačena ti m e, da su prihvatna kriška (5) sa tri priključka, prihvatna kriška (6) sa dva priključka, prihvatna kriška (7) sa jednim priključkom i pojasna kriška (8) sa jednim priključkom u sredini, oblikovani na telu tako da su sektori oko opterećenih otvora lokalno ojačani, dok se telo kriške postepeno sužava počev od obodne površine ka centru čvorne veze.

3. Demontažna tipska čvorna veza za integralno zategnute (tensegriti) konstruktivne sisteme, prema patentnom zahtevu 1,naznačena ti m e, daje konusni element (25) uglavljen i zatim zavaren za cev (30).

4. Demontažna tipska čvorna veza za integralno zategnute (tensegriti) konstruktivne sisteme, prema patentnom zahtevu 1, naznačena ti m e, da je predviđeno ukupno dvanaest mogućih mesta za postavljanje kriški sa priključcima (5, 6, 7 ili 8) ili kriški za umetanje (9), a u zavisnosti od mesta i položaja čvora u integralno zategnutom (tensegriti) konstrukcionom sistemu.