RU196046U1

RU196046U1 - SPACE FRAME CONNECTION NODE

Info

Publication number: RU196046U1
Application number: RU2019128697U
Authority: RU
Inventors: Сергей Геннадьевич Сааков; Александр Вильевич Боровик; Дмитрий Сергеевич Сааков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "САБО СИСТЕМС"
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2020-02-14

Abstract

Узел соединения стержней пространственных каркасов относится к области строительства и может быть использован в пространственных каркасах зданий в качестве узла соединения элементов несущих конструкций покрытий, перекрытий и стен зданий и сооружений, содержит узловой элемент в виде полнотелого основания цилиндрической формы с расположенными на его внешней боковой поверхности под углом к плоскостям основания установочными площадками, в которых сделаны отверстия с резьбой для крепежа элементов каркаса конструкции в виде стержней, представляющих собой полую монолитную профильную трубу, состоящую из наружного профиля прямоугольного сечения. Стержни выполнены с двумя технологическими отверстиями для введения и установки крепежных болтов в боковой стенке и размещенными внутри элементами жесткости в виде продольных ребер, разделяющих профиль стержней на полые прямоугольные полости: верхнюю, центральную, образующую несущий профиль, и нижнюю, с дугообразными перемычками в объеме верхней и в объеме нижней полости. Технический результат - повышение жесткости и прочности узла соединения пространственных каркасов, обладающего большими формообразующими возможностями при полном отсутствии сварочных соединений. 3 ил.The node for connecting rods of spatial frames refers to the field of construction and can be used in spatial frames of buildings as a node for connecting elements of load-bearing structures of coatings, ceilings and walls of buildings and structures, contains a node in the form of a solid base of cylindrical shape located on its outer side surface under angle to the base planes with mounting pads in which holes are made with threads for fixing the frame elements of the structure in the form of rods, etc. representing a hollow monolithic profile pipe consisting of an external profile of rectangular section. The rods are made with two technological holes for the introduction and installation of fixing bolts in the side wall and the stiffeners placed inside are longitudinal ribs dividing the rods into hollow rectangular cavities: upper, central, forming a bearing profile, and lower, with arched jumpers in the upper volume and in the volume of the lower cavity. The technical result is an increase in the rigidity and strength of the junction of spatial frames, which has great formative capabilities in the complete absence of welding joints. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в пространственных каркасах зданий в качестве узла соединения элементов несущих конструкций покрытий, перекрытий и стен зданий и сооружений, и может быть использована при строительстве большепролетных конструкций (торгово-развлекательные и бизнес центры, спортивные залы, арены, корты, аэропорты, вокзалы, парковки) и малых архитектурных форм (купола, атриумы, зенитные фонари, остановки общественного транспорта, навесы). The utility model relates to the field of construction and can be used in the spatial framework of buildings as a junction of the elements of the supporting structures of coatings, floors and walls of buildings and structures, and can be used in the construction of large-span structures (shopping and entertainment and business centers, gyms, arenas , courts, airports, stations, parking lots) and small architectural forms (domes, atriums, anti-aircraft lights, public transport stops, awnings).

Узел соединения стержней пространственных каркасов состоит из двух основных частей: узлового элемента в форме многогранника с резьбовыми отверстиями и стержней.The node connecting the rods of spatial frames consists of two main parts: a nodal element in the form of a polyhedron with threaded holes and rods.

Известен узел соединения пространственных каркасов, выполненный в виде пустотелого цилиндра с расположенными на его внешней боковой поверхности под углом к плоскостям оснований установочными площадками, в которых сделаны сквозные отверстия для крепежа стержней (патент WO2005111330 на изобретение, МПК Е04В 1/38, 2005.11.24).A known connection node of spatial frames, made in the form of a hollow cylinder with installation pads located on its outer side surface at an angle to the base planes, in which through holes for fixing rods are made (patent WO2005111330 for invention, IPC Е04В 1/38, 2005.11.24) .

Такой узел выполнен с помощью стержней из профильной трубы с крепежными площадками на торцах. В крепежных площадках сделаны отверстия с внутренней резьбой. Стержень прикладывается одной из крепежных площадок вплотную к установочной площадке узла соединения таким образом, чтобы отверстия, выполненные в крепежной площадке, совпали со сквозными отверстиями, выполненными в установочной площадке. С внутренней стороны цилиндрической поверхности узла соединения через сквозные отверстия в его установочной площадке в резьбовые отверстия элемента каркаса вкручивают и затягивают крепежные болты с радиусными шайбами. Аналогичным образом крепят противоположный торец элемента каркаса к другому узлу соединения, а также другие стержни к данному узлу соединения.Such a node is made using rods from a profile pipe with mounting pads at the ends. Holes with internal threads are made in the mounting pads. The rod is applied to one of the mounting pads close to the installation site of the connection unit so that the holes made in the mounting site coincide with the through holes made in the installation site. On the inner side of the cylindrical surface of the connection node through the through holes in its installation site into the threaded holes of the frame element is screwed and tightened the mounting bolts with radius washers. Similarly, the opposite end of the frame element is attached to another connection node, as well as other rods to this connection node.

Однако данный узел соединения пространственных каркасов имеет свои недостатки.However, this node connecting spatial frames has its drawbacks.

Это ограничение его размера и, соответственно, минимального веса, поскольку внутренний диаметр узла должен быть достаточен для установки изнутри крепежных болтов с шайбами. Толщина стенки узла соединения также ограничена необходимостью выдерживать нагрузки конструкции. Кроме того, она же задает допустимый угол наклона элемента каркаса относительно плоскости самого узла и, соответственно, степень криволинейности поверхности конструкции. Для плотного примыкания крепежных болтов к внутренней стенке узла соединения требуются специальные радиусные шайбы, что также ведет к удорожанию конструкции.This is a limitation of its size and, consequently, its minimum weight, since the internal diameter of the assembly must be sufficient to install fixing bolts with washers from the inside. The wall thickness of the joint is also limited by the need to withstand the load of the structure. In addition, it also sets the allowable angle of inclination of the frame element relative to the plane of the assembly itself and, accordingly, the degree of curvature of the surface of the structure. For tight adjoining of the fixing bolts to the inner wall of the connection unit, special radius washers are required, which also leads to an increase in the cost of the structure.

Известен узел соединения пространственных каркасов, позволяющих изготавливать криволинейные поверхности конструкций (патент №137302 на полезную модель, МПК Е04В1/58, 2014.02.10), выполненный цилиндрическим, с расположенными на его внешней боковой поверхности под углом к плоскостям оснований установочными площадками, в которых сделаны отверстия для крепежа элементов каркаса конструкции, при этом узел соединения выполнен полнотелым, а внутри отверстий для крепежа нарезана резьба. Узел соединения элементов каркасной конструкции содержит основания, установочные площадки с резьбовыми отверстиями. Элементы каркаса выполнены в виде стержней из профильной трубы с крепежными площадками на торцах, в которых выполнены сквозные отверстия, и технологическими отверстиями для введения и установки крепежных болтов. A known connection node of spatial frames, allowing to produce curved surfaces of structures (patent No. 137302 for utility model, IPC Е04В1 / 58, 2014.02.10), made cylindrical, with installation sites located on its outer side surface at an angle to the base planes, in which holes for mounting elements of the frame of the structure, while the connection node is made full-bodied, and a thread is cut inside the holes for the fastener. The junction of the elements of the frame structure contains bases, installation sites with threaded holes. The frame elements are made in the form of rods from a profile pipe with mounting pads at the ends, in which through holes are made, and technological holes for the introduction and installation of fixing bolts.

Использование данного узла соединения пространственных каркасов имеет высокую технологичность монтажа конструкции, но имеет и существенный недостаток. При изготовлении стержней из профильной трубы, изготовленной из алюминиевого сплава, используются крепежные площадки, также изготовленные из алюминиевого сплава. При этом крепежные площадки ввариваются во внутреннюю полость профильной трубы. Крепежные площадки в данном узле принимают на себя основную нагрузку конструкции, а места сварки существенно уменьшают несущую способность конструкции. Как следствие для достижения конструкцией необходимой несущей способности приходится увеличивать сечение профиля, что приводит к существенному удорожанию конечного продукта. Недостатком также является технологическая сложность, связанная с ограничениями использования сварки.The use of this node connecting spatial frames has a high adaptability of installation, but also has a significant drawback. In the manufacture of rods from a profile pipe made of aluminum alloy, mounting pads are also used, also made of aluminum alloy. In this case, the mounting pads are welded into the internal cavity of the profile pipe. The mounting pads in this assembly take up the main load of the structure, and the weld points significantly reduce the bearing capacity of the structure. As a result, in order to achieve the required load-bearing capacity by the structure, it is necessary to increase the profile cross-section, which leads to a significant increase in the cost of the final product. The disadvantage is also the technological complexity associated with the limitations of the use of welding.

Дальнейшее развитие систем несущих конструкций покрытий, перекрытий и стен зданий и сооружений с применением в качестве стержней профилированного алюминиевого сплава, позволило сооружать эффектные и функциональные крупномасштабные композиции. Further development of the systems of load-bearing structures of coatings, ceilings and walls of buildings and structures using profiled aluminum alloy as rods made it possible to construct spectacular and functional large-scale compositions.

Известна самонесущая сетчатая конструкция (патент №181496 на полезную модель, МПК Е04В1/58, 2018.07.17), содержащая стержневой элемент, представляющий собой полую профильную трубу, выполненную из алюминия или алюминиевого сплава, состоящую из наружного профиля прямоугольного сечения, и размещенных внутри него по всей длине профиля элементов жесткости в виде двух круглых трубок одинакового диаметра, соединенных с наружным профилем перемычками. Known self-supporting mesh design (patent No. 181496 for utility model, IPC Е04В1 / 58, 2018.07.17), containing a rod element, which is a hollow profile pipe made of aluminum or aluminum alloy, consisting of an external profile of rectangular cross-section, and placed inside it along the entire length of the profile of the stiffeners in the form of two round tubes of the same diameter, connected to the outer profile by jumpers.

Недостатком известной модели является то, что для соединения стержня к узловому элементу в верхней части стержня необходимо на всю глубину профиля выполнить технологические отверстия, через которые в дальнейшем вводят резьбовые соединительные элементы (болты). Наличие технологического отверстия, выполненного на всю глубину профиля, существенно ослабляет жесткость всей конструкции, так как разрываются элементы жесткости в виде круглых трубок и верхняя стенка стержневого элемента.A disadvantage of the known model is that for connecting the rod to the nodal element in the upper part of the rod, it is necessary to make technological holes through the entire depth of the profile through which threaded connecting elements (bolts) are subsequently inserted. The presence of a technological hole, made to the full depth of the profile, significantly weakens the rigidity of the entire structure, since the stiffeners in the form of round tubes and the upper wall of the rod element are torn.

Задачей заявляемой полезной модели является устранение недостатков технических решений прототипов. The objective of the claimed utility model is to eliminate the disadvantages of technical solutions of the prototypes.

Техническим результатом полезной модели является повышение жесткости и прочности узла соединения пространственных каркасов, обладающего большими формообразующими возможностями при полном отсутствии сварочных соединений.The technical result of the utility model is to increase the rigidity and strength of the junction of spatial frames, which has great formative capabilities in the complete absence of welding joints.

Технический результат достигается за счет того, что в известном узле соединения пространственных каркасов, содержащего узловой элемент в виде полнотелого основания цилиндрической формы с расположенными на его внешней боковой поверхности под углом к плоскостям основания установочными площадками, в которых сделаны отверстия с резьбой для крепежа элементов каркаса конструкции в виде стержней с боковыми технологическими отверстиями для введения и установки крепежных болтов. Стержни представляют собой полую монолитную профильную трубу, состоящую из наружного профиля прямоугольного сечения, с размещенными внутри него ребрами жесткости и дугообразными перемычками. Ребра жесткости разделяют профиль на прямоугольные полости: верхнюю, центральную, образующую несущий профиль, и нижнюю. Дугообразные перемычки размещены в объемах верхней и нижней полости и выполнены совмещенными со стенками полостей. На боковой грани профиля выполнено два технологических отверстия, через которые в дальнейшем вводят резьбовые соединительные элементы (болты).The technical result is achieved due to the fact that in the known node of the connection of spatial frames containing a nodal element in the form of a solid base of cylindrical shape with installation pads located on its outer lateral surface at an angle to the base planes, in which holes are made with threads for fixing the frame elements of the structure in the form of rods with side technological holes for the introduction and installation of mounting bolts. The rods are a hollow monolithic profile pipe, consisting of an external profile of rectangular cross section, with stiffeners and arcuate jumpers placed inside it. Stiffeners divide the profile into rectangular cavities: the upper, central, forming the supporting profile, and the lower. Arcuate jumpers are placed in the volumes of the upper and lower cavities and are made combined with the walls of the cavities. Two technological holes are made on the side face of the profile, through which threaded connecting elements (bolts) are subsequently inserted.

Заявляемое техническое решение поясняется следующими графическими материалами:The claimed technical solution is illustrated by the following graphic materials:

на фиг.1 - представлен узел соединения конструкций пространственного каркаса с двумя технологическими отверстиями; figure 1 - presents the connection node of the structures of the spatial frame with two technological holes;

на фиг. 2 - схематично изображен разрез стержня.in FIG. 2 - schematically shows a section of a rod.

на фиг. 3 - представлено сечение А-А фиг. 1.in FIG. 3 shows a section AA of FIG. 1.

Как показано на фиг. 1 узел соединения пространственных каркасов, содержит полнотелое основание 1 цилиндрической формы. На его внешней боковой поверхности под углом к плоскостям основания расположены установочные площадки 2, в которых сделаны отверстия 3 с резьбой для крепежа элементов каркаса конструкции, в виде стержней 4 из профильной трубы с технологическими отверстиями 5 для введения и установки крепежных болтов 6. As shown in FIG. 1 connection node of spatial frames, contains a solid base 1 of a cylindrical shape. On its outer side surface, at an angle to the base planes, there are installation pads 2 in which holes 3 are made with threads for fastening the frame elements of the structure, in the form of rods 4 from a profile pipe with technological holes 5 for introducing and installing fixing bolts 6.

Как показано на фиг. 2 стержни 4 выполнены в виде прямоугольного профиля из алюминиевого сплава и разделены ребрами жесткости 8 на прямоугольные секции: верхнюю 9, центральную 10 и нижнюю 11. Верхняя 9 и нижняя 11 секции выполнены с дугообразными перемычками 12, образующими сквозные отверстия 13 под болт. Верхняя часть стержня 4 имеет П-образную конфигурацию 14 для монтажа резиновых уплотнителей и метизов.As shown in FIG. 2 rods 4 are made in the form of a rectangular profile of aluminum alloy and are divided by stiffeners 8 into rectangular sections: upper 9, central 10 and lower 11. The upper 9 and lower 11 sections are made with arched jumpers 12, forming through holes 13 for the bolt. The upper part of the rod 4 has a U-shaped configuration 14 for mounting rubber seals and hardware.

Как показано на фиг. 1 и фиг. 2 ребра жесткости поз. 8 не разрываются, а остаются целыми, что позволяет значительно повысить жесткость и прочность узла соединения пространственных каркасов. Кроме этого, верхняя стенка стержневого элемента, имеющая П-образную конфигурацию, для монтажа резиновых уплотнителей и метизов, также остается монолитной, без разрывов, что позволяет значительно повысить жесткость и прочность узла соединения пространственных.As shown in FIG. 1 and FIG. 2 stiffening ribs pos. 8 do not break, but remain intact, which can significantly increase the stiffness and strength of the junction of the spatial frames. In addition, the upper wall of the rod element, having a U-shaped configuration, for mounting rubber seals and hardware, also remains monolithic, without breaks, which can significantly increase the rigidity and strength of the spatial connection site.

Узловые элементы могут иметь от 3-х до 18-ти граней для соединений со стержнями, являются полнотелыми и изготавливаются из алюминиевого сплава, например, Д16 по ГОСТ 4784-97. Каждая грань находится под определенным углом, задающим, с помощью присоединенных стержней, кривизну поверхности всей конструкции. В каждой грани узлового элемента находится по два отверстия с резьбой для соединения со стержнями с помощью высокопрочных болтов. Стержни изготавливаются в виде профиля из алюминиевого сплава, например, АД35 Т6 по ГОСТ 4784-97. Верхняя часть профиля имеет конфигурацию для монтажа резиновых уплотнителей первого, второго и третьего уровня для организации двухуровневого или трехуровневого отвода конденсата и метизов. В боковой части профиля фрезеруются овальные технологические отверстия, через которые производится болтовое соединение узловых элементов и стержней.Nodal elements can have from 3 to 18 faces for connections with rods, are solid and made of aluminum alloy, for example, D16 according to GOST 4784-97. Each face is at a certain angle, which determines, with the help of attached rods, the curvature of the surface of the whole structure. There are two threaded holes in each face of the nodal element for connecting to the rods using high-strength bolts. The rods are made in the form of a profile of an aluminum alloy, for example, AD35 T6 according to GOST 4784-97. The upper part of the profile is configured for mounting rubber seals of the first, second and third levels for the organization of a two-level or three-level drainage of condensate and hardware. In the lateral part of the profile, oval technological holes are milled through which a bolted connection of nodal elements and rods is made.

Данная схема крепления конструкций позволяет осуществить соединение узловых элементов и стержней без применения сварочных технологий, что увеличивает скорость производства и монтажа конструкций. This scheme of fastening structures allows the connection of nodal elements and rods without the use of welding technology, which increases the speed of production and installation of structures.

Монтаж конструкций с использованием данного типа узлового соединения производится в следующем порядке:Installation of structures using this type of nodal connection is carried out in the following order:

Соединение стержня 4 с узловым элементом 1 производится с помощью высокопрочных болтов 6. Стержень 4 прикладывают торцом вплотную к установочной площадке 2 узлового элемента 1 таким образом, чтобы отверстия 3 совпали с отверстиями, образованными в верхней 9 и нижней 11 секциях. Через технологические отверстия 5 внутрь стержня 4 вводят болты 6, далее пропускают их через отверстия 13 и вкручивают в резьбовые отверстия 3 узлового элемента 1. Аналогичным образом соединяются другие стержни с узловыми элементами до окончательной сборки всей конструкции с заданной криволинейной поверхностью. The connection of the rod 4 with the node element 1 is carried out using high-strength bolts 6. The rod 4 is applied end-to-end close to the installation site 2 of the node element 1 so that the holes 3 coincide with the holes formed in the upper 9 and lower 11 sections. Bolts 6 are inserted through the technological holes 5 into the rod 4, then they are passed through the holes 13 and screwed into the threaded holes 3 of the knot element 1. Other rods are connected with the knot elements in the same way until the final assembly of the entire structure with a given curved surface.

Claims

The junction of the rods of spatial frames, containing a nodal element in the form of a full-bodied base of cylindrical shape with mounting pads located on its outer lateral surface at an angle to the base planes, in which holes are made with threads for fastening the frame elements of the structure in the form of rods representing a hollow monolithic profile a pipe consisting of an external profile of rectangular cross section, characterized in that the rods are made with two technological holes for introduced installation and installation of fixing bolts in the side wall and stiffeners placed inside in the form of longitudinal ribs dividing the profile of the rods into hollow rectangular cavities: the upper, central, forming the supporting profile, and the lower, with arched jumpers in the volume of the upper and in the volume of the lower cavity.