RU218963U1

RU218963U1 - Узловое соединение пространственной стержневой структурной конструкции

Info

Publication number: RU218963U1
Application number: RU2022135341U
Authority: RU
Inventors: Владимир Филиппович Мущанов; Александр Владимирович Мущанов
Filing date: 2022-12-30
Publication date: 2023-06-21

Abstract

Полезная модель относится к области строительства, а именно к пространственным стержневым структурным покрытиям, в частности к соединениям структурных конструкций. Узловое соединение пространственной стержневой структурной конструкции, включающее коннектор, элементы крепления, соединительный элемент, элементы поясов и раскосов, образующие грани пирамиды, отличается тем, что коннектор выполнен из малоуглеродистой стали в виде прямоугольника, углы которого срезаны секущей плоскостью под одинаковым углом, в центре каждой из поверхностей, образованных этим сечением, сделано отверстие с резьбой под шпильку из высокопрочной стали, на другом конце которой установлен соединительный элемент, выполненный из малоуглеродистой стали, для крепления стержня, представляющего трубу стандартного сечения, соединительный элемент имеет отверстие для шпильки с резьбой, ограничительный бурт для базирования трубы и группу отверстий для крепления трубы, а на шпильке установлены две контргайки. 10 ил., 1 табл.

Description

Полезная модель относится к области строительства, а именно к пространственным стержневым структурным покрытиям, в частности к соединениям структурных конструкций.

Известно узловое решение «MERO», содержащее металлические стержни с конусообразными концами, приваренными к трубе, через осевые отверстия которых пропущен высокопрочный болт, коннектор с резьбовыми отверстиями для высокопрочных болтов, образуя шарнирное соединение элементов [1].

Недостатком такого решения является трудоемкость изготовления и монтажа, что обусловлено изготовлением стержней с конусообразными концами и наличием сварочных работ.

Наиболее близким к полезной модели является узловое соединение стержней, включающее узловой элемент с нарезными отверстиями, втулками на концах стержней и крепежными болтами [2].

Однако к недостаткам такого решения узлового соединения следует отнести комбинированный подход соединений элементов в узле, т. е. наличие и болтового, и сварного соединения.

Сущностью полезной модели является полный отказ от сварочных работ, простота конструктивного решения и, как следствие, уменьшение стоимости на изготовление и трудозатраты, а также использование массово производимых в строительстве сечений элементов.

Целью полезной модели является разработка нового конструктивного решения узлового соединения структурного покрытия, направленного на ориентацию сегодняшнего рынка металлопроката, упрощение изготовления и монтажа структурного покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что в узловом соединении пространственной стержневой структурной конструкции, включающем коннектор, элементы крепления, соединительный элемент, элементы поясов и раскосов, образующих грани пирамиды, высокопрочную шпильку, стягивающую между собой коннектор, соединительный элемент и стержень структурного покрытия, все элементы имеют безсварочное соединение. Все элементы являются соосными в направлении стержня. Всего в коннектор приходит восемь стержней, из них четыре поясных стержня и четыре раскоса.

На фиг. 1 показано конструктивное решение узлового соединения пространственной стержневой структурной конструкции; на фиг. 2 - коннектор; на фиг. 3 - сечение 1-1 - коннектора; на фиг. 4 - сечение 2-2 коннектора; на фиг. 5 - соединительный элемент (заглушка); на фиг. 6 - сечение 1-1 соединительного элемента (заглушки); на фиг. 7 - сечение 2-2 соединительного элемента (заглушки); на фиг. 8 - высокопрочная шпилька; на фиг. 9 - стержень; на фиг. 10 - сечение 1-1 стержня.

Узловое соединение пространственной стержневой структурной конструкции состоит из коннектора 1 (фиг. 2), высокопрочной шпильки 2 (фиг. 8), соединительного элемента (заглушки) 3 (фиг. 5), стержня (раскоса) 4 (фиг. 9), группы болтовых соединений 5 (фиг. 1), гаек 6 (фиг. 1) для высокопрочной шпильки 2 и гаек для группы болтовых соединений 5 (фиг. 1). В коннекторе 1 устраиваются отверстия 8 под высокопрочную шпильку 2 согласно углу наклона стержней 4. Отверстие 8 от кромки коннектора 1 вглубь составляет 1/6 его принятого поперечного сечения, но не менее 20 мм. Резьба в отверстии 8 выполняется правой. Возможные марки стали для коннектора 1: Сталь 45 по ГОСТ 1050-88 или Сталь 40Х по ГОСТ 4543-2016.

На фиг. 3, фиг. 4, фиг. 6, фиг. 7, фиг. 10 подробно изображены конструктивные особенности, описанные ниже.

Поперечное сечение соединительного элемента (заглушки) 3 равно поперечному сечению стержня (раскоса) 4. Длина элемента назначается из условия принятой группы болтовых соединений 5 (работающих на условный срез). Под эту группу болтовых соединений 5 в соединительном элементе (заглушке) 3 выполняются сквозные резьбовые отверстия 9. Сечение соединительного элемента (заглушки) 3 подрезается на толщину сечения стержня (раскоса) 4. Длина подрезки составляет

, где

это длина соединительного элемента (заглушки) 3, что позволяет соединительному элементу одновременно исполнять роль заглушки. По углам сечения также выполняются фаски, равные радиусу наружного закругления сечения стержня (раскоса) 4. Значения радиуса наружного закругления указан в ГОСТ 30245-2012, с.32. Также в соединительном элементе (заглушке) 3 устраивается резьбовое отверстие 10 под высокопрочную шпильку 2, глубиной

, но не менее 20 мм. Резьба в резьбовом отверстии 10 выполняется левой. Возможные марки стали для соединительного элемента (заглушки) 3: углеродистые стали обыкновенного качества с массовой долей углерода не менее 0,14.

Высокопрочная шпилька 2 соединяет между собой коннектор 1 и соединительный элемент (заглушку) 3. Сечение шпильки принимается из условия максимальных усилий на сжатие или растяжение. Резьба на конце высокопрочной шпильки 2, приходящем к коннектору 1 правая, а к соединительному элементу/заглушке 3 левая. Класс прочности высокопрочной шпильки - 40Х «СЕЛЕКТ».

Группа болтов 5 необходима для соединения между собой стержня (раскоса) 4 и соединительного элемента (заглушки) 3. Количество болтов и их сечение в группе болтового соединения принимается в зависимости от расчетного усилия на условный срез, возникающее от продольной силы в стержне.

В стержне из гнутых замкнутых сварных профилей 4 выполняются соосные резьбовые отверстия 11 с резьбовыми отверстиями 10 в соединительном элементе (заглушке) 3.

Все болтовые соединения контрятся высокопрочными гайками 6 для высокопрочной шпильки 2 и гайками 7 для группы болтовых соединений 5.

Пример реализации устройства указан без примыкания стержней верхнего пояса к коннектору.

Пример состава узлового соединения представлен в таблице 1 относительно фиг. 1.

Таблица 1. Состав узлового соединения «СОЮЗ»
№ п/п	Обозн. на фиг. 1	Название	Сечение	Материал; (класс прочности)	Функция
1	2	3	4	5	6
1	1	Коннектор	Прокатный стальной квадрат	Сталь 45 по ГОСТ 1050-88 Сталь 40Х по ГОСТ 4543-2016	Соединение всех элементов в единый узел; восприятие продольных сил от стержней; восприятие расчетных нагрузок
2	2	Высокопрочная шпилька	Шпилька	40Х «СЕЛЕКТ»	Соединение/стягивание дет. 1 и дет. 3; восприятие расчетных нагрузок
3	3	Соединительный элемент (заглушка)	Прокатный стальной квадрат	Углеродистые стали обыкновенного качества с массовой долей углерода не менее 0,14	Заглушка для дет. 4; соединение между собой дет. 2 и дет. 4
4	4	Стержень (раскос)	Гнутый замкнутый сварной профиль	Углеродистые стали обыкновенного качества с массовой долей углерода не менее 0,14	Восприятие расчетных нагрузок
5	5	Группа болтов соединения	Болт	5.6 - 6.8	Соединение дет. 3 и дет. 4; восприятие нагрузок на условный срез

Детали 6 и 7 фиг. 1 не представлены в таблице 1, так как выполняют только функции контрирования болтовых соединений.

Источники информации

1. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 2. Конструкции зданий: Учеб.для строит. вузов / В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов, Б.И. Белый и др.; Под ред. В.В. Горева. - 3-е идз., стер. - М.; Высш. шк., 2004. - 528 с: ил. (аналог).

2. Авторское свидетельство ССР №528374, кл. E 04B 1/58, 1973 (прототип).

Claims

Узловое соединение пространственной структурной конструкции, состоящее из трубчатых стержневых поясов и раскосов, образующих стержневые пирамиды, присоединенных в вершинах пирамид к коннектору, отличающееся тем, что концы стержневых элементов поясов и раскосов выполнены с установленными в них со стороны коннектора заглушками, имеющими на боковых поверхностях отверстия для крепежных элементов, соосных отверстиям на боковых поверхностях соответствующих трубчатых стержневых элементов, и центральным резьбовым отверстием на торцевой поверхности заглушки, выполненной в виде ограничительного бурта, причем на поверхностях коннектора выполнены резьбовые отверстия под шпильку, расположенную в соответствие с наклоном присоединяемого к коннектору стержня, а противоположный конец шпильки завинчен в центральное резьбовое отверстие ограничительного бурта, при этом на шпильке установлены две контргайки.