RU2778912C1 - Пространственный стержневой каркас - Google Patents
Пространственный стержневой каркас Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778912C1 RU2778912C1 RU2022102305A RU2022102305A RU2778912C1 RU 2778912 C1 RU2778912 C1 RU 2778912C1 RU 2022102305 A RU2022102305 A RU 2022102305A RU 2022102305 A RU2022102305 A RU 2022102305A RU 2778912 C1 RU2778912 C1 RU 2778912C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rods
- faces
- rod frame
- spatial
- hexagons
- Prior art date
Links
- 230000001808 coupling Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 229920000406 phosphotungstic acid polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области строительства, в частности к пространственному стержневому каркасу. Технический результат изобретения - упрощение сборки пространственного каркаса при одновременном сохранении прочности. Пространственный стержневой каркас включает стержни и узловые элементы многогранной формы с резьбовыми отверстиями на гранях для крепления стержней, при этом стержни имеют трубчатую цилиндрическую форму и выполнены с наружной резьбой на концах, диаметр наружной резьбы стержня соответствует диаметру резьбового отверстия и дополнительно содержит муфту с внутренней резьбой, выполненную с возможностью разъемного соединения стержней. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к области строительства, в частности к пространственному стержневому каркасу, и может быть использовано для создания стеновых конструкций, колонн, опор, перекрытий и сложных купольных сооружений различного назначения.
Известна структурная композиция Никифорова (патент на изобретение СССР №1636539, МПК E04B 7/00, опубл. 23.03.1991 г.), включающая объединенные в узлы стержневые элементы, имеющие симметричную угловую ориентацию осей, при этом каждый узел выполнен с возможностью присоединения к нему не более четырнадцати стержневых элементов с образованием условного ромбододекаэдра с центром в центре узла структуры. Стержневые элементы ориентированы по осям ромбододекаэдра по семи сквозным направлениям с общей точкой пересечения в центре узла.
В документе описывается возможность сборки конструкций различных форм, но отсутствует описание способа или типа соединения узловых и стержневых элементов.
Известен пространственный каркас зданий и сооружений, включающий узловое соединение стержней системы МАРХИ (патент на изобретение РФ №2577339, МПК E04B 1/58, опубл. 20.03.2016 г.), включающий 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. Путем вращения втулки и наличия контакта выступа с лыской создается вращательно-поступательное движение болта в сторону узлового элемента.
Недостатками данного технического решения являются усложненный механизм стыковки стержня и узлового элемента, большие трудозатраты на соединение деталей и изготовление таких деталей.
Наиболее близким аналогом является пространственный решетчатый каркас для установки панелей с различными многогранными узловыми точками и стержнями (патент на изобретение Германии №2436628, МПК E04B 1/19, опубл. 08.04.1976 г.), состоящий из стержней и узловых точек и предназначенный для облегчения полного заполнения панелями пространства между стержнями. Узловые точки для вставки представляют собой многогранники с гранями, включающими правильные восьмиугольники, правильные шестиугольники и квадраты; грани, включающие шестиугольники и квадраты; и грани, включающие восьмиугольники и квадраты. Площади поперечного сечения стержней совпадают с гранями этих узловых точек. Соединение может быть выполнено винтовыми муфтами внутри концов стержня и резьбовыми отверстиями в узловых точках. Возможно наличие уплотнительного элемента внутри стержня.
Недостатками данного технического решения являются усложненный механизм стыковки стержня и узлового элемента, повышенные трудозатраты на соединение деталей и изготовление таких деталей. Изобретение имеет винты на концах стержневых элементов для скрепления с узловым элементом и требует использования дополнительных элементов для фиксации винта. Сквозные отверстия в стержнях для обеспечения доступа к винтам ведут к ослаблению стенок и снижению прочностных характеристик стержня. Кроме того, существует необходимость использования специального инструмента для работы с винтом. Изобретение не имеет унификации деталей, так как подразумевает использование нескольких типов узловых элементов с разным количеством плоскостей и стержней с разным сечением в плане.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении производства деталей пространственного стержневого каркаса, снижении трудоемкости строительно-монтажных работ и обеспечении универсальности для применения в стержневых системах с различными углами примыкания стержней в составе одной конструкции.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в упрощении и повышении скорости сборки за счет унификации деталей при одновременном сохранении прочности пространственного стержневого каркаса.
Технический результат достигается тем, что пространственный стержневой каркас включает стержни и узловые элементы многогранной формы с резьбовыми отверстиями на гранях для крепления стержней, при этом стержни имеют трубчатую цилиндрическую форму и выполнены с наружной резьбой на концах, диаметр наружной резьбы стержня соответствует диаметру резьбового отверстия, и дополнительно содержит муфту с внутренней резьбой, выполненную с возможностью разъемного соединения стержней.
Далее изобретение поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1. Общий вид пространственного стержневого каркаса.
Фиг. 2. Общий вид узлового элемента.
Фиг. 3. Вид в разрезе узлового элемента в секущей плоскости А-А.
Фиг. 4. Вид в разрезе узлового элемента в секущей плоскости Б-Б.
Фиг. 5. Вид в разрезе узлового элемента в изометрии.
Пространственный стержневой каркас (1) содержит стержни (2), узловые элементы (3) с отверстиями (4) для крепления стержней (2), и муфту (5) для последовательного соединения стержней (2). Пространственный стержневой каркас (1) может дополнительно включать шестигранные контргайки для фиксации муфты (5) (фиг. 1).
Стержень (2) пространственного стержневого каркаса (1) представляет собой полую монолитную цилиндрическую трубу. На обоих концах стержня (2) выполнена наружная резьба для непосредственного крепления к узловому элементу (3).
Узловой элемент (3) пространственного стержневого каркаса (1) представляет собой элемент многогранной формы, являющейся производной от октаэдра или тетрагексаэдра. Узловой элемент (3) имеет четырнадцать граней, шесть из которых выполнены в форме квадрата (6), а остальные восемь граней выполнены в форме шестиугольников (7) с равными углами и разными длинами сторон. Длина сторон квадрата (6) соответствует наиболее длинной стороне шестиугольника (7) (фиг. 2).
На каждой из граней имеется глухое резьбовое отверстие для крепления стержней (2). Отверстие (4) имеет цилиндрическую резьбовую часть под стержни и усеченную коническую часть. Конические части, остающиеся пустыми при установке стержней, выполнены для снижения веса и экономии материалов. Диаметр резьбового отверстия (4) соответствует диаметру наружной резьбы стержня (2) (фиг. 3).
Шесть отверстий на гранях в форме квадратов (6) образуют ортогональные векторы, направленные друг к другу под углом 90° (фиг. 4). Отверстия на соседних гранях в форме шестиугольников (7) образуют векторы, направленные друг к другу под углом ±71° (α), а на гранях в форме шестиугольников (7), симметричных относительно оси, проходящей через центр грани в форме квадратов (6), под углом ±109° (β). Отверстия на соседних гранях в форме квадратов (6) и шестиугольников (7) образуют векторы, направленные друг к другу под углом ±54,5° (β/2) (фиг. 5).
Муфта (5) выполнена призматической с внутренней резьбой. В зависимости от используемых инструментов муфта (5) может иметь разную модификацию, например форму шестиугольника, треугольника или прямоугольника в сечении, преимущественно шестиугольника. При ручной сборке грани муфты служат для сцепления и исключения проскальзывания пальцев.
Муфта (5) предварительно ввинчена на всю длину в один из концов стержня. Муфта (5) служит для последовательного разъемного соединения стержней (2), при этом диаметр наружной резьбы стержня (2) соответствует диаметру внутренней резьбы муфты (5) (фиг. 1).
Пространственный стержневой каркас 1 может включать шестигранные контргайки (не показаны) для предотвращения отвинчивания и устранения люфтов муфты (5) в процессе эксплуатации. Контргайки устанавливаются с двух сторон от муфты (5).
Материалы, применяемые в деталях конструкции, композитные, легкие из различных материалов с различными характеристиками в зависимости от требований, и обеспечивающие возможность отливки в термопластавтоматах (ТПА).
Детали возможно изготавливать как из первичного сырья, так и из регранулята (вторсырья, отходов).
Детали имеют относительно малый вес и малые геометрические размеры, что позволяет транспортировать их любым видом транспорта с малой грузоподъёмностью. Малый вес достигается не только использованием указанных материалов, но и за счет усеченных конических частей отверстия (4) узлового элемента (3), которые остаются пустыми после установки стержней (2). Малый вес и малые геометрические размеры позволяют собирать каркас от относительно малых размеров и форм до бесконечно больших. Также предварительно возможно подготовить сборочные единицы, частичный или полный каркас (префаб).
Простота монтажных операций делает возможным применение роботов и манипуляторов и автоматизировать все виды процессов от изготовления до сборки, что сокращает трудозатраты и увеличивает скорость.
Сборку могут осуществлять люди без специальных знаний и инструментов.
Сборку пространственного стержневого каркаса осуществляют в следующей последовательности.
Предварительно устанавливают размеры и необходимое количество стержней (2) и узловых элементов (3), удовлетворяющих условию статической определимости конструкции. Концы стержней (2) подводят к резьбовым отверстиям (4) узлового элемента (3) и ввинчивают. Ввинчивание до упора позволяет получить необходимую прочность соединения. Стержни (2) соединяют между собой с помощью муфты (5), предварительно установленной на конце стержня (2). При необходимости предотвращения отвинчивания муфты (5) и устранения люфта устанавливают и затягивают контргайки.
Преимущества заявляемого изобретения:
- возможность комбинирования различных материалов с различными характеристиками;
- возможность сокращения отходов за счет применения вторсырья;
- высокоскоростное производство цельных деталей на термопластавтомате;
- исключение проблемы транспортировки любыми видами транспорта;
- высокая скорость сборки за счет простоты деталей, малых размеров, малого веса и резьбового соединения;
- минимизация трудозатрат;
- достижение любых геометрических размеров за счет масштабируемости;
- архитектурная свобода;
- возможность автоматизации и роботизации процессов производства и сборки деталей.
Claims (8)
1. Пространственный стержневой каркас, включающий стержни и узловые элементы многогранной формы с резьбовыми отверстиями на гранях для крепления стержней, отличающийся тем, что стержни имеют трубчатую цилиндрическую форму и выполнены с наружной резьбой на концах, при этом диаметр наружной резьбы стержня соответствует диаметру резьбового отверстия, и дополнительно содержит муфту с внутренней резьбой, выполненную с возможностью разъемного соединения стержней.
2. Пространственный стержневой каркас по п.1, отличающийся тем, что муфта выполнена призматической.
3. Пространственный стержневой каркас по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит шестигранные контргайки с двух сторон от муфты.
4. Пространственный стержневой каркас по п.1, отличающийся тем, что стержни являются полыми монолитными трубами.
5. Пространственный стержневой каркас по п.1, отличающийся тем, что узловые элементы имеют четырнадцать граней, шесть граней из которых выполнены в форме квадратов, а остальные восемь граней – в форме шестиугольников.
6. Пространственный стержневой каркас по п.5, отличающийся тем, что грани в форме шестиугольников являются неправильными шестиугольниками.
7. Пространственный стержневой каркас по п.5, отличающийся тем, что на гранях в форме квадратов отверстия образуют векторы, направленные друг к другу под углом 90°, на соседних гранях в форме шестиугольников - под углом ±71°, на гранях в форме шестиугольников, симметричных относительно оси, проходящей через центр грани в форме квадратов, - под углом ±109° и на соседних гранях в форме квадратов и шестиугольников - под углом ±54,5°.
8. Пространственный стержневой каркас по п.1, отличающийся тем, что изготавливают из композитных материалов.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2023/000022 WO2023149821A1 (ru) | 2022-02-01 | 2023-01-27 | Пространственный стержневой каркас |
| US18/624,958 US20240247479A1 (en) | 2022-02-01 | 2024-04-02 | Space frame |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2778912C1 true RU2778912C1 (ru) | 2022-08-29 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3921360A (en) * | 1973-11-12 | 1975-11-25 | Philip M Baldwin | Structural framework and connector therefor |
| DE2436628A1 (de) * | 1974-07-30 | 1976-04-08 | Walter Kuhn | Raumfachwerk |
| US3995962A (en) * | 1974-06-04 | 1976-12-07 | Armin Mylaeus | Building kit for the production of three-dimensional frameworks |
| RU2577339C1 (ru) * | 2015-03-02 | 2016-03-20 | Вячеслав Константинович Файбишенко | Пространственный каркас зданий и сооружений, включающий узловое соединение стержней системы мархи |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3921360A (en) * | 1973-11-12 | 1975-11-25 | Philip M Baldwin | Structural framework and connector therefor |
| US3995962A (en) * | 1974-06-04 | 1976-12-07 | Armin Mylaeus | Building kit for the production of three-dimensional frameworks |
| DE2436628A1 (de) * | 1974-07-30 | 1976-04-08 | Walter Kuhn | Raumfachwerk |
| RU2577339C1 (ru) * | 2015-03-02 | 2016-03-20 | Вячеслав Константинович Файбишенко | Пространственный каркас зданий и сооружений, включающий узловое соединение стержней системы мархи |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20240247479A1 (en) | Space frame | |
| CA2120656C (en) | Apparatus for joining structural components | |
| RU2176010C2 (ru) | Конструктивный элемент (варианты) и способ его образования | |
| EP0604219B1 (en) | Joint structure for synthetic resin structural members | |
| US5119613A (en) | Composite beam, connector and construction | |
| RU2778912C1 (ru) | Пространственный стержневой каркас | |
| RU227517U1 (ru) | Стержень пространственного стержневого каркаса | |
| RU227875U1 (ru) | Узловой элемент пространственно-стержневого каркаса | |
| WO2018234965A1 (en) | RETICULAR STRUCTURE COMPRISING NODES, RODS AND PANELS | |
| KR101257667B1 (ko) | 건축 구조물의 내진보강구조 및 내진보강방법 | |
| CN116335270A (zh) | 新型可调节桁架节点装置 | |
| CN107558608A (zh) | 一种格构钢架连接节点及施工方法 | |
| GB2276429A (en) | Joints for spaceframes | |
| US4674256A (en) | Members for load-carrying spatial structure | |
| KR20210154595A (ko) | 플랜지 결합부를 구비한 결합조립체를 이용한 기둥-보의 결합구조 및 기둥-보 시공방법 | |
| JP3433440B2 (ja) | コンクリート構造物の構造部材の施工法 | |
| CN112963426B (zh) | 一种可循环利用的模板固定用快拆式螺栓及其使用方法 | |
| WO2017180078A1 (en) | Coupling connector and geodome frame made therewith | |
| RU196461U1 (ru) | Анкерное устройство со штифтом и шипом для фиксации предварительно-напряженных композитных арматурных стержней | |
| KR20240151983A (ko) | 단열 성능을 구비한 건축물 외장재 고정유닛 | |
| CN117145059A (zh) | 钢结构厂房扩展节点结构及使用方法 | |
| RU2678283C1 (ru) | Узловое соединение сборно-разборных куполообразных строительных конструкций | |
| KR200331522Y1 (ko) | 앵커 볼트 | |
| CN110725416A (zh) | 建筑类交叉连接件、t形连接件及十字连接件 | |
| RU61311U1 (ru) | Стержневой элемент сборного каркаса |