RU2780447C1

RU2780447C1 - Connection of the rods of the spatial framework of buildings and structures of the volodin system

Info

Publication number: RU2780447C1
Application number: RU2022101902A
Authority: RU
Inventors: Тарас Витальевич Володин
Original assignee: Тарас Витальевич Володин
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2022-09-23

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to the field of construction, namely to the connection of rods in the spatial frames of buildings. Spatial frame rod connection includes a nodal connection of rods to which frame rods are attached, a connecting element with a hole is attached at the ends. The nodal connection is made in the form of a plate with radially horizontal rods with external thread at the ends evenly installed in it and inclined rods with external thread at the ends installed perpendicularly into the central hole of the plate. The connecting element contains a cylindrical insert, inside of which a drive sleeve with slots on the end surface is inserted with a gap, connected through a spacer ring with a cylindrical nut with a threaded hole and mating splines on the end surface. The length of the external thread on horizontal and inclined rods corresponds to the length of the connecting element, or exceeds it by 5-7 mm.

EFFECT: increase the reliability of the connection.

5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в пространственных каркасах зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения.The invention relates to the field of construction and can be used in spatial frames of buildings and structures for industrial and civil purposes.

Известно соединение стержней пространственного каркаса зданий и сооружений, осуществляемое посредством узлового элемента, имеющего отверстия с резьбой, в каждом из которых размещен болт, соединенный крепежной деталью с втулкой, другой конец которого прикреплен к стержню посредством соединительного элемента, выполненного в виде цилиндрического вкладыша, установленного внутри стержня, а втулка имеет прорезь, в которой размещена крепежная деталь, входящая в образованное в болте сквозное отверстие (SU №443151 МПК Е04В, опубл. 15.09.1974).It is known to connect the rods of the spatial frame of buildings and structures, carried out by means of a nodal element having threaded holes, each of which contains a bolt connected by a fastener to a sleeve, the other end of which is attached to the rod by means of a connecting element made in the form of a cylindrical insert installed inside rod, and the sleeve has a slot in which a fastener is placed, which is included in the through hole formed in the bolt (SU No. 443151 IPC E04B, publ. 09/15/1974).

Недостатком известного соединения является сложность изготовления и пониженная несущая способность высокопрочного болта на растяжение из-за наличия круглого сквозного отверстия.The disadvantage of the known connection is the complexity of manufacturing and reduced bearing capacity of the high-tensile bolt due to the presence of a round through hole.

Известен также пространственный каркас зданий и сооружений, включающий узловое соединение стержней системы МАРХИ, осуществляемое посредством многогранного сферического или полусферического узлового элемента с резьбовыми отверстиями, к которым присоединены стержни каркаса, по торцам которых посредством сварки присоединен соединительный элемент с отверстием, через которое пропущен болт, на который надета втулка. Для контакта на наружной поверхности болта имеется продольная лыска, а на внутренней поверхности втулки выступ (RU №2577339 МПК Е04В 1/58, опубл. 20.03.2016).A spatial frame of buildings and structures is also known, including a nodal connection of the rods of the MARHI system, carried out by means of a multifaceted spherical or hemispherical nodal element with threaded holes, to which the frame rods are attached, at the ends of which a connecting element with a hole through which a bolt is passed is connected by welding. which is wearing a sleeve. For contact, there is a longitudinal flat on the outer surface of the bolt, and a ledge on the inner surface of the sleeve (RU No. 2577339 MPK E04V 1/58, publ. 03/20/2016).

Недостатком известного изобретения является возможность срезания выступа на внутренней поверхности втулки при приложении значительных усилий для затягивания болта или повреждения лыски болта деформированием из-за взаимодействия с выступом муфты в процессе затягивания соединения, что в одном случае приведет к недостаточному моменту затяжки соединения, а в другом может образовать концентратор напряжений в зоне деформационного воздействия и последующее разрушение болта в этом месте.A disadvantage of the known invention is the possibility of cutting off the protrusion on the inner surface of the sleeve when applying significant forces to tighten the bolt or damaging the flat of the bolt by deformation due to interaction with the protrusion of the coupling in the process of tightening the connection, which in one case will lead to insufficient tightening torque of the connection, and in the other may form a stress concentrator in the zone of deformation action and subsequent destruction of the bolt in this place.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в упрощении конструкции соединения, и расширении технологических возможностей при изготовлении комплектующих, осуществлении сборки пространственного каркаса, за счет применения стандартизированных элементов и узлов, изготавливаемых с использованием доступных технологий при одновременном повышении надежности соединения в целом.The technical problem solved by the invention is to simplify the design of the connection, and expand the technological capabilities in the manufacture of components, the assembly of a spatial frame, through the use of standardized elements and assemblies manufactured using available technologies while improving the reliability of the connection as a whole.

Существующая проблема решается тем, что в известном соединении стержней пространственного каркаса зданий и сооружений, включающем узловое соединение стержней, к которому присоединены стержни каркаса, по концам которых посредством сварки присоединен соединительный элемент с отверстием, согласно изобретению, узловое соединение выполнено в виде пластины с равномерно установленными в ней радиально горизонтальными стержнями с наружной резьбой на концах в количестве 3-8 штук и установленными перпендикулярно в центральное отверстие пластины с помощью сварки наклонными стержнями с наружной резьбой на концах в количестве 3-8 штук, а соединительный элемент содержит цилиндрический вкладыш, внутрь которого с зазором вставлена поводковая втулка со шлицами на торцевой поверхности, соединенная через распорное кольцо с цилиндрической гайкой с резьбовым отверстием и ответными шлицами на торцевой поверхности, при этом длина наружной резьбы на горизонтальных и наклонных стержнях соответствует длине соединительного элемента, либо превышает ее на 5-7 мм.The existing problem is solved by the fact that in the well-known connection of the rods of the spatial frame of buildings and structures, including the nodal connection of the rods, to which the frame rods are attached, at the ends of which a connecting element with a hole is attached by welding, according to the invention, the nodal connection is made in the form of a plate with evenly installed there are 3-8 pieces of radially horizontal rods with an external thread at the ends in the amount of 3-8 pieces and installed perpendicularly into the central hole of the plate by welding with inclined rods with an external thread at the ends in the amount of 3-8 pieces, and the connecting element contains a cylindrical insert, inside which with a drive sleeve with slots on the end surface is inserted through a gap, connected through a spacer ring with a cylindrical nut with a threaded hole and counter slots on the end surface, while the length of the external thread on horizontal and inclined rods corresponds to the length of the connection thread element, or exceeds it by 5-7 mm.

Пластина выполнена крестообразной. Пластина выполнена в виде многогранника. Наклонные стержни установлены под углом 30-60° к плоскости пластины. Наклонные стержни выполнены с наружной резьбой на обоих концах, при этом их концы наклонены в одну сторону под углом 30-60°.The plate is cross-shaped. The plate is made in the form of a polyhedron. Inclined rods are installed at an angle of 30-60° to the plane of the plate. Inclined rods are made with external thread at both ends, while their ends are inclined to one side at an angle of 30-60°.

Выполнение узлового соединения в виде пластины с равномерно установленными в ней радиально горизонтальными стержнями с наружной резьбой на концах, а также установленными наклонными стержнями в центральное отверстие пластины, позволяет упростить конструкцию соединения, а также расширить технологические возможности при сборке пространственного каркаса, за счет подготовки заранее однотипных элементов каркаса, осуществляя их крепление к концам стержней с внешней резьбой. Количество стержней менее 3х - приведет к потере жесткости конструкции пространственного каркаса в целом, количество стержней более 8, применять нецелесообразно, так как это повлечет за собой увеличение размеров самой пластины, утяжелит конструкцию, что нежелательно.The implementation of the nodal connection in the form of a plate with radially horizontal rods evenly installed in it with external threads at the ends, as well as inclined rods installed in the central hole of the plate, makes it possible to simplify the design of the connection, as well as expand the technological capabilities when assembling a spatial frame, by preparing in advance the same type frame elements, by attaching them to the ends of the rods with external thread. The number of rods is less than 3x - will lead to a loss of rigidity of the structure of the spatial frame as a whole, the number of rods more than 8, it is not advisable to use, since this will entail an increase in the size of the plate itself, will make the structure heavier, which is undesirable.

Выполнение соединительного элемента содержащим цилиндрический вкладыш, внутрь которого с зазором вставлена поводковая втулка со шлицами на торцевой поверхности, соединенная через распорное кольцо с цилиндрической гайкой с резьбовым отверстием и ответными шлицами на торцевой поверхности, позволяет упростить его сборку.Execution of the connecting element containing a cylindrical insert, inside which is inserted with a clearance a drive sleeve with slots on the end surface, connected through a spacer ring with a cylindrical nut with a threaded hole and mating splines on the end surface, makes it possible to simplify its assembly.

Угол наклона стержней с наружной резьбой, установленных в центре пластины узловых соединений, определенный в пределах 30-60° к плоскости пластины, задает наиболее оптимальный угол установки стержней каркаса в конструкции и позволяет получить наибольшее значение несущей способности конструкции пространственного каркаса при его собственном наименьшем весе.The angle of inclination of rods with external threads installed in the center of the plate of nodal connections, determined within 30-60° to the plane of the plate, sets the most optimal angle of installation of the frame rods in the structure and allows you to get the highest value of the bearing capacity of the spatial frame structure with its own smallest weight.

Стержни каркаса с помощью сварки соединены с соединительным элементом, что также позволяет заранее собирать этот узел, что в дальнейшем упрощает сборку пространственного каркаса, за счет простого накручивания их на стержни узловых соединений. Для обеспечения достаточной прочности конструкции каркаса длина наружной резьбы на горизонтальных и наклонных стержнях соответствует длине соединительного элемента, либо превышает ее на 5-7 мм.The frame rods are connected by welding to the connecting element, which also makes it possible to assemble this assembly in advance, which further simplifies the assembly of the spatial frame by simply winding them onto the nodal connection rods. To ensure sufficient strength of the frame structure, the length of the external thread on horizontal and inclined rods corresponds to the length of the connecting element, or exceeds it by 5-7 mm.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом в изометрической проекции, где на фиг. 1 изображен соединительный элемент, на фиг. 2 - изображен стержень каркаса с присоединяемыми с двух сторон соединительными элементами, на фиг. 3 - изображено узловое соединение с радиальными и центральными наклонными стержнями, на фиг. 4 -изображено узловое соединение с радиальными и центральными наклонными стержнями, имеющими наружную резьбу с двух сторон, и выполненных с наклоном в одну сторону, на фиг. 5 - изображен пример собранного пространственного каркаса.The present invention is illustrated in an isometric view, where in FIG. 1 shows the connecting element, Fig. 2 shows a frame rod with connecting elements attached on both sides, in Fig. 3 - nodal connection with radial and central inclined rods is shown, in Fig. 4 shows a nodal connection with radial and central inclined rods having an external thread on both sides and made with an inclination in one direction, in Fig. 5 shows an example of an assembled space frame.

Предлагаемое изобретение содержит соединительный элемент, который состоит из поводковой втулки 1 со шлицами 2, цилиндрической гайки 3 с ответными шлицами 4, цилиндрического вкладыша 5 с отверстием и распорного кольца 6. Поводковая втулка 1 имеет шестигранную головку. Цилиндрический вкладыш 5 имеет поверхность 7, с помощью которой посредством сварки соединительный элемент в собранном виде соединяется с торцевой поверхностью стержня каркаса 8, выполненного в виде трубы. Стержни каркаса 8 соединяются с узловым элементом 9, выполненным в виде пластины, содержащей равномерно установленные в ней с помощью сварки радиально горизонтальные стержни 10 с наружной резьбой на концах, а также установленные перпендикулярно в центральное отверстие пластины с помощью сварки наклонными стержнями 11 с наружной резьбой на концах. Угол наклона стержней 30-60°. Возможна установка в центральное отверстие пластины стержней 12, выполненных с наружной резьбой на обоих концах и наклоненных в одну сторону под углом 30-60°.The present invention contains a connecting element, which consists of a drive sleeve 1 with slots 2, a cylindrical nut 3 with reciprocal slots 4, a cylindrical insert 5 with a hole and a spacer ring 6. The drive sleeve 1 has a hexagonal head. Cylindrical insert 5 has a surface 7, through which, by welding, the assembled connecting element is connected to the end surface of the frame rod 8, made in the form of a pipe. The frame rods 8 are connected to the node element 9, made in the form of a plate containing uniformly installed in it by welding, radially horizontal rods 10 with external threads at the ends, as well as installed perpendicularly into the central hole of the plate by welding with inclined rods 11 with external threads on the ends. ends. The angle of inclination of the rods is 30-60°. It is possible to install rods 12 into the central hole of the plate, made with external threads at both ends and inclined to one side at an angle of 30-60°.

Сборку пространственного каркаса зданий и сооружений осуществляют следующим образом.The assembly of the spatial frame of buildings and structures is carried out as follows.

Предварительно производят сборку соединительного элемента, вставляя с зазором поводковую втулку 1 со шлицами 2 в цилиндрический вкладыш 5 и с помощью распорного кольца 6 прижимают к цилиндрической гайке 3, имеющей ответные шлицы 4, тем самым производят закрепление деталей соединительного элемента. Затем соединительный элемент в собранном виде вставляют в стержень каркаса 8 с небольшим зазором, а потом по поверхности 7, прилегающей к торцевой поверхности стержня каркаса 8 осуществляют сварку.The connecting element is pre-assembled by inserting the drive sleeve 1 with slots 2 into the cylindrical insert 5 with a gap and using the spacer ring 6 is pressed against the cylindrical nut 3 having mating slots 4, thereby fixing the parts of the connecting element. Then the assembled connecting element is inserted into the frame rod 8 with a small gap, and then welding is carried out along the surface 7 adjacent to the end surface of the frame rod 8.

Соединительные элементы устанавливают с двух сторон стержня каркаса 8. Таким образом заготавливают необходимое количество таких элементов в собранном виде.The connecting elements are installed on both sides of the frame rod 8. Thus, the required number of such elements is prepared in assembled form.

Также предварительно, в зависимости от конструкции пространственного каркаса, производят заготовку узловых соединений 9, имеющих радиально установленные с помощью сварки горизонтальные стержни 10 с внешней резьбой, и установленные перпендикулярно с помощью сварки в центральное отверстие узлового соединения 9 наклонные стержни 11 с внешней резьбой, либо наклонные стержни 12, выполненные с наружной резьбой с двух сторон.Also, preliminary, depending on the design of the spatial frame, a blank of nodal joints 9 is produced, having horizontal rods 10 with external thread radially installed by welding, and inclined rods 11 with external thread installed perpendicularly by welding into the central hole of the nodal joint 9, or inclined rods 12, made with external threads on both sides.

Затем осуществляют соединение всех подготовленных элементов в пространственный каркас. Для чего стержень каркаса 8, с закрепленным на нем соединительным элементом, поводковой втулкой 1, имеющей отверстие, надевают на стержень 10 с внешней резьбой, длина которой равна длине соединительного элемента, до зацепления с внутренней резьбой цилиндрической гайки 3, после чего, гаечным ключом за шестигранную головку поводковой втулки 1 начинают поворачивать ее, навинчивая цилиндрическую гайку 3 на стержень 10, в результате чего происходит закрепление стержня каркаса 8. Таким образом происходит соединение и закрепление всех элементов пространственного каркаса.Then, all prepared elements are connected into a spatial frame. Why the frame rod 8, with a connecting element fixed on it, a driving sleeve 1 having a hole, is put on the rod 10 with an external thread, the length of which is equal to the length of the connecting element, until it engages with the internal thread of the cylindrical nut 3, after which, with a wrench, the hexagonal head of the drive sleeve 1 begins to turn it, screwing the cylindrical nut 3 onto the rod 10, as a result of which the frame rod 8 is fixed. Thus, all elements of the spatial frame are connected and fixed.

Таким образом, предлагаемое соединение стержней пространственного каркаса зданий и сооружений значительно упрощает процесс сборки каркаса, а также позволяет расширить технологические возможности за счет применения стандартизированных элементов и узлов, изготавливаемых с использованием доступных технологий при одновременном повышении надежности соединения в целом.Thus, the proposed connection of the rods of the spatial frame of buildings and structures greatly simplifies the process of assembling the frame, and also allows you to expand the technological capabilities through the use of standardized elements and assemblies manufactured using available technologies while improving the reliability of the connection as a whole.

Claims

1. The connection of the rods of the spatial frame of buildings and structures, including the nodal connection of the rods, to which the frame rods are attached, at the ends of which a connecting element with a hole is attached by welding, characterized in that the nodal connection is made in the form of a plate with radially horizontal rods evenly installed in it with an external thread at the ends in the amount of 3-8 pieces and installed perpendicularly into the central hole of the plate by means of welding with inclined rods with an external thread at the ends in the amount of 3-8 pieces, and the connecting element contains a cylindrical insert, inside of which a driving sleeve is inserted with a clearance splines on the end surface, connected through a spacer ring with a cylindrical nut with a threaded hole and counter splines on the end surface, while the length of the external thread on horizontal and inclined rods corresponds to the length of the connecting element, or exceeds it by 5-7 mm.

2. Connection according to claim 1, characterized in that the plate is cross-shaped.

3. Connection according to claim 1, characterized in that the plate is made in the form of a polyhedron.

4. Connection according to claim 1, characterized in that the inclined rods are set at an angle of 30-60°.

5. The connection according to claim. 1, characterized in that the inclined rods are made with external threads at both ends, while their ends are inclined in one direction at an angle of 30-60°.