SK106097A3 - Node-like joining device for bars - Google Patents

Description

Spoj prútov

Oblasť techniky

Vynález sa týka spoja prútov ako konštrukčného prvku v nosnej štruktúre. Nosná štruktúra slúži na podopierame presklenej steny alebo presklenej strechy. Presklená stena alebo presklená strecha sa skladá z mnohých jednotlivých sklených tabuli, ktoré sú v odstupoch upevnené na nosnú Štruktúru. Presklené steny alebo presklené strechy tohto druhu sa používajú na zasklenie veľkých plôch častí stavieb.

Doterajší stav techniky

Doteraz známe spoje prútov v úvode zmieneného typu sú tvorené dvomi prútmi, ktoré sa navzájom pretínajú v pravom, prípadne skosenom uhle. Sklené tabule, ktoré sa majú upevniť k takej základnej konštrukcii, majú vhodný štvoruholníkový tvar (lichobežníkový, štvorcový alebo obdĺžnikový). Pokiaľ sú nosné štruktúry alebo plochy, ktoré majú byť zasklené, ploché, prípadne pokiaľ je nosná štruktúra zakrivená len v jednom smere, nevystanú žiadne konštrukčné problémy; jednotlivé tabule sú podopierané takou nosnou štruktúrou a upevnené do takej nosnej štruktúry, ktorá je príslušne zakrivená pozdĺž jedinej priestorovej osy. Jednotlivé sklené tabule na seba navzájom v príslušnom uhle nadväzujú svojimi hranami.

Presklené povrchy zakrivené v dvoch smeroch už istý problém predstavujú. Prirodzene ploché tabule skleného panelu nemusia totiž spočinúť všetkými štyrmi rohmi na spojoch. Pokiaľ je zakrivenie malé, je možné pokúsiť sa namontovať sklený panel pomocou jeho pružnej deformácie. Pokiaľ je zakrivenie väčšie, je možné použiť vopred vhodne zakrivené tabule alebo tabule nalomené pozdĺž lomovej čiary.

Podstata vynálezu

Cieľom vynálezu je vytvoriť podmienky pre zasklenie veľkoplošnej nosnej štruktúry, ktorá je ľubovolne priestorovo zakrivená.

Vynález je vymedzený znakmi nároku 1. Spoj prútov, pri ktorom je množstvo prútov spojené dohromady skrutkovým spojom, keď skrutka prechádza upevňovacím otvorom v prúte. Prúty sa navzájom stýkajú svojimi koncovými oblasťami, každé dva cez najmenej jednu koncovú plôšku, navzájom na seba môžu pôsobiť tlakovým, zaťažením. Prúty sú udržiavané svojimi koncovými oblasťami pri sebe, a teda aj v spoji prútov, stiahnutím skrutiek medzi dva disky. V tomto uskutočnení sa tlakové sily prenášajú plošným stykom medzi stýkajúcimi sa prútmi. Na druhej strane sily ťahové sa prenášajú diskmi, ktoré sú zoskrutkované dohromady a pokrývajú stykovú oblasť po oboch stranách. Taktiež ohybové sily môžu byť ľahko prenášané. Napríklad, ak sa vyskytne ohybový moment, výsledné ťahové a tlakové sily sa môžu v spoji prútov prenášať vyššie popísaným spôsobom buď - v prípade ťahových síl - jedným alebo oboma diskmi, alebo v prípade tlakových síl - koncovými plôškami stýkajúceho sa množstva prútov.

Ukázalo sa byť výhodné, aby koncové oblasti navzájom sa v spoji stýkajúcich prútov mali koncové plôšky, ktoré sa smerom ku koncu zužujú. Susedné prúty sa navzájom stýkajú týmito koncovými plôškami. Výsledkom je nízka konštrukčná výška v oblasti spoja.

Čím menej prútov sa v spoji stýka, tým sa nosná štruktúra javí Štíhlejšia. V Štruktúre so spojmi so štyrmi prútmi sú plochy medzi spojmi, ktoré sa majú zaskliť, štvoruholníkové. Pretože prúty sa v oblasti spoja môžu zbiehať pod rôznymi uhlami, sklenené tabule môžu byť ploché.

Priečkové konštrukcie môžu byť vyhotovené taktiež tak, že spoje prútov vymedzujú trojuholníkové oblasti. Potom sa na zasklenie môžu použiť sklenené tabule trojuholníkového tvaru. V každom prípade je každá hrana sklenej tabule podopieraná jedným prútom nosnej štruktúry. Tak je možné navrhnúť a zaskliť ľubovolne zakrivené nosné štruktúry. V závislosti na daných požiadavkách sa uhol, ktorý zvierajú susedné prúty, výhodne pohybuje v rozmedzí, ktorého spodná hranica je väčšia ako 0° a horná hranica menšia ako 180°. V takejto konštrukcii možno ešte dobre prenášať zaťaženie z jedného prútu do ostatných prútov spoja.

Aby nebola konštrukčná výška nosnej štruktúry príliš vysoká, ukázalo sa byť výhodné, aby jeden alebo oba disky boli viac alebo menej viditeľne zapustené do koncových oblastí prútov. Výsledkom je, že hlavy skrutiek, ktoré cez disky prechádzajú, nekolidujú so sklenými tabuľami, ktoré prúty a spoje prútov zhora pokrývajú.

Koncové oblasti prútov sa v spoji môžu stýkať pod ľubovolnými uhlami. Spoje nosnej štruktúry teda často nie sú navzájom identické. Požiadavky kladené na presnosť zhotovenia prvkov spojov sú z tohoto dôvodu veľmi prísne Takto náročné požiadavky je možné splniť prakticky len s použitím počítačom podporovaného konštruovania. Kvôli uľahčeniu konverzie základnej úsečkovej siete v počítači do siete spojov prútov je vhodné, aby úsečková sieť splývala so stredmi horných strán jednotlivých prútov. Každá z týchto sieťových čiar alebo systémových Čiar začína a končí v jedinom bode každého spoja. Z tohto teoretického uzlového bodu sa ďalej navrhne spoj smerom zhora dole.

Kvôli splneniu istých statických požiadaviek sú disky zapustené podľa potreby dostatočne hlboko do konca prútov tak, aby sa oba disky nachádzali vo vopred určenej vzdialenosti ód seba. Pretože disky vo všetkých spojoch majú rovnakú hrúbku a konštrukciu, môžu všetky spoje vychádzať z vhodných počítaču zadaných prvotných podmienok.

Sklený panel pre tento druh nosnej štruktúry sa môže skladať z jedinej tabule, alebo z jednej, nazývanej izolačnej, dosky skla zloženej z viac tabuli. Sklené tabule možno taktiež nahradiť doskami nepriehľadnými. Uloženie skleného panelu, ktorý sa k hornému disku pritlačí zhora pôsobiacou krycou doskou, sa ukázalo byť konštrukčne jednoduchým a technicky plne vyhovujúcim uskutočnením. Hrany sklenej tabule sa v oblasti spoja vtlačia medzi dva disky.

Jedným z diskov konštrukčného vyhotovenia spoja je krycí disk. Ďalší disk sa nachádza na vonkajšej strane skleného panelu. Tento pridaný disk sa môže pripevniť k vonkajšiemu disku jednoducho skrutkovým spojom.

Ďalšie výhodné rysy a uskutočnenia vynálezu bude zrejmé zo znakov opísaných v závislých nárokoch a z následného opisu príkladného uskutočnenia.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude ďalej opísaný podrobnejšie s odkazom na výkresy, ktoré zobrazujú; Na obr. 1 je pôdorys spoja prútov podľa vynálezu.

Na obr. 2 je nárys, čiastočne v reze, spoja prútov podľa obr. 1.

Na obr. 3 je nárys, čiastočne v reze, spoja prútov osadeného skleným panelom.

Príklady uskutočnenia vynálezu

V spoji IP prútov v príklade podľa obr. 1 sa vzájomne stýka šesť prútov 12,14, 16, 18. 20 a 22.

Prúty tvoria časť nosnej štruktúry. Spoje môžu byť umiestené v rámci nosnej štruktúry tak, že prúty, ktoré sa v spojoch zbiehajú, ohraničujú trojuholníkové plochy. Plochy môžu byť aj štvorstranné, napríklad lichobežníkové.

Každý z prútov 12 - 22 tvorí obdĺžnikový profil, v príklade podľa obr. 1 so šírkou 13 rovnou 40 mm a výškou 15 rovnou 60 mm. Obe bočné strany 24 a 26 sa v koncovej oblasti 28 príslušného prútu vzájomne zbiehajú v ostrom uhle. Každý prút J_2 - 22 má teda dve šikmé koncové plôšky 30 a 32, ktoré sa zbiehajú v ostrom uhle. Susedné prúty, napríklad prúty 1_8 a 16, sa navzájom stýkajú plošným stykom susediacimi koncovými plôškami 30 a 32. Tento princíp platí pre všetky prúty a všetky koncové plôšky rôznych prútov v každom spoji prútov. Toto uskutočnenie umožňuje prenos tlakového zaťaženia z prútu do susedných prútov spoja 10 prútov stykom koncových plôšok 30 a 32.

Koncové oblasti 28 prútov 12 - 22 sú vo vnútri spoja 10 prútov v porovnaní so zvyškom prútu znížené, v opisovanom príklade na výšku 17 rovnú 40 mm. Oba krycie disky 34 a 36 zapadajú zhora a zdola do takto vzniknutých oblastí 19 a 2i menšej výšky. Krycie disky 34 a 36 sú v oblasti koncovej oblasti 28 stýkajúcich sa prútov spojené dohromady skrutkami 40. Skrutky môžu byť predpäté. Hlavy 42 skrutiek 40 sú zapustené do horného krycieho disku 34. Skrutka 40 prechádza smerom dolu spodným krycím diskom 36. Na presahujúci vonkajší závit 44 sa naskrutkuje matica 46. Matica 46 je cez podložku 48 pevne dotiahnutá proti spodnému kryciemu disku 36. Vonkajší závit 44 siaha na skrutke 40 len do takej vzdialenosti, aby končil vo vnútri spodného krycieho disku 36 a nepresahoval do oblasti koncových plôšok 30 a 32. Krycie disky 34 a 36 priliehajú k oblastiam 19 a 21 zníženej výšky s takou presnosťou, aby sa tlakové sily mohli prenášať aj do týchto oblastí. Na prenos tlakových síl je tak k dispozícii prierez, ktorý je aj v zoslabenej koncovej časti 28 každého prútu porovnateľný s prierezom prútu nezoslabeného. Zvlášť vďaka zapusteniu horného krycieho disku 34 do prútov, ale aj vďaka zapusteniu hláv 44 skrutiek do krycieho disku 34, môže byť horná strana prútov v oblasti spoja 10 prakticky hladká.

Horný krycí disk 34 obsahuje stredový otvor 50 s vnútorným závitom 52. Do tohto závitu 52 sa môže, ako bude ukázané ďalej, zhora uchytiť skrutka 78.

Sklený panel 56 spočíva na spoji 10 zobrazenom na obr. 1 a 2. V opisovanom názornom príklade je tento sklený panel izolačným skleným panelom 56, ktorý sa, ako je dobre známe, skladá z dolnej tabule 58 a hornej tabule 60, ktoré sú od seba navzájom vzdialené. Sklený panel 56 spočíva na tesniacich profiloch 62, 64. Tieto tesniace profily 62. 64 pokrývajú horné strany prútov 12 - 22 a dolu presahujúcimi výstupkami 66, 68 obklopujú dve horné pozdĺžne hrany prútov.

Tesniace profily 62, 64 zahrnujú zo stredu nahor vychádzajúcu vzperu 70. Vzpera 70 prechádza koncom alebo bočnými stranami skleného panelu 56. Tesniaca kompozícia 72 sa nanesie zhora na vzperu 70 a v rovine horných tabuli 60 tak medzi hornými tabuľami 60 vznikne vodotesný spoj.

Sklený panel 56, a teda tiež horné tabule 60. sú v oblasti každého spoja, a teda tiež vrátane spoja 10, zhora prekryté silikonovým diskom 74. Na disku 74 sa ďalej nachádza vonkajší disk 76. Disky 74 a 76 majú stredový otvor, ktorým prechádza skrutka 78; je uchytená do stredového otvoru s vnútorným závitom 52 horného krycieho disku 34. Skrutka 78 sa nedotýka koncovej oblasti 28 prútov, ktoré sa stýkajú v spoji 10 prútov. Skrutka 78 je z vonkajšej strany zakrytá, napríklad uzatvorenou maticou 80. Tesniace kompozície 82, ktoré obklopujú vonkajší disk 76, vytvárajú v oblasti spoja 10 medzi vonkajším diskom 76 a hornou tabuľou 60 skleného panelu 56 vodotesný spoj. Pokiaľ majú byť spoje prútov umiestnené v priestore pod rôznymi uhlami, musia byť prúty medzi susednými spojmi 10 prútov montované skrútené.

Konštrukcia spojov 10 prútov podľa vynálezu umožňuje prenášať značné tlakové a ťahové sily a ohybové momenty. Sklený panel 56 na spoje prútov nepôsobí žiadnou silou. Zároveň je zaistená odolnosť konštrukcie proti prenikaniu vody. Pevnosť v ohybe spojov prútov, ktorá dosahuje približne 60 % pevnosti použitých prútov, je značne vysoká. Prvý raz je tak možné použiť prúty o šírke iba 40 mm. Nosná štruktúra sa následne javí ako veľmi štíhla a ľahká.

Vďaka trojuholníkovému tvaru jednotlivých tabuli skleného panelu 56 je možné vytvoriť ľubovolne zakrivené presklené plochy. Rôzne jednotlivé tabule skleného panelu sú ploché. Pretože prúty, ktoré sa zbiehajú v jednom spoji 10 prútov, neležia v jednej rovine, nemusia nevyhnutne byť koncové plôšky 30 a 32 jednotlivých prútov kolmé k hornej alebo dolnej strane príslušného prútu. Všeobecne má každý prút také koncové plôšky 30 a 32, ktorých uhlové usporiadanie sa líši od zodpovedajúcich koncových plôšok susedných prútov.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spoj (10) prútov ako konštrukčný prvok presklenej steny alebo presklenej strechy, v ktorom je množstvo prútov (12 - 22) spojené dohromady v spoji (10) pomocou skrutkového spoja (34, 36, 40), vyznačujúci sa tým, že

   - prúty (12 - 22) sú na seba dotlačené tak, že na seba dosadajú svojimi koncovými oblasťami (28), každý cez najmenej jednu koncovú plôšku (30, 32),

   - koncové oblasti (28) prútov, ktoré sa nachádzajú v spoji, majú výšku (15), ktorá je menšia, ako výška zostávajúcej časti prútu, a sú držané dohromady stiahnutím skrutkami (40) medzi dva krycie disky (34, 36),

   - krycie disky (34, 36) sú zapustené do prútov (12 - 22) tak, že

   - medzi krycími diskmi (34, 36) je pevná medzera (17),

   - táto pevná medzera (17) je menšia ako výška (15) prútu v tom istom smere o veľkosť zníženia výšky v oblastiach (19, 21) zníženia výšky,

   - krycie disky (34, 36) sú použiteľné na prenos tlakových síl.
2. 2. Spoj prútov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že susedné prúty (16, 18) majú, v príslušných koncových oblastiach (28) skosené koncové plôšky (30, 32), ktorými k sebe plošne priliehajú a cez ktoré na seba pôsobia tlakovými silami.
3. 3. Spoj prútov podľa nároku 1 nebo 2, vyznačujúci sa tým, že má štyri alebo šesť prútov (12 -22).
4. 4. Spoj prútov podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že skrutkový spoj (40), ktorý prechádza oboma krycími diskmi (34, 36) a medzi disky zasahujúcou koncovou časťou (28) prútov, je na strane skleného panelu (56) zapustený do toho krycieho disku (34), ktorý so skleným panelom (56) susedí.
5. 5. Spoj prútov podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúcich sa tým, že sklený panel (56) je izolačná tabuľa skla zložená z množstva tabuli (58, 60).
6. 6. Spoj prútov podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že

   - sklený panel (56) je prichytený medzi ten krycí disk (34), ktorý s ním susedí, a ďalší vonkajší disk (76),

   - vonkajší disk (76) je skrutkovým spojom (78) pripojený ku kryciemu disku (34), ktorý susedí so skleným panelom (56),

   - medzi susednými voľnými hranami skleného panelu (56) sa nachádza tesniaci profil (62, 64),

   - tesniaci profil (62, 64) sa nachádza taktiež medzi skleným panelom (56) a prútom.
7. 7. Spoj prútov podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že prúty sú z plného materiálu s maximálnou šírkou 40 mm a maximálnou výškou 60 mm.

   Obr.2