Узел соединения двутавровых или тавровых стержней купольного сооружения

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям узловых соединений в покрытиях сетчатой структуры. Узел включает сходящиеся стержни, верхние и нижние накладки, которые стянуты болтами. Особенностью конструкции узла является то, что накладки выполнены в виде высечки из сферы или высечки из конуса с соответствующими радиусом и углом раскрытия. Технический результат изобретения заключается в снижении трудоемкости изготовления элементов покрытия и их монтажа. 6 ил.

Изобретение относится к конструкциям узловых соединений в покрытиях сетчатой структуры и может найти применение в различного рода купольных сооружениях из металлических стержней двутаврового или таврового сечения.

Использование тех или иных типов узловых соединений в купольных покрытиях сетчатой структуры зависит от ряда факторов, основными из которых являются форма сечения сходящихся в узле стержней и углы наклона этих стержней к плоскости, касательной к поверхности купола в данном узле.

При создании узловых соединений стержней двутаврового или таврового сечения в куполах сетчатой структуры в настоящее время нашли применение два основных типа: соединение на плоских накладках и соединение на пирамидальных накладках.

Соединение на плоских накладках (см. патент РСТ WO 98/12398 от 1998 г.) нашло широкое применение в зарубежной практике строительства куполов сетчатой структуры при малых углах наклона этих стержней к касательной плоскости в узлах. Недостатком этого известного технического решения является большое количество типоразмеров стержней, образующих такие сетчатые структуры.

Требование уменьшения типоразмеров стержней приводит к сетчатой системе "звездчатого" типа. Однако в этой системе углы наклона стержней к касательной плоскости в узле имеют существенно большие величины, что резко увеличивает зазоры между плоской накладкой и сходящимися стержнями.

В этом случае применяются пирамидальные накладки (см. патент США 3844664, М. кл. Е 04 В 7/08, 1974 г.).

Каждая грань такой накладки составляет такой угол с касательной плоскостью к поверхности купола в данном узле, под каким подходит к узлу данный стержень. Недостатком этого технического решения является резкое увеличение количества типоразмеров самих узловых накладок при высокой степени трудоемкости их изготовления.

Техническим преимуществом предлагаемого решения является возможность унификации типоразмеров узловых накладок при одновременной минимизации типоразмеров двутавровых (или тавровых) стержней, что позволяет резко снизить трудоемкость изготовления и монтажа конструкции куполов сетчатой структуры. Указанное преимущество достигается тем, что каждая накладка по форме выполнена в виде высечки из сферы радиусом R, величина которого отвечает функциональной зависимости R = F([δ_i]α_i), или высечки из конуса с углом раскрытия β, отвечающим функциональной зависимости β = F([δ_i]α_i), где [δ_i]- величина максимально допустимого зазора между накладкой и полкой i-ro стержня, а а_i - величина угла между осью i-ro стержня и касательной к поверхности купола в узле.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема купольного покрытия сетчатой структуры; на фиг. 2 - центральный узел сетчатого купола вид сверху.

на фиг. 3 - разрез 1-1 на фиг. 2; на фиг. 4 - вид снизу фиг. 2; на фиг. 5 и 6 - схема сопряжения сферических накладок со стержнями.

Узел включает сходящиеся прямолинейные стержни 1 двутаврового сечения, верхние 2 и нижние 3 накладки, которые стягиваются болтами 4 и 5 соответственно.

Техническая сущность предлагаемого узла сводится к следующему.

Сходящиеся стержни 1 в каждом узле в общем случае имеют попарно различные углы наклона по отношению к плоскости, касательной к поверхности купола в данном узле. Верхние и нижние полки стержней 1 перекрываются верхними 2 и нижними 3 накладками, которые стягиваются обычными или высокопрочными болтами 4 и 5 соответственно (фиг. 2, 3, 4).

Накладки 2 и 3 выполняются сферическими (фиг. 5) или коническими (фиг. 6) и являются одинаковыми для каждого узла, а в отношении их конфигурации и типоразмеров для всех или большинства узлов купола.

Задача унификации типоразмеров сферических накладок решается подбором их радиуса сферы R = F([δ_i]α_i), который определяется из условия требованию δ^max_i≤[δ_i](1). При проектной величине Δα^max_n= α^max_i-α^min_i(2), где δ^max_i- максимальная фактическая величина зазора между накладками 2 и 3 и стержнями 1, который должен быть ливидирован при стягивании болтов 4 и 5; [δ] - максимально допустимая величина зазора между накладками 2 и 3 и стержнями 1, который может быть ливидирован при стягивании болтов 4 и 5.

α^max_i, α^min_i- величины максимального и минимального углов между стержнями 1, сходящимися в i-м узле и касательной плоскостью к поверхности купола в этом узле.

Δα^max_n- максимальная разность этих углов среди n узлов купола.

В том случае, если условие (1) удовлетворяется для всех n узлов купола при Δα^max_n- радиус сферы накладок R=const, и для этих n узлов сферические накладки имеют один типоразмер.

В случае использования конических накладок 2 и 3 (фиг. 6), они также выполняются одинаковыми по конфигурации и по типоразмерам как для каждого данного узла купола, так и для всех или большинства узлов купола.

Задача унификации типоразмеров конических накладок решается подбором угла раскрытия их конуса β = F([δ_i]α_i). Угол раскрытия конуса β конической накладки также подбирается из условия удовлетворения требованию (1) при проектной величине Δα^max_n(2), причем, если основание конической накладки представляет собой окружность, то угол β определяется по формуле: β = 2x[90°-(α^max_i-α^min_i)x0,5](3). При этом, если условие (1) удовлетворяется для всех n узлов купола при Δα^max_n,β = const, и для этих n узлов конические накладки имеют один типоразмер.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет значительно снизить как трудоемкость изготовления элементов купольных сооружений, так и их монтажа за счет унификации и минимизации типоразмеров накладок и самих стержней купола.

Формула изобретения

Узел соединения двутавровых или тавровых стержней купольного сооружения, включающий накладки и стяжные болты, отличающийся тем, что каждая накладка по форме выполнена в виде высечки из сферы радиусом R, величина которого отвечает функциональной зависимости R = F([δ_i]α_i), или высечки из конуса с углом раскрытия β, отвечающим функциональной зависимости β = F([δ_i]α_i), где [δ_i] - величина максимального допустимого зазора между накладкой и полкой i-го стержня, α_i - величина угла между осью i-го стержня и касательной к поверхности купола в узле.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6