RU2374402C2 - Nodal connection of wooden and glue-wood rod elements of low-pitched net domes - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention is related to the field of construction, in particular to nodal connection of wood and glue-and-wood rod elements of low-pitched net domes. Nodal connection of wood and glue-and-wood rod elements 1 of low-pitched net domes includes central wooden cylindrical insert 2. Ends of rod elements 1 of dome grid reach insert 2. Rod elements 1 joined in node are located in veneer box circular in plan. Box is made of two halves, near covers of which glass plastic armature nets are installed. Rod elements 1 are arranged with increased height in node and holes for glass plastic tube 3. Internal node space between rods is filled with compound on the basis of epoxide resin with filler.

EFFECT: invention provides for low deviation of geometric dimensions and reaching angles to node of connected elements from each other, compliance with design scheme of node connection operation, reduced labour intensiveness of manufacturing and installation.

7 dwg

Description

Изобретение относится к области строительных конструкций, а именно к устройству соединения деревянных и клеедеревянных стержней пологих сетчатых куполов двоякой кривизны.The invention relates to the field of building structures, and in particular to a device for connecting wooden and glue-wood rods of shallow mesh domes of double curvature.

Известно узловое соединение стержней пространственного металлического каркаса, в частности трубчатых, которое может быть использовано при возведении конструкций сетчатых оболочек двоякой кривизны. Узловое соединение включает сердечник в виде усеченного с двух сторон полого шара с отверстиями, пропущенными через них болтами, приваренными к наконечникам с вогнутой поверхностью стержней пространственного каркаса. К нижней части сердечника присоединена круглая пластина, имеющая посередине закрепленный в ней болт. В полученную емкость вставляются сферические элементы в виде полос, после чего емкость заполняется расширяющимся раствором и накрывается крышкой. Днище с крышкой соединяются болтом (авт. свид. SU №1678999 А2, МПК Е04В 1/58, опубл. 23.09.1991).Known nodal connection of the rods of a spatial metal frame, in particular tubular, which can be used in the construction of mesh structures of double curvature. The nodal connection includes a core in the form of a hollow ball truncated on both sides with holes passed through them by bolts welded to the tips with a concave surface of the rods of the spatial frame. A round plate is attached to the lower part of the core, having a bolt fixed in it in the middle. Spherical elements in the form of strips are inserted into the resulting container, after which the container is filled with an expanding solution and covered with a lid. The bottom with the lid are connected by a bolt (ed. Certificate. SU No. 1678999 A2, IPC Е04В 1/58, publ. 23.09.1991).

Недостатками известного соединения являются невозможность использовать его напрямую без доработки в деревянных сетчатых куполах, высокие требования к точности изготовления и монтажа стыкуемых в узле элементов по причине наличия болтовых соединений стержней каркаса и сердечника, что повышает трудоемкость строительства в целом.The disadvantages of the known connection are the inability to use it directly without refinement in wooden mesh domes, high requirements for the accuracy of manufacturing and installation of elements joined in the assembly due to the presence of bolted joints of the frame and core rods, which increases the complexity of construction as a whole.

Известно стыковое соединение пространственных стержневых конструкций зданий и сооружений, в частности куполов. Узловое соединение включает в себя стыкуемые деревянные стержни, соединительный элемент в виде кольца, крепежные элементы в виде шпилек и фасонных шайб. Ребра соединяются с узловой деталью с помощью фасонных шайб, стальных накладок и приваренных к ним шпилек. Накладки прикрепляются к ребрам при помощи вертикальных болтов. Торцы ребер имеют цилиндрическую поверхность (авт. свид. SU 1652581 А1, МПК Е04В 1/58, опубл. 30.05.1991).Known butt joint spatial core structures of buildings and structures, in particular domes. The nodal connection includes abutting wooden rods, a connecting element in the form of a ring, fasteners in the form of pins and shaped washers. The ribs are connected to the nodal part using shaped washers, steel plates and studs welded to them. The pads are attached to the ribs using vertical bolts. The ends of the ribs have a cylindrical surface (ed. Certificate SU 1652581 A1, IPC E04B 1/58, publ. 05/30/1991).

Недостатком известного соединения является наличие болтовых соединений стержней каркаса со стальной накладкой и узловой деталью, являющихся податливыми, поскольку всегда существуют зазоры между болтом и отверстием. Работа таких соединений особо неоднозначна в деревянных конструкциях, поскольку в процессе предварительного обжатия в местах сопряжения болтов и деревянных элементов образуются площадки местного смятия, вследствие чего возникает повышенная деформативность этих узловых соединений. Величины перемещений узлов имеют случайную природу и изменяют расчетную схему работы стержня в узловом соединении.A disadvantage of the known connection is the presence of bolted joints of the frame rods with the steel plate and the nodal part, which are flexible, since there are always gaps between the bolt and the hole. The work of such joints is especially ambiguous in wooden structures, since during the preliminary crimping, local crushing pads are formed in the places where bolts and wooden elements are joined, resulting in increased deformability of these nodal joints. The values of the displacements of the nodes are of a random nature and change the design scheme of the rod in the nodal connection.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является соединительный узел стержневой несущей конструкции (Gluyas, Timothy James с/о Canard Design Limited, Leicester, LE 1 7RA (GB), Hobbs, Simon Charles c/o Canard Design Limited, Leicester, LE 1 7RA (GB), патент EP 1640520 A2, МПК Е04В 1/32, опубл. 29.03.2006). Узловое соединение включает в себя металлическую полую цилиндрическую узловую вставку в виде отливки с канавками вдоль образующей. Стержни каркаса крепятся к узловой детали при помощи специальных металлических соединительных элементов, повторяющих с одного конца форму канавки узловой детали, с другим концом - с переменной по эллиптическому закону толщиной сечения с боковой поверхностью, имеющей насечку для лучшего сцепления с деревянным стержнем, и отверстием под болт. Узловое соединение обеспечивает стыковку стержневых элементов под различными пространственными углами. После установки стержней в проектное положение болтовое соединение затягивается и насечка включается в работу.The closest technical solution to the claimed invention is the connecting node of the rod supporting structure (Gluyas, Timothy James c / o Canard Design Limited, Leicester, LE 1 7RA (GB), Hobbs, Simon Charles c / o Canard Design Limited, Leicester, LE 1 7RA (GB), patent EP 1640520 A2, IPC Е04В 1/32, publ. March 29, 2006). The nodal connection includes a metal hollow cylindrical nodal insert in the form of castings with grooves along the generatrix. The frame rods are attached to the knotted part using special metal connecting elements, repeating the groove of the knotting part from one end, and the thickness of the cross section with an elliptical law with a side having a notch for better adhesion to the wooden core and a bolt hole . The nodal connection provides the joining of the rod elements at various spatial angles. After installing the rods in the design position, the bolt connection is tightened and the notch is included in the work.

Недостатками этого соединения являются высокая трудоемкость изготовления узловой детали, податливость соединения металлического болта и деревянного стержня, невозможность точного определения величины воспринимаемых насечкой усилий.The disadvantages of this connection are the high complexity of the manufacture of the nodal part, the flexibility of the connection of a metal bolt and a wooden rod, the inability to accurately determine the magnitude of the perceived notch forces.

В сетчатых оболочках в отличие от плоскостных систем оси стержневых элементов не только не лежат в одной плоскости, но в каждом из узлов имеют различные комбинации взаимного расположения в пространстве. Это усложняет изготовление несущих и ограждающих конструкций, применение типового узлового соединения, приводит к увеличению типоразмеров элементов.In mesh shells, unlike planar systems, the axes of the rod elements not only do not lie in the same plane, but in each of the nodes have different combinations of relative positions in space. This complicates the manufacture of supporting and enclosing structures, the use of a typical nodal connection, leads to an increase in the standard sizes of elements.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание типового узлового соединения деревянных стержней сетчатых пологих куполов, которое должно обеспечивать возможность стыковки элементов при малом отклонении друг от друга их геометрических размеров и углов подхода к узлу при максимальном исключении болтовых соединений в качестве рабочих связей, соответствие расчетной схемы действительной работе узлового соединения, снижение трудоемкости изготовления и монтажа.The problem to which the invention is directed, is to create a typical nodal connection of wooden rods of shallow canopy domes, which should provide the possibility of joining elements with a small deviation from each other of their geometric dimensions and angles of approach to the node with the maximum exception of bolted joints as working connections, compliance design scheme for the actual operation of the nodal connection, reducing the complexity of manufacturing and installation.

Сущность изобретения заключается в следующем:The invention consists in the following:

1. Совместная работа стержневых элементов и центральной цельнодеревянной узловой вставки обеспечивается при помощи стеклопластиковой гибкой арматуры и центральной деревянной цилиндрической вставки.1. The joint work of the core elements and the central solid wood nodal insert is ensured by means of fiberglass flexible reinforcement and a central wooden cylindrical insert.

2. Стыкуемые стержневые элементы имеют увеличенную высоту сечения.2. The joined rod elements have an increased section height.

3. Фиксация элементов соединения в проектном положении обеспечивается заполнением межстержневого узлового пространства составом на основе эпоксидной смолы с наполнителем.3. The fixation of the connection elements in the design position is ensured by filling the inter-core nodal space with an epoxy resin-based compound with a filler.

Изобретение поясняется следующими чертежами, где на фиг.1 представлена схема соединения элементов в узле; на фиг.2 - оголовок стыкуемых стержневых элементов; на фиг.3а, 3б - металлический кондуктор (верхняя и нижняя половины); на фиг.4 - сборочный чертеж узлового соединения, план; на фиг.5 - сборочный чертеж узлового соединения, разрез; на фиг.6 - план узлового соединения и вид сбоку.The invention is illustrated by the following drawings, where figure 1 shows a diagram of the connection of elements in the node; figure 2 - the head of the abutting rod elements; on figa, 3b - metal conductor (upper and lower halves); figure 4 is an assembly drawing of a nodal connection, plan; figure 5 is an assembly drawing of a nodal connection, section; figure 6 is a plan of the nodal connection and side view.

Узловое соединение деревянных и клеедеревянных стержневых элементов пологих сетчатых куполов включает в себя соединяемые стержни 1 с увеличенной высотой сечения в узле, с заранее отфрезерованными в заводских условиях в зависимости от угла подхода α к центральной цельнодеревянной узловой вставке 2 торцами и просверленными под стеклопластиковую трубку 3, и монтажный деревянный нагель 4 отверстиями. Стыкуемые в узле элементы размещаются в состоящей из нижней 5 и верхней 6 половин фанерной пространственной круглой в плане коробки, у крышек которых укладываются стеклопластиковые армирующие сетки 7, после чего стеклопластиковая трубка и межстержневое узловое пространство заполняются через штуцер 8 составом на основе эпоксидной смолы с наполнителем 9.The nodal connection of the wooden and glue-wood core elements of the shallow mesh domes includes connected rods 1 with an increased section height in the assembly, with milled in advance at the factory depending on the angle of approach α to the central whole-wood nodular insert 2 ends and drilled under a fiberglass tube 3, and mounting wooden plug with 4 holes. The elements abutting in the assembly are placed in a box consisting of the lower 5 and upper 6 halves of a plywood spatial round box, at the lids of which fiberglass reinforcing nets 7 are placed, after which the fiberglass tube and inter-rod assembly space are filled through the nozzle 8 with an epoxy resin-based compound with a filler 9 .

Узловое соединение деревянных и клеедеревянных стержневых элементов пологих сетчатых куполов собирается и работает следующим образом. К монтажному приспособлению при помощи центрального фиксирующего болта 10 крепится нижняя половина металлического пространственного круглого в плане кондуктора 11с вырезами в бортах под стыкуемые стержни. На днище кондуктора 11 и болт 10 укладывается нижняя половина фанерной коробки 5 и армирующая стеклопластиковая сетка 7. Затем на болт 10 надевается центральная цельнодеревянная узловая вставка 2 с заранее просверленным отверстием. После этого к узловой вставке 2 подводятся торцы стыкуемых стержней 1 - ребер, изготовленных в заводских условиях треугольных панелей. Для установки в проектное положение в них предусмотрены монтажные нагели 4 для крепления талрепа 13. Стержни фиксируются в проектном положении при помощи фанерных вставок 14 и металлической планки 15. После этого на узел сверху укладывается армирущая сетка 7, при помощи болта 10 крепятся верхняя половина фанерной коробки 6, а также верхняя половина металлического кондуктора 12. Через предусмотренный в ней штуцер 8 осуществляется заполнение межстержневого узлового пространства специальным составом. Контроль заполнения осуществляется через штуцер 17 в крышке кондуктора 12. После отвердевания состава верхняя и нижняя половины металлического кондуктора снимаются с узлового соединения при помощи болтов 16.Nodal connection of wooden and glue-wood core elements of gently sloping mesh domes is assembled and works as follows. Using the central fixing bolt 10, the lower half of the metal spatial round conductor 11, with cutouts in the sides under the joined rods, is attached to the mounting fixture. On the bottom of the conductor 11 and the bolt 10, the lower half of the plywood box 5 and the reinforcing fiberglass mesh 7. After that, the ends of the joined rods 1 — the ribs made in the factory conditions of triangular panels — are brought to the nodal insert 2. For installation in the design position, they have mounting pins 4 for fastening the turnbuckle 13. The rods are fixed in the design position using plywood inserts 14 and a metal strap 15. After that, the reinforcing mesh 7 is laid on top of the assembly, and the upper half of the plywood box is fastened with bolt 10 6, as well as the upper half of the metal conductor 12. Through the nozzle 8 provided in it, the inter-core node space is filled with a special composition. The filling control is carried out through the fitting 17 in the cover of the conductor 12. After the composition has hardened, the upper and lower halves of the metal conductor are removed from the nodal connection using bolts 16.

Предлагаемое узловое соединение бесфасоночного типа, относящееся к неразборным, предусматривает восприятие и передачу усилий растяжения, сжатия, изгиба, поперечной силы, кручения и их совместное действие. Прочность соединения при всех видах напряженного состояния обеспечивается, а деформативность уменьшается вследствие исключения болтовых соединений и совместной работы древесины и металла.The proposed nodal connection of non-shaped type, related to non-separable, provides for the perception and transmission of tensile, compression, bending, shear forces, torsion and their combined action. The strength of the connection for all types of stress is provided, and the deformability is reduced due to the exclusion of bolted joints and joint work of wood and metal.

Величина воспринимаемых усилий сжатия и смятия возрастает за счет увеличения высоты сечения стыкуемых стержней каркаса, а также за счет их клинообразной формы, усилия растяжения и кручения воспринимаются стеклопластиковой трубкой и заполнением межстержневого узлового пространства.The magnitude of the perceived compressive and crushing forces increases due to an increase in the cross-sectional height of the joined rods of the frame, as well as due to their wedge-shaped shape, the tensile and torsional forces are perceived by the fiberglass tube and the filling of the inter-core node space.

Снижение металлоемкости, улучшение собираемости покрытия достигается за счет отсутствия болтовых соединений в узле и возможности компенсации неточностей изготовления и монтажа стыкуемых в узле элементов.Reducing metal consumption, improving the collection of coatings is achieved due to the absence of bolted joints in the node and the ability to compensate for inaccuracies in the manufacture and installation of elements joined in the node.

Изобретение целесообразно использовать в соединениях элементов пологих сетчатых деревянных куполов пролетом до 40 м, в покрытиях, отвечающих требованиям немагнитности и радиопрозрачности.The invention is advisable to use in the connections of the elements of the shallow mesh wooden domes with a span of up to 40 m, in coatings that meet the requirements of non-magnetic and radio transparency.

Claims (1)

Узловое соединение деревянных и клеедеревянных стержневых элементов пологих сетчатых куполов, включающее центральную деревянную цилиндрическую вставку, к которой подходят торцы стержневых элементов решетки купола, отличающееся тем, что стыкуемые в узле стержневые элементы расположены в фанерной круглой в плане коробке, состоящей из двух половин, у крышек которых уложены стеклопластиковые арматурные сетки, и выполнены с увеличенной высотой в узле и отверстиями для стеклопластиковой трубки, при этом межстержневое узловое пространство заполняется составом на основе эпоксидной смолы с наполнителем. Nodal connection of wooden and glue-wood core elements of gently sloping mesh domes, including a central wooden cylindrical insert, to which the ends of the core elements of the dome lattice are suitable, characterized in that the core elements that are joined in the assembly are located in a plywood round box in plan, consisting of two halves, at the covers which fiberglass reinforcing nets are laid, and are made with increased height in the node and holes for the fiberglass tube, while the inter-rod nodal spaces filled composition based on an epoxy resin with a filler.

Images