Структурные конструкции относятся к классу пространственных стержневых конструкций, используемых чаще всего в качестве несущих элементов зданий общественного и производственного назначения.
Достоинствами структур являются: возможность создания большого пролета между опорами, индустриальность изготовления элементов структуры и их сборки, возможность размещения инженерных коммуникаций между поясами структур.
Геометрия структур имеет множество альтернативных форм, однако вопрос объединения элементов в структурную конструкцию является если не главным, то, по крайней мере, определяющим при их проектировании.
В практике строительства применяются сварные, болтовые и комбинированные узловые соединения.
Сварные узловые соединения изготавливаются непосредственно на строительной площадке, вследствие чего они характеризуются высокой трудоемкостью сборки структур, что сдерживает их широкое применение в строительстве.
Болтовые соединения исключают сварку как в заводских так и в построечных условиях и позволяют собирать структуру из стержней на болтах или других сборных приспособлений (фасоночные и замковые соединения). Однако болтовые соединения характеризуются невысокой расчетной воспринимаемой нагрузкой (до 1,1 кН/м2) и необходимостью высокой точности изготовления соединяемых элементов структуры, что, в ряде случаев, значительно усложняет как изготовление элементов структуры, так и ее сборку.
В комбинированных узловых соединениях сочетаются как сварные, так и болтовые соединения, при этом сварка выполняется в заводских условиях, а сборка – в построечных на болтах. К недостаткам существующих комбинированных узловых соединений («Меро», «Веймар», «ИФИ» и др.) следует отнести повышенные требования к точности изготовления собираемых в узел элементов, что существенно усложняет их изготовление и сборку.
Для снижения требований к точности изготовления собираемых в узел элементов и упрощения сборки структур в узлах в Брестском государственном техническом университете разработаны, испытаны и успешно внедрены комбинированные узлы соединения элементов структур с узловым элементом в виде полого шара («БрГТУ», патенты РБ 2489 от 21.07.2005 г., 2550 от 26.07.2005 г., 3167 от 17.05.2006 г.).
Разработанная система «БрГТУ» с узлами из полых шаров позволяет:
- запроектировать структурные покрытия для любых нагрузок по прочности узлов;
- снизить требуемую точность изготовления элементов структуры;
- упростить сборку узлов с существенным снижением трудоемкости.