ПОКРЫТИЕ ВЗРЫВООПАСНОГО ЗДАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК E04B1/92 E04B7/16 

Изобретение относится к строительству, в частности к покрытиям зданий, предназначенных для взрывоопасных производств.

Известна металлическая панель, содержащая каркас, на уголок которого уложен настил, удерживаемый в проектном положении крепежными элементами, пластины которых под действием взрывной нагрузки отгибаются и настил получает возможность свободного вертикального перемещения [1]
Известно также легкосбрасываемое покрытие зданий и сооружений, включающее несущие и легкосбрасываемые элементы. На несущих элементах закреплены посредством упругих элементов щиты с толкателями, а легкосбрасываемые элементы снабжены направляющими для толкателей. Под действием взрывной нагрузки щиты с толкателями перемещаются вверх, при этом вместе с толкателями перемещаются вверх и легкосбрасываемые элементы [2]
Существенным недостатком описанных конструкций является то, что они не обеспечивают эффективный сброс давления в помещении, где происходит взрывное горение.

Указанный недостаток обусловлен тем, что после первого подъема легкосбрасываемых элементов покрытия (настила) и сброса давления они возвращаются в свое исходное положение и закрывают проемы, в результате чего давление в помещении растет и при достижении требуемой величины вскрытия снова перемещает легкосбрасываемые элементы вверх. Происходит очередной сброс давления и далее вышеописанный цикл повторяется: рост давления, подъем легкосбрасываемых элементов, сброс давления, возвращение легкосбрасываемых элементов в исходное положение, снова рост давления и т.д. Таким образом, исходя из изложенного видно, что описанные конструкции работают по принципу клапанов давления, срабатывающих только при достижении давлением определенной величины. Изменение давления в помещении при использовании описанных конструкций аналогично изменению давления, представленному на графике в книге Л.П.Пилюгин "Конструкции сооружений взрывоопасных производств". М. Стройиздат, 1988, с. 174, рис.4.29.

Еще одним существенным недостатком описанных конструкций является их низкая эффективность при образовании снежного покрова. Согласно СНиП 2.01.07-85, с. 8, табл.4 на большей части Российской Федерации нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности составляет 1,0-2,5 кПа (100-250 кгс/м²), а давление вскрытия легкосбрасываемых конструкций должно составлять 1-2 кПа (100-200 кгс/м²) при 5-4 классе взрывозащиты до 10 кПа (1000 кгс/м²) при 1 классе взрывозащиты (см.Г.Г.Орлов "Легокосбрасываемые конструкции для взрывозащиты промышленных зданий". М. Стройиздат, 1987, с.177, табл. 4, 6).

Исходя из изложенного очевидно, что при образовании снежного покрова время подъема легкосбрасываемых элементов покрытия и образование проема увеличивается, что приводит к значительному росту давления в помещении. Более того, в ряде случаев (5-4 класс взрывозащиты) легкосбрасываемые элементы, задавленные снежным покровом, вообще могут не подняться при требуемом давлении их срабатывания.

Указанный недостаток еще более усугубляется в случаях образования наледи. Это требует дополнительных непроизводительных затрат времени на постоянную (в течение периода снегопада) очистку кровли от снежного покрова.

За прототип выбрано покрытие взрывоопасного здания, включающее фермы и ячейки из створок. Каждая ячейка снабжена по крайней мере одной закрепленной на ферме направляющей, имеющей внутри тормозной элемент, и входящим в нее одним концом упорным стержнем с возможностью скольжения его концевой части вдоль тормозного элемента, а другим концом прикрепленным к створке. Створки выполнены с расположенными на концах их зарядами направленного действия [3]
Выбранное за прототип покрытие взрывоопасного здания обеспечивает удержание створок в открытом состоянии в течение всего процесса взрывного горения. В результате этого происходит постоянное истечение газов из помещения и многократного пикообразного изменения давления (как это имеет место при использовании аналогов) не наблюдается.

Однако при образовании снежного покрова, выбранное за прототип покрытие имеет тот же недостаток, что и описанные выше аналоги. Кроме того, это покрытие имеет достаточно сложную конструкцию и трудоемко в обслуживании. В частности, оно требует периодических осмотров и проведения технического обслуживания тормозного элемента, контроля и замены зарядов направленного действия и т.д.

Сущность изобретения заключается в том, что в покрытии взрывоопасного здания, включающем фермы и ячейки из створок, каждая из створок установлена наклонно к фермам и снабжена по меньшей мере одной тягой, один конец тяги жестко связан со створкой, а второй с шарниром, который смонтирован на ферме, при этом ось вращения шарнира размещена в вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести створки или смещена относительно этой плоскости в сторону подъема створки над фермой и лежит в горизонтальной плоскости, отстоящей от центра створки на расстоянии, большем или равном 0,05 ее длины.

Кроме того, фермы покрытия снабжены ограничителями поворота створок.

Предлагаемое покрытие взрывоопасного здания имеет простую конструкцию и несложно в обслуживании. Покрытие обеспечивает быстрый сброс давления при взрывном горении и исключает повторный рост давления до критических величин. При использовании предложенного покрытия не требуется постоянной очистки кровли от снежного покрова и наледи, так как величина последних не оказывает какого-либо отрицательного влияния на вскрытие покрытия.

На фиг.1 изображен общий вид покрытия взрывоопасного здания, разрез; на фиг. 2 вариант установки покрытия, изображенного на фиг.1; на фиг.3 вариант выполнения покрытия взрывоопасного здания, разрез.

Покрытие взрывоопасного здания включает фермы 1 и ячейки, выполненные в виде створок 2, установленных наклонно к феpмам 1 и снабженных тягами 3, которые одними концами жестко связаны со створками 2, а другими с шарнирами 4. Количество тяг 3, связывающих каждую из створок 2 с шарниром 4, может быть любым. Оптимальное количество тяг 3 определяется из условия жесткости конкретной конструкции. Каждый из шарниров 4 смонтирован на фермах 1 таким образом, что горизонтальная плоскость, проходящая через ось вращения шарнира 4, отстоит от центра створки 2 на расстоянии Н ≥ 0,05L, где L длина створки. При этом ось вращения шарнира 4 размещена в вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести створки 2, или смещена относительно этой плоскости в сторону подъема створки 2 над фермами 1 (на фиг.1 ось вращения шарнира 4 смещена относительно вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести створки 2). В идеальном случае, когда створка изготовлена из однородного материала и имеет одинаковую толщину по всей своей площади (как на фиг.1), центр створки 2 и центр тяжести створки 2 совпадают.

Величина Н ≥ 0,05L определена опытно-расчетным путем с учетом всех факторов, влияющих на работу конструкции (давление внутри помещения, при котором должно произойти вскрытие покрытия, снеговая и ветровая нагрузки и т.д.).

Кроме того, створки 2 связаны с фермами 1 или с установленными на фермах 1 кронштейнами хрупкими элементами 5. В случае, изображенном на фиг.3, хрупкими элементами 5 связаны между собой створки 2. Фермы 1 снабжены ограничителями поворота 6 створок 2.

Покрытие взрывоопасного здания работает следующим образом.

При взрывном горении давление внутри здания возрастает. При этом, вследствие того, что ось вращения каждого шарнира 4 pазмещена в веpтикальной плоскости, пpоходящей чеpез центр тяжести соответствующей створки 2, или смещена относительно этой плоскости в сторону подъема створки 2 над фермами 1 и лежит в горизонтальной плоскости, отстоящей от центра створки 2 на расстоянии, большем или равном 0,05 ее длины, момент, возникающий от избыточного давления и действующий на створки 2 со стороны их наибольшего удаления от ферм 1, будет больше момента, возникающего от избыточного давления и действующего на створки 2 со стороны их наименьшего удаления от ферм 1. Вследствие этого при достижении давлением критической величины, при которой покрытие должно вскрыться, хрупкие элементы 5 разрушаются и створки 2 поворачиваются в сторону их наименьшего удаления от ферм 1. Центры тяжести створок 2 при этом смещаются в сторону поворота, тем самым создавая дополнительные крутящие моменты, увеличивающие скорость поворота створок 2, что обеспечивает быстрый сброс давления внутри помещения. Так как створки 2 установлены наклонно к фермам 1, то центры тяжести снежных покровов, лежащих на каждой из створок 2 уже в исходном (закрытом) положении створок 2, оказываются смещенными относительно осей поворота шарниров 4 в сторону наименьшего удаления створок 2 от ферм 1 (в сторону поворота створок 2), что также способствует увеличению скорости поворота створок 2. При достижении створками 2 ограничителей поворота 6 створки 2 останавливаются и остаются в открытом положении до тех пор, пока их принудительно не вернут в исходное (закрытое) положение. В результате через вскрытое покрытие истечение газов происходит постоянно и пикообразных увеличений давления в здании, где идет взрывное горение, не наблюдается.

В случае выполнения створок 2 так, как изображено на фиг.3, весь снег скапливается только на той половине створок, которая наименее удалена от ферм 1, что способствует дополнительному увеличению скорости поворота створок 2, а следовательно, быстрому сбросу давления в здании.

Использование: здания, предназначенные для взрывоопасных производств. Сущность изобретения: в покрытии взрывоопасного здания, включающего фермы 1 и ячейки из створок 2, каждая из створок 2 установлена наклонно к фермам 1 и снабжена по меньшей мере одной тягой 3, один конец тяги 3 жестко связан со створкой 2, а другой с шарниром 4, который смонтирован на ферме 1, при этом ось вращения шарнира 4 размещена в вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести створки 2 или смещена относительно этой плоскости в сторону подъема створки 2 над фермой 1 и лежит в горизонтальной плоскости, отстоящей от центра тяжести створки 2 на расстоянии, большем или равном 0,05 ее длины. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ПОКРЫТИЕ ВЗРЫВООПАСНОГО ЗДАНИЯ, включающее фермы и ячейки из створок, отличающееся тем, что каждая створка установлена наклонно к фермам и снабжена по крайней мере одной жестко прикрепленной к ней тягой, второй конец которой соединен с шарниром, смонтированным на ферме, причем ось вращения шарнира размещена в вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести створки, или смещена относительно указанной плоскости в сторону подъема створки над фермой и лежит в горизонтальной плоскости, отстоящей от центра тяжести створки на расстоянии, большем или равным 0,05 ее длины. 2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что фермы снабжены ограничителями поворота створок.