ВАНТОВОЕ ПОКРЫТИЕ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК E04B7/14 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве покрытий для общественных и промышленных зданий и сооружений.

Известны покрытия круглые в плане с применением вантовой фермы Яверта [1] пояса которой объединяет наклонная треугольная раскосная решетка. Недостатком фермы Яверта является большой собственный вес, сложность сборки и трудоемкость монтажа.

Наиболее близкий аналог вантовое покрытие по патенту Франции [2] В этом покрытии прямолинейные ванты поясов, несущего и стабилизирующего, образуют вантовые сети с четырехугольными ячейками, которые смещены в плане относительно друг друга, а их углы соединены зигзагообразной геометрически неизменяемой решеткой раскосов, объединяющей пояса покрытия в пересекающиеся наклонные вантовые фермы, что обеспечивает покрытию вертикальную и горизонтальную жесткость. Монтаж указанного покрытия ведется отдельными элементами несущего пояса, стабилизирующего пояса и раскосной решетки.

Предлагаемое изобретение направлено на создание вантового покрытия независимо от формы опорного контура и обладающего пространственной жесткостью, все элементы которого, за исключением опорного контура, воспринимают только растягивающие напряжения и сходятся в унифицированных узлах, что обеспечивает оптимизацию процессов сборки и монтажа. Для достижения этой цели пояса покрытий, несущий и стабилизирующий, а также соединяющий их трос, выполнены непрерывными зигзагообразными вантами, которые пропущены через установленные в углах криволинейной внутренней поверхностью, с образованием между ними участков взаимно-пересекающихся наклонных вантовых ферм.

Способ изготовления заявляемого вантового покрытия включает в себя в себя установку верхнего несущего и нижнего стабилизирующего поясов, которые образуют вантовые сети с четырехугольными ячейками, смещенными в плане относительно друг друга, и объединение поясов зигзагообразными раскосами в пересекающиеся наклонные вантовые фермы с треугольной геометрически неизменяемой решеткой. В качестве поясов и раскосной решетки используют непрерывные зигзагообразные ванты, которые пропускают через установленные в углах ячеек вантовых сетей соединительные элементы замкнутого профиля с криволинейной внутренней поверхностью и которые образуют между смежными соединительными элементами участки взаимно-пересекающихся наклонных вантовых ферм.

При этом, перед установкой вант, соединительные элементы верхнего и нижнего поясов, расположенные в двух (первой и второй) смежных разбивочных осях покрытия, укладывают, чередуя между собой, в один соосный ряд и пропускают сквозь них соединительный вант. Затем соединительные элементы верхнего пояса, образующие между собой один соосный ряд, смещают в шахматном порядке относительно так же соосного ряда соединительных элементов нижнего пояса и пропускают через них, соответственно, несущий и стабилизирующий ванты. После этого соединительные элементы обоих поясов, принадлежащие первой разбивочной оси, уступают свои места соединительным элементам следующий по порядку (третьей) разбивочной оси покрытия, которые выстраивают в один соосный ряд с соединительными элементами смежной (второй) разбивочной оси, чередуя соединительные элементы верхнего нижнего поясов, и пропускают через них в обратном порядке соединительный вант. Далее в обратном направлении смещают в шахматном порядке соосный ряд соединительных элементов верхнего пояса относительно соосного ряда соединительных элементов нижнего пояса и пропускают через эти ряды, соответственно, несущий и стабилизирующий ванты. Потом ванты обоих поясов с нанизанными на них соединительными элементами первой разбивочной оси покрытия подаются на монтаж, а в соосный ряд чередующихся соединительных элементов верхнего и нижнего поясов устанавливают те из них, которые принадлежат смежным (третьей и четвертой) разбивочным осям, сместив соединительные элементы второй разбивочной оси. После чего процесс изготовления пролетного строения покрытия повторяется в описанной выше последовательности для всех последующих разбивочных осей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан фрагмент план вантового покрытия; на фиг. 2 продольный разрез 1-1 покрытия; на фиг. 3 поперечный разрез 2-2 покрытия; на фиг. 4 вид 3-3 наклонной вантовой фермы; на фиг. 5 соединительный элемент; на фиг. 6 вид А-А соединительного элемента; на фиг. 7 вид Б-Б соединительного элемента; на фиг. 8 первый этап сборки покрытия; на фиг. 9 второй этап сборки покрытия; на фиг. 10 - третий этап сборки покрытия; на фиг. 11 четвертый этап сборки покрытия.

Конструкция предлагаемого покрытия позволяет решать поставленную задачу по оптимизации ее сборки и монтажа в следующем порядке:
а) непрерывная сборка всего пролетного строения покрытия на земле на минимальной площади из гибких вант, уложенных в бухты, и однотипных соединительных элементов, установленных по отношению друг к другу на минимальных расстояниях;
б) крепление поясов (1, 2) покрытия к опорному контуру (4) с одновременной раздвижкой по ним соединительных элементов (5, 6) в проектное положение;
в) предварительное натяжение вант (1, 2, 3) с применением как минимум двух натяжных устройств для каждого, в процессе которого компенсируются все неточности, допущенные на монтаже, т.к. конструкция соединительных элементов (5, 6) позволяет на данном этапе свободно перепускаться вантам сходящихся в узлах покрытия;
г) укладка кровли и монтаж инженерных коммуникаций.

По достижении вантовой системой проектного положения, перепуск вант (1, 2, 3) в ее узлах прекращается потому, что происходит выравнивание напряжений во всех элементах поясов, несущего (1) и стабилизирующего (2), а также в раскосной решетке (3). Благодаря предварительному напряжению и выравниванию этих напряжений в элементах вантовой системы, соединительные элементы верхнего пояса (5) в ее узлах не испытывают никаких смещений, т.к. находятся под воздействием всех приложенных к ним сил, равнодействующая которых не меняет своего направления и величины, что очень важно для сохранения герметичности кровли во время эксплуатации покрытия. Соединительные элементы нижнего пояса покрытия (6) находятся по воздействием равнодействующей силы изменяющейся величины во времени, но постоянной по направлению, что позволяет смещаться этим соединительным элементам за счет упругости проходящих через них вант, но исключает перепускание последних относительно соединительных элементов.

На фиг.8, 9, 10, 11 проиллюстрирован процесс сборки фрагмента покрытия с использованием нумерации соединительных элементов (5, 6), которые в дальнейшем для удобства будем именовать кольцами, по фиг.1. Кольца (5) верхнего пояса покрытия имеют нечетные номера, кольца (6) нижнего пояса покрытия четные. Стрелками указаны направления последующих перемещений колец.

Сборку покрытия можно разбить на четыре стадии.

Стадия I, фиг. 8. Все кольца, верхнего и нижнего поясов покрытия, принадлежащие двум смежным, первой и второй, разбивочным осям, устанавливают соответственно в подвижную и неподвижную обоймы сборочного приспособления, но на одной оси в следующей последовательности по номерам: 16, 5, 6, 15, 14, 7, 8, 13 и пропускают через них соединительный вант (3).

Стадия II, фиг. 9. Кольца NN 5, 15, 7, 13 (верхнего пояса) смещаются в сторону от первоначального положения и вместе с подвижной обоймой передвигаются вдоль неподвижной обоймы. При этом они все находятся на одной оси, что позволяет пропустить сквозь них несущий вант (1). Через кольца NN 16, 6, 14, 8, которые неподвижно расположены в ряд, аналогично пропускается стабилизирующий вант (2).

Стадия III, фиг. 10. Происходит ротация колец в обоймах. В неподвижной обойме кольца NN 6 и 8 смещаются и уступают свои места кольцам NN 26 и 28. В подвижной обойме кольца NN 5 и 7 смещаясь освобождают свои места кольцам NN 25 и 27. (Происходит замена колец первой разбивочной оси на кольца третьей по счету разбивочной оси). Теперь в ряд соосно установились кольца смежных, второй и третьей по счету, разбивочных осей покрытия следующих номеров: 25, 16, 15, 26, 27, 14, 13, 28 и сквозь них пропускается в обратном направлении вант (3). Стоит обратить внимание, что на данной стадии сборки ряд соосных колец начинается с нечетного номера, когда на первой стадии он начинался с четного.

Стадия IV, фиг.11. Кольца NN 25, 15, 27, 13 уходят в сторону от соосного положения с кольцами NN 16, 26, 14, 28 и перемещаются с подвижной обоймой в обратном направлении вдоль неподвижной обоймы. При этом кольца, как с четными, так и с нечетными номерами, расположены в отдельных соосных рядах, что позволяет обратным порядком пропустить сквозь них соответственно вант (2) и вант (1).

По завершении четвертой стадии сборки покрытия кольца первой по счету разбивочной оси NN 5, 7 и 6, 8 можно извлекать из обойм, а ванты (1,2), соединенные вантом (3) через нанизанные на них кольца, идут на монтаж. Далее сборка вантовой системы покрытия повторяется по описанным выше стадиям. Изменяется только нумерация колец, принадлежащих следующим по счету разбивочным осям покрытия, но чередование четных и нечетных номеров остается постоянным.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для перекрытия общественных зданий, спортивных сооружений, вокзалов, ж/д станций с подъездными путями, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, ботанических садов, а также для защиты от атмосферных воздействий памятников архитектуры, с применением легких и прозрачных кровель. Вантовое покрытие с опорным контуром произвольной формы образовано системой наклонных взаимно-пересекающихся вантовых ферм, пояса и треугольная геометрически неизменяемая раскосная решетка которых выполнена непрерывными зигзагообразными вантами пропущенными через соединительные элементы замкнутого профиля с криволинейной внутренней поверхностью, установленные в узлах ферм. Эти узлы совпадают с узлами четырехугольных ячеек вантовых сетей, которые образуют в плане несущие и стабилизирующие пояса вантовых ферм. Ячейки вантовых сетей смещены относительно друг друга. Ванты покрытия не объединяются в отдельно взятые фермы, а проходя зигзагообразно сквозь соединительные элементы, имеющие форму кольца, образуют между ними участки взаимно-пересекающихся наклонных вантовых ферм. Такая конструкция покрытия позволяет компенсировать неточность монтажа, выравнивать напряжения в его элементах на этапах предварительного натяжения и эксплуатации, обеспечивает пространственную жесткость. Применение однотипных соединительных элементов в виде кольца, позволяет перед монтажом изготавливать пролетное строение покрытия целиком на минимальной сборочной площадке либо использовать транспортабельные фрагменты покрытия заводской готовности. Способ изготовления вантового покрытия включает в себя следующие операции: 1) нанизывание на ванты соединительных колец в необходимой последовательности, при этом между кольцами устанавливают не проектные размеры, а минимальные, обеспечивающие сборку; 2) перемещение колец вместе с вантами в необходимой последовательности с целью обеспечения выполнения первой операции; 3) раздвижка по несущим и стабилизирующим вантам нанизанных на них колец в проектное положение. При использовании фрагментов покрытия заводской готовности из них вытягивают, вставленные в соединительные элементы, временные сборочные троса, которые заменяют на проектные ванты. Одновременно происходит объединение фрагментов в целое покрытие. 2 с.п. ф-лы, 11 ил.

1. Вантовое покрытие, включающее несущий и стабилизирующий пояса, образующие собой вантовые сети с четырехугольными ячейками, смещенными в плане относительно друг друга, и объединенные зигзагообразными раскосами в пересекающиеся наклонные вантовые фермы с треугольной геометрически неизменяемой решеткой, отличающееся тем, что несущий и стабилизирующий пояса, а также соединяющая их раскосная решетка выполнены непрерывными зигзагообразными вантами, которые пропущены через установленные в углах ячеек вантовых сетей соединительные элементы замкнутого профиля с криволинейной внутренней поверхностью, с образованием между ними участков взаимно пересекающихся наклонных вантовых ферм. 2. Способ изготовления вантового покрытия, включающий установку верхнего несущего и нижнего стабилизирующего поясов, которые образуют вантовые сети с четырехугольными ячейками, смещенными в плане относительно друг друга, и объединенных зигзагообразными раскосами в пересекающиеся наклонные вантовые фермы с треугольной геометрически неизменяемой решеткой, отличающийся тем, что в качестве поясов и раскосной решетки используют непрерывные зигзагообразные ванты, которые пропускают через установленные в углах ячеек вантовых сетей соединительные элементы замкнутого профиля с криволинейной внутренней поверхностью и которые образуют между ними участки взаимно пересекающихся наклонных вантовых ферм, при этом перед установкой вант соединительные элементы верхнего и нижнего поясов, расположенные в двух, первой и второй, смежных разбивочных осях покрытия, укладывают, чередуя между собой, в один соосный ряд и пропускают сквозь них соединительный вант, затем соединительные элементы верхнего пояса, образующие собой один соосный ряд, смещают в шахматном порядке относительно также соосного ряда соединительных элементов нижнего пояса и пропускают через них соответственно несущий и стабилизирующий ванты, после этого соединительные элементы обоих поясов, принадлежащие первой разбивочной оси, уступают свои места соединительным элементам, следующей по порядку, третьей разбивочной оси покрытия, которые выстраивают в один соосный ряд с соединительными элементами второй смежной разбивочной оси, чередуя соединительные элементы верхнего и нижнего поясов, и пропускают через них в обратном порядке соединительный вант, далее в обратном направлении смещают в шахматном порядке соосный ряд соединительных элементов верхнего пояса относительно соосного ряда соединительных элементов нижнего пояса и пропускают через эти ряды соответственно несущий и стабилизирующий ванты, потом ванты обоих поясов с нанизанными на них соединительными элементами первой разбивочной оси покрытия подают на монтаж, а в соосный ряд чередующихся соединительных элементов верхнего и нижнего поясов устанавливают те из них, которые принадлежат смежным, третьей и четвертой, разбивочным осям, сместив соединительные элементы второй разбивочной оси, после чего процесс изготовления пролетного строения покрытия повторяют в описанной выше последовательности для всех последующих разбивочных осей.