ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ФЕРМА "НИЖЕГОРОДСКАЯ" Российский патент 1998 года по МПК E04C3/08 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущей конструкции покрытий производственных одноэтажных зданий и сооружений.

Известна арочная пространственная ферма, имеющая равностороннее поперечное сечение, включающее несущие элементы (пояса), размещенные в вершинах треугольника и соединенные решеткой шпренгельного типа, выполненная из прессованных уголковых профилей алюминиево-магниевого сплава, причем верхний пояс выполнен из уголкового профиля, образованного двумя полками, расположенными под углом 60^o и соединенные полосой с толщиной, равной толщине полок, нижний пояс выполнен из уголкового профиля, образованного четырьмя полками, расположенными под равными относительно друг друга углами, равными 60^o, и элементы решетки выполнены из уголковых профилей с бульбами на концах полок [1].

Известная пространственная ферма является геометрически неизменяемой системой, обладающей повышенной жесткостью, способной воспринимать скручивающие усилия.

Недостатком известного технического решения является то, что пространственная ферма выполнена из прессованных значительно дорогостоящих по сравнению с гнутыми профилей, имеющих сложное поперечное сечение, повышенный сортамент (три типа), обладающих повышенной гибкостью, в результате чего использована решетка шпренгельного типа, что в свою очередь повысила трудоемкость изготовления и материалоемкость фермы.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является стальной пространственный стержень, имеющий равнобедренное треугольной сечение, включающее несущие элементы, размещенные в вершинах треугольника, соединенные решеткой, выполняемый из неравнобоких уголковых профилей, причем свободные концы полок уголковых элементов, размещенные у основания треугольника, соединены с основанием, а несущий элемент, расположенный в вершине треугольника, выполнен в виде стыкованных свободными концами полок уголков, обушки которых размещены на одном уровне [2].

Данное техническое решение является геометрически неизменяемой системой, обладающей повышенной жесткостью, способной воспринимать скручивающие усилие, и весьма технологичной в изготовлении.

Однако известное техническое решение обладает невысокими расчетно-прочностными характеристиками и повышенной металлоемкостью.

Целью изобретения является снижение металлоемкости и трудоемкости изготовления фермы.

Указанная цель достигается тем, что, пространственная ферма, имеющая треугольное поперечное сечение, включающая несущие элементы (пояса), размещенные в вершинах треугольника и соединенные решеткой, выполнены из стального равнополочного уголкового профиля, образованного двумя полками и кольцевым сегментом, полки которого располагаются под углом α равным 60^o, а величина радиуса кольцевого сегмента равна отношению , где m>2,5 - коэффициента эффективности профиля; b_n - ширина полки профиля; n>10 - гибкость полки профиля.

Полки поясов ориентированы по сторонам треугольника и соединенные решеткой образуют в поперечном сечении форму равностороннего треугольника, по первому варианту фиг.1 ферма выполнена из одиночных уголковых профилей, по второму варианту фиг.2 нижний пояс фермы выполнен из двух стыкованных обушками профилей, в свободные полки при основании образуют развернутый угол β, равный 180^o.

Объединение двух технических решений в одну заявку связано с тем, что два данных устройства решают одну и ту же задачу - снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления фермы принципиально одним и тем же способом.

Сопоставимый анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленное техническое решение отличается от известного тем, что выполнено из стального равнополочного уголкового профиля, образованного двумя полками и кольцевым сегментом, полки которого располагаются под углом, равным 60^o, а величина радиуса кольцевого сегмента равна отношению , причем пространственная форма по первому варианту фиг.1 выполнена из одиночных профилей, по второму варианту фиг. 2 нижний пояс которых образуют развернутый угол β, равный 180^o. Таким образом заявленное техническое решение соответствует критерию новизна.

Сравнение заявленного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и других областях техники не позволили выявить в них признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию существенные отличия.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 - ферма; фиг.2 - поперечное сечение А-А на фиг.1; фиг.3 - сечение А-А на фиг.1 (вариант 2).

Пространственная ферма, имеющая равностороннее треугольное поперечное сечение, включающая пояса 1 - верхний и 2 - нижний, размещенные в вершинах треугольника, полки которых ориентированы по сторонам треугольника и соединенные элементами решетки 3 без фасоночным способом, которые образуют равные углы α=60, а их сумма, равная 180^o, говорит о без перекосном соединении поясов и решетки, по второму варианту фиг.3 нижний пояс 2 выполнен из двух стыкованных обушками профилей, причем свободные полки при основании образуют развернутый угол β=180^o.

Предлагаемая пространственная ферма изготавливается с выравниванием результирующих напряжений во всех панелях верхнего пояса, работающих на сжатие или сжатие с изгибом, имеющих постоянное по длине сечение, и достигается за счет разбивки верхних поясов и панели с размерами убывающей от опор геометрической прогрессией, при этом все растянутые элементы решетки (раскосы) выполнены параллельно крайнему надопорному раскосу.

С целью сокращения транспортных объемов и сроков монтажа покрытий использован принцип транспортировки и складирования несущих конструкций в компактное пакетное состояние, например для первого варианта - плоская ферма и линейные элементы, для второго варианта - две плоские фермы.

Применение данных технических решений позволяет, по отношению к типовым, за счет концентрации металла, без косыночного соединения поясов и решетки и применения уголковых профилей, образованных двумя полками и кольцевым сегментом, полки которого располагаются под углом α=60^o, а величина радиуса кольцевого сегмента равна отношению , снизить вес до 30% и сократить трудоемкость изготовления и транспортные расходы пропорционально снижению общей массе несущих конструкций.

Кроме того, за счет доступности поверхностей всех элементов фермы для антикоррозийного покрытия, возможно эксплуатировать данные фермы в агрессивных средах, достигается простое и технологичное в изготовлении конструктивное решение.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущих конструкций и покрытия одноэтажных производственных зданий и сооружений и других пролетных строений. Целью изобретения является снижение металлоемкости и трудоемкости изготовления, транспортировки и монтажа. Пространственная ферма, имеющая треугольное поперечное сечение, включающая пояса, размещенные в вершинах треугольника, соединенные решеткой, образуют в поперечном сечении форму равностороннего треугольника. Новым в пространственной ферме является то, что пояса и элементы решетки выполнены из стальных равнополочных уголковых профилей, образованных двумя полками и кольцевым сегментом, причем верхний пояс разбит на панели с размерами убывающей от опор геометрической прогрессии, при этом растянутые раскосы решетки выполнены параллельными крайнему над опорному раскосу, по первому варианту пояса и элементы решетки выполнены из одиночных профилей, по второму варианту нижний пояс выполнен из двух стыкованных обушками профиля, а свободные полки при основании образуют развернутый угол, равный 180^o. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Пространственная ферма, имеющая равностороннее треугольное поперечное сечение, включающая пояса, размещенные в вершинах треугольника и соединенные решеткой из уголковых профилей, отличающаяся тем, что пояса и решетка выполнены из стального равнополочного профиля, образованного двумя полками и кольцевым сегментом, полки располагаются под углом, равным 60^o, а величина радиуса кольцевого сегмента определяется отношением
R (m • b_п)/n,
где m > 2,5 коэффициент эффективности профиля;
b_п ширина полки профиля;
n > 10 гибкость полки профиля,
причем верхний пояс разбит на панели, размер которых убывает в сторону от опор на величину, равную убывающей геометрической прогрессии, а расколы выполнены параллельными крайним надопорным раскосам. 2. Ферма по п. 1, отличающаяся тем, что нижний пояс выполнен из двух стыкованных обушками профилей, свободные полки которых образуют развернутый угол, равный 180^o.