ТРАНСФОРМИРУЕМОЕ ПОКРЫТИЕ БОЛЬШЕПРОЛЕТНОГО ЗДАНИЯ ИЛИ СООРУЖЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК E04B7/16 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве большепролетных трансформируемых покрытий зданий и сооружений, например стадионов.

Наиболее близким аналогом изобретения является трансформируемое покрытие стадиона с прямоугольным раскрытием (патент США N 4682449 1987). Недостатком этого решения является то, что трансформируемые панели увеличивают высоту стационарной части на их полную собственную строительную высоту.

Целью изобретения является существенное уменьшение строительной высоты трансформируемого покрытия.

Достигается это тем, что в трансформируемом покрытии большепролетного здания или сооружения, имеющем неподвижную стационарную часть и подвижную часть, надвигаемую при раскрытии на стационарную, подвижная часть состоит из трансформируемых по высоте ферм и панелей, перемещающихся со стационарной части на фермы, причем каждая трансформируемая ферма состоит из верхнего пояса коробчатого профиля с размещенными внутри него направляющими рейками, шпренгеля, имеющего в местах перегиба шарниры, и стоек, один конец каждой из которых шарнирно прикреплен к шпренгелю, а противоположный конец стержнем зафиксирован в упоре, при этом при трансформации фермы концы шпренгеля скользят вдоль прорезей верхнего пояса, а стойки посредством прикрепленных к ним роликов перемещаются по направляющим рейкам и поворачиваются вокруг шарнира, причем при занятии шпренгелем нижнего положения угол между стойкой и направляющей рейкой равен 90^o, и между верхним концом стойки и упором образован зазор, который закрывается при приложении к покрытию внешней нагрузки. Для перемещения шпренгеля в рабочее положение под действием собственного веса величина наклона направляющей рейки к горизонту назначается большей или равной углу трения при движении ролика по направляющей рейке.

Описание изобретения сделано применительно к варианту раскрытия в виде прямоугольника с закругленными короткими сторонами. Другие возможные раскрытия могут рассматриваться как частные случаи.

На фиг. 1 изображен план трансформируемого покрытия сооружения в закрытом состоянии; на фиг. 2 - план покрытия в открытом состоянии; на фиг. 3 - разрез 1-1 на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез 2-2 на фиг. 2; на фиг. 5 - ферма в раскрытом (рабочем) состоянии, когда шпренгельная система опущена вниз; на фиг. 6 - ферма в закрытом состоянии, когда шпренгельная система находится внутри верхнего пояса; на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 5; на фиг. 8 - схема трансформации ферм покрытия. На фиг. 9а - рядовая панель покрытия в плане, на фиг. 9б - ее разрез Б-Б на фиг. 9а; на фиг. 10 - деталь "А" на фиг. 9б; на фиг. 11а, 11б, 11г - схема трансформации рядовых панелей покрытия; на фиг. 12 - аксонометрическая проекция торцевой панели и схема ее трансформации.

Покрытие сооружения (фиг. 1, 2) состоит из стационарной части 1, опирающейся на расположенные по наружному периметру опорные конструкции 2, трансформируемых торцевых панелей 3 и рядовых панелей 4. Для перемещения трансформируемых частей покрытия имеются рельсовые направляющие 5, опирающиеся на внутренний опорный контур 6 стационарной части 1 покрытия. Рядовые панели 4 в закрытом состоянии покрытия опираются на фермы 7 (фиг. 3), а после трансформации располагаются на стационарной части 1 покрытия (фиг. 4).

Ферма (фиг. 5, 6) состоит из верхнего пояса 8 (коробчатого профиля), шпренгеля 9 и стоек 10. В местах перегиба шпренгеля имеются шарниры 11, а его концы при трансформации скользят вдоль прорезей 12 в верхнем поясе 8. Стойка шпренгеля крепится к нему шарниром 13, а противоположным концом стержнем 14 фиксируется в упоре 15. Внутри коробчатого профиля верхнего пояса фермы имеются направляющие рейки 16, по которым перемещаются ролики 17, крепящиеся к стойке 10 (фиг. 7). Ферма имеет на своих концах ходовые тележки 18, которые перемещаются по рельсовым направляющим 5. Перемещение рядовых панелей 4 покрытия производится по направляющим 19, которые крепятся к верхнему поясу 8. Ферма имеет вращающиеся блоки 20, прикрепленные к верхнему поясу и к стойке (фиг. 5, 6), через которые проходит тяговый трос 21, приводимый в движение лебедкой 22. Неподвижный конец троса крепится к анкеру 23, установленному на шпренгеле 9.

Механизм перемещения фермы в процессе трансформации (фиг. 8) состоит из лебедки 24 и анкерного шкива 25, которые закреплены на стационарной части покрытия. Лебедка и анкерный шкив соединены бесконечным (петлевым) тросом 26. Ходовая тележка 18 (фиг. 5) трансформируемой фермы 7 (фиг. 8) прикреплена к тросу зажимом 27 и может перемещаться по рельсовой направляющей 5.

Рядовая панель покрытия (фиг. 9, 10) состоит из несущих ребер 28, балок 29, к которым крепится светопрозрачное ограждение 30. Плита имеет ходовые ролики 31 и шкивы 32, через которые пропускается тяговый трос 33 механизма трансформации (фиг. 10). Механизм трансформации рядовых панелей 4 (фиг. 11) включает лебедку 34, анкерный шкив 35 и бесконечный тяговый трос 36, который петлеобразно огибает шкивы 28 всех панелей. Лебедка и анкерный шкив закреплены на стационарной части 1 покрытия. Рядовые плиты 4 при трансформации перемещаются со стационарной части 1 на фермы 7, на которых закреплены фиксаторы 37.

Торцевая панель 3 (фиг. 2, 12) состоит из несущих ферм 38 и каркаса 39, к которому крепится светопрозрачное ограждение 26. Панель имеет ходовые тележки 40, которые перемещаются по рельсовым направляющим 5, и лебедку 41 с тяговым тросом 42.

Таким образом, трансформируемая часть покрытия состоит из трех самостоятельных (отдельных) конструкций: ферм 7, рядовых панелей 4 и торцевых панелей 3. В раскрытом состоянии эти конструкции группируются на стационарной части 1 покрытия. Процесс закрытия начинается с выдвижения ферм 7 (фиг. 8). При включении лебедки 24 ферма 7, показанная на фиг. 8 пунктиром, перемещается в направлении стрелки и занимает рабочее положение. В этом положении шпренгельная система фермы находится в закрытом состоянии, показанном на фиг. 6. Аналогичным образом производится перемещение в рабочее положение всех остальных ферм и торцевых панелей 3. Затем производится выдвижение или трансформация шпренгелей ферм (фиг. 5, 6, 7) в следующем порядке. Вращением лебедки 22 в направлении стрелки на фиг. 6 тяговый трос 21 разматывается, и шпренгельная система под действием собственного веса опускается вниз. При этом ролик 17 стойки 10 перемещается по направляющей рейке 16, и стойка поворачивается вокруг шарнира 13. Величина угла наклона направляющей рейки 16 к горизонту назначается большей или равной углу трения при движении ролика 17 по направляющей рейке 16. При этом условии будет происходить перемещение шпренгеля 9 в рабочее положение под действием собственного веса. Когда шпренгель 9 займет нижнее положение, стойка 10 получит наклон α к вертикали, а угол β между стойкой 10 и направляющей рейкой 16 станет прямым. В этом положении между верхним концом стойки 10 и упором 15 имеется зазор Δ (фиг. 7). При загружении покрытия внешней нагрузкой Q (собственный вес панелей покрытия, снеговая нагрузка и т.п.) верхний пояс 8 фермы прогибается, зазор Δ закрывается, и шпренгельная система включается в работу. При этом на верхний конец стойки 10 действует составляющая N = Qtgα, приложенная к стержню 14. Величина этого усилия, зависящая от угла α, определяет надежность фиксации шпренгельной системы в процессе эксплуатации покрытия.

Обратная трансформация шпренгельной системы производится при отсутствии внешней нагрузки Q. Направление вращения лебедки переключается на обратное, трос 21 поворачивает стойку 10 по часовой стрелке относительно шарнира 13, стержень 14 выходит из упора 15, и шпренгель 9 начинает подниматься. Свободный выход в этот момент стержня 14 из упора 15 обеспечивается имеющимся между ними зазором Δ.

После перемещения ферм и торцевых элементов в их рабочие положения и выдвижения вниз шпренгельных систем ферм производится надвиг рядовых панелей 4 на фермы. На фиг. 11а показано стартовое состояние, когда рядовые панели сосредоточены на стационарной части 1 покрытия. При включении лебедки в направлении стрелки в тяговом тросе 36 возникает усилие, которое по мере прохождения троса через анкерный шкив 35 и шкивы 28 уменьшается вследствие трения в шкивах. Поэтому максимальное тяговое усилие будет действовать на нижнюю плиту, и весь пакет плит будет перемещаться на ферму 7 (фиг. 11б) до упора 37, установленного на ферме. Перемещение панелей 4 вдоль фермы происходит по направляющим 19 (фиг. 7). После перемещения первой панели до упора 37 максимальное тяговое усилие окажется приложенным к следующей по высоте панели, которая в свою очередь начнет перемещаться по ферме до следующего упора. Таким образом производится поочередное перемещение рядовых панелей на фермы покрытия (фиг. 11в, 11г). Обратная трансформация элементов на стационарную часть покрытия производится путем перемены направления вращения соответствующих лебедок.

Трансформируемое покрытие большепролетного здания или сооружения, например стадиона. Покрытие имеет неподвижную часть, располагаемую над зрительскими местами, и трансформируемую часть над игровым полем. Покрытие трансформируемой части состоит из несущих ферм и светопрозрачных плит покрытия. Сущность изобретения заключается в том, что с целью уменьшения строительной высоты сооружения фермы трансформируются дважды: сначала по высоте, когда шпренгель поднимается вверх и располагается внутри верхнего пояса коробчатого сечения, а затем ферма транспортируется на станционарную часть покрытия. Это позволяет в 2 - 3 раза уменьшить высоту трансформируемой части покрытия. При этом верхний пояс фермы используется в процессе трансформации как балка, воспринимающая собственный вес фермы. Для фиксации выдвигающегося вниз шпренгеля в рабочем состоянии используется вертикальное перемещение верхнего пояса фермы при действии на нее внешней нагрузки. 1 з.п.ф-лы, 12 ил.

1. Трансформируемое покрытие большепролетного здания или сооружения, имеющее неподвижную станционарную часть и подвижную часть, надвигаемую при раскрытии на стационарную, отличающееся тем, что подвижная часть состоит из трансформируемых по высоте ферм и панелей, перемешивающихся со стационарной части на фермы, причем каждая трансформируемая ферма состоит из верхнего пояса коробчатого профиля с размещенными внутри него направляющими рейками, шпренгеля, имеющего в местах перегиба шарниры, и стоек, один конец каждого из которых шарнирно прикреплен к шпренгелю, а противоположный конец стержнем зафиксирован в упоре, при этом при трансформации фермы концы шпренгеля скользят вдоль прорезней верхнего пояса, а стойки посредством прикрепленных к ним роликов перемещаются по направляющим рейкам и поворачиваются вокруг шарнира, причем при занятии шпренгелем нижнего положения угол между стойкой и направляющей рейкой равен 90^o и между верхним концом стойки и упором образован зазор, который закрывается при приложении к покрытию внешней нагрузки. 2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что для перемещения шпренгеля в рабочее положение под действием собственного веса величина угла наклона направляющей рейки к горизонту назначается большей или равной углу трения при движении ролика по направляющей рейке.