ПОКРЫТИЕ Российский патент 1999 года по МПК E04B1/32 

Изобретение относится к гражданскому и промышленному строительству и строительной индустрии для изготовления вантового покрытия любой формы и перекрытия любых пролетов.

Наиболее близким техническим решением является покрытие, включающее изогнутые пластины и тросы, на которых производится сборка этих пластин, выполненное в а.с. N 949119, кл. E 04 C 2/10.

Пластины в этом случае изгибаются за счет натяжения тросов, пропущенных через имеющиеся в них отверстия на кромках, а также через специальные трубки-фиксаторы, которые при натяжении троса закрепляют их арочную форму. Набор таких пластин создает гофрированную плоскую конструкцию, которая в проектном положении работает как балочная, составленная из длинных жестких оболочек или, что то же самое, из балок с кольцевым поперечным сечением.

Недостатком этой конструкции является то, что в ней не используются преимущества, свойственные предварительно напряженным конструкциям, поскольку
предварительное напряжение сечения и расположение троса находится в плоскости, перпендикулярной той, в которой в дальнейшем работает конструкция, т. е. трос несущей функции не выполняет и является только монтажно-сборочным приспособлением,
общая форма покрытия может быть только плоской, так как при арочной форме опор между кромками балочно работающих цилиндров авторы не обеспечивают герметизацию.

Техническая задача заключается в том, чтобы использовать упругость изогнутых элементов для обеспечения постоянного растяжения в тросе при условии, что последний располагается в перекрываемом пролете как основной несущий элемент, т.е. приобретает свойства ванта.

В этом случае, если трос будет постоянно растянут, ему можно будет придавать практически любую форму, используя определенное расположение неподвижных (опорных) точек закрепления его концов и системы вантовых оттяжек, которые будут фиксировать в пространстве определенные его точки. Таким образом можно обеспечить вспарушенность вантового покрытия, что разрешит экономические и архитектурно-композиционные затруднения при проектировании покрытий большого пролета.

Поставленная задача достигается тем, что в покрытии, включающем упругие криволинейные предварительно сжатые элементы и растянутые тросы, растянутый трос выполнен в виде ванта, а упругие криволинейные элементы, соединенные между собой связями, шарнирно оперты на неподвижно прикрепленные к ванту опоры, которые расположены по длине ванта так, что концевые участки смежных упругих криволинейных элементов перекрывают друг друга, при этом стрелка подъема ванта обращена вверх.

Каждый из упругих криволинейных элементов покрытия может располагаться своей плоскостью по отношению к плоскости другого упругого криволинейного элемента под углом от 0^o до 360^o.

Покрытие одним своим концом может быть укреплено на неподвижной опоре, а другой его конец зафиксирован в пространстве посредством оттяжки, закрепленной к другой неподвижной опоре.

Покрытие может быть выполнено в виде купола, сферической или луковичной формы, опирающегося внизу по контуру, и снабжено по крайней мере одной кольцевой затяжкой.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображено первоначальное взаимное расположение предварительно сжатых упругих криволинейных элементов (1) и троса (2), снабженного закрепленными на нем неподвижно опорами (3), несущими шарниры (4), которые соединяют упругие криволинейные элементы (1) и трос (2),
на фиг. 2 изображено проектное положение покрытия, выполненное в форме свода (арки), шарнирно (5) опирающегося на неподвижные фундаменты А и Б, для случая, когда плоскости соседних упругих криволинейных элементов (1) развернуты по отношению друг к другу под углом 180^o, т.е. закреплены на тросе (2) с разных его сторон. Связи (6), обеспечивающие геометрическую неизменяемость покрытия, устанавливаются после подъема покрытия в проектное положение,
на фиг. 3 изображена установка связей (6) и расположение кровельной конструкции (7) в случаях когда: а) угол между плоскостями соседних упругих элементов (1) составляет 0^o, б) угол между плоскостями соседних упругих элементов (1) составляет 180^o,
на фиг. 4 изображено одно из возможных конструктивных решений несущей конструкции покрытия в узлах соединения упругого криволинейного элемента (1) и троса (2) в случаях: а) угол между плоскостями соседних упругих элементов (1) равен 0^o,
б) угол между плоскостями соседних упругих элементов (1) равен 180^o, на фиг. 5 изображены основные (базовые) очертания форм покрытий, которые можно обеспечить с помощью предлагаемой конструкции, а) купол луковичной формы, имеющий нижнее (8) и верхнее (9) опорные кольца, а также кольцевую затяжку (10), выполненную из троса и обеспечивающую существование луковичной формы, б) цилиндрическую (арочную) форму покрытия, в котором один конец ванта (А) закреплен неподвижно на опоре, другой (Б) зафиксирован в пространстве с помощью вантовой оттяжки (11), которая в свою очередь закреплена на неподвижной опоре В.

Покрытие состоит из несущего троса (2), на котором неподвижно укреплены опоры (3) шарниров (4). К шарнирам закрепляются концы упругих криволинейных элементов (1), как показано на фиг. 1, 2, 3, 4. При закреплении упругих криволинейных элементов (1) к тросам (2) первые предварительно сжимаются так, что после их закрепления в шарнирах (4) трос на каждом участке расположения упругого элемента (1) оказывается растянутым (см. фиг. 1).

При смонтированных упругих элементах (1) по длине троса (2) так, что концы их перекрывают друг друга, весь трос оказывается предварительно растянутым.

После окончания монтажа упругих элементов (1) на тросе (2) осуществляется его подъем в проектное положение и шарнирное (6) закрепление концов собранной части покрытия на неподвижных опорах А и Б (см. фиг. 2). Подъем всей конструкции в прокатное положение может быть осуществлен различными способами: краном, надвижкой на одну из опор и т.д.

При подъеме конструкции в проектное положение упругие криволинейные элементы (1) поворачиваются один по отношению к другому (соседнему), поскольку они не соединены между собой. За счет их взаимного поворота происходит увеличение усилия растяжения в тросе (2) и увеличивается сила, сжимающая упругие элементы (1), так как на участках первоначальной установки упругих элементов (1) происходит поперечная оттяжка троса (2) концами соседних упругих элементов.

Таким образом, достигается решение поставленной технической задачи: форма троса приобретает вспарушенность, т.е. он располагается в пространстве по окружности или параболе, как это свойственно вантовой висячей конструкции, но при этом стрелка подъема конструкции обращена вверх, а трос работает на всей своей длине только на растяжение, т.е. как вант.

После подъема и фиксации на опорах всей конструкции для обеспечения ее геометрической неизменяемости, точнее неподвижности, упругие криволинейные элементы соединяются между собой связями (6) (см. фиг. 2, 3 и 4).

Затем устанавливается кровельная конструкция (7), которая может быть решена различными способами (см. фиг. 4).

На фиг. 1, 2, 3 и 4 изображены различные расположения упругих элементов по отношению к тросу. В действительности, плоскости упругих криволинейных элементов могут находиться по отношению друг к другу под углами от 0 до 360^o. Эффект растяжения троса при этом окажется неизменным, а трос не изменит своего криволинейного расположения в одной плоскости.

На фиг. 1, 2, 3-б, и 4-б, эти углы приняты равными 180^o. На фиг. 3-а и 4-а эти углы приняты равными 0^o, т.е. упругие криволинейные элементы в этом случае перекрещиваются в некоторой точке, однако до подъема всей конструкции в проектное положение они не закрепляются между собой. Их взаимная фиксация осуществляется связями (6) только по окончании подъема всей конструкции в проектное положение.

Величина угла взаимного расположения плоскостей упругих криволинейных элементов выбирается в зависимости от того, какие эстетические и конструктивные требования будут предъявлены к покрытию.

Всему покрытию в целом может придаваться различная форма. На фиг. 1, 2, 3 и 4 показано покрытие в форме свода (арки).

На фиг. 5 изображены базовые схемы очертаний покрытий, которые можно осуществлять с помощью предлагаемой конструкции. На фиг. 5-а показан купол луковичной формы. Подобным образом можно выполнить купол сферической формы. Кольцевые затяжки купола (10) выполняют не только функции воспринятия распора, но также могут служить элементом, меняющим форму троса, как это происходит в случае создания луковичной формы купола.

Другим решением (фиг. 5-б) может быть покрытие, один конец которого закрепляется на неподвижной опоре (А), а другой (Б) фиксируется в расчетной точке тросом-оттяжкой (11), который в свою очередь также закрепляется на неподвижной опоре (В).

Изобретение относится к гражданскому и промышленному строительству и строительной индустрии для изготовления вантового покрытия любой формы и перекрытия любых пролетов. Изобретение создано для решения технической задачи создания вантовой конструкции покрытия, которое, обладая всеми свойствами вантовой системы, имело бы при этом вспарушенную форму, не боялось бы флатера и могло бы быть устойчивей к сейсмическим нагрузкам. Поставленная задача решается за счет шарнирного закрепления на тросе (ванте) упругих криволинейных предварительно сжатых элементов так, что их концевые участки взаимно перекрывают друг друга. При этом сами упругие криволинейные элементы между собой соединяются связями, обеспечивающими жесткость конструкции, только после подъема ее в проектное положение. Таким образом, трос оказывается постоянно растянутым по всей длине за счет взаимодействия упругих элементов, а вся конструкция покрытия имеет вспарушенную форму после подъема ее в проектное положение. Постоянное растяжение в тросе, вызываемое действием упругих элементов, а не гравитационной нагрузкой, как это имеет место в обычных висячих системах (ванты, мембраны), позволяет при помощи устойчивых систем оттяжек и затяжек придавать покрытию различные формы, такие, как, например, куполы шарового или луковичного очертания, цилиндрические своды и т.д. 3 з. п.ф-лы, 5 ил.

1. Покрытие, включающее упругие криволинейные предварительно сжатые элементы и растянутые тросы, отличающееся тем, что растянутый трос выполнен в виде ванта, а упругие криволинейные элементы, соединенные между собой связями, шарнирно оперты на неподвижно прикрепленные к ванту опоры, которые расположены по длине ванта так, что концевые участки смежных упругих криволинейных элементов перекрывают друг друга, при этом стрелка подъема ванта обращена вверх. 2. Покрытие по п. 1, отличающееся тем, что каждый из упругих криволинейных элементов может располагаться своей плоскостью по отношению к плоскости другого упругого криволинейного элемента под углом 0 - 360^o. 3. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что оно одним своим концом укреплено на неподвижной опоре, а другой его конец зафиксирован в пространстве посредством оттяжки, закрепленной к другой неподвижной опоре. 4. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено в виде купола сферической или луковичной формы, опирающегося внизу по контуру, и снабжено по крайней мере одной кольцевой затяжкой.