ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ БЛОК ПОКРЫТИЯ Российский патент 1999 года по МПК E04B7/00 E04B7/14 

Изобретение относится к области строительных конструкций, в частности к блочным элементам комбинированного висячего покрытия.

Известна конструкция пространственного покрытия (А.с. N 1793028, E 04 B 7/10, 1993, БИ N 5), состоящая из поперечных балок, размещенных друг относительно друга с зазорами, по которым располагаются промежуточные элементы и крепежные элементы в виде гибких вант для включения в статическую работу в продольном направлении балок и промежуточных элементов, что позволяет снизить материалоемкость блока в целом. Недостаток данного решения системы покрытия заключается в следующем: сложность узлов покрытия, большое количество элементов, работающих на изгиб и сжатие, нетехнологичность изготовления и монтажа покрытия.

В качестве прототипа изобретения принят пространственный блок покрытия (А. с. N 975951, E 04 B 7/00, 1982, БИ N 43), включающий продольные стропильные элементы с вертикальными стержнями, поперечные торцовые и поперечные промежуточные несущие элементы, уложенные по продольным прогонам и верхним поясам стропильных элементов. В этом конструктивном решении поперечные промежуточные элементы выполнены в виде балок и жестко соединены с вертикальными стержнями с образованием поперечных рам.

Недостатком этой конструкции является отсутствие закрепления нижних опорных узлов поперечных рам в их плоскости. Вследствие этого изгибающие моменты в ригеле поперечной рамы близки к моментам простой однопролетной балки с шарнирным закреплением опор, что вызывает повышенную материалоемкость блока.

Изобретение направлено на снижение материалоемкости пространственного блока покрытия.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в пространственном блоке покрытия, включающем продольные стропильные элементы с вертикальными стержнями, поперечные торцовые и поперечные промежуточные несущие элементы, жестко соединенные с вертикальными стержнями с образованием поперечных рам, с расположенными по несущим элементам продольными прогонами и ограждающими элементами, согласно предлагаемому решению, вертикальные стержни поперечных рам блока закреплены между продольными стропильными элементами затяжками, а по наружным сторонам блока к узлам поперечных рам прикреплены консольные висячие формы с узлами для соединения с консольными висячими фермами соседних блоков и их предварительного напряжения. Для повышения эффективности работы системы покрытия затяжки установлены между узлами крепления консольных висячих форм.

Таким образом, отсутствие закрепления нижних опорных узлов поперечных рам в их плоскости, отмеченное в известном решении пространственного блока покрытия, взятого в качестве прототипа заявляемого изобретения, устранено и усилия в ригеле рамы уменьшаются за счет включения его в работу на растяжение с изгибом в статически неопределимой системе. Кроме того, эффективно используются висячие фермы, снижающие расход материалов на блок. Этот факт определяет новизну изобретения по сравнению с известными решениями покрытий, в том числе с аналогом и прототипом.

Отличительные признаки, предложенные авторами, известны порознь из других технических решений.

При изучении литературных источников выявлено наличие предварительно-напрягаемых затяжек в предварительно-напряженных формах, рамах и арках по направлению их пролета, например, в [3, 4, 5].

При этом следует отметить, что применение затяжек в известных конструктивных решениях не позволяет им обеспечить такие условия работы, какие проявляются в заявляемом решении, а именно, установка затяжек между вертикальными стержнями поперечных рам блока вызывает включение ригелей рам в работу на растяжение с изгибом в статически неопределимой системе за счет закрепления нижних опорных узлов поперечных рам блока в поперечном направлении.

В предлагаемом решении консольные висячие предварительно-напряженные фермы позволяют увеличить ширину блока здания за счет их крепления к узлам поперечных рам с наружных сторон блока и устройства на концах узлов для создания предварительного напряжения. Наличие висячих ферм позволяет значительно снизить материалоемкость блока в целом за счет выполнения ими функций традиционных несущих элементов, устройство которых требует большего расхода материалов, в том числе и на промежуточные опорные конструкции, которые в заявляемом решении отсутствуют.

При изучении литературных источников конструктивных решений покрытий с поперечными предварительно-напряженными консольными висячими фермами не выявлено, а значит, заявляемое решение предложено впервые.

Все вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен пространственный блок покрытия, состоящий из продольных стропильных элементов с вертикальными стержнями 1, поперечных торцовых 2 и поперечных промежуточных 3 несущих элементов с расположенными по несущим элементам 2, 3 продольными прогонами 4. Узлы поперечных рам блока в нашем случае соединены между собой горизонтальными затяжками 6. В предлагаемом решении висячие фермы прикреплены к узлам поперечных рам блока жестко. Консольные висячие фермы могут представлять собой, например, пары пересекающихся гибких вант, расположенных параллельно в плоскостях, проходящих через вертикальные стержни продольных стропильных элементов 1 блока. Висячие фермы могут быть выполнены следующим образом: одна ванта 7 прикреплена свободным концом к нижнему узлу поперечной рамы и выполнена горизонтально, а другая ванта 8, прикрепленная свободным концом к верхнему узлу поперечной рамы, выполнена наклонной. Узлы соединения вант 7 и 8 для удобства монтажа блоков покрытия соединены продольной распоркой 9 и снабжены в поперечном направлении узлами 10 для создания предварительного напряжения вант 7 и 8. Узлы 10 могут создавать предварительное напряжение, например, механическими домкратами.

Элементы пространственного блока 1, 2, 3, 4 могут быть выполнены из уголков гнутого профиля а в качестве элементов висячих ферм 7, 8, 9 и затяжек 6 в прелагаемом решении принята высокопрочная арматурная сталь.

Применение в блоке затяжек 6 и висячих ферм является условием обеспечения экономии металла в блоке за счет их работы главным образом на растяжение и осуществления предварительного напряжения узлами 10 и за счет того, что консольные висячие фермы заменяют более материалоемкие несущие элементы покрытия в известных конструктивных решениях. Поперечные промежуточные элементы блока 3, являющиеся ригелями поперечных рам, работают на растяжение с изгибом в статически неопределимой системе, за счет чего усилия в них значительно снижаются и соответственно уменьшается расход материала на элементы 3 блока.

На фиг. 2 представлено поперечное сечение блока покрытия с ограждающими элементами 5, уложенными по прогонам 4 и верхним поясам стропильных элементов 1.

Кроме того, проектирование данного пространственного блока ориентировано на применение индустриальных, легких и эффективных конструкций отдельных элементов системы, что сосредоточено в следующих положениях для данного технического решения:
- эффективно использование несложных конструктивных форм консольных висячих ферм, что позволяет применять прогрессивные методы изготовления и монтажа покрытия;
- использование новых индустриальных конструктивных решений основных несущих элементов из эффективных прокатных и гнутых профилей;
- предлагаемое решение позволяет увеличить ширину блока здания за счет висячих предварительно-напряженных ферм.

Источники информации
1. А.с. СССР N 975951, E 04 B 7/00, 1982, БИ N 43 (прототип).

2. А.с. РФ N 1793028, E 04 B 7/10, 1993, БИ N 5 (аналог).

3. Беленя Е.И. Предварительно-напряженные несущие металлические конструкции.

- М.: Стройиздат, 1975, с. 416.

4. Москалев Н.С. Конструкции висячих покрытий.: - М.: Стройиздат, 1980, с. 331.

5. Шугаев В.В., Соколов Б.С. Рамно-шатровые пространственные перекрытия большепролетных зданий //Пространственные конструкции зданий и сооружений. Исследование, расчет, проектирование. //сборник статей, вып. 7. - М., 1992.

Изобретение относится к области строительных конструкций, в частности к блочным элементам комбинированного висячего покрытия. Технический результат изобретения заключается в снижении материалоемкости конструкций системы покрытия. Конструкция пространственного блока покрытия состоит из продольных стропильных элементов с вертикальными стержнями, поперечных торцевых и поперечных промежуточных элементов, жестко соединенных с вертикальными стержнями с образованием поперечных рам, с расположенными по несущим элементам продольными прогонами и ограждающими элементами. Вертикальные стержни поперечных рам скреплены затяжками между продольными стропильными элементами, а по наружным сторонам блока к узлам поперечных рам прикреплены консольные элементы висячих ферм с узлами для соединения с аналогичными элементами соседних блоков и их предварительного напряжения. Затяжки могут быть установлены между узлами крепления консольных висячих ферм. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пространственный блок покрытия, включающий продольные стропильные элементы с вертикальными стержнями, поперечные торцовые и поперечные промежуточные несущие элементы, жестко соединенные с вертикальными стержнями с образованием поперечных рам, с расположенными по несущим элементам продольными прогонами и ограждающими элементами, отличающийся тем, что вертикальные стержни поперечных рам скреплены затяжками между продольными стропильными элементами, а по наружным сторонам блока к узлам поперечных рам прикреплены консольные элементы висячих ферм с узлами для соединения с аналогичными элементами соседних блоков и их предварительного напряжения. 2. Блок по п.1, отличающийся тем, что затяжки установлены между узлами крепления консольных висячих ферм.