ПИРАМИДАЛЬНАЯ РЕШЕТЧАТАЯ БАШНЯ Российский патент 2001 года по МПК E04H12/08 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при проектировании и строительстве высотных сооружений.

Известна решетчатая башня в форме пирамиды (усеченной пирамиды), состоящая из поясов, расположенных по ребрам призмы и стержней решетки (раскосов и распорок), расположенных между поясами на гранях призмы. Стержни решетки обычно располагаются в некоторой последовательности, которая характеризуется повторением рисунка решетки через интервалы по высоте башни. Повторяемая ячейка с характерным рисунком решетки или плоская трапециевидная панель имеет ограничения по ширине, равной расстояниям между поясами башни, и ограничения по высоте, равной расположению между поясами башни, и ограничения по высоте, равной расположению между узлами примыкания стержней решетки к поясам. Высотная разбивка граней башни на панели определяется при проектировании конструктивными соображениями, номенклатурой используемого сортамента, прочностью и устойчивостью стержней, типом решетки и ее геометрическим рисунком.

Известны следующие конструкции пирамидальных решетчатых башен, а именно:
- с геометрически подобными панелями (см. А.Г. Соколов. "Опоры линий передач", Госстройиздат, М., 1961, стр. 66 (рис. 41) и стр.70 рис. 51);
- с панелями одинаковой высоты или модульными (см. А.Г. Соколов. "Опоры линий передач", Госстройиздат, М., 1961, стр.77, рис. 57).

В башнях с геометрически подобными панелями углы наклона раскосов одинаковы, что создает предпосылки для типизации и унификации узлов. Однако длины элементов в каждой панели разные. При увеличении угла наклона поясов к вертикали и увеличении высоты башни трапециевидные панели наверху и внизу башни могут настолько существенно отличаться, что выходят за рамки конструктивных ограничений.

При модульной разбивке пирамидальной башни ее пояса имеют одинаковую длину, но углы подхода раскосов в каждой панели различны и отсутствуют предпосылки унификации узловых соединений. Кроме того, рисунок решетки может исказиться до такой степени, что раскосы будут слишком круты наверху башни и слишком пологи внизу, когда углы их наклона не оправдываются конструктивными соображениями. Поэтому и модульная, и подобная разбивка башни на панели имеют свои конструктивные ограничения.

Предлагается в конструкции пирамидальной башни использовать оба, казалось бы непримиримых, приема модульности и подобия. Новое решение состоит в том, что в башне, имеющей форму пирамиды, соседние по высоте панели сгруппированы в пары панелей с одинаковой длиной участков поясов (свойство модульности) и в пары панелей с геометрически подобными длинами соответствующих стержней. При этом к паре соседних панелей, имеющих одинаковую длину участков поясов, снизу примыкает панель, геометрически подобная нижней панели рассматриваемой пары, а сверху - панель геометрически подобная верхней панели указанной пары. Учитывая, что попарное геометрическое построение башни обладает свойством инверсии, можно указать, что к паре соседних геометрически подобных панелей снизу примыкает панель с участками поясов той же длины, что и нижняя панель рассматриваемой пары, а сверху примыкает панель с участками поясов той же длины, что и верхняя панель рассматриваемой пары.

В геометрически подобных панелях углы наклона раскосов одинаковы. Следовательно, возможна унификация узловых соединений раскосов с поясами.

Техническим результатом нового конструктивного решения является повышение унификации длин поясов (в 2 раза по сравнению с аналогичной башней, имеющей геометрически подобные размеры панелей), а также повышение унификации узловых соединений (в 2 раза по сравнению с аналогичной башней, имеющей модульную разбивку панелей).

При этом длина поясов в паре любых соседних геометрически подобных панелей изменяется на постоянную величину. Это свойство может быть использовано при заказе металла мерными длинами для серийного изготовления конструкций башни.

Сущность изобретения поясняется чертежами со схемами башни с модульно-подобной разбивкой панелей, где на фиг. 1 показан общий вид башни в аксонометрии, на фиг. 2 показана грань башни, на фиг. 3 - вид трехгранной башни сверху, на фиг. 4 - вид 4-гранной башни сверху, на фиг. 5 - вид 6-гранной башни сверху, на фиг. 6 и 7 - возможные примеры компоновки пирамидальных башен.

Башня содержит пояса 1 и элементы решетки - раскосы 2, распорки 3, образующие плоские трапециевидные панели 4. Могут быть башни с решеткой без распорок.

Два соседних яруса панелей с одинаковыми углами наклона раскосов к поясам образуют секции 5, высотой S₁ S₂ S₃....S_n. Если высота панелей a₁ a₂ а₃.. ...a_n, то S₁ = а₁ + a₂; S₂ = a₂ + a₃; S₃ = a₃ + a₄ и т.д.

Углы между раскосами и поясами в пределах каждой секции равны:
α₁ - для секции S₁; α₂ - для секции S₂; α₃ - для секции S₃ и т.д.

В башне в виде правильной пирамиды высоты панелей и длины поясов в смежных панелях, примыкающих сверху и снизу к секции с одинаковыми углами наклона раскосов, равны между собой:
a₂(S₁) + а₂(S₂); a₃(S₂)+a₃(S₃) и т.д., где а₃-а₂ = Δa₂ - приращение высоты панели.

Если задать уклон поясов i, высоту какой-либо панели (или длину ее пояса), например a₁(l₁) и необходимое приращение высоты Δa₁ (или пояса Δl₁), можно (из условия возможности использования профилей рассматриваемого сортамента для поясов башни снизу доверху) определить ширину соответствующей панели башни: ; b₁₂ = b₁+2ia₂ и далее b₂ = b₁₂+2ia₂ и т.д. (см. фиг. 1).

Ширина нижнего основания секции (или верхнего основания нижележащей секции) определяется как
b₂ = b₁+2i(a₁+a₂),
где i - уклон или тангенс угла наклона пояса к вертикали,
S₁ = а₁ + а₂ - высота секции, м;
b₁ - ширина верхнего основания секции, м.

Кроме того, в силу геометрического подобия панелей в каждой секции соблюдается условие
.

где k₁ - коэффициент подобия размеров в секции высотой S₁.

Используя приведенные равенства, можно установить, что в секции высота нижележащей панели будет определена в зависимости от геометрических размеров верхней
.

При этом приращение высоты панелей может быть определено так:
.

Следовательно, приращение высоты панели (также - длины пояса) постоянно и может рассматриваться как некий минимодуль в модульно-подобной системе. Благодаря чему длины каждой пары равных поясов (или высоты секций) чередуются в арифметической прогрессии.

На фиг. 6 показан пример компоновки башен на основе заявляемого устройства с высотами A, B, C. Высота башни и ширина верхней панели диктуются параметрами устанавливаемого оборудования и требованиями к нему (высота расположения и допускаемые угловые линейные перемещения).

На фиг. 7 показан пример компоновки башни со сдвижкой панелей в смежных гранях, где не наблюдается отдельных пространственных секций башни, тем не менее условие модульно-подобной разбивки панелей в гранях сохраняется.

Таким образом, в предложенном устройстве наличие признаков подобного и модульного построения позволяет сохранить топологию решетки по всей высоте многоярусной башни, а также в 2 раза повысить унификацию длин поясов и узлов сопряжения элементов решетки с поясами.

Использование модульно-подобного строения в пирамидальных башнях (по сравнению с башнями, имеющими подобные панели) позволяет замедлить "реакцию подобия", а также выбрать требуемый темп такого замедления, исходя из конструктивных возможностей и используемого сортамента стольных профилей.

Новое техническое решение башни может использоваться при А разработке индивидуальных и типовых проектных решений пирамидальных башен любой высоты, предназначенных для установки различного оборудования. Выбор сечения башни будет определяться шириной верхней панели, необходимой для размещения оборудования. Выбор высоты башни - исходя из высоты установки этого оборудования. Выбор основания башни (следовательно, и уклон поясов) - условиями прочности и деформативности.

Изобретение относится к конструкциям высотных сооружений типа башни. Технический результат изобретения заключается в повышении в два раза унификации длин поясов башни и узлов сопряжения элементов ее решетки с поясами. Предлагается решетчатая башня в форме пирамиды, содержащая пояса, элементы решетки - раскосы, распорки, образующие плоские трапециевидные панели. Особенностью предлагаемого решения является то, что в соседних по высоте панелях выполнены пары панелей с одинаковой длиной участков поясов и пары геометрически подобных панелей. 7 ил.

Пирамидальная решетчатая башня, имеющая на ребрах пирамиды пояса и на гранях - стержни решетки, которые поярусно образуют трапециевидные панели, ограниченные участками поясов и узлами стержней решетки, отличающаяся тем, что соединение по высоте панели сгруппированы в пары с одинаковой длиной поясов и в геометрически подобные пары, причем к паре соседних панелей, имеющих одинаковую длину участков поясов, снизу примыкает панель, геометрически подобная нижней панели указанной пары, а сверху - панель геометрически подобная верхней панели указанной пары, а к паре соседних геометрически подобных панелей снизу примыкает панель, имеющая ту же длину поясов, что и в нижней панели подобной пары, а сверху - панель, имеющая ту же длину поясов, что и в верхней панели подобной пары.