СЕТЧАТЫЙ КУПОЛ Российский патент 2001 года по МПК E04B7/10 

Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно к конструкциям покрытия зданий и сооружений преимущественно круглой или многоугольной в плане формы.

Известен сетчатый купол [1], включающий верхнее и нижнее опорные кольца, объединенные меридиональными ребрами, кольцевые элементы и связи, соединенные в узлах с ребрами.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного сетчатого купола, относится то, что в известном сетчатом куполе меридиональные ребра выполнены в виде жестких сплошно-стенчатых элементов, что предполагает значительный расход материалов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является сетчатый купол [2], включающий верхнее и нижнее опорные кольца, объединенные меридиональными ребрами, выполненными в виде предварительно напряженных шпренгельных балок, объединенные между собой кольцевыми ребрами (принято за прототип). При этом предварительное напряжение шпренгельных балок создается последовательным натяжением их гибких затяжек при помощи натяжных устройств, расположенных у нижнего опорного кольца.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного сетчатого купола, принятого за прототип, относится то, что в известном сетчатом куполе практически невозможно создание одинаковых по величине усилий предварительного напряжения во всех затяжках шпренгельных балок, входящих в состав сетчатого купола, а следовательно, невозможность достижения начального однородного напряженно-деформированного состояния системы, что приводит к увеличению расхода материала.

Предварительное натяжение затяжек шпренгельных балок производится натяжным устройством (например, натяжением концевых гаек тарировочными ключами, натяжными муфтами и т.п.) с точностью, зависящей от точности контролирующих приборов. При этом в расчеты вводятся соответствующие коэффициенты запаса, учитывающие указанные неточности, что приводит к материалоемкости. Кроме того, при последовательном натяжении гибких затяжек шпренгельных балок, входящих в состав сетчатого купола, при предварительном натяжении затяжки n-й шпренгельной балки, усилия от нее передаются через состыкованные элементы сетчатого купола на смонтированные полностью шпренгельные балки, что приводит к изменению из начального напряженно-деформированного состояния, что также необходимо учитывать введением повышающих коэффициентов запаса с соответствующим увеличением материалоемкости.

Перед авторами стояла задача по созданию сетчатого купола, обладающего низкой материалоемкостью.

Технический результат - обеспечение однородности начального напряженно-деформированного состояния шпренгельных балок купола.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в сетчатом куполе, включающем верхнее и нижнее опорные кольца, объединенные меридиональными ребрами, выполненными в виде шпренгельных балок с полыми составными стойками и гибкими затяжками, закрепленными у нижнего опорного кольца; кольцевые ребра и диагональные связи, в полостях стоек шпренгелей размещены гибкие тросовые элементы с кольцевыми направляющими на нижних концах, не выступающие за пределы длин стоек шпренгелей, через которые запасованы гибкие затяжки, проходящие через отверстия в верхнем опорном кольце, снабженные на верхних свободных концах коушами (коуш - тросовая петля, бронированная с внутренней стороны изогнутой по форме петли металлической пластиной), через которые пропущен гибкий петлевой элемент, снабженный натяжным устройством. При этом на затяжках внутри верхнего опорного кольца установлены страховочные шайбы.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку использование отличительных признаков неизвестно для достижения указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень"
На фиг. 1 схематически изображен сетчатый купол; на фиг. 2 - узел "А" на фиг. 1; на фиг. 3 - узел "Б" на фиг. 1; на фиг. 4 - план по 1-1 на фиг. 1.

Сетчатый купол включает нижнее опорное кольцо (1), верхнее опорное кольцо (2), объединенные между собой меридиональными ребрами (3), кольцевые ребра (4) и диагональные связи (5). При этом меридиональные ребра (3) выполнены в виде шпренгельных балок, состоящих из жестких шпренгелей (7), выполнены составными из полых секций (9), снабженных в стыках поперечными шайбами-фиксаторами (10). В полостях стоек шпренгелей (7) размещены гибкие тросовые элементы (11), закрепленные к жестким верхним поясам (6) и имеющие на нижних концах кольцевые направляющие (12), не выступающие за пределы длин стоек шпренгелей (7). Гибкие затяжки (8) неподвижно закреплены у нижнего опорного кольца (1), запасованы через кольцевые направляющие (12) и пропущены через отверстия в верхнем опорном кольце (2). Верхние концы гибких затяжек (8) снабжены коушами (14), через которые пропущен петлевой элемент (15), имеющий натяжное приспособление (16). На гибких затяжках (8) внутри верхнего опорного кольца (2) установлены страховочные шайбы (17).

Предварительное натяжение гибких затяжек (8) производится единым натяжным устройством (16) (например, стяжной муфтой, системой подвесных грузов, домкратом и т. п. ), что приводит к уменьшению диаметра петлевого элемента (15) и через коуши (14) к равномерному натяжению гибких затяжек (8) всех шпренгельных балок. Наличие кольцевых направляющих (12) на нижних концах гибких тросовых элементов (11) позволяет гибким затяжкам (8) свободно проскальзывать относительно стоек шпренгелей (7), что приводит к выравниванию усилий предварительного напряжения в смежных панелях и по всем длинам гибких затяжек (8) шпренгельных балок.

При натяжении гибких затяжек (8), проходящих через кольцевые направляющие (12) на нижних концах тросовых элементов (11) и стоек шпренгелей (7), растянутые гибкие затяжки (8) получают местное искривление, что приводит к появлению составляющих проекций усилий на продольные оси тросовых элементов (11), вызывающее их растяжение.

Как растянутые элементы, гибкие тросы (11) обладают устойчивостью собственного положения в пространстве, что позволяет использовать их в качестве упруго-податливых промежуточных опор для сжатых стоек шпренгелей (7) в местах установки поперечных шайб-фиксаторв (10), что приводит к уменьшению их свободных длин и к уменьшению материалоемкости.

Страховочные шайбы (17) предотвращают расслабление гибких затяжек (8) шпренгельных балок в случае разрыва петлевого элемента (15). Зазор между торцами страховочных шайб (17) и внутренней гранью верхнего опорного кольца (2) позволяет выравнивать величины усилий в гибких затяжках (8) шпренгельных балок при приложении к куполу неравновесных нагрузок (например, односторонних снеговых, ветровых и т.п.).

За счет выравнивания величин усилий в гибких затяжках шпренгельных балок достигается однородность напряженно-деформированного состояния шпренгельных балок сетчатого купола, за счет чего достигается снижение материалоемкости до 4-7%
Источники информации
1. Современное состояние и перспективы развития строительных конструкций за рубежом. Обзор. - М.: ЦНИИС, 1969, с. 83, рис. 64.

2. А. С. СССР N 909067, М. E 04 B 4/10, 14.2.80, опубликовано 28.02.82, Бюл. N 8.

Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно к конструкциям покрытия зданий и сооружений преимущественно круглой или многоугольной в плане формы. Технический результат - снижение материалоемкости за счет обеспечения однородности начального напряженно-деформированного состояния шпренгельных балок купола. Сетчатый купол включает верхнее и нижнее опорные кольца, объединенные меридиональными ребрами, выполненными в виде шпренгельных балок с полыми составными по всей длине стойками и гибкими затяжками. В полостях стоек размещены гибкие тросы с кольцевыми направляющими на нижних концах, не выступающие за пределы длин стоек. Через стойки запасованы гибкие затяжки, проходящие через отверстия в верхнем опорном кольце, снабженные на свободных концах коушами, через которые пропущен петлевой элемент с натяжным устройством, при этом на гибких затяжках внутри верхнего опорного кольца установлены страховочные шайбы. 4 ил.

Сетчатый купол, включающий верхнее и нижнее опорные кольца, объединенные меридиональными ребрами, выполненными в виде шпренгельных балок с полыми составными по всей длине стойками и гибкими затяжками, закрепленными у нижнего опорного кольца, кольцевые ребра и диагональные связи, отличающийся тем, что в полостях стоек размещены гибкие тросы с кольцевыми направляющими на нижних концах, не выступающие за пределы длин стоек, через которые запасованы гибкие затяжки, проходящие через отверстия в верхнем опорном кольце, снабженные на свободных концах коушами, через которые пропущен петлевой элемент с натяжным устройством, при этом на гибких затяжках внутри верхнего опорного кольца установлены страховочные шайбы.