СПОСОБ МОНТАЖА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ ШПРЕНГЕЛЬНОЙ РАМЫ Российский патент 2002 года по МПК E04C3/10 

Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно к способу монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы, и может быть использовано при возведении несущих каркасов зданий и сооружений, жестких поперечин электрифицированных железных дорог и т.п.

Известен способ монтажа рамы, заключающийся в предварительном монтаже колонн, ригеля и якорей (анкеров, погруженных в землю, например, гравитационного типа, - бутовых, бетонных и т.п., - свайных и др.), к которым присоединяются гибкие ванты, объединяемые с ригелем подвесками, после чего производится предварительное напряжение вантовой системы натяжными устройствами (например, стяжными муфтами и т.п.) [1].

Недостатком такого решения является его сложность, обусловленная, в частности, изготовлением и установкой на вантах специальных натяжных устройств и проведением дополнительных операций, связанных с натяжением вант и регулированием усилий в вантовой системе.

Также известен способ монтажа рамы с предварительно напряженным ригелем, заключающийся: в предварительном монтаже колонн и элемента жесткости ригеля рамы; присоединении к нему стоек шпренгеля, снабженных на концах направляющими для пропуска гибких затяжек с закреплением их на торцах элемента жесткости; закреплении на гибкой затяжке натяжных устройств; создание с их помощью в затяжке усилий предварительного напряжения и их регулирования [2] (принято за прототип).

Недостатком такого решения является его сложность, связанная, в частности, с необходимостью закрепления на гибких затяжках натяжных устройств [3], проведением операций по предварительному натяжению гибких затяжек и регулированию усилий в шпренгельной системе. Создание предварительного напряжения в затяжках, кроме того, требует дополнительных трудозатрат на операции по контролю величины их натяжения и на устройство монтажных подмостей.

Задачей изобретения является упрощение монтажа предварительно напряженных шпренгельных рам и, как следствие, снижение его трудоемкости.

Технический результат достигается тем, что в способе монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы, включающем объединение колонн с фундаментами и предварительно напряженным ригелем, к балке-распорке ригеля, до ее монтажа в проектное положение, прикрепляют стойки шпренгеля с вилкообразными наконечниками, а на ее концах устанавливают вилкообразные упоры, затем балку-распорку ригеля стропуют в средней ее части и выполняют промежуточный подъем, спрессованные на затяжке шайбы заводят за вилкообразные упоры и опускают ригель на временные опоры, монтируют торцевые башмаки и крепят к ним концевые стопоры затяжки, после чего ригель перестроповывают и устанавливают на колонны с совмещением скошенных поверхностей торцевых башмаков ригеля и оголовков колонн. При этом тангенс угла наклона скошенных поверхностей торцевых башмаков и оголовков колонн принимают равным отношению вертикальных и горизонтальных зазоров между ригелем и колоннами.

Монтаж, включая предварительное напряжение шпренгельной рамы, производится в два этапа.

Первый этап - сборка и предварительное напряжение шпренгельного ригеля рамы. К балке-распорке крепят стойки шпренгеля с вилкообразными наконечниками, а на ее концах устанавливают вилкообразные упоры. Балку-распорку ригеля стропуют в средней ее части и выполняют промежуточный подъем. Затем к балке-распорке прикрепляют затяжку, вводя ее в вилкообразные наконечники стоек шпренгеля, а спрессованные на затяжке шайбы заводят за вилкообразные упоры. Положение затяжек в вилкообразных упорах фиксируют замыкающими фиксаторами (например, шпильками, болтами и т.п.). После чего шпренгельный ригель рамы, включающий балку-распорку, стойки шпренгеля и затяжку, опускают на временные опоры, размещенные под концами балки-распорки.

Балка-распорка как элемент шпренгельного ригеля воспринимает в основном продольные сжимающие усилия и в связи с этим обладает невысокой изгибной жесткостью. При строповке в средней части ее длины и промежуточном подъеме балка-распорка деформируется по двухконсольной схеме, при этом концы балки-распорки под действием собственной массы опускаются, а расстояние между вилкообразными упорами уменьшается, что позволяет завести за них спрессованные шайбы затяжки. В местах крепления затяжки к вилкообразным упорам устанавливают замыкающие фиксаторы. После установки ригеля на временные опоры, размещенные под концами балки-распорки, и его расстроповки балка-распорка распрямляется и растягивает гибкую затяжку, создавая в ней усилия предварительного напряжения.

Второй этап - монтаж шпренгельного ригеля, включая предварительное напряжение колонн и дополнительное предварительное напряжение затяжки. На концах балки-распорки шпренгельного ригеля устанавливают торцевые башмаки и прикрепляют к ним концевые упоры затяжки. Так как крепление торцевых башмаков к балке-распорке выполнено с возможностью их перемещения вдоль оси балки-распорки (болты, прикрепляющие торцевые башмаки к балке-распорке, установлены в овальные отверстия), то усилий в затяжке на участках между спрессованными шайбами и концевыми стопорами при этом не возникает.

Шпренгельный ригель стропуют с размещением мест захвата строповочных устройств у его концов и производят подъем. При установке шпренгельного ригеля на колонны, предварительно объединенные с фундаментами, совмещают скошенные поверхности торцевых башмаков и оголовков колонн, при этом между опорными горизонтальными и вертикальными поверхностями торцевых башмаков и оголовков колонн остаются зазоры Δ₁ и Δ₂ соответственно. После расслабления строповочных устройств под действием собственной массы (сил гравитации) преодолеваются силы трения, развивающиеся по контактным плоскостям скошенных поверхностей торцевых башмаков ригеля рамы и оголовков колонн, происходит самопроизвольная осадка шпренгельного ригеля рамы в проектное положение (до полного касания опорных поверхностей - Δ₁=0, Δ₂=0), а торцевые башмаки перемещаются вдоль скошенных поверхностей оголовков колонн. При этом на концевых участках затяжки (на участках между спрессованными шайбами и концевыми стопорами) возникают дополнительные растягивающие усилия, горизонтальные составляющие которых направлены перпендикулярно продольным осям колонн к центру рамы. Это вызывает в сечениях колонн усилия предварительного напряжения (начальные изгибающие моменты). Таким образом, на втором этапе производится предварительное напряжение колонн и дополнительное напряжение затяжки ригеля (за счет донапряжения ее концевых участков).

Изобретение описывается следующими графическими материалами:
- на фиг.1 приводится общий вид предварительно напряженной шпренгельной рамы;
- на фиг.2 - узел "А" на фиг.1;
- на фиг.3 - вид по 1-1 на фиг.2;
- на фиг.4 - узел "Б" на фиг.1;
- на фиг.5 - вид по 2-2 на фиг.2;
- на фиг.6 - вид по 3-3 на фиг.2;
- на фиг.7 - вид по 4-4 на фиг.4;
- на фиг.8 - схема строповки балки-распорки на 1-м этапе монтажа;
- на фиг.9 - схема строповки шпренгельного ригеля на 2-м этапе монтажа.

Предлагаемый способ монтажа заключается в следующем. Колонны 1 шпренгельной рамы объединяются с фундаментами 2 и с предварительно напряженным шпренгельным ригелем 3.

На 1-м этапе монтажа к балке-распорке 4 шпренгельного ригеля 3 крепят стойки шпренгеля 5 с вилкообразными наконечниками 6, а на ее концах устанавливают вилкообразные упоры 7. Балку-распорку 4 шпренгельного ригеля 3 стропуют в средней ее части и выполняют промежуточный подъем. Затем к балке-распорке 4 прикрепляют затяжку 8, вводя ее в вилкообразные наконечники 6 стоек шпренгеля 5, а спрессованные на затяжке 8 шайбы 9 заводят за вилкообразные упоры 7. Положение затяжки 8 на концах фиксируют замыкающими фиксаторами 10. После чего шпренгельный ригель 3, включающий балку-распорку 4, стойки шпренгеля 5 и затяжку 8, опускают на временные опоры 11, размещенные под концами балки-распорки 4.

На 2-м этапе монтажа на концах балки-распорки 4 шпренгельного ригеля 3 с помощью болтов 12 устанавливают торцевые башмаки 13 со скошенными поверхностями 14. Концевые стопоры 15 затяжки 8 крепят к торцевым башмакам 13. Вследствие того что болты 12 проходят через овальные отверстия, расположенные в торцевых башмаках 13, то возможно взаимное смещение торцевых башмаков 13 относительно балки-распорки 4 вдоль ее продольной оси. При этом в затяжке 8 на участках между спрессованными шайбами 9 и концевыми стопорами 15 усилий не возникает.

Шпренгельный ригель 3 перестроповывают с размещением мест захвата строповочных устройств у его концов и производят его подъем.

При установке шпренгельного ригеля 3 на колонны 1 совмещают скошенные поверхности 14 торцевых башмаков 13 и оголовков 16 колонн 1, при этом между опорными горизонтальными и вертикальными поверхностями торцевых башмаков 13 и оголовков 16 остаются зазоры Δ₁ и Δ₂ соответственно.

После расслабления строповочных устройств под действием собственной массы (сил гравитации) происходит самопроизвольная осадка шпренгельного ригеля 3 рамы в проектное положение до полного касания опорных поверхностей (Δ₁=0, Δ₂= 0), а торцевые башмаки 13 перемещаются вдоль скошенных поверхностей 14. При этом тангенс угла наклона скошенных поверхностей 14 торцевых башмаков 13 и оголовков 16 колонн 1 принимают равным отношению вертикальных (Δ₁) и горизонтальных (Δ₂) зазоров между шпренгельным ригелем 3 и колоннами 1.

Силы гравитации преодолевают силы трения, развивающиеся по контактным участкам скошенных поверхностей 14 торцевых башмаков 13 шпренгельного ригеля 3 и оголовков 16 колонн 1. При этом на концевых участках затяжек 8 (на участках между спрессованными шайбами 9 и концевыми стопорами 15) возникают дополнительные растягивающие усилия, которые создают в местах контакта скошенных поверхностей 14 торцевых башмаков 13 и оголовков 16 колонн 1 горизонтальные составляющие усилий, направленные к центру рамы перпендикулярно продольным осям колонн 1. Это вызывает в сечениях колонн 1 усилия предварительного напряжения - начальные изгибающие моменты, а на концевых участках затяжки 8 - дополнительные растягивающие усилия предварительного напряжения.

Балка-распорка 4 как элемент шпренгельного ригеля 3 обладает невысокой изгибной жесткостью. При ее строповке в средней части и промежуточном подъеме балка-распорка 4 работает по двухконсольной схеме, при которой ее концы под действием собственной массы провисают, а расстояния между вилкообразными упорами 7 уменьшаются, что позволяет завести за них спрессованные на затяжке 8 шайбы 9. Строповка балки-распорки 4 в средней ее части и промежуточный подъем по двухконсольной схеме увеличивает (в сравнении с другими схемами строповки) перемещения ее концов.

После установки шпренгельного ригеля 3 на временные опоры 11, размещенные под концами балки-распорки 4, и его расстроповки балка-распорка 4 распрямляется и растягивает гибкую затяжку 8, создавая в ней усилия предварительного напряжения. Шпренгельный ригель 3 становится предварительно напряженным элементом. При этом для натяжения затяжки 8 не требуются специальные силовые устройства (например, домкраты, грузы, натяжные устройства - стяжные муфты и т. п. ), так как деформирование балки-распорки 4 осуществляется за счет силы тяжести, возникающей от ее собственной массы. Причем отпадает необходимость в контрольно-измерительной аппаратуре (например, динамометрах, тензометрах и т.п.), так как расчетные усилия предварительного напряжения в затяжке 8 определяются ее длиной на участке между спрессованными шайбами 10. Процесс сборки шпренгельного ригеля 3 совмещается с процессом его предварительного напряжения. Это приводит к упрощению его сборки и, как следствие, к снижению трудоемкости монтажа шпренгельной рамы в целом.

При установке шпренгельного ригеля 3 на оголовки 16 колонн 1 происходит самопроизвольная осадка шпренгельного ригеля 3 в проектное положение до полного касания опорных поверхностей (Δ₁= 0, Δ₂=0). При этом на концевых участках затяжки 8 (на участках между спрессованными шайбами 9 и концевыми стопорами 15) возникают дополнительные растягивающие усилия, под действием которых происходит изгиб колонн 1 вовнутрь рамы. Таким образом, на втором этапе монтажа шпренгельной рамы создается предварительное напряжение колонн 1 и дополнительное напряжение затяжки 8. При этом процесс установки шпренгельного ригеля 3 в проектное положение совмещается с процедурой предварительного напряжения колонн 1, что приводит к упрощению их предварительного напряжения и, как следствие, к снижению трудоемкости монтажа шпренгельной рамы в целом.

Назначение тангенса угла наклона скошенных поверхностей 14 торцевых башмаков 15 и оголовков 16 равным отношению вертикальных зазоров - Δ₁ к горизонтальным зазорам - Δ₂ () обеспечивает одновременное и полное касание опорных поверхностей шпренгельного ригеля 3 и колонн 1 в проектном положении (Δ₁=0, Δ₂=0).

Использование изобретения позволяет упростить монтаж рамы за счет совмещения процессов сборки шпренгельного ригеля и его установки в проектное положение с предварительным напряжением шпренгельного ригеля и колонн рамы. При этом не требуется применение дополнительных силовых устройств для натяжения затяжки и изгиба колонн, не требуется контроль за величиной усилий предварительного напряжения в затяжке и величинами смещения колонн, в связи с чем отпадает необходимость в специальной измерительной аппаратуре. В целом это приводит к снижению трудоемкости монтажа до 12-18%.

Источники информации
1. Кирсанов Н.М. Висячие покрытия производственных зданий. - М.: Стройиздат, 1990. - 128 с. - (Наука - строительному производству). Рис. 1.1 на с. 8.

2. Металлические конструкции: Спец. курс. учеб. пособие для вузов /Е.И. Беленя, Н. Н. Стрелецкий и др.; Под общ. ред. Е.И. Беленя. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1982. - 472с. Рис. 6.14, ж на с.95.

3. Руководство по применению стальных канатов и анкерных устройств в конструкциях зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1978. - 94с.

Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно к способу монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы, и может быть использовано при возведении несущих каркасов зданий и сооружений, жестких поперечин электрифицированных железных дорог и т.п. Технический результат - упрощение монтажа предварительно напряженных шпренгельных рам и, как следствие, снижение его трудоемкости. Для этого в способе монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы, включающем объединение колонн с фундаментами и предварительно напряженным ригелем шпренгельного типа, к балке-распорке ригеля прикрепляют стойки с вилкообразными наконечниками, а на ее концах устанавливают вилкообразные упоры, затем балку-распорку ригеля стропуют в средней ее части и выполняют промежуточный подъем, спрессованные на затяжке шайбы заводят за вилкообразные упоры, и опускают ригель, монтируют торцевые башмаки и крепят к ним концевые стопоры затяжки, после чего ригель перестроповывают и устанавливают на колонны с совмещением скошенных поверхностей торцевых башмаков ригеля и оголовков колонн. При этом тангенс угла наклона скошенных поверхностей торцевых башмаков и оголовков колонн при их совмещении равен отношению горизонтальных и вертикальных зазоров между ригелем и колоннами. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Способ монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы, включающий объединение колонн с фундаментами и предварительно напряженным ригелем шпренгельного типа, отличающийся тем, что на концах балки-распорки ригеля со стойками шпренгеля, имеющими вилкообразные наконечники, устанавливают вилкообразные упоры, балку-распорку ригеля стропуют в средней ее части и выполняют промежуточный подъем, затем спрессованные шайбы затяжки заводят за вилкообразные упоры, и опускают ригель на временные опоры, монтируют торцевые башмаки и крепят к ним концевые стопоры затяжки, после чего ригель перестроповывают и устанавливают на колонны с совмещением скошенных поверхностей торцевых башмаков ригеля и оголовков колонн. 2. Способ монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы по п. 1, отличающийся тем, что тангенс угла наклона скошенных поверхностей торцевых башмаков и оголовков колонн принимают равным отношению вертикальных и горизонтальных зазоров между ригелем и колоннами.