СООРУЖЕНИЕ Российский патент 2009 года по МПК E04B1/32 

Изобретение относится к строительству.

Известно неотапливаемое тентовое сооружение площадью пола 450 м² длиной 30 м, пролетом 15 м и высотой 7,5 м, содержащее стальной арочный каркас и натянутые на него стационарные мембраны из тканепласта (см. проект ЭКБ ЦНИИСК "Тентовое сооружение пролетом 15 м". Заказ 3718. М., 1981 г.).

При натяжении мембран в дуговом направлении в них возникают между арками упругие прогибы, которые зимой наполняются снегом, еще более увеличивающим прогибы (до 0,3 м при шаге арок 3 м).

Поэтому снеговая нагрузка на сооружение достигает в III районе 400 кг/м².

В солнечный день в таком сооружении возникает парниковый эффект: температура воздуха в нем в летнюю жару превосходит наружную температуру на 15-20° и доходит до 50°C.

Тканепласт (синтетическая ткань, покрытая поливинилхлоридом) от воздействия солнечного ультрафиолета и пульсаций ветра уменьшает свою длительную прочность в 2 раза за 5 лет эксплуатации.

Тяжелые мембраны (до 2 тонн), как правило, снять с каркаса на зиму не удается. Поэтому сооружение испытывает полную снеговую нагрузку, даже если зимой не эксплуатируется.

Наиболее близкой к данному изобретению по совокупности существенных признаков является отапливаемая теплица площадью пола 500 м², длиной 56 м, пролетом 9 м и высотой 4,5 м, содержащая стальной каркас и ограждение из полиэтиленовой пленки (см. типовой проект "Модуль пленочной теплицы пролетом 9 м". Киевский филиал ЦИТП, Заказ 8691. Киев, 1986 г.).

Стальной каркас состоит из поперечных трубчатых арок и продольных трубчатых прогонов. Арки установлены с шагом 2 м, а прогоны - с шагом 4 м. На арки уложены с шагом 44 см продольные проволоки, натянутые своими концами на торцевые блоки, каждый из которых состоит из двух арок, соединенных между собой связями и анкерными железобетонными фундаметами.

Ограждение верхней части сооружения ("покрытие") состоит из дуговых мембран, свободно лежащих на проволоках, прогонах, арках и друг на друге (с нахлестом 50 см). На каждую мембрану уложено по два ветровых шнура, каждый из которых привязан одним своим концом к крюку, установленному внизу одной арки, а другим концом - к крюку, установленному внизу следующей арки с противоположной стороны сооружения (т.е. шнуры уложены на мембрану по винтовой линии).

Ограждение нижней части сооружения ("стены") состоит из продольных мемебран длиной 56 м каждая, прикрепленных: верхним краем - к прогону, а нижним краем - к продольному свободному валу длиной 56 м, с возможностью намотки на него, Каждый вал со своим приводом обычно покоится на нижних крюках. Валы приводятся в движение с вращением и намоткой продольных мембран только в летнюю жару - для проветривания теплицы. При намотке продольных мембран на валы образуются продольные проемы в ограждении теплицы высотой 1.5 м и длиной 56 м каждый. Все растяжение продольных мембран ветром по вертикали вал передает на привод.

Валы поднимают приводами медленно - при большом ускорении односторонним приводом вал перекашивается и проскальзывает относительно ненатянутой мембраны, что может порвать мембрану. Она может быть порвана также при полоскании ее ветром.

Солнечный ультрафиолет и пульсационный ветровой напор разрушают полиэтиленовое ограждение за один сезон.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - стабилизация гибких мембран на всех стадиях их движения и покоя.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - резкое ускорение перемещения мембран относительно каркаса и уменьшение нагрузок на сооружение.

Для достижения этого технического результата сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, находящихся в причинно-следственной связи с указанным результатом:

сооружение, содержащее каркас из поперечных арок и продольных прогонов, продольные валы и гибкие дуговые мембраны, свободно лежащие на прогонах, снабжено гибкими тяжами, свободно лежащими на прогонах за пределами краев мембран и прикрепленными одним своим концом к валу с возможностью намотки на него, а противоположным концом - к каркасу с натягом, превышающим растяжение мембраны ветром, а каждая мембрана прикреплена по меньшей мере одним своим прямым краем к валу, установленному на арки с возможностью качения по ним и намотки на него мембраны обратно намотке на него тяжей, а противоположным прямым краем - к каркасу.

На чертежах изображен фрагмент предложенного сооружения, состоящий из четырех арок, четырех тяжей, двух мембран и двух намоточных валов:

на фиг.1 - план фрагмента:

наверху - мембрана полностью смотана (площадка накрыта), тяжи полностью намотаны; внизу - мембрана полностью намотана (площадка открыта), тяжи полностью смотаны;

на фиг.2 - вертикальный разрез "А-А" фрагмента в рабочем состоянии (площадка накрыта).

Сооружение содержит каркас из поперечных арок 1 и продольных прогонов 2, продольные валы 3 и гибкие дуговые мембраны 4, свободно лежащие на прогонах 2.

Сооружение снабжено гибкими тяжами 5, свободно лежащими на вертикальных прогонах 2 за пределами краев мембран 4 и прикрепленными одним своим концом к валу 3 с возможностью намотки на него, а противоположным концом - к каркасу (арке 1 или лежачему прогону 6) с натягом, превышающим растяжение мембраны 4 ветром, а каждая мембрана 4 прикреплена одним своим прямым краем к валу 3, установленному на арки 1 с возможностью качения по ним и намотки на него мембраны 4 обратно намотке на него тяжей 5, а противоположным прямым краем - к каркасу (лежачему прогону 6).

При накрывании сооружения валы 3 с помощью приводов катятся по аркам 1, наматывая на себя по винтовой линии тяжи 3 и сматывая с себя мембрану 4.

При открывании сооружения валы 3 с помощью приводов катятся по аркам 1 обратно, наматывая на себя мембрану 4 и сматывая с себя тяжи 5.

Намотка тяжей 5 на вал 3 обратно намотке на него мембраны 4 позволяет натянутым тяжам 5 полностью воспринять все растяжение мембраны 4 и передать его на каркас, минуя привод. Поэтому привод преодолевает лишь сопротивление инерции и трения качения вала 3, сильно разгоняя его.

Предварительное натяжение тяжей 5 с усилием, превышающим растяжение мембраны 4 ветром, не позволяют ветру оторвать мембрану 4 от прогонов 2 на всех стадиях ее движения или покоя (радиальная стабилизация мембраны 4).

Дуговое натяжение мембраны 4 тяжами 5 многократно увеличит трение витков мембраны 4 друг о друга в рулоне на валу 3. Это полностью предотвратит перекосы и проскальзывание вала 3 относительно мембраны 4 даже при большом ускорении вала 3 односторонним приводом (крутильная стабилизация).

Таким образом, натяжение мембраны 4 на арочный каркас полностью стабилизирует ее в любой момент ее движения и покоя. Это позволит валу 3 развивать очень большую скорость качения по аркам 1 - до 10 м/с.

Большая скорость размотки мембраны 4 позволит накрывать сооружение только при дожде во время проведения в нем мероприятий.

Размотка мембраны 4 только во время дождя многократно уменьшит время ее экспонирования - в 1.5-1.7 раза увеличится длительная прочность ее материала.

Постоянное натяжение мембраны 4 на арочный каркас резко уменьшит пульсационное воздействие ветра на нее, а также исключит ее полоскание.

Неотапливаемое летнее сооружение полностью избавится от снега.

Все это позволит увеличить пролет мембран 4 из самого прочного стандартного тканепласта до 120-150 м. Такое сооружение особенно эффективно в местах большого скопления людей: стадионах, выставках, ярмарках, рынках, пассажах, зонах отдыха, вокзалах, театрах.

С целью недопущения больших упругих напряжений в системе мембрана 4 - тяжи 5 из-за наматывания мембраны 4 самой на себя в рулоне на валу 3 на нем могут быть дополнительно установлены под спиральной намоткой тяжей 5 пластмассовые конические накладки,

Зазоры между блоками (см. фиг.1) могут быть перекрыты нащельниками, подвешенными к прогонам 2. Или сооружение можно будет выполнить из отдельных сводов, частично вставленных один в другой так, что мембраны 4 нависали друг над другом с нахлестом.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволяет установить его соответствие критерию "новизна", т.к. оно неизвестно из уровня техники.

Предлагаемое сооружение "промышленно применимо" с помощью общеизвестных существующих средств.

Заявленное техническое решение имеет "изобретательский уровень", т.к. оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Таким образом, заявленное изобретение патентоспособно.

Изобретение относится к области строительства, в частности к сооружению. Технический результат заключается в резком ускорении перемещения мембран относительно каркаса и уменьшении нагрузок на сооружение. Сооружение содержит каркас из поперечных арок и продольных прогонов, продольные валы и мембраны. Мембраны свободно лежат на прогонах. Сооружение снабжено гибкими тяжами. Тяжи свободно лежат на прогонах за пределами краев мембран. Одним концом тяжи прикреплены к валу с возможностью намотки на него. Противоположным концом тяжи прикреплены к каркасу с натягом, превышающим растяжение мембраны ветром. Каждая мембрана прикреплена одним своим прямым краем к валу, а противоположным прямым краем - к каркасу. Вал установлен на арках с возможностью качения по ним и намотки на него мембраны, обратно намотке на него тяжей. 2 ил.

Сооружение, содержащее каркас из поперечных арок и продольных прогонов, продольные валы и гибкие дуговые мембраны, свободно лежащие на прогонах, отличающееся тем, что оно снабжено гибкими тяжами, свободно лежащими на прогонах за пределами краев мембран и прикрепленными одним своим концом к валу с возможностью намотки на него, а противоположным концом - к каркасу с натягом, превышающим растяжение мембраны ветром, а каждая мембрана прикреплена, по меньшей мере, одним своим прямым краем к валу, установленному на арки с возможностью качения по ним и намотки на него мембраны, обратно намотке на него тяжей, а противоположным прямым краем - к каркасу.