ШАТРОВАЯ СЕТЧАТАЯ ВИСЯЧАЯ ОБОЛОЧКА ИЗ МЕЛКОРАЗМЕРНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2023 года по МПК E04B7/14 

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкции висячих оболочек покрытия зданий и сооружений.

Известные шатровые висячие оболочки были созданы немецким инженером и архитектором Фрей Отто [1]. В его конструкциях круглое или овальное в плане сооружение в составе несущих радиальных и круговых стабилизирующих канатов опиралось на центральную вертикальную или под углом стоящую колонну, а также на расположенные по внешнему контуру сооружения стойки. Образовывалось сетчатое висячее покрытие из стальных радиальных несущих канатов, прикрепленных к центральной опоре, с преднапряженными круговыми канатами для его стабилизации. В некоторых его сооружениях, например, в здании института ILEK в Штутгарте, по стальной сети укладывался сплошной дощатый настил с рулонным гидроизоляционным покрытием сверху, в результате чего внутреннее помещение было довольно темным, так как имело технический вид из-за видимых в интерьере канатов, что можно считать недостатком конструкции. В других висячих оболочках Фрей Отто, имеющих уже светопрозрачное покрытие, стальные канаты налагали ограничения на функциональное назначение внутреннего пространства, что тоже является недостатком. Это относится прежде всего к зданиям бассейнов, складов и других сооружений, где особая воздушно-влажностная среда приводит к ускоренной коррозии металла. Поэтому такие здания все чаще делают из клеедеревянных конструкций, которые в качестве элементов, работающих только на растяжение, стали использовать довольно давно и прежде всего в мостах и мостовых переходах. Нити из клееной древесины, применяют в зданиях спортивных сооружений, включая бассейны, в торговых и др. общественных зданиях.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является строительная конструкция плавательного бассейна с деревянным шатровым покрытием в городе Барзингхаузене в ФРГ [2], имеющая диаметр 42 м, с эксцентрично расположенной в плане стойкой, на которой размещены площадки для прыжков в воду. Несущие радиальные, работающие на растяжение клеедеревянные нити, имеют переменную высоту и постоянную ширину сечения. С креплением с одной стороны к главной стойке, а с другой стороны к наружнему кольцу в виде обвязочной деревянной балки. Клееная древесина является коррозионностойким материалом, однако недостатками являются большие стоимость, вес и нетранспортабельность, так как ее нельзя компактно перевести в разобранном рулонном виде на другое место в связи с тем, что форма нити задана окончательно и не может быть изменена при, например, увеличении высоты опорной стойки.

На основании проведенного исследования опыта ученых в области создания таких изобретений автором сделан вывод, что необходимо разработать более гибкую деревянную конструкцию.

Цель предлагаемого изобретения - создание транспортабельной шатровой оболочки (с тентовым или щитовым покрытием) из небольших цельнодеревянных несущих элементов, не подвергающихся коррозии, являющихся традиционным и широкодоступным строительным материалом.

Задача - создание висячих гирлянд, собранных по форме цепной линии из чередующихся мелкоразмерных деревянных одиночных и парных брусков, охватывающих одиночные бруски, соединенными с их концами цилиндрическими нагелями, сделанными с верхними вырезами для дальнейшего размещения в них кольцевых элементов в виде стабилизирующих деревянных балок, стянутыми между собой и прикрепленными к парным брускам П-образными пластиковыми скобами.

Сущность предлагаемого изобретения - шатровая конструкция создается полностью из неметаллических деревянных элементов, где вместо стальной сети, накинутой на центральную опору и образующей шатровую конструкцию, используются цельнодеревянные несущие и стабилизирующие балки, тоже образующие сеть.

Технический результат - получение надежности и долговечности шатровой конструкции за счет использования цельнодеревянных элементов, изготовленных из стойких к гниению хвойных пород древесины, несущих и стабилизирующих балок, образующих сеть.

Предлагаемая Шатровая сетчатая висячая оболочка из мелкоразмерных деревянных элементов представляет собой конструкцию, состоящую: из центральной вертикальной колонны, поддерживающей сооружение из ж/б трубы большого диаметра, в верхней части которой по кругу расположены парные арматурные петли в толстых резиновых чехлах, замоноличенные в бетон; радиальных несущих, образующих сеть элементов, подвешенных с одной стороны к высокой центральной колонне, а с другой - закрепленных к расходящимся от нее в радиальном направлении колоннам меньшей высоты, расположенным с одинаковым шагом по периметру сооружения; кольцевых элементов, отличающаяся тем, что радиальные элементы состоят из гирлянд шатровой оболочки, собранных по форме цепной линии из чередующихся мелкоразмерных деревянных одиночных и парных брусков, охватывающих и соединяющих цилиндрическими нагелями концы одиночных брусков, при этом парные бруски выполнены с вырезами для размещения в них кольцевых элементов в виде стабилизирующих деревянных балок, стянутых между собой и прикрепленных к парным брускам при помощи П-образных пластиковых скоб. Внешнее покрытие шатровой сетчатой висячей оболочки после монтажа выполняется с учетом предложений заказчика в 2-х вариантах: светлое, вполне эстетичное по дизайну из светопрозрачного материала ПВХ или темное из клеенодеревянных щитов, затеняющих внутреннее пространство.

Предлагаемая шатровая сетчатая висячая оболочка из мелкоразмерных деревянных элементов представлена на четырех фигурах 1, 2, 3, 4 со следующими условными обозначениями:

на фигуре 1 показаны элементы оболочки:

1 - одиночные мелкоразмерные несущие деревянные бруски гирлянды;

2 - парные несущие деревянные бруски гирлянды с вырезами под стабилизирующие балки;

3 - деревянные, из твердых лиственных пород, цилиндрические нагеля, соединяющие элементы несущей гирлянды и пластиковые П-образные скобы для стягивания стабилизирующих балок с креплением их к гирлянде;

4 - кольцевые деревянные стабилизирующие балки;

на фигуре 2: деревянные, из твердых лиственных пород, цилиндрические нагеля/шканты/ крепления элементов несущей гирлянды друг к другу и пластиковые П-образные скобы, стягивающие стабилизирующие балки и прикрепляющие их к гирлянде;

5 - клеенодеревянный трапециевидный щит покрытия конструкции в случае темного внутреннего пространства;

6 - ребра жесткости щита покрытия;

7 - рулонная гидроизоляция кровли по кровельному щиту или светопрозрачный ПВХ тент при отсутствии щита, с допуском света во внутреннее пространство оболочки;

на фигуре 3 (сечение конструкции) показаны:

8 - центральная несущая монолитная ж/б колонна;

9 - стальные петли для крепления гирлянд к ж/б колонне в резиновых чехлах;

10 - наружная цельнодеревянная стойка;

11 - подкосная цельнодеревянная стойка;

12 - монолитная ж/б фундаментная плита под центральную колонну;

13 - монолитные ж/б фундаментные блоки под внешние стойки;

на фигуре 4 представлен внешний вид шатровой оболочки с различными вариантами ее покрытия.

При реализации изобретения «Шатровая сетчатая висячая оболочка из мелкоразмерных деревянных элементов» имеет место экономическая эффективность, выражаемая в следующих показателях:

1) удешевление за счет применения отходов деревообработки и строительства стоимости конструкций зданий с агрессивной воздушно-влажностной средой, вызывающей ускоренную коррозию металла: складские сооружения для хранения минеральных удобрений, например, калийной соли, плавательных бассейнов и фитнес-центров, а также объектов химической промышленности;

2) возможность быстрой сборки и разборки оболочки на составные элементы при изменении места ее возведения;

3) уменьшение транспортных и эксплуатационных затрат по доставке конструкции в сложенном, компактном виде в отдаленные районы;

4) снижение материалоемкости по сравнению с клеедеревянными конструкциями при покрытии одинаковых площадей;

5) возможность быстрого изготовления шатровой оболочки из местного сырья вне столярно-цехового производства;

6) увеличение долговечности сооружения за счет использования стойких к гниению хвойных пород древесины, например, лиственницы.

Источники информации

1. Winfried Nerdinger., Frei Otto. Complete works. Lightweight construction. Natural design. [Фрей Отто. Все работы. Легкие конструкции. Естественный дизайн], Birkhauser, Architekturmuseum, TUMunchen, May 24 005, 396 p.

2. Клееные деревянные конструкции шатрового покрытия плавательного бассейна. - ЦИНИС. Реф. информ. Сер. 8, М., 1978, вып.6.

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкции висячих оболочек покрытий зданий и сооружений. Технический результат изобретения заключается в снижении трудозатрат при монтаже оболочки. Шатровая сетчатая висячая оболочка покрытия состоит из радиальных элементов, расходящихся от центральной колонны сооружения к периферийным колоннам, и кольцевых элементов. Радиальные элементы выполнены в виде гирлянд, собранных по форме цепной линии из чередующихся мелкоразмерных деревянных одиночных брусков и парных брусков, охватывающих и соединяющих цилиндрическими нагелями концы одиночных брусков, при этом парные бруски выполнены с вырезами для размещения в них кольцевых элементов в виде стабилизирующих деревянных балок, стянутых между собой и прикрепленных к парным брускам при помощи П-образных пластиковых скоб. 4 ил.

Шатровая сетчатая висячая оболочка покрытия сооружения, состоящая из радиальных элементов, расходящихся от центральной колонны сооружения к колоннам, расположенным по его периметру, и кольцевых элементов, отличающаяся тем, что радиальные элементы состоят из гирлянд, собранных по форме цепной линии из чередующихся мелкоразмерных деревянных одиночных брусков и парных брусков, охватывающих и соединяющих цилиндрическими нагелями концы одиночных брусков, при этом парные бруски выполнены с вырезами для размещения в них кольцевых элементов в виде стабилизирующих деревянных балок, стянутых между собой и прикрепленных к парным брускам при помощи П-образных пластиковых скоб.