Способ изготовления полигональной металлической фермы Российский патент 2024 года по МПК E04C3/11 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в покрытиях и перекрытиях зданий с металлическими фермами полигонального очертания нижнего пояса.

Известны здания с покрытиями по несущим сквозным металлическим прогонам и фермам экономичного полигонального очертания (Учебник «Металлические конструкции» Е.И. Беленя, Стройиздат, 1986 стр. 208, 316; «Проектирование металлических конструкций», часть 1, АРСС, под ред. А.Р. Туснина, стр. 185).

Прототипом изобретения является способ изготовления большепролетных ферм со стальным подъемом (R 2 300 610 c1, E 04c 3/11, 2006.01 от 10.06. 2007 бюл. № 16) Способ направлен на снижение изгибных напряжений в монтажных узлах ферм, однако при малых постоянных нагрузках невозможно добиться существенного эффекта по выпрямлению нижнего пояса и пластической проработки узлов и примыкающих к ним контактных зон пластического деформирования нижнего пояса.

Техническим результатом изобретения является снижение деформативности нижнего пояса при рабочем загружении, уменьшение прогибов фермы и повышение надёжности наиболее ответственного элемента – нижнего пояса путём устранения паразитных остаточных прокатных напряжений и положительное использование остаточных напряжений от предварительного изгиба при рабочем загружении. Кроме того, достигаются положительные эффекты по снятию паразитных остаточных напряжение от проката, гибки, сварки и положительному использованию остаточных напряжений предварительного изгиба при суммировании с напряжениями рабочего изгиба.

На фиг. 1 показан предварительно изогнутый нижний пояс 1 после приложения сил «Р» в области пластических деформаций σ_пл в местах примыкания раскосов 2;

На фиг. 2 показан узел приложения нагрузок «Р» в месте примыкания раскоса 2 к нижнему поясу 1 с размерами «В» и «h» раскоса 2 зоне контакта;

На фиг. 3 показан нижний пояс 1 после снятия нагрузки «Р» с остаточными напряжениями σ^из_ост.

На фиг. 4 приведены эпюры напряжений в нижнем поясе 1:

а) остаточная эпюра напряжений от проката, гибки, сварки (паразитные);

б) пластическая эпюра напряжений при предварительном загружении;

в) остаточная эпюра напряжений от изгиба (полезные);

г) эпюра напряжения растяжения при рабочем загружении полезными нагрузками;

д) суммарная эпюра напряжений после сложения рабочих σ_рас и σ^из_ост.

На фиг. 5 показана ферма в сборе с нижним поясом 1 , в котором суммарные упругие напряжения σ^упр_сум меньше чем σ_рас (проектные) за счёт учёта σ^из_ост, раскосами 2 и верхнем поясе 3 при полезной нагрузке g_1.

Ферму изготавливают в следующей последовательности:

1. Сначала нижний пояс 1 (фиг. 1) изгибают предварительно в плоскости и направлении рабочего изгиба за пределом упругости в области пластических деформаций σ_пл с приложением нагрузок «Р» в местах примыкания раскосов 2 размерами b и h в зоне контакта, при этом в нижнем поясе снимаются остаточные напряжения от проката, гибки, сварки;

2. Нижний пояс 1 разгружается, и в нем сохраняются положительные остаточные напряжения от предварительного изгиба σ^из_ост ,он выпрямляется по хордам в опорных точках в местах приложения нагрузок (узлах примыкания раскосов 2) (фиг. 3);

3. Нижний пояс 1 доизготавливается до фермы с раскосами 2 и верхним поясом 3, а первый будет иметь суммарные напряжения σ^упр_сум уже в упругой стадии, которые будут меньше расчетных σ_рас на величину σ^из_ост.

Таким образом, достигается прямолинейность участков нижнего пояса, проработанность узлов под предварительной нагрузкой, которые приводят к уменьшению деформаций нижнего пояса и прогиба фермы в целом, а также повышению надёжности за счёт снятия паразитных остаточных напряжений от проката, гибки, сварки и положительного использования остаточных напряжений от первоначального изгиба, которые составляют 20-30% от расчётных.

Список литературы:

1. Учебник «Металлические конструкции» Е.И. Беленя, Стройиздат, 1986 стр. 208, 316;

2. «Проектирование металлических конструкций», часть 1, АРСС, под ред. А.Р. Туснина, стр. 185.

Изобретение относится к области строительств, а именно к способу изготовления полигональных металлических ферм с ломаным по хордам нижним поясом. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности фермы. Нижний пояс предварительно изгибается в направлении и плоскости рабочего деформирования сосредоточенными усилиями в местах опирания раскосов в области пластических деформаций до проектной геометрии, затем разгружается, а потом доизготавливается раскосами и верхним поясом. После пластических деформаций в нижнем поясе снимаются остаточные напряжения от проката, гибки, сварки, а после снятия предварительного загружения в нём сохраняются остаточные напряжения от изгиба, которые, складываясь с напряжениями растяжения от рабочего загружения, уменьшают последние на 20-30%. 5 ил.

Способ изготовления металлической фермы, состоящей из верхнего и нижнего полигонального поясов и раскосов, включающий изгиб нижнего пояса, отличающийся тем, что изгиб нижнего пояса осуществляют следующим образом: предварительно в местах опирания раскосов к нижнему поясу прикладывают сосредоточенную нагрузку за пределом упругости в области пластических деформаций, затем разгружением снимают остаточные напряжения от проката, гнутья, сварки с сохранением остаточных напряжений от изгиба, и после выпрямления нижнего пояса по хордам в местах приложения сосредоточенных нагрузок к нижнему поясу присоединяют раскосы и верхний пояс.