Способ изготовления 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 с криволинейными нижними поясами.

Известны способы изготовления сквозных стержневых стальных прогонов и ферм с криволинейными элементами упругой стадии  (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. Результат достигается тем, что сначала нижний пояс изготавливают прямолинейным, затем упруго изгибают его в плоскости фермы по очертанию прогиба фермы от постоянных нагрузок, после чего изготавливают ферму и разбирают её на строительные марки. Такой способ снижает величину изгибных напряжений в упругой работе монтажных узлов ферм, однако не устраняет паразитные непрогнозируемые остаточные напряжения от проката, гибки и сварки, а также не используют остаточные напряжения от пластических деформаций при предварительном изгибе, как резерв, которые могут составить дополнительно 20-30% от проектных (расчётных) напряжений в упругой стадии.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности наиболее ответственного элемента изгибаемых сквозных систем ферм – нижнего криволинейного пояса.

Результат данного изобретения достигается за счёт:

1) Снятия остаточных непрогнозируемых, нежелательных напряжений от проката, гнутья и сварки;

2) Использование остаточных напряжений от изгиба в направлениях рабочих деформаций предварительно изогнутого нижнего пояса, за пределом упругих деформаций в области пластических деформаций нижнего пояса фермы.

На фигуре 1 показан нижний пояс фермы 1 предварительно изогнут нагрузками g₁ до кривизны со стрелкой f₁ за пределом упругости в области пластических деформаций σ_пл.

На фигуре 2 показан нижний пояс фермы 1 при снятии нагрузки g1 с остаточными напряжениями σ^из_ост и стрелкой кривизны f₂

На фигуре 3 приведены: а) прямоугольное сечение 1-1 с упругим ядром сечения и зонами пластических деформаций; б) остаточные напряжение от проката, гибки, сварки σ^пр_ост, Эпюра пластических напряжений от предварительного изгиба нижнего пояса 1 от нагрузки g₁; эпюра остаточных напряжений σ^из_ост от предварительного изгиба при снятии нагрузки; эпюра растягивающих напряжений σ_рас от полезных нагрузок при рабочим загружении уже собранной фермы ; эпюра суммарных напряжений σ^упр_сум в нижнем поясе 1 фермы при его упругой работе с учётом положительного действия σ^из_ост.

На фигуре 4 показана ферма в сборке с верхним поясом 4, раскосами 2, при полезной нагрузке g₂, с высотой фермы f₃ и эпюрой σ^упр_сум в нижнем поясе 1

Ферму изготавливают в следующей последовательности:

1. Сначала нижний пояс 1(фиг. 1) изгибают предварительно в плоскости и направлении рабочего изгиба фермы за пределом упругости в области пластических деформаций σ_пл (фиг.3) с прогибом f₁, при этом в нижнем поясе снимаются остаточные нежелательные напряжения от проката, гнутья или сварки σ^пр_ост (фиг 3,б);

2. Нижний пояс 1 разгружается и фиксируется с расчётной кривизной f₂ (фиг. 2) , а сохранившиеся в нём уже положительные остаточные напряжения [σ^из_ост] используются как дополнительный резерв напряжений при повторном рабочем загружении полезными нагрузками. Требуемая криволинейность нижнего пояса 1 обеспечивается фиксацией его после разгружения, а также законом распределения нагрузки g₁ (фиг. 1) по длине нижнего пояса и местами крепления раскосов 3 , в точках 2.

3. Доизготавливают ферму раскосами 3 и верхним поясом 4 (фиг. 1)

4. Нагружают ферму полезными нагрузками g₂ (фиг. 4), при этом в нижнем поясе суммируются положительные по модулю остаточные напряжения от изгиба [σ^из_ост] с растягивающими напряжениями σ_рас с получением суммарных напряжений σ^упр_сум в упругой стадии, которые меньше проектных напряжений растяжение на величину σ^из_ост (фиг. 3б), составляющие 20 – 30% от σ_рас.

Таким образом, повышение надёжности работы фермы, и наиболее ответственного элемента – нижнего пояса достигается за счёт снятия паразитных остаточных напряжений от проката, гнутья и сварки и использования положительных остаточных напряжений от изгиба в области пластических деформаций [σ^из_ост].

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 строительства, а именно к способу изготовления металлической фермы с криволинейным поясом. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности конструкции. Способ изготовления металлической фермы, состоящей из верхнего пояса, криволинейного нижнего пояса и раскосов, заключается в том, что при изготовлении нижнего пояса ему придают необходимую кривизну путем предварительного изгиба до рабочего загружения в плоскости и направления рабочей кривизны до расчетной геометрии за пределы упругости в области пластических деформаций, при этом в нем снимаются остаточные нежелательные напряжения от проката, гибки или сварки. Затем он разгружается и фиксируется, после чего доизготавливают остальные элементы фермы, а сохранившиеся в нижнем поясе уже положительные (нужные) остаточные напряжения используются как дополнительный резерв напряжений при повторном рабочем загружении полезными нагрузками. Требуемая криволинейность нижнего пояса обеспечивается фиксацией его при предварительном загружении и разгружении, а также законом распределения нагрузок по длине нижнего пояса и методами крепления раскосов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ изготовления металлической фермы, состоящей из верхнего пояса, криволинейного нижнего пояса и раскосов, отличающийся тем, что при изготовлении нижнего пояса предварительно до рабочего загружения нижний пояс изгибают с прогибом f₁ за пределом упругости в области пластических деформаций, при этом в нём снимают остаточные нежелательные напряжения от проката, гнутья, сварки, затем нижний пояс разгружают и фиксируют с расчетной кривизной f₂, после чего доизготавливают ферму с присоединением к нижнему поясу верхнего пояса и раскосов, а сохранившиеся в нижнем поясе положительные остаточные напряжения используют как дополнительный резерв напряжений при повторном рабочем загружении полезными нагрузками.

2. Способ изготовления металлической фермы по п.1, отличающийся тем, что требуемую кривизну нижнего пояса обеспечивают фиксацией его при разгружении, а также законом распределения нагрузок по длине нижнего пояса и местами крепления раскосов.