Пространственное покрытие Советский патент 1985 года по МПК E04B7/14 

«1

Изобретение отнрсится к строительству и может быть использовано для покрытий промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий.

Известно пространственное решетчатое покрытие типа структур, включающее верхние и нижние пояса и сис тему подкосов Q .

Недостатком такого покрытия является то, что при опирании блока по углам несущие элементы поясов и раскосы, находящиеся у контура, имеют болыпие усилия ,- чем аналогичные элементы в центре блока. Резкое уменьшение усилий в поясах по направлению от контура блока к центру требует соответствующего изменения элемёнт.ов их площади сечения, что приводит к большему ассортименту стержневых элементов и разновидности узловых соединений. Это приводит к трудоемкости изготовления и монтажа покрытия в целом, а при его униф1кации - к возрастанию расхода материала.

Известно пространственное покрытие, включакндее пояса в виде перекрестных элементов, соединенных стойками и раскосами, и настил, прикрепленный к одному из поясов. Раскосы выполнегал из предварительно напряженных гибких элементов, один из концов которых прикреплен к настилу, а другие - к точкам.пересечения одного из поясов 2j ,

Недостатком этого покрытия является трудоемкость создания преднапряжения и сборки пространственного блока. Для преднапряжения нужныспециальные приспособления и создание специальных узлов крепления гибких элементов к настилу.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пространственное покрытие, опертое по углам, преимущественно квадратного плана, содержащее контурные и расположенные в контуре перекрестные .ресущие элементы в количестве не менее трех, выполненные в виде вертикально или наклонно установленных равновысоких ферм с верхними и нижними поясами. Одноименные пояса всех внутренних несущих элементов выполнены с равновеликими сечениями, при этом площади сечения поясов контурных несущих элементов и площада сечения поясов внутренних

5875I

несущих перекрестных элементов связаны соотношением F),5п+05 (n-t-2 ), что приводит к определенному выравниванию усилий, где п - число члене5 НИИ несущими элементами стороны плана покрытия на одинаковые или почти одинаковые отрезки, при F | - площадь поперечного сечения пояса каждого из контурных несущих элементов;

0 Fg - площадь поперечного сечения пояса каждого из внутренних несущих элементов 3j .

Недостатком известной конструкции является то, что различия в уси3 ЛИЯХ в расположенных внутри контура перекрестных несущих элементах, хотя и намного меньше, чем в описанных конструкциях, однако, все же имеют место. Находящиеся у контура, несущие

0 перекрестные элементы имеют большие усилия, чем аналогичные в центре блока. Отмеченное обстоятельство приводит к различным сечениям в различных несущих элементах покрытия и

5 к увеличению сечений при унификаи.ии. Цель изобретения - снижение материалоемкости путем оптимального перераспределения усилий.

Цель достигается тем, что в простQ ранственном покрытии, опертом по углам, преимущественно квадратного плана, содержащем контурные и расположенные в контуре перекрестные несу- 1ще элементы в количестве не менее трех, выполненные в виде вертикально или наклонно установленных равновысоких ферм с верхними и нижними поясами, в местах пересечения одноименных поясов разноудаленных от контура внутренних перекрестных несупщх элементов установлены прокладки, толщину которых определяют по формуле

Ь Р,(4,Р2К,г+--Рп 1«

5К, Р, (.22 -

й„ РлЬу1,Р2 пг+-Ру1 пп5 где U., 5 й„ , . .,Дп толщина .прокладок соответственно в первом, втором и т.д. прресечениях

Р. 5 Р„ ,. о . 8р„ - лишние связи перекрестной системы;

и перемещения, от единичных сил соответственно от Р. 1 в первом пересечети, от Pg I в первом пересечении и т.д.

На фиг. 1 показана гфинципиапьная схема предлагаемого покрытия; на фиг, 2 - узел пересече1шя ферм, об1ций вид. Пространственное покрытие вклкгчает контурные 1 и расположенные внутри контура фермы 2 и 3, являющиеся равновысокими и расположенные в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Фермы одного направления смещены по вертикали относительно ферм другого направления на габарит верхнего пояса последних. В узлах между одноименными (верхними и верхними, нижними и нижними) поясами 4 и 5 в местах пересечения ферм 2 и 3, расположенных внутри контура и разноудаленных от него, установлены прокладки 6 и 7. Прокла ки 6 расположены в местах примыкания раскосов 8 и 9. Дпя установки прокладок 6 пояса ферм перемещают во взаимно противоположных направлениях (вертикально) и в образовавшиеся зазоры между поясами устанавливают прокладки. В результате усилия в злементах пересекающихся ферм перераспределяются. При этом прокладки 6 явпяются рабочими (преднапрягакг1ЦИМИ конструкцию), а прокладки 7 конструктивными. Дпя выбора толщины прокладок не- .обходимо найти значения Р, Р,..., Р., которые обеспечат распределение урилий, при которых расход материала покрытия будет наименьшим. Такая задача оптимизации реализуется при по мощи поэтапного решения основной задачи линейного программирования, т.е. минимизируется целевая функция 7. (РЛ Р; ) выражающая объем либо стоимость материала. В результате решения задачи линей ного программирования определяются оптимальные значения усилий ипло щади поперечных сечений FJ . Система ограничений, которая выр жает требования прочности и устойчивости элементов конструкций, записывается ДПЯ характерных сечений. Для i-ro характерного растянутог элемента (сечения): .с,. о (2) Дпя i-ro характерного сжатого эл мента: ,;Рк- с«;1т; 05 где п - степень статической неоп.ределимости; Ц,- коэффициент продольного изги ба i-го элемента; R - расчетное сопротивление стали;N - усилия в к-м сечении от единичного значения усилия Р. 1; Рц - искомое начальное усилие; F - площадь поперечного сечения i-го элемента; l CMflmQK наибольшее положительное (растягивающее) усилие элемента статически неопределимой системы; 1 сн;1р наибольшее отрицательное (сжимающее) усилие элемента статически неопределимой систем. Конструктивные ограничения, выражающие требования унификации сечений элементов или постоянство сечений элементов, имеют следующий вид: где е - номер группы унифицированных элементов. Выражение целевой функции - объемй материала системы, составляется как сумма произведений площадей поперечных сечений участков постоянного сечения на их длины: ,L;Fe. где ср; - конструктивный коэффициент; L - длина i-го участка. Решается основная задача линейного программирования, при соблюдении ограничений (З) и (4) минимизируется целевая функция (5), Определяются неизвестные и . Зная единичные перемещения и усилия определяют толщину прокладок. В результате реализации предлагаемого решения достигнуты одинаковые значения усилий в элементах ферм, в то время, как в известном покрытии (з) разница между усилияьв - 8-18%. При этом указанный результат распространяется на все виды конструкций несущих элементов, решетчатые фермы, сплошностенчатые балки, балки с перфорированной стенкой и т.п. Соответственно снижается расход стали, трудоемкость изготовления и монтажа.

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ПОКРЫТИЕ, опертое по углам, преимущественно квадратного плана, содержащее контурные и расположенные з контуре перекрестные } есущие элементы в количестве не менее трех,выполненные в виде вертикально или наклонно установленных равновысоких ферм с верхними и нижними поясами, о т- л и чающееся тем, что, с целью снижения материалоемкости путем оптимального перераспределения усилий, в местах пересечения одноименных поясов разноудаленных от контура внутренних перекрестных несущих элементов установлены прокладки, толщину которых определяют по формуле й,-Р,Л„ Р2б12 -. РП,П .,-P,b2,1-Pjb,j + ,,. i .,,.. Р„4. (Л Г1П } где i, ,Aj,j..., толщина проС кладок соответственно в первом, втором и т.д. пересечениях; PI т 5 ,РП лишние связи перекрестной CHCTei i, являквциеся внутренними усилиями; й„ ,й,2 ,...,Д,- перемещения от сд единичных сил, соответственно от Р, 1 в первом пересечении, от Pg 1 00 в первом пересечении и т.д. ел