Устройство для усиления стержневой конструкции Советский патент 1992 года по МПК E04G23/00 

У

&

Изобретение относится к строительству, в частности к строительным металлическим конструкциям покрытий промышленных и гражданских зданий при их реконструкции, ремонте, восстановлении и усилении. Целью изобретения является повышение надежности усиления и снижение материалоемкости путем повышения несущей способности одновременно нескольких стержневых элементов. Устройство для усиления стержневых элементов покрытия включает усиливающий элемент, выполненный в виде мембраны 2, окантованной жесткими стержнями 3, и прикрепленный посредством соединительных элементов 6 к усиливаемому стержню 1. 4 ил.

g

ел ел

Щцг.1

Изобретение относится к строительству, а именно к строительным металлическим конструкциям промышленных и гражданских зданий, для осуществления их реконструкции, ремонта, восстановления или усиления.

Усиление отдельных стержней несущей конструкции под нагрузкой, а также подвесных крановых путей могут быть вызваны условиями в связи с заменой существующей кровли и ограждающих конструкций покрытия на более тяжелые элементы; установкой дополнительных прогонов, с их неузловым действием на несущую конструкцию; перестановкой опорных узлов подвесных кранов или заменой самих кранов на большую грузоподъемность или в связи с повреждением формы и сечений самих стержней в процессе эксплуатации здания.

Известно устройство для усиления сжатых .стержней с помощью полос, стержней, профилей, развивающих прочность и жесткость стержня в целом. Прочность и жесткость усиливаемых стержней возрастает за счет увеличения площади поперечного сечения и увеличения момента инерции сечения.

Выполнение данного устройства для усиления возможно при полной или частичной разгрузке. Недостатком его является повышенный расход материала.

Более эффективным устройством для усиления является конструкция, включающая дополнительные элементы решетки. Эти дополнительные элементы - стержни, позволяют уменьшить расчетную длину сжатых поясных стержней и стержней решетки.

Несущая способность при таком усилении увеличивается за счет повышения жесткости усиливаемых сжатых стержней. При этом повышение жесткости происходит только в плоскости стержневой решетки. Недостатками такой конструкции усиления являются значительное увеличение трудоемкости в связи с необходимостью изготовления новых узлов стержневой решетки и повышенная материалоемкость конструкции усиления при большой длине и большом количестве дополнительных стержней, так как сечения этих стержней должны определяться с учетом требования жесткости и устойчивости.

Целью изобретения является повышение надежности и снижение материалоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для усиления стержневой конструкции содержит усиливаемые элементы и присоединенные к ним соединительными

деталями усиливающие элементы, приклеенные к узлам стержневой конструкции, при этом каждый усиливающий элемент выполнен в виде мембраны с замкнутым кбнтуром, размещенной между усиливающими элементами.

Плоскость дополнительного усиливающего элемента - мембраны - имеет предварительное натяжение, которое обес0 печивается за счет притягивания этой мембраны к узлам стержневой решетки усиливаемой конструкции с помощью болтов или других натяжных устройств. В большинстве стержневых конструкций (плоских

5 и пространственных) решетка образует треугольные замкнутые контуры. В этом случае мембраны делаются треугольной формы с вогнутыми боковыми сторонами и жесткими стержнями вдоль кромок. Треугольная фор0 ма мембраны наиболее полно закрывает плоскости треугольных контуров, образованных основными стержнями несущей конструкции. Как следствие, кромки мембраны находятся на минимальном расстоя5 нии от усиливаемых стержней. Длины связевых элементов, соединяющих мембрану с усиливаемым стержнем при этом получаются минимальными. В углах треугольной мембраны кромочные стержни

0 соединяются на сверке (или болтах) с натяжным стержнем, через который мембрана притягивается к узлу основных стержней с помощью гайки или другого натяжного устройства.

5 Необходимость кромочных стержней мембраны вызвана двумя условиями: защита от механического повреждения тонколистовой кромки и более равномерная передача усилий натяжения на плоскость

0 мембраны.

Вогнутое очертание боковых сторон мембраны позволяет более равномерно распределять усилие преднапряжения вдоль ее боковых сторон. Кроме того, увели5 чивается жесткость подкрепляющего основания для усиливаемого стержня.

Предлагаемая конструкция усиления может быть использована для повышения жесткости сжатых стержней также и из пло0 скости стержневой решетки. Для этого плоскость мембраны располагается под углом к плоскости решетки с усиливаемым стержнем. Кроме того, требуется, чтобы мембрана была расположена между усиливаемыми и

5 другими стержнями, расположенными в одной плоскости.

Очертание стержневого каркаса, в котором расположена мембрана, может быть различным (треугольным, четырехугольным и др.). Главное условие к этому каркасу один или несколько стержней являются усиливаемыми мембраной. Например, для покрытий с плоскими стропильными фермами этот стержневой каркас может быть образован стержнем фермы, усиливаемым из плоскости стропильной фермы; прогоном покрытия; распоркой системы связей по нижним поясам или дополнительными стержнями в этой же плоскости.

Расстояние между связями принимается таковым, что в расчете можно pad- сматривать подкрепление мембраной усиливаемого стержня как сплошное упругое основание. Величина жесткости основа- ния зависит от предварительного натяжения и толщины мембраны.

Учитывая повышенную деформатив- ность вогнутых окантующих стержней и плоскости мембраны при S-образном изгибе, критическая сила подкрепляемого (усилива емого) стержня определяется второй формой дефоромирования изогнутой оси центрально-сжатого стержня. При этом, с некоторым запасом прочности, можно считать устойчивость усиляемого стержня по второй критической силе без учета работы упругого основания. Анализ напряженно- деформированного состояния усиливаемых основных несущих стержней покрытия предлагаемым устройством для усиления показывает, что возможно увеличение несущей способности центрально-сжатых стержней на 40 - 50% при материалоемкости устройства для усиления, составляющего 10 -15% от основных несущих стержней.

Предлагаемое устройство для усиления плоских пространственных стержней несущих элементов может быть использовано для усиления подвесных крановых путей в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В этом случае замкнутые стержневые конту-, ры образуются аналогично устройству уси-, ления стержней из плоскости стропильных ферм. В состав стержневого каркаса входят основные стержни ферм (например, стойки из решетки ферм), сами кран-балки, прогоны, дополнительные стержни. В плоскости этих замкнутых контуров включаются тонколистовые мембраны, которые одними из своих боковых сторон с помощью связевых элементов подкрепляют подвесную балку в пролете между ее опорами.

На фиг.1 схематически изображено устройство для усиления опорного раскоса в плоскости стропильной фермы; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.З - разрез А - А на фиг.2; на фиг.4 - примеры устройств для

усиления стержня из плоскости фермы и усиления подвесной кран-балки.

На фиг.1 изображен пример исполнения конструкции усиления плоской металли5 ческой фермы покрытия. Предполагаем, что опорный восходящий раскос 1 требует усиления жесткости в плоскости фермы. В контур, образованный крайней панелью нижнего пояса и двумя смежными раскоса0 ми, включается тонколистовая треугольная мембрана 2. Это мембрана имеет вогнутые боковые стороны 3 с жесткими стержнями по

своим кромкам. В данном примере жестким стержнем вдоль кромки является круглый

5 стержень, обернутый листом мембраны. Их скрепление производится клеесварным соединением или просто контактной сваркой. В углах треугольной мембраны на стыке стержней закреплены натяжные стержни 4

0 с резьбой. Через эти натяжные стержни с помощью гаек 5 мембрана получает предварительное натяжение путем притягивания мембраны к узлам стержневой конструкции. Жесткость усиливаемого стержня 1

5 повышается за счет соединения его связями 6 с предварительно напряженной мем- , браной 2.

На фиг.4 показаны конструкции усиления этого же опорного раскоса, что и на

0 фиг.1, из плоскости фермы и усиления подвесной кран-балки.

Здесь позицией 1 обозначен опорный, усиливаемый раскос, 2 - мембрана, 3 - стержни вдоль кромок мембраны, 4 - натяжные

5 стержни,, 6 - связи, соединяющие усиляе- мый элемент с мембраной, 7 - прогон покрытия, 8 - подвесная кран-балка. 9 - дополнительные стержни.

Применение предлагаемого устройства

0 позволяет увеличить несущую способность

основных элементов конструкции в два три раза, снизить материалоемкость устрой Ства на 15 - 40% и снизить трудоемкость

монтажных работ при установке этого уст5 ройства в два - три раза.

Формул а-изобретения Устройство для усиления стержневой конструкции, включающее усиливаемые элементы и присоединенные к ним соедини0 тельными деталями усиливающие элементы, приклеенные к узлам стержневой конструкции, отличающееся тем, что. с целью повышения надежности и снижения материалоемкости, каждый усиливающий

5 элемент выполнен в виде мембраны с замкнутым контуром, размещенной между усиливаемыми элементами.,

Фиг.2/плгЛаснв&

Фиг. 4

фиг.З

.7