Складной каркас сетчатой оболочки вращения Советский патент 1992 года по МПК E04B1/343 E04H15/48 E04B7/08 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве каркасов складных покрытий, облегченных, мобильных сооружений типа юрт, конструкций луковичных куполов.

Известно сетчатое купольное покрытие, образованное гибкими,иеразреэными стержнями, изогнутыми по двум или трем разноуровневым системам диагоналей, симметричных относительно меридиана и расположенных по окружностям одинаковых радиусов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является складной каркас сетчатой оболочки вращения, включающий четырехугольные ячейки, образованные шарнирно соединенными между собой неразрезными, упруго-гибкими стержнями, расположенными вдоль геодезических линий и фиксаторы рабочего положения.

Недостатками этого технического решения являются низкие эксплуатационные качества и невозможность создания луковичного покрытия, а также трудность регулирования кривизны и напряжений в каркасе и сложность его раскладывания.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств за счет регулирования Кривизны и напряжений в каркасе луковичного покрытия при одновременном упрощении раскладывания.

Поставленная цель достигается за счет того, что в складном каркасе сетчатой оболочки вращения, включающем упруго-гибкие стержни, соединенные между собой по длине с образованием четырехугольных ячеек, и фиксаторы рабочего положения, он снабжен верхним и, нижним кольцами и радиальными стержнями, при этом верхние концы стержней каркаса жестко защемлены на верхнем кольце, а нижние концы их попарно шарнирно соединены с концами радиальных стержней, другие концы которых шарнирно присоединены к нижнему кольцу для складывания внутри

&

V3 4 vj

О

ч

I

оболочки вращения, при этом длина каждо- о радиального стержня меньше максимального радиуса оболочки в рабочем положении, а фиксаторы выполнены в виде гибких связей с натяжными приспособлениями и соединены концами с эерхним кольцом и основанием.

На фиг. 1 дан складной каркас сетчатой оболочки вр ащения, луковичной формы в рабочем положении, вид сбоку: на фиг. 2 - вид каркаса сверху; на фиг. 3 - каркас в сложенном состоянии, вид сверху, на фиг. 4 - узел крепления верхних концов стержней, вид сверху, на фиг 5 - то же, вид сбоку: на фиг. б узел соединения нижних концов стержней с радиальными стержнями; на фиг 7 - вид каркаса снизу; на фиг. 8 - узел соединения шарнирно соединенных стержней

Складной каркас сетчатой оболочки вращения (1) выполнен в виде спирально- циклически расположенных в двух направлениях вокруг оси сращения (2) шарнирно соединенных (Р) в местах перекрещивания упруго-гибких стержней (4, 5). Каждый стержень изгибается в доух плоскостях и образует пространственную сеть, поверхность которой имеет отрицательную (6). положительную (7) и нулевую (8) Гауссову кривизну. Стержни выполнены круглого профиля из стеклопластика или металла.

Верхние концы стержней (4) жестко защемлены металлическими хомутами (9), на жестком верхнем кольце (10) Для лучшего обжатия и надежности в работе верхние концы имеют упругие трубчатые насадки (11) Между насадками (11) и хомутами (9) по периметру кольца (10) устанавливают упругие окладыши (12) Верхнее кольцо (10) выполняется цилиндрическим такого диаметра, чтобы концы стержней с насадками жестко защемлялись при помощи стяги- вания хомутов (9), между внешней поверхностью кольца, между собой и вкладышами. При этом концы стержней могут располагаться по наклонным плоскостям относительно оси вращения. Нижние концы стержней имеют металлические трубчатые насадки (13) и попарно шарнирно соединены с цилиндрическими шарнирами (14) на концах радиальных стержней (15) Противоположными концами радиальные стержни крепятся цилиндрическими шарнирами (16) на нижнем кольце (17) Нижнее кольцо (17) выполнено из трубчатого профиля, соответствующего цилиндрическим шарнирам диаметра. Шарнирные соединения по длине стержней (4,5) исполняются в виде хомутов (18) с фиксирующими насадками (19) на стержнях.

Для увеличения пространственной жесткости каркас (1) выполнен с горизонтальными связями (20) в виде вант.

Для упрощения изготовления и транспортировки стержни (4,5} на кольцевом участке (8) поверхности с нулевой Гауссовой кривизной могут быть выполнены разъемными и стыкующимися в равнопрочном трубчатом соединении (21). К верхнему кольцу (10) закреплены фиксаторы (22). выполненные в виде гибких связей с натяжными приспособлениями (23).

Сборка и изготовление каркаса производится на заводе и о сложенном виде доставляется на строительную площадку.

В различных фазах раскрытия и напряжения каркаса монтируется кровельное заполнение, которое в рабочем положении обеспечивает дополнительную жесткость

конструкции.

Узлы и элементы каркаса отличаются простотой, однотипностью и могут быть выполнены из различных материалов (металла, дерева, армированных пластмасс и

эластомеров).

Монтаж каркаса (1) производится следующим образом.

Предварительно на рабочей площадке перед вертикальным монтажом стержни (4,

5) стыкуются в трубчатом соединении (21) один к одному В горизонтальном положении производится перемещение наружу изнутри каркаса нижнего центрального кольца (17) с закрепленными к нему радиэльными стержнями (15) Каркас при этом раскладывается и складывается. Затем, закрепив фиксаторы (22) к анкерам (25) независимого основания, производят установку каркаса в вертикальное положение с опорой

на центральном нижнем кольце (17). За счет упругой гибкости и кривизны стержней, кон- струкцииузлов, натяжения фиксаторов, давления опоры на центральное нижнее кольцо, от / которого напряжения распределяются равномерно по радиальным стержням и передаются на нижние концы изогнутых стержней, производится равномерное рас- крытиэ каркаса.

При равномерном натяжении фиксаторов (22) натяжными устройствами (23). перемещении центрального нижнего кольца (17) и радиальных стержней (15) до горизонтального положения, производится установка

каркаса в рабочее положение, стержни при этом испытывают сложную деформацию изгиба и кручения и образуют устойчивую про- странственную систему. Благодаря легкости и гибкости конструкция является сейсмоустойчивой.

Каркас оболочки может применяться для зданий и сооружений промышленного, гражданского, культового и сельскохозяйственного назначения.

Представляется также целесообраз- ность использования конструкции в труднодоступных северных районах в качестве мобильного каркаса жилища тип а юрты, при этом возможность регулирований его высоты, объема и кривизны позво мт регулиро- вать тепло и воздухообмен t внешней средой для создания максимального комфорта. Кроме того, луковичные формы соответствуют национальным традициям в архитектуре.

Формула изобрети н ия

Складной каркас сетчатой оболочки вращ-эния, включающий упруго-гибкие стержни, шарнирно соединенные между собой по длине : образовз-нмем четырехуголь-

ных ячеек и фиксаторы рабочего положения. отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств за счет регулирования кривизны и напряжений в каркасе луковичного покрытия пг -i одновременном упрощении раскладывгчия, он снабжен верхним и нижним кольцами и радиальными стержнями, при этом эрхние концы стержней каркаса жестко ;млены на верхнем кольце, а нижние конщ их попарно шарнирно соединены с концами радиальных стержней, другие концы которых шарнирно присоединены к нижнему кольцу для складывания внутри оболочки вращения, при этом длина каждого радиального стержня меньше максимального радиуса оболочки в рабочем положении, а фиксаторы выполнены в виде гибких связей с натяжными приспособлениями и соединены концами с верхним кольцом и основанием.

Использование: в каркасах складных покрытий, во временных сооружениях типа 2 юрт, в конструкциях луковичных куполов. Сущность изобретения: складной каркас содержит упруго-гибкие стержни 4,5, шарнир- но соединенные по длине с образованием четырехугольных ячеек, верхнее 10 и нижнее 17 кольца, радиальные стержни 15. Верхние концы стержней 4, 5 жестко защемлены на верхнем кольце 10. Нижние концы стержней 4.5 попарно шарнирно соединены с концами радиальных стержней 15, другие концы которых шарнирно присот единены к нижнему кольцу 17 для складывания внутри каркаса. 8 ил.

10

22

в

21

-ч.

24

фиг. /

#

s

Ж

4-Х

23

,

22

-ю

в

фиг. Ъ

&

фиг. 5

20

18

. фиг 7

1

фиг. 8