Конструкция сводчатых, складчатых, сферических и тому подобных строительных оболочек Советский патент 1937 года по МПК E04B7/10 E04B1/32 

За последнее время строительная | практика обогатилась новыми типами конструкций, так называемыми обо- j лочками - сводчатыми, складчатыми и т. п., Еь полняемыми, как правило, из железобетона, но железобетонные оболочки имевэт следующие недостатки; большой собственный нес. ; (а поэтому ограничение пролетов); большая стоимость за счет сложности производства работ (опалубка, контян-; арматуры, бетонирование); недоста- } точная поперечная жесткость тонкой | плиты, в которой к тому же практи- I чески трудно расположить поперечную j арматуру.

ЭТА недостатки могут быть устранены ; при выполнении оболочек из металла в | том случае, если будет выбрана рациональная конструкция оболочек. Описываемым изобретением имеется в виду получить конструкцию, устраняющую недостатки известных оболочек.

Предложенная конструкция оболочек, в которой применены волнистые листы в качестве одного из основных несуцдих элементов, имеет ту отличительную особенность, что волнистые листы жестко соединены с продольными или с кольцевыми поясами, расположенными под прямым или острым углом по отношению к направлению ложбин волнистым листов.

На чертеже фиг. 1 изображает схему извест1-юго покрытия - сводчатой (цилиндрической) оболочки; фиг. 2-элемент оболочки с действующими на него силами; фиг. 3-элемент оболочки предложенной конструкции; фиг. 4-схему сводчатой (цилиндри. ческой) оболочки предложенной конструкции; фиг. 5 -элемент кровли; фиг. б-поперечный разрез складчатого покрытия предложенной конструкции; фиг. 7-часть плана складчатого покрытия; фиг. 8-схему куполообразной (сферической) оболочки предложенной конструкции; фиг. 9- элемент куполообразной оболочки; фиг. 10-схему оболочки для резервуара предложенной конструкции.

Как известно, элементы оболочки (фиг. 1) работают в двух направлениях: в направлении / -пролета оболочки и 4-пролета диафрагмы.

Практический метод расчета складок и оболочек устанавливает наличие следующих усилий, действующих на

лчалый элемент abed, вырезанный из конструкции (фиг. 2): TI и Т:,--нормальные усилия в площадках поперечного и продольного сечений; S-сдвигающие силы; Q-поперечные моменты; N-поперечные силы, сопутствующие поперечным моментам.

Усилия TI, 5 и G являются основными, т. е. такими, по которым ведется подбор сечений. В железобетоне и дереве при малых и средних пролетах толщина оболочек получается из расчета на прочность; такая плита одинаково хорошо работает как на нормальные усилия Т и силы сдвига S, так и на поперечные моменты G. Расчет на устойчивость не производится, так как явление потери устойчивости не имеет места. При больших пролетах как в железобетоне, так и в дереве рациональнее переходить на ребристые оболочки и складки. Ребра создают необходимую жесткость тонкой плиты.

Совсем иначе дело обстоит в металле. Из расчета на прочность может получиться оболочка из тонкого листового железа с поперечными ребрами, но при этом приобретет большое значение явление местной потери устойчивости тонкой оболочки.

Из расчета на местную устойчивость приходится или утолщать оболочку или давать в ней дополнительные ребра (уголки жесткости и пр.). В результате это приводит к весьма нерациональной конструкции. В предложенной конструкции повышение устойчивости элементов оболочки достигается применением волнистых листов / (фиг. 4), жестко связанных с продольнЬ)1ми поясами 2. Продольные пояса разделяют оболочку как бы на грани; если теперь вьфезать часть этой грани abed (фиг. 3), то она будет находиться под действием следующих усилий: TI-нормальные усилия, воспринимаемые только продольными элементами (поясами) 2, так как волнистая стена оболочки неспособна воспринимать эти усилия; Т - нормальные усилия, воспринимаемые волнистыми листами (стенками) 7; S-силы сдвига, воспринимаемые волнистой стенкой; О-поперечные моменты и Ы-поперечные силы от этих моментов, воспринимаемые также волнистой стенкой.

Не трудно видеть, что волнистая стенка, по сравнению с гладкой, более устойчива, хорошо может воспринимать силы Уо и S и отлично работать на поперечные моменты G и поперечные силы Л .

Изображенная на .чертеже (фиг. 4) сводчатая (цилиндрическая) оболочка состоит из следующих основных элементов: поперечные элементы-настил 7 из волнистого железа или штампованных складчатых плит; сжатые продольные элементы (пояса) 2 и растянутые бортовые элементы 3; торцевые диафрагмы 4. Могут быть также второстепенные диафрагмы 5 в пролете.

Поперечный элемент-настил 7 является и элементом кровли, на который может быть уложено утепление, например, в виде пенобетонных или тому подобных плит 6 (фиг. 5), и в то же время основным несущим элементом пространственной конструкции.

Для большей жесткости и лучшей связи с настилом оболочки бортовые элементы 3 могут бытьобетонированы. Жесткость бортового элемента в горизонтальной плоскости может быть повышена постановкой кронштейнов, связанных с настилом.

Торцевые диафрагмы 4 могут быть запроектированы в виде сквозных ферм, как это показано на чертеже. Верхним поясом этой фермы служит легкая металлическая обвязка, связанная со сплошным настилок. Этот настил на некоторой ширине может рассматриваться как пояс фермы диафрагмы. Второстепенные диафрагмы 5 могут иметь место при больших пролетах. При этом они значительно повышают поперечную жесткость оболочки и тем самым приближают ее работу к балке корытообразного сечения.

В результате проверенных изобретателем сравнений предлагаемых конструкций с известными металлическими плоскостными и с железобетонными оболочками выяснилось следующее:

1. Предлагаемые конструкции оболочек экономичнее по расходу металла

на 30-35% по сравнению с обычными плоскостными решениями покрытий в металле.

2.В металлических складках и оболочках собственный вес конструкции, по сравнению с железобетонными, уменьшается почти вое.

3.На металлическую оболочку расходуется железа больше, чем на железобетонную всего лишь на 30-40%.

4.Металлические оболочки будут дешевле железобетонных за счет отсутствия опалубки и пр., а главное, за счет исключительной простоты и индустриальных способов производства работ.

5..Легкость конструкции и в то же время жесткость ее дают возможность перекрывать металлическими оболочками гораздо ббльшие пролеты, чем железобетонными.

6.Предлагаемыми металлическими конструкциями легко может быть осуш,ествлена наиболее рациональная форма здания, удовлетворяюш,ая требованиям освещения и аэрации.

Изображенное на чертеже (фиг. б и 7) складчатое покрытие состоит из сплошных и сквозных граней, взаимно связанных между собой. Сплошная грань имеет продольные элементы (пряса) 2 из металлических уголков и волнистую стенку (настил) 7, жестко связанную посредством электросварки в местах примыкания к поясам. Поверх граней укладывается требуемой толщины и качества утепление с гидроизоляцией, например, пенобетонные или тому подобные плиты 6 (фиг. 5), покрытые слоем цемента 8 и рубероидом 9 на клебемассе. Складка опирается на металлические рамы 72, состоящие из прокатного железа- двутаврового и швеллерного.

Сквозные грани (фонарные фермы) 7 являются как бы связующими элементами между верхними и нижними СПЛОШНЫМИ гранями и рассчитаны на

силы, действующие в плоскости этих граней.

Монтаж предлагаемой конструкции может быть произведен в двух вариантах:

1.Заводским способом изготовляются отдельно как сплошные, так и сквозные грани (элементы) покрытия; затем на месте постройки эти элементы посредством монтажных болтов и сварки или заклепок соединяются вместе (по линиям продольных элементов) в целую конструкцию.

2.На заранее смонтированные диафрагмы (рамы) покрытия укладываются продольные элементы (пояса) конструкции, затем на эти продольные элементы укладывается волнистое железо и приваривается к ним.

Изображенная на чертеже сферическая (куполообразная) оболочка (фиг. 8) состоит из волнистого настила 7, горизонтальных кольцевых поясов 10, жестко связанных с волнистым настилом, и опорного кольца 11.

Элемент сферической оболочки (фиг. 9) работает в условиях, аналогичных условиям элемента цилиндрической оболочки. Внизу купола дается более мощный настил, чем вверху.

Конструкция резервуара (фиг. 10), подобно куполу, состоит из волнистых элементов (стенок) 7 и жестко с ними связанных кольцевых поясов 10.

Предмет изобретения.

Конструкция сводчатых, складчатых сферических и тому подобных строительных оболочек с применением волнистых листов в качестве одного из основных несущих элементов, отличающаяся тем, что волнистые листы жестко соединены с продольными или с кольцевыми поясами, расположенными под прямым или острым углом по отношению к направлению ложбин волнистых листов.

к авторскому свидетельству В. II. Горнова

№ 50810

сЬ и r.LJ

Е авторскому свидетельству В. Н. Горнова

2 50810