Висячее покрытие Советский патент 1980 года по МПК E04B7/14 

1

Изобретение относится к строительству и предназначено для покрытия большепролетных зданий: промышленных и спортивных комплексов, сельскохозяйственных полигонов и оранжерей с искусственным клп- 5 матом, а также самолетных ангаров.

Известно сборное висячее покрытие, включаюш,ее висячую систему, продольные балки жесткости, выполпенные двухконсольными и соединенные в поперечном на- ю правлении фермами, по которым уложены плиты покрытия с гидроизоляционным покрытием 1.

Недостатком этого покрытия является трудоемкость изготовления и монтажа из- 15 за сложности узлов соединений, так как каждый элемент строительных конструкций уникален по своему виду, обладает большим собственным весом, что влечет повышение расхода стали (около 80 кг/м по- 20 крытия), хотя ванты имеют большую стрелу провеса (1/7 пролета). Высота опор больше высоты здания в 2 раза. Кроме того, покрытие имеет большие температурные деформации, равные деформациям от вое- 25 приятия временных нагрузок, требует больших затрат на антикоррозионную защиту, так как все несуш,ие конструкции находятся снаружи здания и подвержены климатическим воздействиям.30

Известно также пространственное стержневое покрытие, содержащее верхние и нижние пояса и соединяющие их раскосы, выполненные из прокатных профилей и предназначенные для покрытия производственных зданий пролетом 18-24 м 2.

Недостатком такого покрытия являются ограниченные возможности перекрывать здание больших пролетов, оптимальный размер которых в пределах 24-50 м. Перекрытие плоскостными конструкциями большепролетных зданий и сооружений приводит к резкому увеличению собственного веса покрытия, росту трудоемкости изготовления и монтажа, повышению строительной высоты пролетных конструкций.

Кроме того, известно пространственное стержневое покрытие, включающее верхние и нижние пояса и систему раскосов с накладками в узлах, выполненных из отдельных штампованных элементов системы «Юиистрат .

Недостаток данного покрытия состоит также в ограниченных возможностях перекрывать здания больших пролетов, оптимальный размер которых в пределах 24- 30 м. Перекрытие плоскостными конструкциями больших пролетов при наличии висячих покрытий по экономическим соображениям является нерациональным конструктивным решением, так как приводит к резкому увеличеиию собствеииого веса иокрытия, росту трудоемкости изготовления и монтажа, повышению строительной высоты пролетных конструкций. Развитие же современной более совершеиной технологии производства требует именно большепролетных сооружений.

Наиболее близким к изобретению по технической суш.ности является висячее покрытие, выполненное по жестким вантам из полносборных элементов, включающее полносборные элементы покрытия, имеющее верхние и нижние пояса с несущими и ограждающими конструкциями, смонтированные на монтажных тросах, которые при эксплуатации перекрытия могут быть также предварительно напряжены 4.

Указанная конструкция покрытия будет рациональной относительно расхода материала, а также удобства монтажа до определенной величины пролета, в пределах 150-250 м. Выполнение монтажа висячих покрытий с большими пролетами из мелкоразмерных, например 6-12 м, полносборных элементов будет носить неиндустриальный характер.

Кроме того, для обеспечения нормальной эксплуатации большепролетного висячего покрытия совершенно необходима его стабилизация при всех видах неравномерного нагружения, особенно от воздействия локальных и сосредоточенных нагрузок. При условии выполнения висячего покрытия предельно легким, а значит экономичным, изгибная жесткость, которая потребуется для стабилизации покрытия в целом, будет иметь весьма существенное значение.

Обеспечение такой величины изгибной жесткости за счет развития сплошного сечения жесткости ванты неизбежно приведет к дальнейшему увеличению веса покрытия, .что крайне нежелательно, так как с увеличением веса растут распорные силы, а от этого увеличиваются сечения всех несущих элементов, опор и анкерных устройств - растет общая материалоемкость, а также трудоемкость монтажа.

Цель изобретения - повышение жесткости, увеличение пролета и снижение расхода материала и трудоемкости при изготовлении и монтаже.

Достигается это тем, что в висячем покрытии, включающем опоры, прикрепленные к ним ванты с уложенными на них полносборными элементами покрытия, имеющими верхние и нижние пояса, элементы покрытия выполнены в виде структур с кривизной, соответствующей кривизне висячего покрытия, и установлены верхними поясами на ванты, а нижние пояса смежных структур соединены связями.

На фиг. 1 изображены элементы покрытия в аксонометрии; на фиг. 2 - сборное висячее большепролетное покрытие, общий

вид; на фиг. 3 - сечение А-А па фиг. 2 (вариант сочетания жесткой ванты со структурой); на фиг. 4 - то же (вариант сочетания гибкой ванты со структурой). Сборное висячее покрытие включает ванты 1, которые предварительно монтируют па опоры 2. с задаппоИ стрелкой провиса, пространственно-стержневой блок 3, выполненный в виде структуры с кривизной, соответствующей кривизне висячего покрытия, имеющей ограждающие конструкции из профилированного настила 4, утеплитель 5, кровлю Ь, тросы 7 предварительного напряжения.

Монтаж конструкций покрытия производят в следующем порядке.

На установленные опоры навешивают с заданной стрелой провиса ванты в виде жестких элементов сварного сечения или в

виде тросов. Монтаж нокрытия ведут крупноразмерными пространственными полносборными блоками в виде структур значительно больших размеров, например 24Х Х24 м в плане. Нижние пояса структур соедпняют связью 8 с помощью болтов или сварки, образуя единую пространственную систему висячего покрытия, обладающую заданной изгибной жесткостью для стабилизации от всех видов неравновесного загруженпя как вдоль, так и поперек пролета. Обеспечение требуемой изгибной жесткости, необходимой для стабилизации висячего покрытия от всех видов загружения обусловливает саму возможность существования такого большепролетного покрытия, так как обеспечепие несущей способности висячего покрытия есть условие необходимое, но далеко недостаточное для его нормальной эксплуатации.

Большие величины кинематических прогибов, а значит и изменение кривизны не позволяют осуществить подвеску коммуникаций, кранового оборудования, а также приведет к нарушению слоя ограждающих

конструкций.

Увеличение изгибной жесткости, необходимой для стабилизации, достигается путем увеличения расстояния между поясами пространственных блоков. Лучшие качества

двух типов покрытий пространственностержневого блока и висячих систем в этом случае сольются вместе.

Распорные усилия висячего покрытия воспринимают вапты, материал которых

хорошо работает на растяжение, а необходимая для стабилизации изгибная жесткость как вдоль, так и поперек пролета будет обеспечена за счет изгибной жесткости структуры, которую изготавливают с ограждающими конструкциями, т. е. такие блоки можно применять на монтаже уже как полносборные элементы покрытия.

Изготовление элементов этих блоков,как поясов, так и раскосов, в настоящее время

типизировано и полностью автоматизировано и может быть выполнено из открытых прокатных профилей или методом штамповання.J

Транспортировка таких конструкций удоопа того, что отдельные секции пли э.еМенты поясов и раскосов могут быть спакетпровайы с учетом транснортныхгабаритов и грузоподъемности транснортной единицы, гиокпе ванты из тросов транспортируют в комнактных бухтах, а жесткие ванты нз сварных профилен - отдельными секциями заводской готовности.

Основной зкономнческий эффект больше- нролетного висячего нокрытня достигается , благодаря нсключеиию ряда промежуточных опор, на изготовление и монгаж кото-, рых расходуют до 30% всех строительных материалог от общею объема материала на. строяш,нйся объект, а также за счет нсключення от 20 до 507о объема всех земляных работ, связанных с установкой иромежуточных онор и фундаментов.

Отсутствне нромежуточных опор н фундаментов внутрн помещеннй создает удобства в случае изменения, реконструкции и совершенствования технологических процессов и оборудования при условии экономии строительных материалов и трудозатрат на монтаж нового оборудования н демонтаж старого.

Отеутетвие нромежуточиых опор создает полную свободу размещення технологнческого оборудовання независимо от виутренних строительных конструкций, такие удобства особенно необходимы для самолетных ангаров, сельскохозяйственных крытых нолигопов, спортивных комнлексов, что определяет экономнческий эффект не только с колнчественной стороны, но и качественной.

Расход материала на такое покрытне составляет 40-50 кг/м- при пролете 350 м, вес покрытия несмотря на большой нролет

меньше в 3-3,5 раза висячего покрытия в виде, например, железобетонной оболочки, что приводит к значительной экономии материала на сооружение онор и анкерных

устройств, так как с уменьшением веса пропорционально снижаются величины распорных усилий. Кроме того, процесс монтажа покрытия исключает трудоемкие мокрые нроцёссы, которые неизбежны при устройстве покрь1тня в виде висячей преднапряженной железобетонной оболочки.

Формула изобретения

Висячее покрытие,, включающее опоры, нрикреплеинЫе к ним .вянты с улол{еннымн наинхнолноеборнымн элементами нокрытия, нмёющнмн верхние н нижние нояеа, отлнчающееея тем, что, с целью повышеиня жесткостн, увеличения пролета, снижеиия расхода материала н трудоемкости нри изготовлении п моитаже, элементы нокрыт);я выполнены в виде структур с кривизной, соответствующей кривизне висячего покрытия, и устаиовлены верхннмн поясамн на ванты, а нижние пояса смежных структур соедииены связями.

Источннки информации, прииятые во виимаиие при экенертизе 1. Косепко И. С. «Виеячие конструкцни покрытий, - Зарубел иый опыт, М., 1966, с. 79.

2.Серия СКП «Стальиые конструкцин иокрытий, структурные блоки. Выи. 2,

черт. КМД, разработанные ЦР1ИИСК им. Кучеренко и ПКБ Р. О. Укрироектстальконетрукцня, Днепропетровск, 1975, черт. М-2-Л-1.

3.Рюм Г. Пространственные нокрытня конструкций п методы созведення, т. 2, М.,

Стройнздат, 1974, с. 89.

4.Авторское свндетельство СССР Л 556216, кл. Е 04В 7/14, 1977 (нрототнн).