Складной каркас Советский патент 1980 года по МПК E04B1/343 

(54) СКЛАДНОЙ КАРКАС

I

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве каркасов складных сетчатых оболочек покрытий, например, в качестве опорных контуров распорных конструкций (куполов или вантовых систем).

Известен складной каркас, состоящий из жестких плоских пересекающихся по длине стержней, образующих четырехугольные ячейки. Стержни соединены шарнирами в местах их пересечения по длине и на концах 1.

Недостатками этого решения являются большая строительная высота, многоэлементность, затруднительность устройства кровельного ограждения, а также сложность узлов сопряжения складныхэлементов, имеющих различные направления в плане. Необходимость подвижности в вертикальных плоскостях приводит к снижению жесткости в горизонтальной плоскости.

Наиболее близким техническим решением является складной каркас, замкнутый в плане, содержащий жесткие, щарнирно соединенные стержни, пересекающиеся в пределах длины, по крайней мере, один раз Иимеющие поперечное сечение открытого профиля

С плоскими гранями, причем оси стержней расположены по прямолинейным образующим однополостного гиперболоида вращения, а оси щарниров направлены по нормалям к его повер.хности. Стержни сопряжены друг с другом по плоскостям граней 2.

При рассмотрении работы стержней на продольный изгиб в касательной плоскости к поверхности гиперболоида в расчет принимается вся длина стержня, а в перпендикулярной плоскости - длина стержня до сред

10 него узла - узла пересечения стержней по длине. Таким образом, радиусы инерции относительно главных осей поперечного сечения профиля должны отличаться приблизительно в два раза.

15

Недостатком известного складного каркаса является применение стержней открытого профиля, у которых указанные радиусы инерции примерно равны. Это приводит к применению стержней повышенной металлоемкости.

20

Вследствие того, что в стержнях открытого профиля продольные оси не совпадают с линиями центров изгиба и отсутствует центрация узлов каркаса, возникают дополнительные изгибающие моменты, требующие повыщения металлоемкости.

К повыщению металлоемкости приводит также необходимость предотвращения изгибно-крутильной формы потери устойчивости стержней открытого профиля.

Цель изобретения - снижение металлоемкости за счет использования стержней замкнутого профиля.

Указанная цель достигается тем, что, в складном каркасе, замкнутом в плане, содержащем жесткие, щарнирно соединенные стержни, пересекающиеся в пределах их длины, по крайней мере, один раз и расположенные по прямолинейным образующим гиперболоида вращения, оси пересекающихся стержней расположены в одной плоскости, причем стержни в зоне их пересечения по длине выполнены разрезными, и к концу каждого стержня прикреплена фасонка с двумя отверстиями, равноудаленными от оси стержня, при этом отверстия смежных фасонок объединены между собой, образуя параллелограмм, верщины которого совпадают с центрами отверстий, а другие концы стержней снабжены оголовками и обоймами, щарнирно соединенными между собой и установленными с возможностью поворота в плоскости пересечения осей стержней, при этом стержни соединены с оголовками посредством торсионных вставок, оси которых совмещены с осями стержней.

С целью повыщения удобства транспортирования щарнирные соединения могут выполняться разъемными.

С целью обеспечения синхронного поворота оголовков относительно оси симметрии обоймы каждый оголовок может присоединяться к обойме двумя щарнирами, один из которых выполнен неподвижным относительно обоймы и оголовка, имеющим продольную ось, пересекающую ось стержня перпендикулярно к ней, а другой выполнен общим для обоих оголовков, и установлен с возможностью перемещения относительно обоймы вдоль ее оси симметрии.

С целью облегчения сборки-разборки каркаса обоймы, расположенные в местах установки складного каркаса на основании, выполнены в виде опор с цилиндрической подощвой.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематически изображены на фиг. 1 складной каркас в аксонометрии в рабочем состоянии; на фиг. 2 - средний узел пересечения стержней по длине (узел I фиг. 1) в разложенном в.иде; на фиг. 3 - тот же узел в сложенном виде; на фиг. 4 - разрез А-А бокового щарнира на фиг. 3; на фиг. 5 - нижний узел соединения стержней (узел II на фиг. 1), щтрих-пунктирными линиями показан узел в сложенном виде; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 - разрез В-В на . 5, крепление торсионной вставки; на фиг. 8 - разрез Г-Г на фиг. 7; на фиг. 9,- верхний узел

соединения стержней (узел III на фиг. 1), щтрих-пунктирными линиями показан узел в сложенном виде.

Складной каркас, замкнутый в плане, состоит из жестких стержней 1. В поперечном сечении стержни имеют замкнутый прямоугольный профиль. Стержни 1 пересекаются в пределах их длины, по крайней мере, один раз, и расположены по прямолинейным образующим гиперболоида вращения. Стержни щарнирно соединены между собой.

Оси пересекающихся стержней лежат в одной плоскости, для чего стержни выполнены разрезными в зоне их пересечения по длине. В этом месте стержни 1 снабжены фасонками 2, двумя отверстиями, равноудаленными от оси стержня. Отверстия смежных фасонок 2 объединены между собой щарнирами 3, образуя параллелограмм, верщины которого совпадают с центрами отверстий.

0 Каждая пара стыкуемых концов стержней в верхних и нижних узлах снабжена оголовками 4 и обоймой 5. Каждый оголовок 4 присоединен к обойме 5 двумя шарнирами 6 и 7. Каждый щарнир 6 выполнен неподвижным относительно своего оголовка и обоймы. Ось шарнира 6 пересекает ось стержня 1. А каждый щарнир 7 выполнен подвижным относительно оси симметрии обоймы, для чего обойма 5 имеет паз 8, расположенный вдоль ее оси симметрии. Каждый оголовок

имеет паз 9, ось которого пересекает ось неподвижного щарнира 6. Подвижный щарнир 7 является общим для обоих оголовков и обоймы и расположен в пазу 8 обоймы и пазах 9 оголовков. Оголовки имеют возможность поворота Б ллоскости пересечения осей

5 стержней. Нижни обоймы выполнены в виде опор с цилиндрической подошвой 10. Каждый стержень 1 соединен со своим оголовком 4 с помощью торсионной вставки II, ось которой совпадает с осью стержня. На фиг. 5 и фиг. 9 торсионные вставки по казаны пунктиром. Каждый оголовок 4 повернут относительно стержня 1 на угол а. При складывании-раскладывании каркаса оголовки со стержнями вращаются вокруг неподвижных щарниров, а каждый подJ вижный шарнир перемещается по пазу своей обоймы, обеспечивая синхронный поворот всех оголовков со стержнями относительно осей симметрии обойм каркаса. При этом угол а меняет свою величину.

Использование стержней замкнутого профиля в складном каркас;е снизит его металлоемкость на 30%, улучщив при этом внешний вид каркаса.

Повышается удобство транспортирования каркаса, так как шарнирные соединения

J выполняются разъемными. При разъемных боковых шарнирах средних узлов обеспечивается возможность разделения каркаса на две части по высоте; что повышает компактность при перевозке. Сборку этих частей можно производить, когда каркас находится в сложенном виде в горизонтальном положении. Затем, установить сложенный каркас в вертикальное положение, производят его раздвижку в проектное положение.

Благодаря тому, что жесткость стержней на кручение определяется податливостью торсионных вставок, варьируя диаметр торсиона, можно изменить жесткость стержней на кручение, достигая тем самым оптимального соотношения между величиной сил, потребных для складывания-раскладывания каркаса, и пространственной устойчивостью заданной формы каркаса в процессе монтажа.

Выполнение нижних обойм в виде опор с цилиндрической подошвой позволяет при монтаже и демонтаже каркаса уменьшить силы сопротивления основания.

Формула изобретения

. Складной каркас, замкнутый в плане, включаюш.ий жесткие, шарнирно-соединенные стержни, пересекающиеся в пределах их длины, по крайней мере, один раз, и расположенные по прямбугольным образующим гиперболоида вращения, отличающийся тем, что, с целью снижения металлоемкости за счет использования стержней замкнутого профиля, оси пересекающихся стержней расположены в одной плоскости, причем стержни в зоне их пересечения по длине выполнены разрезными, и к концу каждого стержня прикреплена фасонка с двумя отверстиями, равноудаленными от оси стержня, при этом отверстия смежных фасонок объединены между собой, образуя параллелограмм, вер/

шины которого совпадают с центрами отверстий, а другие концы стержней снабжены оголовками и обой.мами, щарнирно соединенными между собой и установленными с возможностью поворота в плоскости пересечения осей стержней, при этом стержни соединены с оголовками посредством торсионных вставок, оси которых совмещены с осями стержней.

2.Каркас по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения удобства транспортирования, щарнирные соединения выполнены разъемными.

3.Каркас по п. 1, отличающийся тем. что, с целью обеспечения синхронного поворота оголовков относительно оси симметрии обоймы, каждый оголовок присоединен к обойме дву.мя щарнира.ми, один из которых выполнен неподвижным относительно обоймы и оголовка, имеющим продол-пую ось, пересекающую ось стержня перпендикулярно к ней, а другой - выполнен общим для

обоих оголовков и установлен с возможностью, перемещения относительно обоймы вдоль ее оси симметрии.

4.Каркас по п. 1, отличающийся тем, что, с целью облегчения сборки-разборки каркаса, обой.мы, расположенные в .местах установки складного каркаса на основание, выполнены в виде опор с цилиндрической подошвой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 506690, кл. Е 04 В 37/10, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2499372/29-33, кл. Е 04 В 1/343, 1977 (прототип).

Ж

фиг.1

w

I-Ч-4

±

X

1

г

/ / у у / / /

X V Х

.l

.9