Вантовая ферма Советский патент 1981 года по МПК E04C3/10 

(54) ВАНТОВАЯ ФЕРМА

Изобретение относится к строительным конструкциям и предназначено для использования в покрытиях зданий больших пролетов.

Известно, что -в покрытиях общественных и специального назначения промышленных зданий все чаще и чаще используют различные вантовые системы, характеризующиеся большой архи,тектурной выразительностью, позволяющие эффективно использовать вь1 сокопрочные стали и именицие, по сравнению с другими, наименьший вес -и стоимость.. Однако обычные вантовые системы (фергм, сетчатые покрытия двоякой кривизны) для погашения распора нуждаются в устройстве оттяжек и специальных фундаментов для их -анкеровки, либо материалоемких контрофОрсов или опорного контура, причем последнее решение относительно эффективно лишь для круглых и овальных в плане зданий. Что касается оттяжек и ;контроф6рсов,. то они, кроме отмеченных недостатков, загромождают территорию вокруг здания.

известна вантовая ферма, включаюдёш распорку с расположенными по ее олине поперечными стойками, концы

:которых охвачены гибкими затяжками, закрепленными на концах распоркиflj,

В этой ферме гибкие затяжки, проходящие нгоке распорки, являются несущими поясами, а затяжка, проходящая вьшхе распорки, образует стабилизирующий пояс.

Весь распор несущих поясов в вантовой ферме погашается распоркой, которая имеет постоянное сечение.

Исследование подобных конструкций на моделях и аналитическим путем с применением ЭВМ позволило выявить два их главных недостатка:

При расчетной симметричной вертикальной нагрузке несущая способность систем с распоркой постоянного сече ния ограничена прочностью распорки

20 в середине пролета. Если допускать здесь возникновение пластических деформаций, то после нескольких циклов нагружения и разгрузки неизбежны местные повреждения (искривления,

25 трещины и т.п.);

при загружении конструкции несим летричной (снеговой) нагрузкой распорка изгибается по S-образной кривой, и пластические деформации возни30 ;кают в четвертях пролета. Борьба с этими дефектами путем равномерного увеличения жесткости распорки по всей длине приводит к то му, что гибкие пояса используются неэффективно и главная часть нагрузки воспринимается распоркой, постепенно перерождающейся в обычную ферму. Целью изобретения являются повыше ние эффективности использования мате риала фермы при несимметричныхнагру ках, упрощение монтажа и транспортировки. Для этого вахтовая ферма включает распорку с расположенными по ее длине поперечными стойками, концы которых охвачены гибкими затяжками, закрепленными на концах распорки, причем распорка выполнена по длине составной из пары одинаковых элементов с наибольшими изгибными жесткостями в серединах, соединенных между собой шарниром с горизонтальной осью вращения. При этом каждый из элементов распорки может быть выполнен в виде фермы со сквозной решеткой переменной высоты. Кроме того, каждый, из этих элементов может быть выполнен постоянного трубчатого сечения с дополнительными затяжками, верхняя из которых проходит в отверстиях поперечных стоек, а нижняя - оперта на дополнительные поперечные стойки. На фиг. 1 изображена зантовая фер ма, элементы распорки которой выпол нены в виде ферм со сквозными решетками переменной высоты, вид сбокуна фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 шарнир с горизонтальной осью вращения в увеличенном масштабе для Байтовой фермы с элементами рас порки в виде ферм со сквозными решетками, вид сбоку; на фиг. 4 - то ж вид сверху} на фиг. 5 - вантовая фер ма, элементы распорки которой выпол нены постоянного трубчатого сечения вид сбоку; на .фиг. б - сечение Б-Б фиг. 5; на фиг. 7,- шарнир с гори- . зонтальной осью вращения в увеличен ном масштабе для вантовой фермы с элементами распорки постоянного тру чатого сечения, вид сбоку; на фиг. то же, вид сверху. Вантовая ферма включает распорку 1, которая выполнена по длине со ставной из пары одинаковых элементов 2 и 3 с наибольшими изгибными жесткос ями в серединах. Элементы 2 и 3 соединены между собой шарниром с горизонтальной осью вргицеМия. На калодом элементе по длине жестко закреплены поперечные трубчатые стойки 5, концы которых охвачены гибким затяжками, закрепленными на концах распорки. Гибкие затяжки, проходящи ниже распорки 1, образуют гибкие, не сущие пояса б вантовой фермы, а гиб кая затяжка, проходящая выше распор ки, образует гибкий стабилизирующий пояс 7 фермы. Гибкие затяжки изготовлены из высокопрочной стали. Концы трубчатых стоек 5, расположенных в одной поперечной распорке плоскости, соединены между собой связями 8. Соединение стоек с поясами производится посредством обрезков труб 9, внутри которых проходят затяжки, а сечения, в которых стойки прикреплены к распорке, усиленыдиафрагмами 10, Возможны различные варианты конструкции элементов распорки с наибольшими изгибными жесткостями в серединах. Каждый из элементов распорки (первый вариант)выполнен в виде пространственной фермы 11 со сквозной решеткой переменой высоты. Шарнир, соединяющий между собой элементы распорки, выполнен в виде стального -листа 12, приваренного к торцевым частям элементов. Наличие шарнира позволяет уменьшить изгибную жесткость и сечения распорки в пролете и около опор 13 и 14. При такой конструкции вантовой фермы ее изготовление и предварительное напряжение осуществляется обычными методами и не вызывает каких-либо осложнений. Эксплуатация также достаточно проста и надежна. Расход стали в зависимости от пролета и соотношения постоянной и временной нагрузки, как показали расчеты, по сравнению с прототипом, снижается не менее чем на 10%. Каждый из элементов распорки (второй вариант) выполнен в виде трубы 15 постоянного сечения, усиленной дополнительными затяжками, расположенными в вертикальной плоскости. Верхняя дополнительная затяжка 16 проходит в отверстиях 17 поперечных стоек 5, а нижняя 18 - оперта на дополнительные поперечные стойки 19, проходя через соединенные с ними отрезки труб 20. Расстояние между элементом распорки и ее дополнительными затяжками увеличивается по параболическому закону к четверти пролета. Шарнир меяаду элементами распорки представляет собой стальной лист 21, ко торый пропущен в прорези в торцовой части каждой трубы 15 и приварен к стенке трубы и к заглушке 22. При больших пролетах и нагрузкс1Х этот вариант может дать еще большую, чем в первом варианте, экономию стали до 20%. Формула изобретения 1. вантовая ферма, включающая распорку с расположенными по ее длине поперечнь1ми стойками, концы которых

охвачены гибкими затяжками, эакрепленными на концах распорки, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности использования материала фермы при несимметричных нагрузках, упрощения монтажа и транспортировки, распорка выполнена по длине составной из пары одинаковых элементов с наибольшими изгибными жесткостями в серединах, соединенных между собой шарниром с горизонтальной осью вращения.

со сквозной решеткой переменной высоты..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

//

Фаг.г

//-

Фиг.З

фиг. 7

15

/

/ 21 Фиг,8

ts

/

T22