Предварительно-напряженный купол и способ его монтажа Советский патент 1983 года по МПК E04B7/08 

- , - Изобретение относится к строитель ству, а более конкретно к конструкций предварительно-напряженного купольного покрытия. Известно купольное покрытие, включающее радиальные ребра, кольцевые ребра, опорные кольца, связи и прогоны. Профилированный настил и подвесной потолок выполняют ограждающие функции Г1 Недостатком конструкции является низкая технологичность, связанная с необходимостью изготовления большого числа сборочных элементов, различных длин и сечений. Профилированный настил и подвесной потолок не включаются в работу несущих конструкций и лишь догружают их Возможности использования тонколистового материала ограничены из-за отсутствия предварительного напряжения. Указанные недостатки частично устраняются в случае применения куполов в форме выпукло-вогнутой линзы с предварительно-напряженными внешней и внутренней оболочками. Наиболее бльфзким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является купольное покрытие, включакмцее внешнюю оболочку и каркас, расположенные между оболочками и радиальные и кольцевые ребра с несимметричным поперечным сечением и опорное кольцо, при этом радиус кривизны внешней оболочки меньше радиуса кривизны внутренней оболочки. Ребра имеют вид трехгранных пространственных брусьев. Ввиду необходимости крепления к ним внутренней оболочки ребра установлены более развитой частью вниз Г2. Известен способ монтажа предварительно-напряженного купольного покрытия, включающий установку опорного кольца, радиальных ребер, кольцевых ребер, внутренней и внешней оболочки 3990 и создание предварительного напряжения путем подачи во внутреннюю полость купола, в надувные Г5аллоны, избыточного давления Г2|. Недостатком известной конструкции 5 является наличие в ней двух несущих систем, первая из которых - внешняя оболочка, а вторая - каркас с присоединенной к нему внутренней оболочкой. Напрягающие элементы (надувные в баллоны) выполняют лишь распорное действие и не включаются в работу несущих систем. Все это является нарушением принципа концентрации материала и ведет в конечном итоге к увелимению стоимости конструкции. Кроме того, расположение ребер более развит той частью вниз невыгодно с точки зрения работы их на изгиб .и сжатие и увеличивает материалоемкость каркаса. Из-за трудной доступности к баллонам и шлангам эксплуатация конструкции становится крайне неудобной. Недостатком способа монтажа конст рукции является сложность систему преднапряжения, делающая монтаж доро гостоящим и трудоемким. Большая суммарная поверхность и большое число соединений, к которым предъявляется .требование герметичности, усложняет контроль качества монтажных работ. Целью изобретения является снижение материалоемкости, трудоемкости изготовления и улучшения эксплуатаци .онных качеств. Указанная цель достигается тем, что в предварительно-напряженном куполе в форме выпукло-вогнутой линзы, включающем внешнюю и внутреннюю обо лочки, расположенные между ними ради альные и кольцевые ребра с несимметричным поперечным сечением и опорное кольцо, при этом радиус кривизны внешней оболочки меньше радиуса кривизны внутренней оболочки, внутренняя и внешняя оболочки соединены с образованием герметичной полости с пониженным атмосферным давлением, при этом опорное кольцо выполнено со ставным из верхней и нижней частей, между которыми закреплена внутренняя оболочка, а ребра размещены вверх развитой частью сечения, причем внешняя оболочка прикреплена к верхней части опорного .кольца и ребер. Внешняя оболочка может быть выпол нена из отдельных листов. 92 Внутренняя оболочка может быть закреплена между верхней и нижней частью опорного кольца. Кроме того, согласно способу монтажа предварительно-напряженного купола, включающему установку опорного кольца, радиальных ребер, кольцевых ребер, внутренней и .внешней оболочки и создание предварительного напряжения, перед созданием предварительного напряжения прикрепляют внешнюю оболочку к ребрам и верхней части опорного кольца, зажимают внутреннюю оболочку между частями опорного кольца, герметизируют полость между внешней и внутренней оболочками, после чего откачивают воздух из полости, понижая давление. На фиг. 1 изображен купол, план; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 2; на фиг. k - сечение Б-Б на фиг. 3. Купол имеет радиальные ребра 1 и кольцевые ребра 2. Внешняя оболочка 3 прикреплена к ребрам с помощью точечной сварки 4, а к опорному кольцу с помощью- непрерывного сварного шва 5Внутренняя оболочка 6 закреплена по всему периметру контура между верхней 7 и нижней 8 частями опорного кольца с помощью болтов 9- Между верхней частью опорного кольца и внутрен-, ней оболочкой размещена употняющая прокладка 10. Сборка конструкции ведется следующим образом. Монтируется нижняя часть 8 опорного кольца, на него выкладывается внутренняя оболочка 6, уплотняющая прокладка 10 и устанавливается верхняя часть 7 опорного кольца. Обе части стягиваются болтами 9. Далее монтируются радиальные ребра 1 и кольцевые ребра 2. К ребрам прикрепляется внешняя оболочка 3. Внутреннюю полость купола соединяют трубкой 11 с вакуумметром 12 и вакуумным насосом 13. Насос создает в полости пониженное давление, колеблющееся в пределах 0,0900,101 МПа. Избыточное атмосферное давление напрягает купол. В напряженной системе внешняя оболочка и каркас воспринимают симметричные нагрузки от снега и собственного веса. Кроме того, ячейки каркаса, стянутые внешней оболочкой, работают на сдвиг и воспринимают несимметричные ветровые нагрузки, действующие на купол. Таким образом, напряженная внешняя оболочка заменяет сис тему связей между ребрами. В процесс предварительного напряжения внешняя оболочка и каркас распирают опорное кольцо, а внутренняя оболочка стягивает его. Так как радиус кривизны внутренней оболочки больше радиуса кривизны внешней оболочки, стягивание опорного кольца, возникающее в результате предварительного напряжения, больше распора. Разница этих двух величин идет на погашение распора от внешних нагрузок. Предлагаемый способ монтажа купол1 ного покрытия менее трудоемок. Не. требуется устройства многочисленных баллонов и разветвленной системы соединительных шлангов. Поверхность, к которой предъявляются требования герметичности, уменьшается в 2-3 раза, повышается надежность конструкции и улучшаются ее эксплуатационные качест ва. По сравнению с куполами известной конструкции в данном куполе значителв но расширяются возможности применения тонколистового высокопрочного материала. При этом внешняя и внутренняя оболочки выполняют не только ограждающие, но и несущие функции. Необходимость установки профилированного настила, прогонов, подвесок, связей между ребрами и подвесного потолка .отпадает. Таким .образом, материалоемкость купола может быть уменьшена до 25 а стоимость изготовления до 30. Внут ренняя полость купола с разряженным воздухом снижает теплопотери покрытия и вдвое уменьшает затраты на его теплоизоляцию. Технологические или эстетические требования сферичности внутренней поверхности покрытия наиболее Г1росто достигаются в предлагаемой конструкции, внутренняя оболочка которой под действием атмосферного давления занимает строго сферическую форму. Конструкция может также найти применение в резервуарах, подвергающихся сейсмическим воздействиям. В заполненном резервуаре волны жидкости, поднятые землетрясением, вызывают гидродинамические удары о покрытие, и требуется значительное его усиление. В предлагаемой конструкции внутренняя оболочка является демпфе ром и смягчает удары. Считая, что стоимость одной тонны купольных покрытий 350 руб., а средняя экономия от внедрения изобретения 151, экономический эффект составляет 52,5 руб. на 1 т конструкций. Ориентировочная годовая потребность только в металлических купольных покрытиях составляет 30000 т. Таким образом, ожидаемый годовой экономический эффект от максимального объема использования изобретения в металлических конструкциях составляет более полутора миллионов рублей. В перспективе объем использования купольных покрытий значительно увеличится. формула изобретения 1. Предварительно-напряженный купол в форме выпукло-вогнутой линзы, включающий внешнюю и внутреннюю обо.почки, расположенные между ними радиальные и кольцевые ребра с несимметричным поперечным сечением и опорное кольцо, при этом радиус кривизны внешней оболочки меньше радиуса кривизны внутренней оболочки, отличающийся тем, что, с целью снижения материалоемкости, трудоемкости изготовления и улучшения эксплуатационных качеств, внутренняя и внешняя оболочки соединены с образованием герметичной полости с пониженным атмосферным давлением при этом опорное кольцо выполнено составным из верхней и нижней частей, между которыми закреплена внутренняя оболочка, а ребра размещены вверх развитой частью сечения , причем внешня,я оболочка прикреплена к верхней части опорного кольца и ребер. 2., Купол по п. 1, о т п и ч а ю щ и и с я Тем, что внешняя оболочка выполнена из отдельных листов. 3. Купол по п. 1,отличающий с я тем, что внутренняя оболочка закреплена между верхней и нижней частью опорного кольца. i. Способ монтажа предварительнонапряженного купола, включающий установку опорного кольца, радиальных ребер, кольцевых ребер, внутренней и внешней оболочки и создание предварительного напряжения, отличающийся тем, что, с целью снижения материалоемкости, трудоемкости, изготовления и улучшения эксплуатационных качеств, перед созданием предварительного напряжения прикрепляют внешнюю обо/ючку к ребрам и верхней

части опорного кольца, зажимают знутреннюю оболочку между частями опорного кольца, герметизируют полость между внешней и внутренней оболочками, после чего откачивают воздух из полост;й, понижая давление.

Источники -информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Липницкий М.Е. Купола. М., СИ, Э73, с. 6k-7Q.

2.Авторское свидетельство СССР (Г 231086, кл. Е fli В 7/08, 1967.

е

ji.... 1. ч 1ц.. vaf

V

юйя