Сводчатое сооружение

 

Использование: в легких несущих конструкциях, преимущественно металлических, сводов-оболочек криволинейной формы, имеющих малую строительную высоту. Сущность: сводчатое сооружение включает опертое на железобетонное основание, прикрепленное к стойкам торцевого факверка покрытие из жестко соединенных между собой секций, имеющих гофрированные лицевые листы или полосы, соединительные элементы. Покрытие выполнено с нечетным количеством секций, средняя из которых - коньковая, а нижерасположенные установлены телескопически, при этом каждая секция имеет криволинейную форму с непрерывными или дискретными по длине или ширине гофрированными листами или полосами с постоянной или переменной высотой сечения по длине или на концах, а соединительные элементы выполнены в виде опорных фланцев из уголков с концевыми упорами, ориентированных поперек гофров и жестко прикрепленных к ним с лицевых сторон, причем уголки смежных секций обращены обушками и упорами навстречу друг к другу и имеют соосные отверстия для болтов и объединяемых полок и упоров, с наружной стороны покрытия уголки размещены заподлицо с торцами наружных лицевых листов коньковой секции и у удаленных концов нижерасположенных секций, у других концов последних уголки размещены на расстоянии, равном длине нахлестки, а с внутренней стороны покрытия уголки установлены заподлицо с торцами внутренних лицевых листов секций или у одного из торцов стыкуемых секций со смещением от торца на длину взаимной нахлестки; опорные фланцы смежных секций жестко соединены между собой и со стойками торцевого фахверка и установлены вдоль образующих покрытия. Предусмотрены варианты выполнения сооружения. 3 з. п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к легким несущим конструкциям сводов-оболочек криволинейной формы.

Из технической литературы (Легкие стальные конструкции зданий с применением гнутых профилей. Обзор. М. ВНИИИС, 1987, с. 36-38) широко известны однослойные конструкции металлических сводов-оболочек из холодноформованных профилей шириной 300-600 мм и высотой до 200 мм, имеющих криволинейную, трапецеидальную или прямоугольную форму поперечного сечения и толщину листа от 0,7 до 1,5 мм. Профили имеют кривизну и соединяются между собой внахлестку. По продольным краям соединение выполнено на болтах или с помощью фальца, образованного кромкогибочной машиной. Поперечные стыки профилей выполняются на болтах, винтах или заклепках. В высоких профилях стенки гофров усилены продольным рифлением.

Недостатком этой конструкции является низкая несущая способность, обусловленная технологическими ограничениями на высоту гнутого профиля и ослаблениями поперечных сечений многочисленными отверстиями под болты и заклепки. При больших значениях временных нагрузок от ветра и особенно от снега проявляется еще один недостаток низкая изгибная жесткость тонких граней гофров. Кроме того, открытая форма поперечного сечения и характерная для нее малая крутильная жесткость профиля затрудняют монтаж и требуют применения специальной оснастки. Большое количество крепежных изделий снижает производительность монтажных работ.

Наиболее близким техническим решением является конструкция свода фирмы "Behlen" (США), приведенная в кн. "Стальные конструкции из гнутых профилей в строительстве за рубежом". Обзор. М. ЦИНИС, 1971, с. 30, рис. 30, 31. Эта конструкция образована прямолинейными секциями двух типов. Одна из секций является опорной, другая промежуточной. Каждая секция включает верхний и нижний настилы из оцинкованных волнистых листов, параллельно расположенных друг над другом и связанных между собой пространственной решетчатой системой, состоящей из перекрестных стержней корытообразного сечения, образующих с настилами угол в 45^о. Габаритные размеры поперечного сечения секций следующие: ширина 1,04 м, а высота составляет около 3 м и зависит от пролета свода, действующих нагрузок и условий транспоpтировки. Опорная секция снабжена специальными V-образными упорами для крепления к фундаменту. Все соединения выполнены на высокопрочных болтах.

Недостатками этой конструкции являются сложность изготовления, обусловленная многодельностью и большим числом конструктивных элементов, подлежащих сборке. В то же время для зданий малых и средних пролетов, т.е. с уменьшением строительной высоты и радиуса кривизны, это техническое решение трудноосуществимо из-за ограниченности и стесненности внутреннего пространства между настилами и необходимости соединения смежных прямолинейных секций под более острым углом. Устранение отмеченных недостатков вызвало бы дополнительные затраты на герметизацию или потребовало бы более мелкого членения секций, что само по себе нерационально.

Целью изобретения является упрощение изготовления и монтажа свода, а также поддерживаемых им конструкций, повышение жесткости.

Эта цель достигается тем, что покрытие выполнено с нечетным количеством секций, средняя из которых коньковая, а нижерасположенные установлены впритык или телескопически, при этом каждая секция имеет криволинейную форму и многослойное сечение с постоянной или переменной высотой по длине или на концах, состоящее из непрерывных или дискретных по длине или ширине гофрированных листов и (или) полос, а соединительные элементы выполнены в виде опорных фланцев из уголков с концевыми упорами, ориентированных поперек гофров и жестко прикрепленных к ним с лицевых сторон, причем уголки смежных секций обращены обушками и упорами навстречу друг другу и имеют соосные отверстия для болтов в объединяемых полках и упорах, с наружной стороны покрытия уголки размещены заподлицо с торцами наружных лицевых листов коньковой секции и у удаленных концов нижерасположенных секций, у других концов последних уголки размещены на расстоянии, равном длине нахлестки, а с внутренней стороны покрытия уголки установлены заподлицо с торцами внутренних лицевых листов секций или у одного из торцов стыкуемых секций со смещением от торца на длину взаимной нахлестки, опорные фланцы смежных секций жестко соединены между собой со стойками торцевого фахверкаа и установлены вдоль образующих покрытия.

Еще одной целью является улучшение взаимной фиксации и механического зацепления смежных секций.

Эта цель достигается тем, что гофрированные лицевые листы или полосы, по крайней мере, на длине взаимной нахлестки выполнены с рифлениями на боковых стенках гофров.

Другой целью изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции фундамента.

Эта цель достигается тем, что крайние секции снабжены опорными фланцами и соединены друг с другом арматурными сетками, установленными в железобетонном основании и имеющими отгибы, охватывающие опорные фланцы.

Еще одна цель повышение несущей способности свода.

Эта цель достигается тем, что сводчатое сооружение снабжено связями, закрепленными к опорным фланцам или к их части и установленными с внутренней стороны покрытия.

Заявляемый объект имеет ряд существенных отличий от известных технических решений. Так, в отличии от прототипа он имеет меньшую строительную высоту и меньшую трудоемкость изготовления за счет сокращения числа конструктивных элементов, поскольку вместо соединительной решетки из отдельных стержней, внутренняя ячеистая структура секций образована системой дискретно расположенных по длине или по ширине гофрированных полос или листов, жестко соединенных между собой и с лицевыми листами при помощи точечной сварки или электрозаклепок. Криволинейность секций улучшает их взаимное сопряжение и не требует герметизации стыков, а нечетное их число в поперечнике сооружения упрощает решение конька и отвод атмосферных осадков с покрытия. Вместе с тем, по сравнению с однослойными криволинейными сводами, известными в строительстве, заявленные секции свода отличаются более высокой несущей способностью при сохранении малой строительной высоты. Это достигается за счет рационального размещения материала в поперечных сечениях секций.

Так, в наиболее напряженных лицевых слоях расположены мелкогофрированные (по сравнению с известными однослойными сводами) листы, воспринимающие осевые и изгибы нормальные напряжения, а средняя часть сечения, дискретно или непрерывно заполненная гофрированными листами или полосами, образующими внутреннюю ячеистую структуру, воспринимает усилия сдвига. Такая внутренняя структура секций совместно с вынесенными наружу опорными фланцами из уголков повышает изгибную и крутильную жесткости как отдельных частей, так и сечений секции в целом, поскольку грани гофров лицевых листов и внутреннего заполнения взаимно подкрепляют друг друга и образуют по длине или по ширине секций многосвязные диафрагмы жесткости. Многослойность конструкции сводчатого сооружения упрощает изготовление криволинейных гофрированных лицевых листов, так как с уменьшением высоты отдельного слоя облегчается вальцовка, снижается гибкость граней гофров, что делает их более устойчивыми. Высокие изгибная и крутильная жесткости поперечных сечений секций упрощают монтаж свода, поскольку допускают применение крупногабаритных отправочных марок или укрупненных на земле монтажных секций. Кроме того, расположение опорных фланцев снаружи удобно для строповки, кантовки, укрупнительной сборки, а также транспортировки секций, что является следствием открытости и доступности мест сборки, жесткости сечений и наличия отверстий в уголках и концевых упорах. После частичной или полной сборки сводочатого сооружения наличие внутри него и снаружи сблокированных опорных фланцев из уголков удобно и упрощает монтаж подвешиваемых к своду технологических коммуникаций (трубопроводов, воздуховодов, электрокабелей, осветительной арматуры и т.п. устройств), а также упрощает монтаж теплоизоляционных и других слоев кровли, размещаемых и укладываемых снаружи, так как препятствует их сползанию с крутых участков свода.

С другой стороны, ячеистая внутренняя структура свода, образованная из гофрированных листов и полос, позволяет часть технологических коммуникаций разместить внутри сечения, при этом имеется большая свобода в выборе того или иного направления прокладки. На стадии монтажа свода выступающие снаружи опорные фланцы удобны для временного крепления и укладки на них ходовых мостков и трапов, необходимых для подъема и перемещения рабочих и материалов. Такое расположение опорных фланцев и выполнение их из уголков уменьшает требуемое количество монтажных болтов, поскольку с увеличением плеча, расстояния между центрами болтов верхних и нижних опорных фланцев, пропорционально уменьшаются усилия в них, вызванные изгибающим моментом. Сокращение числа монтажных болтов снижает трудоемкость сборки свода и упрощает его монтаж. Другое назначение опорных фланцев, упрощающее монтаж или укрупнение секций, заключается в том, что они могут использоваться для крепления распорных или стяжных устройств, обеспечивающих увеличение или уменьшение высоты концевого сечения с разомкнутой внутренней ячеистой структурой, перед соосной надвижкой стыкуемых секций до упора фланцев и последующего защемления соединяемых частей. Разомкнутость внутренней ячеистой структуры вблизи стыкуемых концов локально уменьшает изгибную жесткость секции, что позволяет стягивать или распирать лицевые гофрированные листы и тем самым изменять высоту концевых сечений секций.

Таким образом, сочетание периферийно расположенных на концах секций пар опорных фланцев с разомкнутой внутренней ячеистой структурой концевых сечений позволяет упростить сборку путем взаимной надвижки и создать защемление концевых сечений.

Другое существенное отличие заключается в том, что опорные фланцы имеют концевые упоры с отверстиями соосными в смежных секциях и объединены друг с другом при помощи болтов с образованием вдоль образующих поверхности свода продольных ребер жесткости, Такое техническое решение свода повышает продольную жесткость и устойчивость сооружения, а также упрощает поарочный монтаж.

Из технической литературы известно, что несущая способность и жесткость сводчатого сооружения возрастают примерно в полтора раза при подкреплении его изнутри системой затяжек (Айрумян Э.Л. и др. Устойчивость оболочек из гофрированных стальных профилей. Промышленное строительство, N 10, 1990, с. 18-19).

Существенное отличие заявляемого объекта от указанного выше примера заключается в том, что по длине свода опорные фланцы вместе с прикрепленными к ним связями образуют внутри него пространственную стержневую систему.

Из технической литературы известно использование продольных рифлений для лучшего механического зацепления гофрированных листов (Экспресс-информация. М. ЦБНТИ, Минмонтажспецстроя СССР Серия "Изготовление металлических и монтаж строительных конструкций", вып. N 8, 1990, с. 26-29, с. 15-20). Это так называемые арки двойного гофрирования.

Отличием заявленного технического решения является то, что секции свода многослойные, а лицевые гофрированные листы смежных секций хотя бы на длине взаимной нахлестки выполнены с подобными рифами на боковых гранях (стенках) гофров, оказываются защемленными при телескопической сборке смежных секций, а не за счет стяжных болтов, пропущенных через гофрированные листы. Таким образом, благодаря принятому конструктивному решению защемление лицевых листов создается и обеспечивается стяжными болтами, соединяющими опорные фланцы стыкуемых секций. При этом локальное двойное гофрирование лишь стенок гофров не снижает несущей способности и местной устойчивости полок гофров, в то время как в известном решении из-за продольного гофрирования (рифления) большей части сечения профиля снижается осевая жесткость и наблюдается местная потеря устойчивости граней с ростом нагрузки (Промышленное строительство, N 10, 1990 г.). Кроме того поперечные сечения секций не ослабляются отверстиями и, следовательно, отпадает необходимость в их герметизации. Все это упрощает изготовление и монтаж, улучшает взаимную фиксацию и зацепление секций.

Из технической литературы известна конструкция фундамента мелкого заложения (Экспресс-информация. ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР. Серия "Изготовление металлических и монтаж строительных конструкций", вып. 8, 1990. с. 27), включающая железобетонную фундаментную плиту, армированную металлической сеткой и выполненную по продольным краям с лотками, в которые вставляются и в которых замоноличиваются стальные гофрированные профили арок.

Существенным отличием заявляемого объекта является то, что крайние секции свода снабжены опорными фланцами и соединены друг с другом арматурными сетками, установленными в железобетонном основании и имеющими отгибы, охватывающие опорные фланцы. Непосредственная связь опорных сечений свода обеспечивает надежную передачу распора, а замоноличивание опорных фланцев превращают последние в анкера, препятствующие отрыву опорных сечений.

Таким образом, известные ранее в отдельности признаки выступают в заявленном объекте в новом взаимодействии.

Однотипные по конструкции многослойные и криволинейные секции с непрерывной или дискретной по длине или ширине внутренней ячеистой структурой, образованной из гофрированных листов или полос, разомкнутой по крайней мере у одного из концов, снабженные снаружи лицевых листов опорными фланцами из уголков, благодаря доступности и малой изгибной жесткости концевых сечений (следствие переменности высоты или разомкнутости внутренней структуры) упрощают изготовление и монтаж сводчатого сооружения, поскольку при укрупнительной сборке соединяемые секции легко стыкуются друг с другом взаимным упором фланцев и нахлесткой лицевых гофрированных листов. При этом в варианте с телескопической надвижкой концевых сечений соединяемые внахлестку лицевые гофрированные листы на длине участка с разомкнутой внутренней структурой защемлены между парными опорными фланцами стыкуемых секций при помощи стяжных болтов.

Многослойность сечения секций уменьшает высоту лицевых гофрированных листов, чем облегчается вальцовка последних для придания им нужной кривизны и исключается опасность образования складок и морщин на гранях гофров. Ячеистость структуры внутреннего заполнения секций в сочетании с опорными фланцами из уголков, установленными поперек гофров лицевых листов и жестко связанными с ними в концевых сечениях, увеличивает жесткость свода на изгиб и кручение, что объясняется рациональным размещением конструкционного материала в сечениях и их непрерывной или дискретной многосвязностью. Объединение опорных фланцев смежных секций по ширине через концевые упоры уголков упрощает поарочный монтаж свода и повышает его продольную жесткость и устойчивость за счет образования внутри и снаружи свода продольных ребер жесткости, ориентированных вдоль образующих лицевых поверхностей. Рифление боковых граней (стенок) гофров, хотя бы на длине взаимной нахлестки лицевых листов стыкуемых секций, упрощает взаимную фиксацию, а в сочетании с защемлением концов улучшает механическое зацепление. Соединение опорных фланцев внутри свода системой связей образует пространственную структуру, поддерживающую свод и повышающую его несущую способность и жесткость как на стадии монтажа, так и в процессе эксплуатации. Соединение опорных фланцев крайних секций свода при помощи отгибов арматурных сеток и совместное замоноличивание с железобетонным основанием повышает надежность конструкции с точки зрения передачи распора, а также анкеровки опорных сечений в бетоне фундамента.

Сводчатое сооружение предназначено для быстровозводимых зданий малых и средних пролетов, имеющих малую строительную высоту и высокую несущую способность. Это могут быть здания промышленного и сельскохозяйственного назначения: гаражи, мастерские, склады, укрытия, зернохранилища и т.п. сооружения ангарного типа. Кроме того, сводчатое сооружение может быть использовано в качестве опалубки для изготовления железобетонных сводов, чему весьма благоприятствуют размещенные снаружи лицевых листов опорные фланцы из уголков. К ним удобно крепить арматуру и на участках между ними легко укладывать и уплотнять бетонную смесь.

На фиг. 1, 2 и 3 изображены варианты сводчатого сооружения в поперечном разрезе и аксонометрии; на фиг. 4-8 узловые сопряжения I, II, III стыкуемых секций на фги. 1-3, а также разрезы А-А и Б-Б их поперечных сечений; на фиг. 9 в аксонометрии вариант узлового соединения на стадии укрупнительной сборки; на фиг. 10 опоpный узел сводчатого сооружения IV на фиг. 1; на фиг. 11 еще один вариант сводчатого сооружения, усиленного изнутри пространственной стержневой связевой системой; на фи г. 12, 13 и 14 изображены варианты узловых сопряжений "F" стыкуемых секций (узел V) и разрез В-В сводчатого сооружения на фиг. 13.

На фиг. 1, 2 и 3 показано сводчатое сооружение в поперечнике, состоящее из нечетного числа секций двух типов: коньковой секции 1 и последовательно пристыкованных к ней с обоих концов секций 2. Каждая секция имеет криволинейную форму, отвечающую форме сооружения. Секции 1 и 2 снабжены у концов парами опорных фланцев 3 в виде жестко прикрепленных к ним с лицвых сторон уголков. Опорные фланцы 3 выполнены с концевыми упорами 4. Опорные фланцы 3 стыкуемых секций обращены соответствующими обушками и концевыми упорами 4 навстречу друг другу и по контактным поверхностям выполнены с соосными отверстиями 5, 6, в которые вставлены стяжные болты 7, 8. Объединенные между собой опорные фланцы 3 образуют на лицевых поверхностях продольные ребра жесткости (стрингеры), ориентированные вдоль образующих свода и связанные по торцам сооружения с оголовками фахверковых стоек 9. Такое объединение опорных фланцев 3 с фахверковыми стойками 9 повышает продольную жесткость и устойчивость сооружения на внешние воздействия. Опорные фланцы 3 крайних секций 2 соединены друг с другом при помощи арматурных сеток 10, установленных в железобетонном основании 11. Секции 1, 2 изготовлены криволинейными, многослойными и состоят из наружного и внутреннего лицевых гофрированных листов 12, 13 с трапецеидальной формой гофров. Лицевые листы 12, 13 жестко соединены друг с другом при помощи дискретно установленных по длине секции гофрированных листов и полос 14 с трапецеидальной формой гофров. Жесткое соединение листов 12, 13 и полос 14 осуществляется точечной сваркой или на электрозаклепках. Для послойного соединения полос 14 и крепления их с внутренним лицевым листом 13 могут применяться традиционные крепежные изделия: заклепки и винты. Соединения на сварке предпочтительны ввиду меньшей трудоемкости изготовления и герметичности. Гофрированные полосы 14 могут быть постоянной или переменной ширины. Полосы переменной ширины уширенными гранями должны быть обращены к лицевым листам 12, 13 в соответствии с формой эпюры изгибающих моментов, значения которых увеличиваются от срединной поверхности к периферии. Грани гофрированных полос 14 могут быть усилены рифлениями, повышающими их сдвиговую и изгибную жесткости. Гофрированные листы или полосы 14 между собой, а также между лицевыми листами 12, 13 образуют внутреннюю ячеистую структуру поперечных сечений секций, которая дискретно непрерывна по длине дуги свода.

Вполне возможен также вариант с непрерывной ячеистой структурой, когда вместо гофрированных полос 14 используются короткие плоские полосы, играющие роль прокладок между лицевыми листами 12, 13 и имеющие такую же или большую толщину. В этом случае ячеистое строение поперечного сечения секций образуется лицевыми гофрированными листами 12, 13. Секции 1, 2 по крайней мере с одного из концов имеют переменное по высоте сечение (фиг. 1) или разомкнутую внутреннюю ячеистую структуру (фиг. 2, 3). Возможна комбинация и того и другого. Уголки опорных фланцев 3 ориентированы поперек гофров и жестко прикреплены на сварке к лицевым листам 12, 13. Причем они установлены заподлицо с торцами наружных лицевых листов 12 коньковой секции 1 и у удаленных концов последовательно присоединенных к ней секций 2. У пристыковываемых же концов секций 2 опорные фланцы 3 отстоят от торца на длине участка взаимной нахлестки лицевых наружных листов 12, не превышающей размера участка с разомкнутой внутренней ячеистой структурой. Внутри свода опорные фланцы 3 установлены заподлицо с торцами лицевых гофрированных листов 13 по фиг. 1 или установлены заподлицо лишь с одним из торцев, например у пристыковываемой секции на (фиг. 2) или у ранее смонтированной (фиг. 3). В последнем варианте опорный фланец смежной секции должен отстоять от торца на длине участка взаимной нахлестки, но не более длины участка с разомкнутой внутренней ячеистой структурой.

На фиг. 4 изображена конструкция сборно-разборного жесткого монтажного стыка секций узел I на фиг. 1, в которой ранее смонтированная секция 2 своим наружным лицевым листом перекрывает стык. Такое конструктивное решение упрощает изготовление и монтаж секций. Это связано с тем, что снижаются требования к точности взаимной установки по ширине секций лицевых листов 12, 13, поскольку незначительное поперечное смещение листов 12 по отношению к листам 13 не осложнит последующей сборки секций из-за несовпадения гофров. Гофрированные полосы 14 смежных секций своими кромками стыкуются друг с другом и с кромками лицевых листов 12, 13.

На фиг. 5 изображен вариант монтажного стыка секций вдоль ската свода узел II на фиг. 2, в котором лицевые листы 12, 13 соединяемых секций перекрывают друг друга внахлестку, при этом их торцы состыкованы с торцами гофрированных полос 14, в промежутке между которыми образован сквозной проем. Сблокированные уголки опорных фланцев 3, расположенные снаружи и изнутри свода, смещены друг относительно друга на длине участка с разомкнутой внутренней ячеистой структурой стыкуемых концов секций на расстоянии, равном длине нахлестки лицевых листов.

На фиг. 6 изображен еще один вариант монтажного стыка секций 1, 2 на фиг. 3 (узел III). От ранее рассмотренных он отличается тем, что секции могут иметь переменную высоту сечения не только вблизи концов, но и по всей длине. Высота сечения секции должна плавно уменьшаться к пристыковываемому концу, причем на длине участка взаимной нахлестки соединяемых секций высота сечения пристыковываемой секции должна быть не более расстояния в свету между лицевыми листами 12, 13, ранее смонтированной секции. В случае постоянства высоты сечения этих секций по длине, то вблизи стыкуемых концов они должны быть переменными по высоте. Переменность высоты может быть результатом заводского изготовления или же являться результатом сборки на монтажной площадке, вследствие телескопической надвижки секций. Особенностью этого конструктивного решения является защемление концевых сечений стыкуемых секций между сблокированными опорными фланцами 3, расположенными в одном сечении свода. Такое взаимное соединение концевых сечений (по принципу прищепки) возможно благодаря разомкнутости ячеистой структуры, хотя бы одного из концов стыкуемых секций, что уменьшает локально изгибную жесткость сечения до жесткости лицевых листов 12, 13 и наличия опорных фланцев 3 с болтами 7, используемых в качестве стяжных крепежных устройств. По аналогии с прищепкой внутренняя ячеистая структура из гофрированных листов или полос играет функцию внутренней пружины. Секции стыкуются торцами гофрированных полос 14 и лицевых листов 12, 13.

На фиг. 7 представлен разрез А-А на фиг. 4, показывающий ячеистое внутреннее строение поперечного сечения свода, а также конструкцию стыка секций поперек ската кровли. Уголки опорных фланцев 3 должны быть немного короче, чем ширина секции, для того чтобы создать плотный прижим поарочно монтируемых секций при стягивании ботов 8 между концевыми упорами 4. Для герметизации стыкового соединения используется нащельник 15 или кромкогибочные машины, отгибающие стоячие фальцы. Стяжные болты 7 опорных фланцев 3 установлены по осям гофров листов 12, 13. При необходимости увеличить изгибную жесткость полок опорных фланцев 3 в местах передачи усилий от болтов 7 к уголкам могут быть приварены дополнительные пластины или вертикальные ребра жесткости. Ячеистая внутренняя структура свода в сочетании с объединенными опорными фланцами в сечениях по образующим имеет сходство с ферменной конструкцией, в которой опорные фланцы 3 являются поясами, а гофрированные листы и полосы 14 представляют соединительную решетку. Такие фермы расположены по длине свода с шагом, равным длине секций, и будучи связанными фахверковыми стойками 9, они образуют вдоль сооружения своеобразную систему рам.

На фиг. 8 представлен еще один разрез Б-Б на фиг. 6, отличающийся от предыдущего решения иным взаимным расположением слоев в месте стыка.

На фиг. 9 изображен в аксонометрии момент сборки узлового сопряжения секций. В этом сопряжении стенки лицевых гофрированных листов 12, 13 на участках взаимной нахлестки снабжены рифлениями 16, улучшающими фиксацию и защемление концов секций. Пристыковываемая секция телескопически вставляется в ранее смонтированную и ее конец защемляется при помощи болтов 7.

На фиг. 10 изображен опорный узел IV на фиг. 1. Крайняя секция 2 с разомкнутым концевым сечением опирается торцами лицевых листов 12, 13 и опорным фланцем 3 на закладные пластины 17, которые прикреплены к стержням арматурной сетки 10 при помощи сварки. Края арматурной сетки выполнены с двумя отгибами: одним, предназначенным для образования опорной площадки перпендикулярной торцу крайней секции 2, и другим отгибом 18 для анкеровки уголков опорных фланцев 3. Контуры фундаментной плиты на стадии монтажа секций показаны штрихпунктирными линиями 19. После установки крайних секций 2 на опорные площадки необходимой в этих случаях рихтовки опорные фланцы 3 привариваются к закладным пластинам 17, а арматурные выпуски отгибы 18 металлической сетки 10 догибаются до крюкообразной формы. Уголки опорных фланцев 3 замоноличиваются так, что бетоном частично заполняются ячейки неразомкнутой части сечения, образуя одно целое с фундаментным основанием 11.

На фиг. 11 изображен вариант сводчатого сооружения, в котором коньковая секция 1 и нижерасположенные секции 2 имеют дискретное ячеистое строение по ширине секций, образованное из гофрированных полос или листов 14, оси гофров которых перпендикулярны осям гофров лицевых листов 12, 13. Кроме того, этот вариант сводчатого сооружения отличается от ранее рассмотренных по фиг. 1-3 еще и тем, что все или часть опорных фланцев 3, расположенных внутри свода, соединены системой связей 20, образуя пространственную стержневую систему, поддерживающую свод. Связи 20 крепятся к полкам опорных фланцев 3 традиционным способом: на болтах или на сварке. Учитывая, что длина секций, как правило, в несколько раз больше ее ширины, то для сохранения определенного угла наклона связей 20 к осям опорных фланцев 3 в пределах 30-60^о последние пересекают, по крайней мере, один стык вдоль ската свода.

На фиг. 12 и 13 представлены варианты монтажных стыков секций узел V на фиг. 11. Гофрированные полосы 14 образуют регулярную внутреннюю ячеистую структуру свода по направлению гофров лицевых листов 12, 13. Так как секции 1, 2 криволинейные, то гофрированные полосы 14 в разных по высоте слоях будут иметь неодинаковый шаг, увеличивающийся по мере удаления от центра кривизны. Если в этом решении использовать одинаковые гофрированные полосы 14, то их проектная форма будет получена предварительным напряжением изгибным деформированием по кривым внутренних граней лицевых листов 12, 13. Такая технологическая операция возможна благодаря малой изгибной жесткости гофрированных полос 14 в этом направлении их поведение при изгибе подобно длинной пружине. Секции 1, 2 имеют разомкнутую внутреннюю ячеистую структуру с обоих концов. По фиг. 12 присоединяемая секция торцами лицевых листов 12, 13 стыкуется с кромками гофррованных полос 14, а в варианте по фиг. 13 ступенчатые выпуски 21 гофрированных полос 14 стыкуемых секций жестко соединяются друг с другом внахлестку. Крепление осуществляется с помощью заклепок, винтов или точечной сварки. Кроме того, наклонные к лицевым листам 12, 13 грани гофрированных полос 14 выполнены с рифлениями вдоль оси полосы. Рифления 22 придают граням полос корытообразное сечение. На фиг. 14 изображен разрез В-В на фиг. 13, на котором гофрированные полосы 14 установлены в створах ближайших гофров листов 12, 13. Однако гофрированные полосы или листы 14 могут одновременно соединять несколько гофров лицевых листов 12, 13, что увеличивает не только жесткость сечения секции, но и расход материала. Поэтому присоединение гофрированными листами 14 одновременно нескольких лицевых листов 12, 13 предпочтительнее вариант с дискретным их размещением по длине секций, аналогично тому, как это изображено на фиг. 1-3, то есть со сквозными проемами.

Особенностью силовой работы конструкции является жесткость узловых сопряжений секций, достигаемая за счет взаимной нахлестки с защемлением лицевых гофрированных листов 12, 13 и плотного сопряжения опорных фланцев 3 при помощи стяжных болтов 7. Кроме того, совместность работы смежных секций по длине сводчатого сооружения обеспечивается стяжными болтами 8, объединяющими концевые упоры 4 опорных фланцев 3 по длине. Это способствует равномерному перераспределению внутренних усилий между секциями от продольных силовых внешних воздействий. Таким образом, в монтажных стыках секций вдоль ската кровли осевые усилия сжатия передаются частично торцами сечений, а также через опорные фланцы 3. Усилия изгиба воспринимаются болтами 7, а усилия сдвига поперечным сечением секций, соединенных внахлестку листов и болтами 7. В варианте с защемлением концевых сечений стыкуемых секций и наличием на стенках гофров лицевых листов 12, 13 рифлений 16 (фиг. 3, 9) часть изгибающего момента воспринимается и передается в местах взаимного зацепления рифов 16. В варианте сводчатого сооружения, подкрепленного изнутри системой перекрестных связей 20 (фиг. 11), усилия изгиба перераспределяются между сводом и пространственной стержневой системой, в состав которой включены опорные фланцы 3.

Монтаж сводчатого сооружения ведется поарочным методом, то есть вначале на уровне земли к коньковой секции 1 пристыковываются нижерасположенные секции 2, образуя готовые арки. Затем эти арки последовательно монтируются и скрепляются между собой при помощи болтов 8, а места их стыковки закрываются нащельниками 15 или же фальцуются с помощью кромкогибочного устройства. Далее следует монтаж стоек торцевого фахверка 9. Оголовки стоек 9 соединяются с концевыми упорами 4 опорных фланцев 3. Следует отметить, что началу монтажа конструкций предшествует устройство железобетонного основания 11. Замоноличивание опорных сечений арок должно вестись параллельно с их монтажом.

Разработка заявляемого объекта была продиктована необходимостью создания простого и удобного в изготовлении и монтаже сводчатого сооружения с широким использованием стандартных листов профилированного настила, подвергнутых дополнительной вальцовке.

Простота и новизна конструктивного решения предполагают следующие техническо-экономические преимущества: упрощение изготовления за счет сокращения числа конструктивных элементов и унифицированности как самих секций, так и узловых сопряжения. Многослойность поперечного сечения секций позволяет применить лицевые гофрированные листы 12, 13 меньшей высоты, что облегчает их вальцовку, устраняя опасность образования нежелательных морщин и складок; упрощение монтажа секций свода благодаря доступному расположению опорных фланцев 3, открытых и удобных для строповки, кантовки, транспоpтировки и рихтовки. Уменьшение количества сборочных болтов 7, которые, в свою очередь, можно использовать в качестве стяжных приспособлений, обеспечивающих защемление концевых сечений стыкуемых секций. Исключение операции по сверлению отверстий в лицевых листах; упрощение монтажа поддерживаемых сводом конструкций, расположенных внутри и снаружи сооружения, подвешиваемых или опираемых на выступающие полки опорных фланцев 3; увеличение жесткости свода за счет непрерывной или дискретной многосвязности внутренней структуры, выполненной из гофрированных листов или полос 14, дробности размеров сторон граней гофров, подкрепляющих друг друга, а также за счет образования опорными фланцами 3 продольных ребер жесткости (стрингеров), соединенных с оголовками стоек 9 торцевого фахверка; повышение несущей способности в 1,5-2 раза за счет объединения изнутри свода опорных фланцев 3 с системой связей 20, образующих пространственную стержневую систему, поддерживающую свод; упрощение конструкции и повышение надежности опорного узла за счет непосредственного соединения выпусков-отгибов 18 арматурных сеток 10 с опорными фланцами 3 и замоноличивания в фундаменте 11; монтаж сводчатого сооружения не требует привлечения техники большой грузоподъемности и монтажников высокой квалификации вследствие легкости конструкции из тонколистового металла и простоты монтажных соединений; конструкция сводчатого сооружения отличается индустриальностью, высокой степенью заводской готовности и хорошей мобильностью, что позволяет отнести ее к разряду быстровозводимых зданий комплектной поставки; малая строительная высота свода сулит эксплуатационные выгоды по энергозатратам и ремонту;
открытость внутренней ячеистой структуры свода облегчает размещение в ней скрытых технологических коммуникаций и позволяет использовать это пространство для теплоизоляции покрытия, например заливочным пенопластом;
сводчатое сооружение легко реконструировать и усилить путем укладки арматуры и слоя бетона снаружи;
пропускания через внутренние опорные фланцы 3 преднапряженных тросов-затяжек или тяжей.

Формула изобретения

1. СВОДЧАТОЕ СООРУЖЕНИЕ, включающее опертое на железобетонное основание, прикрепленное к стойкам торцевого фахверка покрытие из жестко соединенных между собой секций, имеющих гофрированные лицевые листы или полосы, соединительные элементы, отличающееся тем, что покрытие выполнено с нечетным количеством секций, средняя из которых коньковая, а нижерасположенные установлены телескопически, при этом каждая секция имеет криволинейную форму с непрерывными или дискретными по длине или ширине гофрированными листами или полосами и с постоянной или переменной высотой сечения по длине или на концах, а соединительные элементы выполнены в виде опорных фланцев из уголков с концевыми упорами, ориентированных поперек гофр и жестко прикрепленных к ним с лицевых сторон, причем уголки смежных секций обращены обушками и упорами навстречу друг другу и имеют соосные отверстия для болтов в объединяемых полках и упорах, с наружной стороны покрытия уголки размещены заподлицо с торцами наружных лицевых листов коньковой секции и у удаленных концов нижерасположенных секций, у других концов последних уголки размещены на расстоянии, равном длине нахлестки, а с внутренней стороны покрытия уголки установлены заподлицо с торцами внутренних лицевых листов секций или у одного из торцов стыкуемых секций со смещением от торца на длину взаимной нахлестки, опорные фланцы смежных секций жестко соединены между собой и со стойками торцевого фахверка и установлены вдоль образующих покрытия.

2. Сооружение по п.1, отличающееся тем, что гофрированные листы или полосы по крайней мере на длине взаимной нахлестки выполнены с рифлениями на боковых стенках гофр.

3. Сооружение по пп.1 и 2, отличающееся тем, что крайние секции снабжены опорными фланцами и соединены одна с другой арматурными сетками, установленными в железобетонном основании и имеющими отгибы, охватывающие опорные фланцы.

4. Сооружение по пп.1 3, отличающееся тем, что оно снабжено связями, закрепленными к опорным фланцам или к их части и установленными с внутренней стороны покрытия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14