Арочная конструкция для покрытий зданий



Арочная конструкция для покрытий зданий
Арочная конструкция для покрытий зданий
Арочная конструкция для покрытий зданий

 


Владельцы патента RU 2498026:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении покрытий арочного очертания над зданиями и сооружениями различного назначения. Техническим результатом изобретения является повышение несущей способности арочной конструкции при действии на покрытия зданий односторонних и других неблагоприятных временных нагрузок. В состав арочной конструкции входят криволинейный верхний пояс, затяжка, соединяющая опорные узлы арочной конструкции, симметрично расположенные две наклонные гибких тяги. Криволинейный верхний пояс и затяжка соединены между собой двумя симметрично расположенными стойками, поставленными перпендикулярно оси верхнего пояса в точке сопряжения стоек и верхнего пояса на расстоянии одной четверти пролета арочной конструкции от опорных узлов. Наклонные гибкие тяги соединены верхними концами с узлами соединения стоек и криволинейного верхнего пояса, а нижними концами - с узлами соединения стоек с затяжкой. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении покрытий арочного очертания над зданиями и сооружениями различного назначения (промышленные, гражданские, сельскохозяйственные, складские и т.д.).

Известны арочные конструкции для покрытий зданий, в состав которых входят криволинейный верхний пояс и затяжка, соединяющая опорные узлы арочной конструкции и воспринимающая распор (М.М. Гаппоев, И.М. Гуськов, Л.К. Ермоленко и др. Конструкции из дерева и пластмасс. - М.: Издательство АСВ, 2004, с.205-206, рис.5.26, а, б). При действии на покрытие временной нагрузки, например снеговой, равномерно распределенной по всему пролету, за счет криволинейного очертания верхнего пояса такие арки способны воспринимать значительные нагрузки. Однако, при действии на арку такой же односторонней (например, снеговой) или какой-либо другой неблагоприятной (например, от подвесного кранового оборудования) временной нагрузки, что характерно для арочных конструкций, расчетные моменты в наиболее напряженных сечениях арки возрастают в 3-4 раза и являются определяющими для назначения размеров поперечного сечения верхнего пояса. Этот недостаток традиционных арочных конструкций существенно снижает их несущую способность.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является арочная конструкция для покрытий зданий системы В.Г. Шухова, состоящая из криволинейного верхнего пояса, затяжки, соединяющей опорные узлы арочной конструкции и воспринимающей распор, и симметрично расположенных наклонных гибких тяг (не менее двух), соединяющих промежуточные сечения верхнего пояса, в которых действуют максимальные изгибающие моменты (как правило, в четверти пролета) с удаленными от этих сечений опорными узлами (там же, с.13-14, рис.13 или Ю.В. Слицкоухов, В.Г. Буданов и др. Конструкции из дерева и пластмасс.- М.: Стройиздат, 1986, с.27-28, рис.26). За счет применения наклонных гибких тяг обеспечивается устойчивость верхнего пояса при действии на арочную конструкцию односторонней временной нагрузки, уменьшаются значения расчетных моментов и, соответственно, повышается расчетная несущая способность арочной конструкции в: целом.

Однако это известное конструктивное решение имеет следующие существенные недостатки.

1. Наклонные гибкие тяги способны ограничить выгиб верхнего пояса при односторонней временной нагрузки лишь вверх.

2. Применение наклонных гибких тяг, присоединенных к опорным узлам арки, из-за их значительной длины технически оправдано только при относительно небольших пролетах арки.,

Техническим результатом, полученным от использования изобретения, является повышение несущей способности арочной конструкции при действии на покрытия зданий односторонних и других неблагоприятных временных нагрузок.

Задача решается за счет того, что в арочной конструкции, предназначенной для покрытий зданий и состоящей из криволинейного верхнего пояса, затяжки, соединяющей опорные узлы арочной конструкции, симметрично расположенных двух наклонных гибких тяг, криволинейный верхний пояс и затяжка соединены между собой двумя симметрично расположенными стойками, поставленными перпендикулярно оси верхнего пояса в точке сопряжения стоек и верхнего пояса на расстоянии одной четверти пролета арочной конструкции от опорных узлов, при этом наклонные гибкие тяги соединены верхними концами с узлами соединения стоек и криволинейного верхнего пояса, а нижними концами с узлами соединения стоек с затяжкой.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид арочной конструкции для покрытий зданий, на фиг.2 - эпюра изгибающих моментов в верхнем поясе арочной конструкции без наклонных гибких тяг и стоек при односторонней нагрузке (на примере арочной конструкции пролетом 18,0 м, стрелой подъема в коньке 3,0 м при действии погонной нагрузки 9,0 кН/м на левом полупролете), на фиг.3 - эпюра изгибающих моментов в верхнем поясе арочной конструкции с наклонными гибкими тягами и стойками при односторонней нагрузке (на примере арочной конструкции пролетом 18,0 м, стрелой подъема в коньке 3,0 м при действии погонной нагрузки 9,0 кН/м2).

Арочная конструкция для покрытий зданий включает в себя криволинейный верхний пояс 1, затяжку 2, соединяющую опорные узлы 3 арочной конструкции, симметрично расположенные две наклонные гибкие тяги 4 и симметрично расположенными стойки 5, поставленные перпендикулярно оси криволинейного верхнего пояса 1 в точке сопряжения стоек и криволинейного верхнего пояса 1 на расстоянии одной четверти пролета арочной конструкции от опорных узлов 3. Стойки 5 соединяют между собой криволинейный верхний пояс 1 и затяжку 2, которые также соединены в опорных узлах 3. Наклонные гибкие тяги 4 верхними концами примыкают к узлам соединения стоек 5 и криволинейного верхнего пояса 1, а нижними концами к узлам соединения стоек 5 с затяжкой 2.

Криволинейный верхний пояс 1 может быть выполнен из клееной древесины, прокатных или сварных стальных профилей. Затяжку 2, работающую на растяжение в независимости от схемы приложения нагрузки, целесообразно выполнять из стального прокатного профиля (уголки, швеллера). Наклонные гибкие тяги 4, работающие на восприятие растягивающих усилий, могут быть выполнены из стальных стержней круглого поперечного сечения, например из арматурной стали класса A-I. Сжатые стойки 5 выполняют из того же материала, что и криволинейный верхний пояс 1 (древесина или сталь).

Арочная конструкция для покрытий зданий вышеназванной конфигурации работает следующим образом. При действии вертикальной нагрузки, расположенной на половине пролета (например, на левой половине арочной конструкции), в криволинейном верхнем поясе 1 возникают изгибающие моменты, причем их значения существенно больше, чем при нагрузке, действующей по всему пролету. Деформации левой половины криволинейного верхнего пояса 1 направлены вниз или в сторону затяжки 2, а правой половины - вверх или от затяжки 2. Деформациям левой половины криволинейного верхнего пояса 1 будет препятствовать левая стойка 5, работая при этом на сжатие. Деформации правой половины криволинейного верхнего пояса 1 будет ограничивать одна из наклонных гибких тяг 4, которая присоединена к криволинейному верхнему поясу 1 на его правой половине. Во второй наклонной гибкой тяге 4 в этом случае будет действовать усилие сжатия, а в стойке 5, расположенной в правой половине арочной конструкции - усилие растяжения, т.е. при вертикальной нагрузке, расположенной на левой половине пролета, они не будут участвовать в общей работе конструкции. При действии вертикальной нагрузки, расположенной на правой половине пролета арочной конструкции, усилия в стойках 5 и наклонных гибких тягах 4 изменять знаки на противоположные и, соответственно, в работу включатся правая стойка 5, в которой будут действовать усилия сжатия, и наклонная гибкая тяга 4, которая присоединена к криволинейному верхнему поясу 1 на его левой половине.

Затяжка 2 всегда работает на растяжение, вне зависимости от наличия и схемы расположения наклонных гибких тяг 4, поэтому особенности ее работы в описании не обсуждаются.

Проведенные расчеты арочной конструкции для покрытий зданий при ее пролете L=18,0 м, стреле подъема в коньке Н=3,0 м или 1/6 L и действии погонной нагрузки 9,0 кН/м на левом полупролете, показали (смотри таблицу), что значения расчетных моментов в криволинейном верхнем поясе 1 в предлагаемом техническом решении в 4,33 раза меньше, чем в арочной конструкции без наклонных гибких тяг и стоек и в 3,70 раза меньше, чем в арочной конструкции с наклонными гибкими тягами без стоек (система В.Г.Шухова). При нагрузке, равномерно-распределенной по всему пролету величины максимальных значений изгибающих моментов в криволинейном верхнем поясе 1 составляют: аналог и прототип - 9,957 кН·м, предлагаемое техническое решение - 5,930 кН·м, что не является определяющим фактором при определении размеров поперечного сечения несущего элемента.

Тип арочной конструкции Величина изгибающего момента, кН·м
Левая половина Правая половина
Без наклонных гибких тяг и стоек (фиг.2) +41,386 на расстоянии L/4 от левой опоры -48,384 на расстоянии L/4 от правой опоры
С наклонными гибкими тягами без стоек (система В.Г. Шухова) +41,386 на расстоянии L/4 от левой опоры -9,055 на расстоянии 1,5 L/4 от правой опоры
С наклонными гибкими тягами и стойками (фиг.3) +11,176 на расстоянии 1,5 L/4 от левой опоры -9,055 на расстоянии 1,5 L/4 от правой опоры

Аналогичные данные были получены и при других исходных данных для арочных конструкций с криволинейным верхним поясом 1. Кроме этого в результате проведенных расчетов арочных конструкций с криволинейным верхним поясом 1 без наклонных гибких тяг 4 и стоек 5 или с наклонными гибкими тягами 4 без стоек 5 пролетом L от 12,0 м до 24,0 м (наиболее распространенные пролеты для арочных конструкций) при стреле подъема Н в коньке в интервале от 1/5 L до 1/8 L (рекомендуемое отношение для арочных конструкций с криволинейным верхним поясом) было выявлено, что во всех случаях сечения с максимальными значениями изгибающих моментов при действии односторонней вертикальной нагрузки находятся на расстоянии 0,24…0,26 L от опорных узлов 3, что позволяет во всех случаях технически обоснованно принять для предлагаемой арочной конструкции точку соединения криволинейного верхнего пояса 1 и стоек 5 на расстоянии одной четверти пролета арочной конструкции от опорных узлов 3.

Таким образом, по сравнению с аналогом и прототипом, предлагаемая арочная конструкция для покрытий зданий обладает повышенной несущей способностью в 4,33 и 3,70 раза соответственно при действии на покрытия зданий односторонних и других неблагоприятных временных нагрузок. При заданной величине расчетной нагрузки предлагаемое техническое решение обеспечивает сокращение расхода материала на криволинейный верхний пояс в 2,5 раза (при стандартном отношении высоты поперечного сечения пояса h к его ширине b для арочных конструкций h/b=3).

Арочная конструкция для покрытий зданий, состоящая из криволинейного верхнего пояса, затяжки, соединяющей опорные узлы арочной конструкции, симметрично расположенных двух наклонных гибких тяг, отличающаяся тем, что криволинейный верхний пояс и затяжка соединены между собой двумя симметрично расположенными стойками, поставленными перпендикулярно оси верхнего пояса в точке сопряжения стоек и верхнего пояса на расстоянии одной четверти пролета арочной конструкции от опорных узлов, при этом наклонные гибкие тяги соединены верхними концами с узлами соединения стоек и криволинейного верхнего пояса, а нижними концами с узлами соединения стоек с затяжкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, в частности к быстровозводимым купольным сооружениям. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения арочных зданий с несущими конструкциями из однотипных элементов. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу сборки кусочно-ломаной арки. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к сетчатому своду. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкции бескаркасных утепленных арочных строениий. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к сетчатым деревянным куполам. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам монтажа ребристых куполов из сборных элементов, выполненных из тонколистового металла, и предназначено для возведения зданий и сооружений с купольным покрытием.

Изобретение относится к области строительства, а именно к большепролетным покрытиям зданий, в частности ангаров, и способу изготовления. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству холодногнутых профилей проката при производстве строительных конструкций. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к ограждающим конструкциям выставочных стендов, павильонов и других временных зданий и сооружений. .
Изобретение относится к области строительства, в частности к способу изготовления шаровидных сооружений. Технический результат изобретения заключается в упрощении сборки сооружения. Сборку сооружения начинают с изготовления верхней полусферы. Для этого используют легкую дюралюминиевую арматуру, для образования оболочки полимерные материалы в смеси с древесным наполнителем. Упрочняют оболочку стекловолоконными неткаными сетками. Равномерность полимерной смеси для образования оболочки распределяется пуансоном. После образования оболочки, приступают к ее утеплению, для этого пуансон приподнимают, образуя щелевое пространство, куда нагнетается расплав вспенивающегося полимера (мгновенно затвердевающего при остывании), что позволяет сразу же освобождать матрицу для закладки нижней полусферы. Нижняя полусфера собирается так же, но в отличие от верхней, вся скелетная арматура стальная, все соединения сварные, оболочка бетонная, теплоизоляция выполнена из пено- или поробетона. Сборку осуществляют на нижней полусфере. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области строительства, а именно к рамным покрытиям зданий в виде полигональной рамы или арки. Технический результат изобретения заключается в повышении жесткости полигональной конструкции. Полигональное рамное покрытие содержит рамы, опертые на них прогоны и систему продольных и поперечных связей по покрытию. Система связей выполнена в форме параболической, пространственной в плане, пересекающейся кусочно-ломаной преднапряженной Х-образной затяжки шпренгельного очертания. Затяжка расположена в плоскости нижних поясов рам и прикреплена к опорным узлам фахверковых рам и к рамам в пролете. Изобретение также достигается тем, что в покрытии установлены две или более Х-образные пересекающиеся затяжки шпренгельного очертания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области строительства и касается рамных конструкций, близких по очертанию к арочным конструкциям. Технический результат изобретения заключается в повышении устойчивости рамно-арочной конструкции. Полигональная рамно-арочная конструкция содержит панели из двух спаренных швеллеров на параллельных планках, между которыми размещены узловые элементы, соединенные в узлах перелома конструкции нахлестом стенок. Углы перелома панелей в конструкции приняты одинаковыми и равными β=(180-α)/(N-1), где α - угол наклона прифундаментной панели конструкции, N - число панелей в конструкции, а узловые элементы конструкции выполнены объемными, в форме отрезка коробчатого или шляпного профиля. 3 ил.

Изобретение относится к области строительства и касается способа изготовления арки из коробчатых профилей. Технический результат изобретения заключается в снижении трудоемкости изготовления и транспортирования арок. Способ изготовления арки включает изготовление приопорных панелей с опорными узлами арки, затем на строительной площадке все панели выстраивают прямолинейно и на стыки панелей накладывают и крепят к панелям нижние листовые фасонки шириной, равной ширине панелей. После чего перегибают арку по этим фасонкам до проектного очертания панелей, а на раскрытые стыки панелей накладывают П-образные объемные сварные фасонки и крепят их сначала к верхним полкам панелей, а потом - к стенкам панелей. После чего монтируют арку на опоры. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу сборки сооружений сферической формы. Технический результат изобретения заключается в точности выполнения сферической поверхности. Способ сборки сферической конструкции включает сборку каркаса из отрезков тонкостенных профилей с образованием полых ячеек. Каркас сферы монтируют сверху вниз. Монтаж внутреннего отделочного материала выполняют снизу вверх. К отрезкам профиля соответствующих ячеек каркаса крепят жесткий отделочный материал с образованием дна ячейки, на которое укладывают утеплительный материал. Форма заполняющих материалов конгруэнтна форме ячеек. Канавки между соседними плитами утеплителя, на часть глубины заполняют утеплительным материалом. Оставшееся свободное пространство заполняют арматурным каркасом и бетоном и выводят арматурные выпуски. Поверхность каркаса сферы покрывают объемной ячеистой структурой, которую покрывают бетоном. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к сферической пространственной конструкции. Технический результат изобретения заключается в снижении веса сферической конструкции, упрощении ее сборки, повышении точности выполнения сферической поверхности. Сферическая конструкция содержит каркас, выполненный из отрезков тонкостенных профилей, соединенных с образованием полых ячеек. Площадь сечения профиля обеспечивает выполнение условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок. К отрезкам профилей ячеек прикреплен жесткий отделочный материал в виде листов или плит, на который уложен твердый утеплительный материал. Форма материалов конгруэнтна форме соответствующих ячеек. Канавки между соседними плитами утеплителя на часть их глубины заполнены утеплительным материалом. Свободное пространство заполнено арматурным каркасом и бетоном. Из бетона выведены арматурные «усы», взаимодействующие с объемной ячеистой структурой, уложенной на всю поверхность сферы на утеплительный материал, на которую нанесен бетон. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к монтажу сводов арки. Технический результат изобретения заключается в снижении трудозатрат при монтаже арки. Способ монтажа свода арки состоит в предварительном монтаже балок затяжки, установке на них временных опор переменной высоты и последовательной сборке элементов свода арки с опиранием на временные опоры. На балке затяжки монтируют в низком уровне дополнительные временные опоры переменной высоты, собирают на них из элементов свода арки две боковых полуарки без опорных участков и среднюю часть свода арки. Затем шарнирно прикрепляют к средней части свода арки две боковых полуарки, образуя шарнирную плеть свода арки, после чего на временных опорах монтируют грузоподъемные устройства, шарнирно опирают на них шарнирную плеть свода арки и с помощью грузоподъемных устройств поднимают ее на проектную высоту. После монтажа опорных участков и объединения между собой балки затяжки и свода арки с помощью арочного заполнения временные опоры демонтируют. 4 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкции купольного типа. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности конструкции. Конструкция содержит прямоугольную потолочную панель, формирующую потолок, множество угловых панелей, каждая из которых сформирована путем разделения полусферы на 8 равных комплектных частей, где угловые панели соединены друг с другом вдоль вертикальной стороны, тогда как их верхние концы соприкасаются с углами потолочной панели, и множество боковых панелей, сформированных из прямоугольных комплектных панелей, с таким же изгибом, как у стороны угловой панели. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Свод // 2543762
Изобретение относится к области строительства. В своде, содержащем по меньшей мере две жесткие смежные оболочки в форме полуцилиндров с опорами в виде колонн, поперек вершин оболочек выполнено ребро жесткости с нисходящими от него в разные стороны плоскостями. Изобретение улучшает сход осадков с поверхности свода. Увеличивается внутренний объем свода. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к трехшарнирным аркам треугольного очертания, которые могут быть использованы в качестве несущих конструкций облегченных покрытий зданий и сооружений. Трехшарнирная арка треугольного сечения включает полуарки из прямолинейных элементов, выполненных из парных тонкостенных элементов открытого сечения и прикрепленных по концам стенками к листовым фасонкам. Листовые фасонки выполнены по длине переменного очертания, на концах содержат фланцы и ребра и обеспечивают создание разгружающих эксцентриситетов как в опорных узлах в месте крепления затяжек, а также и в коньке арки. Технический результат изобретения заключается в снижении металлоемкости конструкции. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх