Вантовая ферма

 

О П И С А Н И Е и11570678

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сова Советских

Социалистнческих

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.12.74 (21) 2087023/33 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30,08.77. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 15.09.77

I ! (51) М Кл. - Е 04С 3/17

Государственный ко цлтст

Совета Министров СССР (53) УДК 69 024 8 (088.8) по деоагл еаооретений н открьгий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

P. И. Лоевский, Ю. M. Герчиков и E. P. Лоевский

Центральный научно-исследовательский и проектный институт типового и экспериментального проектирования зрелищных, спортивных и административных зданий и сооружений им. Б. С. Мезенцева (54) ВАНТОВАЯ ФЕРМА

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям вантовых ферм.

Известны вантовые конструкции, в которых канаты укрепляются на отдельных возвышающихся пилонах и имеют оттяжки (1).

Однако в такой ферме оттяжки требуют дополнительных территорий для их размещения и устройства анкеров и массивов для закрепления их концов, а вертикальные нагрузки на пилоны удваиваются от действия оттяжек. Наличие оттяжек ухудшает архитектурный вид зданий и сооружений.

Известны также вантовые конструкции, в которых канаты укрсплены HB жестких замкнутых контурах, преимущественно круглой или овальной формы в плане (2).

Но выполнение сооружения круглой или овальной формы ограничивает технологические и архитектурно-планировочные возможности здания в целом, а необходимость устройства кровли по кривым поверхностям в соответствии с формой натянутых канатов вызывает трудности в производстве работ и в организации водоотводов.

Наиболсе близким техническим решением является вантовая ферма, включающая верхний жесткий и нижний гибкий пояса, соединяющие их жссткис элемснты рсшстки и натяжные блоки, расположенные на опорных частях фермы, имеющие разновеликие рычаги, подвешенные на опорах на канатах (3).

Недостатком этого решения является сложность конструкции и монтажа и большие габариты натяжных блоков, а также необходимость подвески последних на опоры, приподиятыс иад кровлей, что усложняет е= устройство и требует создания деформационных

10 швов вокруг опор.

Монтаж таких ферм производится «в вилку» с последующей навеской канатов на опору

Кроме того, в вертикальных стойках этих

15 ферм возникают изгибаюшис моменты от несовпадения направления стоек с биссектрисой угла, образованного канатами нижнсго пояса в местах его перегиба под концами стоек.

Целью изобретения является упрощение

20 конструкции фермы, ее монтажа и уменьшение габарита опорных частей фермы.

Указанная цель достигается тем, что каждый натяжной блок выполняется в виде замкнутой жесткой прямоугольной рамы в плане, 25 одна из сторон которой имеет трубчатое ссчение с навитым на него гибким нижним поясом и шарнирно сосдинсна с всрхним поясом, противоположная ей опорная сторона рамы имеет силошиос круг,oñ ссчснис, а соединяю570678 шие их пара„ле-льные между собой стороны

":амы выполнены в виде дисков, между которыми закреплены концы гиб ого нижнего пояса.

1(роме того, гибкий нижний пояс очерчен по линии круга, а элементы решетки направлены по радиусам этого круга.

На фиг. 1 схематично изображена предложенная ферма, вид с Фасада; на фиг. 2 — то же, в плане; на фиг. 3 — сечение по А — А на фиг. 1; на фиг. 4 — хзел 1 на фиг. 1; на фиг.

5 — сечение по Б — Б на фиг. 4; на фиг. б— фрагмент верхнего пояса в положении, соответствующем фиг. 1; на фиг. 7 — узел II на фиг. 4; на фиг. 8 — сечение по  — В на фиг. 7.

Вантовая ферма содержит верхний жесткий пояс, cocTOHIIJHH из продольных элементов 1 и поперечных элементов решетки — горизонтальных уголков 2 и наклонных уголков 3, расположенных в вертикальных плоскостях, проходящих черсз продольные элементы 1.

1(руглые трубчатые элементы 4 неподвижно укреплены на нижних концах наклонных уголков 3.

На концах верхнего пояса расположены вертикальные листы 5 с круглыми отверстиями б для свободного ввода трубы 7 натяжного блока. Нижний гибкий пояс в виде канатов

8 навит на натяжные блоки, каждый из которых состоит из трубы 7, листов 9 и опорного вала 10. Листы 9 укреплены на торцах трубы

7, придают ей жесткость и фиксируют ее в габаритах верхнего пояса. Опорный вал 10 закреплен в дисках (рычагах) 11, которые вместе с трубой 7 образуют жесткую прямоугольную в плане раму натяжного блока.

В конструкцию натяжного блока входят также листы 12 и 13, соединенные болтами 14 и уголком 15, служащие для закрепления в натяжном блоке канатов 8.

Уголок 15 укреплен на дисках 11, лист 13 неподвижно связан с уголком 15 и, очерченный по кругу, предназначен для перегиба на нем канатов 8. Накладной лист 12 служит для фиксирования и зажима канатов в месте перегиба. Лист 12 затягивается болтами 14 к уголку 15 и листу 13, Ферма работает следующим образом.

Ферма, установленная на опорных валах

10, при нагружении по верхнему поясу передает нагрузку опорам. Натяжные блоки при этом натягивают канаты 8.

При возрастании нагрузки на ферму канаты 8 удлиняются и натяжные блоки получают угол поворота, обусловленный величиной удлинения канатов 8.

При этом опорные валы 10, оставаясь на уровне опорных площадок, перемещаются по горизонтали в зависимости от величины горизонтальной проекции рычага R, равного расстоянию между центрами сечений опор "oro вала 10 н трубы 7.

Вся ферма, кроме опорного вала 10, с увеличением нагрузок опускается по отношению

65 к уровню опорных площадок, Сохраняя по. стоянство свосй формы и расчетной схемы.

Монтаж фермы производится опусканием ее до установки опорных вал;,ü 10 на опорные площадки. Ферма с натянутыми канатами устанавливается в положение, когда опорный вал 10 опущен по отношению к ферме, а диски 11 упираются в концевой горизонтальный уголок 2, входящий в состав верхнего жесткого пояса.

В начальный момент установки фермы рычаг g натяжного блока занимаст положение, обозначенное на узле R, а труба 7 поднята над опорой (см. пунктирн:ю окружность М).

При предельных нагрузкал положение рычага обозначено Я„, а положение трубы 7 — окружностью N.

На чертеже узел 1 изображен в промежуточном положении, когда центр трубы 7 находится на одной горизонтали с центром опорного вала 10.

При предельных нагрузках опорный вал 10 находится на вертикали, совпадающей с центром тяжести сечения опорной конструкции (колонны, стойки). При этих условиях опорная конструкция испытывает только центральное сжатие, без моментов от эксцентриситета вертикальной силы.

Направление каната 8 нижнего пояса в крайней панели фермы (до набегания каната на трубу 7) установлено так, чтобы точка пересечения этого направления с горизонтальной осью верхнего пояса 1 также находилась на вертикали центра тяжести сечения колонны. Этим достигается равновесие сил в опорном узле при максимальных расчетных нагрузках.

Даже при максимальных нагрузках опорная площадка и элементы натяжного блока расположены ниже поверхности и конструкции кровли.

Монтаж производится непосредственной установкой фермы на опоры без заводки «в вилку».

Нижний пояс зафиксирован на контуре многоугольника, вписанного в круг, в результате чего усилие в канатах нижнего пояса уменьшено до 10О/О по сравнению с известной по прототипу фермой. Стойки верхнего пояса, передающие узловую нагрузку канатам нижнего пояса, направлены по биссектрисам углов образуемых канатами в точках их перегиба (по радиусам круга). Стойки при этом не испытывают поперечного изгиба.

Формула изобретения

1. Вантовая ферма, включающая верхний жесткий пояс, нижний гибкий пояс, соединяющие их жесткие элементы решетки и натяж ные блоки, расположенные на опорных частях фермы, имеющие разновеликие рычаги, отличающа яся тем, что, с целью упроще. ния конструкции фермы, ее монтажа и уменьшения габарита опорных частей фермы, каждый натяжной блок выполнен в виде замкну.

УуюУ

1 Р Х1

ЖггХ

У аГ,е

r — + Ф

Составитель Н. Павлова

Техред Е. Хмелева

Корректоры: Л. Денискина и T. Добровольская

Редактор E. Дайч

Подписное

Заказ 2095/9 Изд. № 736 Тираж 881

1!ПО 1 о" i,..:.рственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4,5

Типография, пр. Сапунова, 2 roII прямоугольной рамы в плане, одна из сторон которой имеет трубчатое сечение с навитым на него гибким нижним поясом и шарнирно соединена с верхним поясом, противоположная ей опорная сторона рамы имеет сплошное круглое сечение, а соединяющие их параллельные между собой стороны рамы выполнены в виде дисков, между которыми закреплены концы гибкого нижнего пояса.

2. Ферма по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения материалоемкости и снижения усилий в соединяющих пояса элементах решетки, гибкий нижний пояс очерчен го . иыии круга, а элементы решетки направ;cHhI II0 радиусам этого круга.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

5 1. Стрелецкий Н. С. и др. Металлические конструкции. М., Гос. изд-во литературы по строительству, 1961, с. 643.

2. Каталог рекомендуемых типов пространственных конструкций для зданий с боль10 шими пролетами. Шифр Т-370.01.-72, ЛенЗНИИЭП, М., 1973, с. 37 — 39.

3. Авторское свидетельство СССР № 514075, кл. Е 04С 3/02, 1973.