Сетчатая сферическая оболочка

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских (i,! 654773

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 03.03.77 (21) 2459090/29-33 (51) М. Кл.

E 04В 7/10 с присоединением заявки №

Государственный комитет (32) Приоритет (43) Опубликовано 30.03,79. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (53) УДК 69.024 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения (71) Заявитель

Б. Г. Мухин

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций (54) СЕТЧАТАЯ СФЕРИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям сетчатых сферических оболочек, которые могут быть использованы для покрытий зданий и сооружений различного назначения. 5

Известна сетчатая сферическая оболочка из пересекающихся изогнутых стержней трубчатого профиля, спирально восходящих от опорного кольца к вершине, и концентрических горизонтальных колец (свя- 10 зей) 11).

Недостатком известного решения является то, что стержни изогнуты не по плоским кривым. Это усложняет конструкцию, а также не дает возможности компоновать 15 оболочки покрытий на многоугольном плане.

Наиболее близким техническим решением является сетчатая сферическая оболочка, включающая пересекающиеся изогну- 20 тые по радиусу сферы стержни, узлы сопряжения которых соединены связями, расположенными в параллельных плоскостях, а перпендикулярная им ось образует постоянный угол с плоскостями расположения 25 изогнутых стержней, причем длины связей в каждой плоскости одинаковы (2).

В рамках известного решения затруднительно выполнение каркаса сетчатой оболочки в виде, например, зонтичного купола, 30 составленного из однотипных треугольных сферических оболочек, ограниченных по контуру линиями, не совпадающими с геодезическими направлениями.

Компоновка покрытий в виде комбинаций оболочек с переломами в местах сопряжений помимо улучшения статической работы системы позволяет добиваться снижения внутреннего объема перекрываемого помещения, позволяет расширить архитектурно-композиционные возможности покрытий данного типа.

Кроме того, в известном решении усложнено выполнение сопряжений связей с изогнутыми по радиусу сферы стержнями. Для вписывания в исходную поверхность сферы прямолинейные связи должны подходить к узлу под углами к касательной плоскости к оболочке, т. е. в плоскости расположения изогнутых стержней. Для сопряжения связей со стержнями необходимо изогнуть связь в месте подхода к узлу или по всей длине по радиусам параллелей, которые различны в пределах оболочки.

Целью изобретения является снижение материалоемкости при сохранении пространственной жесткости системы и расширение архитектурно-композиционных возможностей путем компоновки покрытий с переломами в местах сочленения оболочек.

654773

Поставленная цель достигается тем, что в сетчатой сферической оболочке, включающей изогнутые стержни, расположенные в плоскостях, имеющих постоянный угол наклона к оси вращения, и связи, длина которых вдоль каждой параллели постоянна, стержни изогнуты в двух направлениях в соответствии с постоянной геодезической и нормальной кривизнами линий пересечения сферы плоскостями, в которых расположены стержни, причем плоскости удалены от центра сферы на заданное расстояние.

Дополнительное расширение архитектурно-композиционных возможностей покрытий может быть достигнуто за счет того, что углы наклона плоскостей, в которых расположены стержни обоих направлений, и расстояния от центра сферы до плоскостей выполнены неодинаковой величины.

В случае, когда плоскости стержней обоих направлений параллельны оси вращения и отстоят от последней на постоянном расстоянии, возможно образование сетчатой оболочки на круглом плане.

Упрощение конструкции узла сопряжения элементов достигается за счет того, что связи, соединяющие узлы сопряжения стержней, выполнены изогнутыми по дуге большого круга сферы и расположены в меридиональных плоскостях, что позволяет, сохраняя основное преимущество известного решения — ограниченное число типоразмеров, упростить узлы сопряжения элементов оболочки.

На фиг. 1 изображена аксонометрическая схема каркаса треугольной сферической оболочки, когда плоскости, в которых расположены стержни, удалены на заданном расстоянии d от центра сферы; на фиг. 2 — то же, в плане; на фиг. 3 — схема оболочки в плане, стержни которой расположены в плоскостях, параллельных оси вращения и удаленных от последней на заданном расстоянии; на фиг. 4 — 6 — схемы покрытий, скомпонованных в виде сочетаний треугольных сетчатых сферических оболочек; на фиг. 7 — вариант выполнения узла сетчатой сферической оболочки.

Сетчатая сферическая оболочка включает пересекающиеся и изогнутые стержни 1, узлы которых соединены связями 2, лежащими в параллельных плоскостях 3. Плоскости 4, в которых расположены стержни

1, могут отстоять от центра сферы 5 на различных расстояниях, а также составлять с осью вращения 6 неодинаковые углы.

Узлы сопряжения стержней оболочки могут соединяться связями 7., лежащими в меридиональных плоскостях.

На основе треугольной сферической оболочки АВС могут быть скомпонованы раз10

60 личные покрытия многоугольной формы в плане. Благодаря тому, что стержни, ограничивающие с двух сторон оболочки, расположены в плоскостях, удаленных от центра сферы, в местах сопряжений оболочек образуются переломы поверхности. За счет этого происходит разгрузка полей оболочек и концентрация усилий в местах переломов. Это позволяет рационально использовать материал оболочки, повысить жесткость и устойчивость покрытия. Расположение стержней в плоскостях, параллельных центру сферы, дает возможность получить сетчатую оболочку, круглую в плане.

Выполнение связей в виде изогнутых по дуге больше круга стержней, расположенных в меридиональных плоскостях, позволяет упростить конструкцию узлов сопряжения оболочки, Формула изобретения

1. Сетчатая сферическая оболочка, включающая изогнутые стержни, расположенные в плоскостях, имеющих постоянный угол наклона к оси вращения, и связи, длина которых вдоль каждой параллели постоянна, отличающаяся тем, что, с целью снижения материалоемкости при сохранении пространственной жесткости и расширения архитектурно-композиционных возможностей путем компоновки покрытий с переломами в местах сочленения оболочек, стержни изогнуты в двух направлениях в соответствии с постоянной геодезической и нормальной кривизнами линий пересечения сферы плоскостями, в которых расположены стержни, причем плоскости удалены от центра сферы на заданное расстояние.

2. Сетчатая сферическая оболочка по п. 1, отличающаяся тем, что углы наклона плоскостей, в которых расположены стержни обоих направлений, и расстояния от центра сферы до плоскостей, выполнены неодинаковой величины.

3. Сетчатая сферическая оболочка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью образования круглых в плане покрытий, стержни расположены в плоскостях, параллельных оси вращения.

4. Сетчатая сферическая оболочка по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что связи выполнены изогнутыми по дуге большого круга сферы и расположены в меридиональных плоскостях.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Таиров В. Д. Сетчатые пространственные конструкции. Киев, «Будивельник», 1966, с. 17 — 19.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 494502, кл. Е 04В 7/10, 1974,