Сетчатый купол

 

OFl ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CoIo3 Советскик

Соцналнстнчесннк

Респубями (ti>872678 (Е! } Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 16.01.80.(2 I ) 2869954/29-33 с ярнсоеаяненней заявки М (23 приоритет

ОпУблнкованО 15.10.81. Бюллетень J% 38

Дата ойубанковаиия описания 18.10.81 (51)М. Кл.

Е 04 В 7/10 фвуйаратаемб кенвтет

COO аа аеас взебреевяй а ещнпвй (53) УЙК 69.024. .4(088.8) Б. А. Сперанский, В. А. Савельев, В.. Макеров, В. РС™миур . г, ; „ и 4. С. Земс ова : -::-,й ! (72) Авторм изобретения

Уральский ордена Трудового Красного институт им. С. М. Кирова и Ордена центральный научно-. исследовательский строительных металлоконструкции ий мени (7 l ) Заявители (54) СЕТЧАТЫЙ КУПОЛ

Изобретение относится к строительству, в частности, к несущим конструкциям.покрытий зданий.и сооружений.

Известен стальной решетчатый сет-, чатый купол оранжереи диаметром 36 м в ФРГ. Решеттса купола однопоясиая с треугольными ячейками. В основу гео-, метрического лостроенна сетки купола ноножен правильный двадцатнгранник нкосаадр, вписанный в сферу. Грани нко- . саэдра служат основаннимн треугольнйх сферических сегментов. Каждый сегмент, в своээ очередь, расчленяетсн на шесть; десят четыре плоских треугольника, вертпины которьцс лежат на поверхности сферьт; Нниотнй контур купола оферт яа железобетоныу30 плиту И3 е

Известен также сетчатый купол диаметром 240 м, образованный.из отдельйык, соеднкенных между собой треуголь ных пространственных блоков j2)

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому сетчатый купол, втопочакнций нижнюю и верхнюю жесткую

l сетки, объединенные распорками и имеющие треугольные ячейки. Сетчатая поверхность его состоит из двухветвевых стержней, -расположенных в радиальных плоскостях. Стержни образуют систему пересекающихся арок при размещении части их по направлению сторон сегментов.

Вследствие двухслойной структуры каркас купола обладает большой жесткостью, что обеспечивает перекрытие больших пространств диаметром более 150 м (3 .

Однако эта конструкция при большом отношении g /Н V S, где 2 - диаметр Купола, Н - высота купола, относится к пологим куполам и характеризуется большим горизонтальным распором в опорном контуре, что требует особых конструктивных мероприятий для его восприятия.

Подъемистые купола (1) /Н (5) обладают меньшим распором, ио расход металла на 1 кв. м пола при этом не уменьшается вследствие возрастания площади поверхности купола. Кроме того, возрос- ший объем внутрикупольного пространст72678

3 8 ва зачастую не используется, но требует дополнительных расходов денежных средств на отопление.

Двухсетчатые купола, отличающиеся большой жесткостью, наиболее экономны по расходу материала для больших (свыше 90 м) диаметров сооружения. Для

- небольших (до 40 м) и средних (до 90 м) диаметров экономичнее односетчаФые купола, но они менее жестки (более деформативны) .

Во всех известных конструкциях пологих куполов наблюдается неравномерность распределения усилий в стержнях, что затрудняет унификацию и повышает число типов поперечных сечений стержней.

В качестве конструкционного материала применяются малоуглеродистые и частично низколегированные стали и алюминиевые сплавы. Высокопрочные стали, потенциально дающие наименьшую затрату стали, в куполах не используются оттого, что большая часть стержней сетчатых куполов испытывает. сжимающие усилия, а профили сжатых стержней назначаются по условию обеспечения устойчивости при очень существенном недоиспользовании высокой прочности металла.

Бель изобретения - уменьшение материалоемкости и строительной высоты купола.

Достигается эта цель тем, что в сетчатом куполе, включающем нижнюю и верхнюю жесткую сетки, объединенные распорками и имеющие треугольные ячейкй, нижняя сетка выполнена из провисающих гибких стержней, а размер каждой ее ячейки превышает размер ячейки верхней сетки в целое число раз, причем распорки выполнены в виде стоек, объединяющих узлы верхней и нижней сеток.

Нижняя сетка выполнена иэ пересекаю-. щихся в трех направлениях гибких элементов и всегда растянута, что позволяет полностью испольэовать их прочность.

Верхняя и нижняя сетки раздвинуты и между ними в узлах пересечения стержней нижней сетки размещены стойки из одного сжатого стержня или из пучка стержней. Предварительное напряжение осуществляют раэдвиганием стоек. Стойки подпирают верхнюю жесткую сетк;(, способствуют повьпцению ее общей и местной устойчивости и участвуют в регулировании усилий. Предварительное напряжение, кроме того, регулирует деформации системы.

На фиг, 1 схематически изображена верхняя сетка, вид сверху; на фиг, 2— нижняя сетка, вид сверху; на фиг. 3разрез А-А на фиг. 1 и 2.

Верхняя жесткая сетка 1 купола выполнена из отдельных прямолинейных стержней, образующих в пространстве треугольную решетку. Вершины треугольников лежат на поверхности сферического сегмента. Верхняя сетка составляет односетчатый пологий купол с отношением

Q/Í = 5-10. Верхняя сетка, например, и семи узлах 2 подперта жесткими стойками-распорками 3, которые расположены

15 между узлами верхней 1 и нижней 4 сеток. Длину стоек можно регулировать.

Стойки увеличивают жесткость всей системы в целом, уменьшают деформации верхней сетки от всех нагрузок, повышают жесткую устойчивость узлов верхней сетки, участвуют в регулировании усилий в стержнях верхней сетки. Стойки оперты на.узлы 5 нижней сетки.

Нижняя сетка 4 состоит, например, из девяти пересекающихся в трех направлениях гибких стержней, выполненных из высокопрочных стальных канатов. Ф(онпы гибких стержней закреплены в наружном контуре купола специальными анкерными

Зо. устройствами 6, позволяющими осуществлять напряжение системы в процессе сборки купола. Затяжки, составляющие нижнюю сетку, пересекаются в семи узлах и образуют двадцатичетырехгранник, вершины которого лежат на поверхности сферического сегмента диаметром 3, обращенного выпуклостью вниз с отношением стрелы подъема к диаметру в пределах 1/10 - 1/20. Элементы нижней

40 сетки испытывают только растяжение, поэтому не могут потерять устойчивость.

Вследствие этого в нижней сетке полностью используется высская прочность стальных канатов, изготовляемых иэ про45 волоки с временным сопротивлением разрыву 150-180 кг/мм, Наличие предварительно напряженной разряженной нижней сетки из высокопрочных стальных канатов позволяет существенно сократить затрату стали по сравнению с двухсетчатыми куполами при пролетах до

90 - 100 м путем искусственного регулирования (предварительного напряжения) усилий, выравнивающего и уменьшающего расчетные .усилия в стержнях верхней жесткой сетки, и полного использования высокой прочности материала нижней сетки.

872678

Фиг.!

Составитель Н, Павлова

Техред И. Асталош Корректор М. Демчик

Редактор В. Романенко

Заказ 8968/47 Тираж 768 П одпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Осуществимость данной конструкции доказана серией расчетов на ЭВМ и разработкой проектов опытных и реальных купольных покрытий.. Так для купола с D /Н= 7, пролетом 48 м при различных величинах усилия предваритель- . ного напряжения получена экономия стали 12 -19%.

Формула изобретения

Сетчатый купол, включающий нижнюю и верхнюю жесткую сетки, объединенные распорками и имеющие треугольные ячейки, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что, с целью уменьшения материалоемкости и строительной высоты купола, нижняя сетка выполи.на из провисающих гибких стержней, а размер каждой ее ячейки превышает размер ячейки верхней сетки в целое число раз, причем распорки выполнены в виде стоек, объединяющих узлы верхней и нижней сеток.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

10 1. Реферативная информация IIHHHCa

Госстроя СССР, серия Vill, Строительные конструкции. Строительная физика, 1975, вып. 4, с. 14-17.

2. Авторское свидетельство СССР

1 № 590414, кл. Е 04 В 7/10, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР № 196272, кл. Е 04 В 7/10, 1965 (прототип).