Висячая система

 

О П E (ii)920151

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцкалисткческнх

Республик

Ф

"Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.06.80 (21) 2946432/29-33 с присоединением заявки №вЂ” (51) М.К .

E 04 В 7/!4

Гоеударетвениый комитет (23) Приоритет— (53) УДК 60.024. .5 (088.8 ) Опубликовано 15.04.82. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 25.04.82 па делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. Л. Ружанский, А. А. Фадеев, А. И. Петраков, A. Г. Завьялов

A. H. Гродзенский ц з е ОО ЮЗ Н д, RЛТЛие-, Ордена Трудового Красного Знамени центральный научноЯИг)! т . "Э .1 " исследовательский и проектный институт строительнь@ - тт „ металлоконструкций (71) Заявитель (54) ВИСЯЧАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к строительству и может найти применение при сооружении большепролетных покрытий для зданий общественного и производственного назначения, в том числе с подвесным крановым оборудованием, а также для большепролетных мостов, трубопроводных переходов и т. п.

Известна висячая система, состоящая из ферм с гибкими поясами и решеткой и опорной частью в виде примыкающих зданий, воспринимающих внешние распоры висячей системы (1) .

Однако данная висячая система является недостаточно жесткой.

Наиболее .близкой к предлагаемой является висячая система, включающая фермы с гибкой решеткой, гибким верхним и жестким нижним поясами,пиноли прикрепленные к фундаментам, стойки-оттяжки и гибкие оттяжки верхнего пояса фермы. Жесткий нижний пояс выполнен с воспринятым распором (2).

Недостатком данной системы является ее повышенная металлоемкость вследствие того, что нижний жесткий пояс системы работает на сжатие, что требует обеспечения

2 устойчивости пояса и не позволяет применять высокопрочные материалы.

Цель изобретения — сокращение металлоем кости и увеличение жесткости системы.

Цель достигается тем, что висячая система, включающая фермы с гибкой решеткой, гибким верхним и жестким нижним поясами, пилоны, прикрепленные к фундаментам, стойки-оттяжки и гибкие оттяжки верхнего пояса фермы, снабжена расгорками, концевыми оттяжками, прикрепленными одними концами к фундаментам, другие концы которых прикреплены к распоркам или нижнему поясу фермы, а нижний пояс фермы выполнен в виде предварительно растянутой арки, соединенной в опорных зонах с распорками, установленными по касательной к контуру арки.

С целью обеспечения минимально необходимой площади застройки распорки прикреплены шарнирно к нижнему поясу, 2О концевые оттяжки прикреплены к распоркам в зонах их соединения с нижним поясом фермы, а каждый пилон выполнен составным по вь соте с верхним элементом в виде качающейся стойки, шарнирно опер920151 той на распорку, и нижним — в виде качающейся стойки, шарнирно опертой на фундамент или жестко защемленной в нем.

Кроме того, она снабжена дополнительными анкерными фундаментами, а концевые оттяжки могут быть прикреплены к распоркам в зонах их соединения со стойкамиоттяжками и заделаны в дополнительных анкерных фундаментах.

Кроме того, каждая оттяжка верхнего пояса фермы может быть выполнена сосгавной из частей, одна из которых прикреплена к распорке в зоне ее соединения со стойкой-оттяжкой, а другая заделана в:.0полнительнь:й анкерный фундамент конц:;. вой оттяжки посредством пружинной вставки, причем каждая концевая оттяжка посредством пружинной вставки закрсплена в дополнительный анкерный фундамент, Возможен вариант, при котором нижний пояс фермы и распорки выполнены в виде неразрезной арки, а пилоны — в виде цельной опоры с опорными элементами переменной высоты для установки нижнего пояса фермы.

Кроме того, при значительном увеличении вылета распорки система может быть выполнена в виде трехпролетной фермы.

На фиг. схематически изображена висячая система с концевыми оттяжками, прикрепленными к распоркам в зонах их соединения с нижним поясом и вертикальными подвесками; íà .

Висячая система включает фермы 1 с гибкой решеткой 2, состоя цей из вертикальных (фиг. 1) или наклонных (фиг. 2) подвесок, гибким верхним 3 и жестким нижним 4 пояс ми, пилоны 5, прикрепленные к фундаментам 6 стойки-оттяжки 7 и гибкие оттяжки 8 верхнего пояса фермы 1. жесткий нижний пояс 4 фермы выполнен в виде предварительно растянутой арки, соединенной в опорных зонах с распорками 9, установленными по касательной к контуру арки.

Распорки 9 могут быть соединены с нижним поясом 4 фермы 1 через шарниры 10 (фиг. 1 — 4) либо могут выполняться заодно с нижним поясом 4 (фиг. 5 и 6).

Концевые оттяжки 11 выполняются гибкими из высокопрочных материалов и могут быть прикреплены к распоркам 9 и к нижнему поясу фермы 4 в зонах их соединения между собой (фиг. 1), либо к распоркам 9 в зонах их соединения между собой (фиг. !), либо к распоркам 9 в зо5

1О

Зо

55 нах их соединения со стойками-оттяжками

7 (фиг. 3 — 6) . В первом случае (фиг. 1) концевые оттяжки 11 заделаны в фундаментах 6 стоек-оттяжек 7, во втором случае (фиг. 3) — в дополнительных анкерных фундаментах 12.

Оттяжки 8 верхнего пояса фермы I могут быть выполнены в виде одного или нескольких гибких элементов из высокопрочных материалов (например, канатов), собранных в один пучок, и прикреплены к распоркам 9 в зоне их соединения со стойкамиоттяжками 7 (фиг. 1 и 3) либо каждая оттяжка 8 может быть разделена на две части 13 и 14 (фиг. 4 и 5), одна из которых, оттяжка 13, прикреплена к распоркам 9 в зоне ее соединения со стойками-оттяжками

7, а другая оттяжка 14 заделана в анкерный фундамент 12 концевой оттяжки 11 через пружинную вставку 15, калиброванную на заданное усилие, причем концевые оттяжки 11 также заделаны в фундаменты

12 через подобные калиброванные пружинныее вста вк и 16.

В тех случаях, когда распорки 9 соединены с нижним поясом 4 фермы 1 через шарниры 10, каждый из пилонов 5 выполнен составным по высоте с верхним элементом 17 в виде качаю цейся стойки, опертой на распорку 9, и нижним элементом 18 в виде качающейся стойки или стойки, жесткой на изгиб и защемленной в фундаменте 19, В случае, если распорки 9 выполнены заодно с нижним поясом 4 фермы 1 в виде неразрезной арки, пилоны 5 выполнены в виде цельных по высоте опор с опорными элементами 20 переменной высоты для установки на пилоне нижнего пояса (фиг. 5).

При этом каждый пилон 5 может быть выполнен либо сквозным с тем, чтобы нижний пояс фермы проходил через него, либо Г-образным с тем, чтобы нижний пояс фермы проходил мимо ствола пилона.

Монтаж системы может производиться в следующем порядке.

Сначала устанавливаются нижние элементы 18 пилонов 5 и стойки-оттяжки 7, затем распорки 9 и верхние элементы 17 пилонов 5, далее концевые оттяжки 11 и гибкие элементы висячей системы: верхний пояс 3 с оттяжками 8 или 14 и элементы решетки 2, потом жесткий нижний пояс 4 фермы (причем монтажные элементы нижнего пояса 4 могут либо подвешиваться прямо к элементам решетки 2 с помощью, например, кабель-крана, либо устанавливаться на временных опорах). Производится выверка геометрии висячей системы и оформление монтажных стыков нижнего пояса, предварительное напряжение системы путем натяжения оттяжек 8 или 14 верхнего пояса фермы 1 на заданное усилие

N (фиг. 1 и 4). При этом в верхнем поясе

3, элементах решетки 2 и в арке нижнего пояса 4 возникают растягивающие усилия.

92015

)0

)5

Фор,юула изобретения

Если оттяжки верхнего пояса разделены на две части 14 и 13, то оттяжки 13 устанавливаются после осуществления предварительного напряжения, системы.

В собранном состоянии под воздействием основных вертикальных нагрузок предлагаемая конструкция работает как висячая система с воспринятым распором, т. е. в рабочем состоянии в нижнем поясе 4 и в распорках 9 действует сжимающее усилие, равное в пределе расчетному распору Н в верхнем поясе 3 висячей фермы 1. В результате этого, предварительным растяжением арки нижнего пояса 4 до величины, равной или несколько большей Н, можно полностью исключить сжатие в нижнем поясе системы.

При этом добавочные растягивающие усилия в верхнем поясе 3 и в оттяжках 8 могут быть сведены к минимально требуемой величине путем задания соответствующего соотношения стрелы провеса верхнего пояса 1в к стреле подъема нижнего пояса

1в

f". Например, при ††„ = 10, распор от предварительного растяжения в нижнем поясе

4 достигает расчетной величины Н при распоре в верхнем поясе системы, равном всего 0,1 H.

С целью исключения изгибающих моментов от равномерно распределенных нагрузок и от предварительного натяжения. арка нижнего пояса 4 должна быть очерчена по квадратной параболе так же, как кривая верхнего пояса 3.

Кроме того, конструкция может быть выполнена таким образом, чтобы практически вся распределенная расчетная нагрузка передавалась на верхний пояс. Так, для однопролетной,системы при отсутствии перемещений точек закрепления верхнего пояса можно показать, что коэффициент распределения нагрузки между верхним и нижним поясами s в г н в в

К <1н (н в Ен. Рн где ф с1," — та часть полной равномерно распределенной нагрузки q, на систему, которая приходится на верхний и нижний пояса фермы соответственно, причем о,=-y + ";

t, S, Е F,1" $" e" F — стрела провеса (подъема), длина и жесткость верхнего и нижнего поясов фермы соответственно.

5" 1

Например, при — „— — — 10, +- -в — — - -; К = 30, т. е. cf = 30с1".

В случае расположения концевых оттяжек ll, как показано на фиг. 1, распорки

9 оказываются дополнительно сжатыми усилиями преднапряжения, а в .случаях, соответствующих фиг. 3 — 6, усилиями преднапряжения растянуты и нижний пояс 4 и распорки 9.

Если концевые оттяжки 11 закреплены в фундаментах 6 или 12 «напрямую» (т. е. без применения калиброванных на требуемое

З0

1

6 усилие пружинных вставок 16), то при работе системы на расчетные нагрузки oI1pcделенная часть расчетного распора воспринимается концевыми оттяжками (в соотвегствии с соотношением жесткостей и соотношением углов наклона стержней, сходящихся в точке закрепления концевой оттяжки 11).

В тех случаях, когда концевые оттяжки

11 закреплеыы в фундаментах 6 или 12 через пружинные вставки 16, калиброванные на усилие предварительного )растяжения в этих оттяжках, при работе системы на расчетные нагрузки весь расчетный распор Н воспринимается только распорками 9 и нижним поясом 4, т. е. никаких дополнительных усилий в концевых оттяжках 11 не возникает.

Подобный эффект достигается при разделении оттяжек верхнего пояса 8 на две части 13 и 14, при закреплении оттяжек 14

B фундаментах !2 через калиброванные пружинные вставки 15. т. е. оттяжки 14 в этом случае работают только на усилия предварительного напряжения, а оттяжки 13 — — на усилия, возникающие при работе конструкции в процессе эксплуатации.

Рациональная конструктивная схем» большепролетной висячей системы. применение предварительного растяжения наиболее металлоемкого элементd -- сжатого нижнего пояса висячей фермы, позволяю .. снизить расходы стали на жесткий нижний пояс до ЗОО/р, а на конструкцшо в целом-до 160/р при одновременном велпчснпп жесткости системы.

1. Висячая система, включающая фермы е гибкой решеткой, гибким верхним и жестким нижним поясами, пилоны, прикрепленные к фундаментам, стойки-оттяжки и гибкие оттяжки верхнего пояса фермы, отличающаяся тем, что, с целью сокращения металлоемкости и увеЛичения жесткос ги системы, она снабжена распорками, концевыми оттяжками, прикрепленными одними концами к фундаментам, другие концы которых прикреплены к распоркам или нижнему поясу фермы, а нижний пояс фермы выполнен в виде предварительно растянутой арки, соединенной в опорных зонах с распорками, установленными по касательной к контуру арки.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения минимально необходимой площади застройки, распорки прикреплены шарнирно к нижнему поясу, концевые оттяжки прикреплены к распоркам в зонах их соединения с нижним поясом фермы, а каждый пилон выполнен составным по высоте с верхним элементом в виде качающейся стойки, шарнирно опертой

9201

7 на распорку и нижним — в виде качающейся стойки,. шарнирно опертой на фундамент или жестко защемленной в нем.

3. Система по и. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными анкерными фундаментами, а концевые оттяжки прикреплены к распоркам в зонах их соединения со стойками-оттяжками и заделаны в дополнительных анкерных фундаментах.

4. С стема по пп. 1 и 3, отличающаяся и о тем, что каждая оттяжка верхнего пояса фермы выполнена составной из частей, одна из которых прикреплена к распорке в зоне ее соединения со стойкой-оттяжкой, а другая заделана в дополнительный анкерный фундамент концевой оттяжки посредством пружинной вставки, а каждая конце5l вая оттяжка посредством пружинной вставки закреплена в дополнительный анкерный фу нда мент.

5. Система по пп. 1 3 и 4, отличающаяся тем, что нижний пояс фермы и распорки выполнены в виде неразрезной арки, а пилоны выполнены в виде цельной опоры с опорными элементами переменной высоты для уста— новки нижнего пояса фермы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Металлические конструкции. Специальный курс под ред. М. С. Стрелецкого

М., Стройиздат, 1965, с. 165, рис. X l V.1.

2. Гибмман Е. Е. Проектирование металлических мостов. М., «Транспорт», 1969, с. 320, рис. 201.

920151

12

f2

Составитель Н. Павлова

Редактор Л. Алексеенко Техред А. Бойкас Корректор Л. Бокшан

Заказ 2283 27 Тираж 72l Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4