Предварительно-напряженный купол и способ его монтажа

 

«.

A.À. Пятницкий l"; :": ! 1

Р

Х Е . . д . .,= /

,Иосковский ордена Трудового Красного Зна Мбкенер о-. строительный институт им. В.В. Куйбышева -., (72) Автор изобретения (71) Заявитель (S4) ПРЕДВАРИтКЛЬНО-НАПРЯЖБННЫй КУПОД

И СПОСОБ ЕГО МОНТАЖА

: Изобретение относится к строитель" ству, а более конкретно к конструкциЯ предварительно-напряженного купольного покрытия..

Известно купольное покрытие, включающее радиальные ребра, кольцевые ребра, опорные кольца, связи и прогоны. Профилированный настил и подвес- . ной потолок выполняют ограждающие функции 11 ).

Недостатком конструкции. является низкая технологичность, связанная с необходимостью изготовления большого числа сборочных элементов, различных длин и сечений. Профилированный настил и подвесной потолок не включаются в работу несущих конструкций и лишь догружают их. Возможности использования тонколистового материала ограничены из-за отсутствия предварительного напряжения.

Укаэанные недостатки частично устраняются в случае применения куполов

2 в форме выпукло-вогнутой линзы с пред. варительно-напряженными внешнсй и внутренней оболочками.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является купольное покрытие, включающее внешнюю оболочку и . каркас, расположенные между оболочками и радиальные и кольцевые: ребра с несимметричным поперечным сечением и опорное кольцо, при этом радиус кривизны внешней оболочки меньше радиуса кривизны внутренней оболочки. Реб4 ра имеют вид трехгранных пространственных брусьев. Ввиду необходимости крепления к ним внутренней оболочки ребра установлены более развитой частью вниз (2).

Известен способ монтажа предварительно-напряженного купольного покрытия, включающий установку опорного кольца, радиальных ребер, кольцевых ребер, внутренней и внешней оболочки

3 990 и создание предварительного напряжения путем подачи во внутреннюю полость купола, в надувные баллоны, избыточного давления (2).

Недостатком известной конструкции S является наличие в ней двух несущих систем, первая из которых — внешняя оболочка, а вторая - каркас с присоединенной к нему внутренней оболочкой. Напрягающие элементы (надувные баллоны) выполняют лишь распорное действие и не включаются в работу не" сущих систем. Все это является нарушением принципа концентрации материала и ведет в конечном итоге к увеличению стоимости конструкции. Кроме того, расположение ребер более разви-, той частью вниз невыгодно с точки зрения работы их на изгиб .и сжатие и увеличйвает материалоемкость каркаса. 20

Иэ-эа трудной доступности к баллонам и шлангам эксплуатация конструкции становится крайне неудобной.

В напряженнои системе внешняя оболочка и каркас воспринимают симметричные нагрузки от снега и собственного веса. Кроме того, ячейки каркаса, стянутые внешней оболочкой, рабо тают на сдвиг и воспринимают несимметричные ветровые нагрузки, действуНедостатком способа монтажа конст- рукции является сложность системы преднапряжения, делающая монтаж дорогостоящим и трудоемким. Большая суммарная поверхность и большое число соединений, к которым предъявляется требование герметичности, усложняет контроль качества монтажных работ.

Целью изобретения является снижение материалоемкости, трудоемкости изготовления и улучшения эксплуатаци- И ,онных качеств.

Указанная цель достигается тем, что в предварительно-напряженном куполе в форме выпукло-вогнутой линзы, включающем внешнюю и внутреннюю обо 40 лочки, расположенные между ними радиальные и кольцевые ребра с несимметричным поперечным сечением и опорное кольцо, при этом радиус кривизны внешней оболочки меньше радиуса кривизны внутренней оболочки, внутренняя и внешняя оболочки соединены с образованием герметичной полости с пониженным атмосферным давлением, при этом опорное кольцо выполнено со-,$0 ставным из верхней и нижней частей, между которыми закреплена внутренняя оболочка, а ребра размещены вверх развитой частью сечения, причем внешняя оболочка прикреплена к верхней р части опорного .кольца и ребер.

Внешняя оболочка может быть выпол. нена иэ отдельных листов.

992 4

Внутренняя оболочка может быть закреплена между верхней и нижней частью опорного кольца.

Кроме того, согласно способу монтажа предварительно-напряженного купола, включающему установку опорного кольца, радиальных ребер, кольцевых ребер, внутренней и,внешней оболочки и создание предварительного напряжения, перед созданием предварительного напряжения прикрепляют внешнюю оболочку к ребрам и верхней части опорного кольца, зажимают внутреннюю оболочку между частями опорного кольца, герметизируют полость между внешней и внутренней оболочками, после чего откачивают воздух иэ полости, понижая давление.

На фиг. 1 изображен купол, план; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3.

Купол имеет радиальные ребра 1 и кольцевые ребра 2. Внешняя оболочка

З.прикреплена к ребрам с помощью точечной сварки 4, а к опорному кольцу с помощью непрерывного сварного шва 5.

Внутренняя оболочка 6 закреплена по всему периметру контура между верхней 7 и нижней 8 частями опорного кольца с помощью болтов 9. Между верхней частью опорного кольца и внутрен; ней оболочкой размещена употняющая прокладка 10.

Сборка конструкции ведется следующим образом.

Ионтируется нижняя часть 8 опорного кольца, на него выкладывается внутренняя оболочка 6, уплотняющая прокладка 10 и устанавливается верхняя. часть 7 опорного кольца. Обе части стягиваются болтами 9. Далее монтиру" ются радиальные ребра 1 и кольцевые ребра 2. К ребрам прикрепляется внешняя оболочка 3. Внутреннюю полость купола соединяют трубкой 11 с вакуумметром 12 и вакуумным насосом 13. Насос создает в полости пониженное давление, колеблющееся в пределах 0,0900,101 ИПа. Избыточное атмосферное давление напрягает купол. формула изобретения ния материалоемкости, трудоемкости . изготовления и улучшения эксплуатационных качеств, внутренняя и внешняя оболочки соединены с образованием герметичной полости с пониженным ат" мосферным давлением, при этом опорное кольцо. выполнено составным из верхней и нижней частей, между которыми закреплена внутренняя оболочка, а ребра размещены вверх развитой частью сече" ния, причем внешняя оболочка прикреплена к верхней части опорного кольца и ребер.

2. Купол по и. 1, о т л и ч à e " шийся тем, что внешняя оболочка выполнена из отдельных листов.

3. Купол по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что внутренняя оболоч ка закреплена между верхней и нижней частью опорного кольца.

4. Способ монтажа предварительнонапряженного купола, включающий установку опорного кольца, радиальных ребер, кольцевых ребер, внутренней и внешней оболочки и создание предварительного напряжения, о т л и ч а ю " шийся тем, что, с целью снижения материалоемкости, трудоемкости изготовления и улучшения эксплуатационных качеств, перед созданием предварительного напряжения прикрепляют внешнюю оболочку к ребрам и верхней

5 9909 ющие на купол. Таким образом, напряженная внешняя оболочка заменяет -систему связей между ребрами. В процессе . предварительного напряжения внешняя оболочка и каркас распирают опорное кольцо, а внутренняя оболочка стягивает его. Так как радиус кривизны внутренней оболочки больше радиуса кривизны внешней оболочки, стягивание опорного кольца,.возникающее в результате предварительного напряжения, больше распора. Разница этих двух величин идет на погашение распора от внешних нагрузок.

Предлагаемый способ монтажа куполь-15 ного покрытия менее трудоемок. Не. требуется устройства многочисленных баллонов и разветвленной системы соединительных шлангов. Поверхность, к которой предъявляются требования гер- 20 метичности, уменьшается в 2-3 раза, повышается надежность конструкции и улучшаются ее эксплуатационные качества.

По сравнению с куполами известно" 25 конструкции в данном куполе значителг но расширяются возможности применения тонколистового высокопрочного материала. При этом внешняя и внутренняя оболочки выполняют не только огражда- зо ющие, но и несущие функции. Необходи-. мость установки профилированного ыастила, прогонов, подвесок, связей между ребрами и подвесного потолка .отпадает. Таким, образом, материалоемкостьз5 .купола может быть уменьшена до 253, а стоимость изготовления до 304. Внутренняя полость купола с разряженным воздухом снижает теплопотери покрытия и вдвое уменьшает затраты на его теплоизоляцию. Технологические или эстетические требования сферичности внутренней поверхности покрытия наиболее просто достигаются в предлагаемой конструкции, внутренняя оболочка ко.торой под действием атмосферного давления занимает строго сферическую форму. Конструкция может также найти применение в резервуарах, подвергаю-. щихся сейсмическим воздействиям. В заполненном резервуаре волны жидкости, поднятые землетрясением, вызывают гидродинамические удары о покрытие, и требуется значительное его усиление. В предлагаемой конструкции

55 внутренняя оболочка является демпфером и смягчает удары.

Считая, что стоимость одной тонны .купольных покрытий 350 руб., а сред92 6 няя экономия от внедрения изобретения

15, экономический эффект составляет

52,5 руб. на 1 т конструкций. Ориентировочная годовая потребность только в металлических купольных покрытиях составляет 30000 т.. Таким образом, ожидаемый годовой экономический эф" фект от максимального объема использования изобретения в металлических конструкциях составляет более полутора миллионов рублей. В перспективе объем использования купольных.покрытий значительно увеличится.

1. Предварительно-напряженный купол в форме выпукло-вогнутой линзы, включающий внешнюю и внутреннюю оболочки, расположенные между ними ради" альные и кольцевые ребра с несимметричным поперечным сечением и опорное кольцо, при этом радиус кривизны вне" шней оболочки меньше радиуса кривизны внутренней оболочки, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью сниже"

7 части опорного кольца, зажимают внутреннюю оболочку между частями опорного кольца, герметизируют полость между внешней и внутренней оболочками, после чего откачивают воздух иэ полости, понижая давление.

990992 8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Липницкий М.Е. Купола. И,, СИ, .1973, с. 64-70.

2. Авторское свидетельство СССР

N 231086, кл. Е 04 В 7/08, 1967.

- фиг.1

990992

Заказ 83/46

Тираж 722 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

«Ю

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

Составитель В. Виниченко

Редактор О. Юрковецкая Техред Т.Иаточка Корректор И. Шароши