строительный элемент
Классы МПК: | E04B7/10 своды-оболочки, например гиперболически-параболической формы; сетчатые своды-оболочки; складные конструкции E04B1/32 арочные строительные конструкции; сводчатые строительные конструкции; складные конструкции |
Автор(ы): | Грачев В.А. |
Патентообладатель(и): | Самарский архитектурно-строительный институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-01-03 публикация патента:
10.05.1996 |
Использование: в несущих конструкциях арочных покрытий. Сущность: строительный элемент включает гофрированные лицевые листы, жестко соединенные друг с другом соединительной решеткой из гнутых профилей. Гофрированные листы расположены симметрично относительно продольной и поперечной осей элемента, выполнены криволинейными с трапецеидальными гофрами и разновеликими полками, обращенными своей большей шириной к наружным поверхностям элемента и имеющими посередине профилированные ребра полукруглого поперечного сечения, обращенные выпуклостью внутрь элемента, а соединительная решетка выполнена из дискретно размещенных по длине и (или) ширине элемента одинарных или составных по высоте жестко соединенных гофрированных полос и (или) гнутых профилей. 4 з. п. ф - лы, 7 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7
Формула изобретения
1. СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, включающий гофрированные лицевые листы, жестко соединенные друг с другом посредством соединительной решетки из гнутых профилей, отличающийся тем, что гофрированные листы расположены симметрично относительно продольной и поперечной осей элемента, выполнены криволинейными с трапецеидальными гофрами и разновеликими полками, обращенными своей большей шириной к наружным поверхностям элемента и имеющими посередине профилированные ребра полукруглого поперечного сечения, обращенные выпуклостью внутрь элемента, а соединительная решетка выполнена из дискретно размещенных по длине и (или) ширине элемента одинарных или составных по высоте жестко соединенных гофрированных полос и (или) гнутых профилей. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что гофрированные полосы или гнутые профили выполнены трапецеидальными с размещенными по их наклонным граням профилированными ребрами, имеющими полукруглое поперечное сечение и ориентированными вдоль осей гофр лицевых листов. 3. Элемент по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что гофрированные полосы изогнуты в плоскости гофр, объединены между собой по высоте сторонами, имеющими однаковые размеры, и установлены с шагом, изменяющимся в радиальном направлении пропорционально высотам гофрированных листов. 4. Элемент по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что соединительная решетка выполнена из спаренных по высоте гофрированных полос переменной ширины, большие полки которых прикреплены к гофрам лицевых листов с образованием между стыкуемыми гранями цилиндрических полостей, открытых с торцов. 5. Элемент по пп.1 4, отличающийся тем, что гофрированные полосы выполнены спаренными по толщине с образованием в местах совмещения наклонных граней профилированных ребер, образующих замкнутые полости цилиндрической формы.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к строительству, а именно к несущим конструкциям арочных покрытий. Из технической литературы известна однослойная конструкция сводов, образованная из криволинейных один или два раза профилированных листов, имеющих синусоидальное, трапецеидальное или прямоугольное сечения гофров, высота которых в зависимости от нагрузки и технологических возможностей колеблется от 100 до 600 мм, а толщина от 0,8 до 2 мм (кн. Легкие конструкции стальных зданий с применением гнутых профилей. Обзор. М. ВНИИИС, 1987, с. 36-39). К недостаткам этой конструкции относятся следующие: низкая несущая способность из-за склонности к местной потере устойчивости большеразмерных граней гофров, особенно имеющих двойное продольное и поперечное гофрирование; низкая крутильная жесткость открытой формы сечения, затрудняющая монтаж; нерациональное распределение материала в поперечных сечениях конструкции с учетом ее силовой работы на сжатие с изгибом; технологические ограничения на дальнейшее увеличение высоты профиля; скопление пыли и снега в глубоких складках покрытия; сложность прокладки внутренних коммуникаций. Наиболее близким техническим решением является конструкция свода американской фирмы "Behlen", приведенная в книге (Стальные конструкции из гнутых профилей в строительстве за рубежом. Обзор. М. ЦИНИС, 1971, с. 30, рис. 30, 31). Конструкция свода состоит из двух волнистых оцинкованных листов-настилов, связанных при помощи соединительных деталей элементами перекрестной решетки из гнутых профилей корытообразного сечения. Плоскости решеток расположены по образующим волнистой поверхности настила с шагом 1 м, а их стержни подходят к настилам под углом 45о. Недостатком этой конструкции является сложность их изготовления, обусловленная многодельностью и большим числом конструктивных элементов. Причем эффективность конструктивного решения снижается с уменьшением строительной высоты, а криволинейность свода получается за счет мелкого дробления свода на отправочные монтажные марки. Целью изобретения является упрощение изготовления, повышение несущей способности и жесткости строительного элемента. Эта цель достигается тем, что гофрированные листы расположены симметрично относительно продольной и поперечной осей элемента, выполнены криволинейными с трапецеидальными гофрами и разновеликими полками, обращенными своей большей шириной к наружным поверхностям элемента и имеющими посередине профилированные ребра полукруглого поперечного сечения, обращенные выпуклостью внутрь элемента, а соединительная решетка выполнена из дискретно размещенных по длине и (или) ширине элемента одинарных или составных по высоте жестко соединенных гофрированных полос и (или) гнутых профилей. Отличие состоит также в том, что гофрированные полосы или гнутые профили выполнены трапецеидальными с размещенными по их наклонным граням профилированными ребрами, имеющими полукруглое поперечное сечение и ориентированными вдоль осей гофров лицевых листов. Кроме того строительный элемент отличается тем, что гофрированные полосы изогнуты в плоскости гофров, объединены между собой по высоте сторонами, имеющими одинаковые размеры, и установлены с шагом, изменяющимся в радиальном направлении с приращением, пропорциональным высотам гофрированных полос. Еще одно отличие состоит в том, что соединительная решетка выполнена из спаренных по высоте гофрированных полос переменной ширины, большие полки которых прикреплены к гофрам лицевых листов с образованием между стыкуемыми гранями цилиндрических полостей, открытых с торцов. Другое отличие заключается в том, что гофрированные полосы выполнены спаренными по толщине с образованием в местах совмещения наклонных граней профилированных ребер, образующих замкнутые полости цилиндрической формы. Существенными отличиями заявленного объекта от известных из технической литературы конструктивных решений являются следующие признаки. Во-первых, это многослойность конструкции в сочетании с дискретным размещением между лицевыми листами гофрированных полос или гнутых профилей, образующих локально распределенную внутреннюю ячеистую структуру элемента. Многослойность строительного элемента позволяет рационально разместить конструкционный материал в поперечных сечениях, вследствие чего высота лицевых гофрированных листов может быть уменьшена. Снижение высоты гофров упрощает вальцовку листов и повышает качество, исключая опасность возникновения складок и морщин на стенках гофров. Изготовление лицевых листов с разновеликими гранями-полками повышает несущую способность и жесткость сечения изгибу, так как при размещении широких граней-полок снаружи достигается наибольшее удаление собственной оси листа от центральной оси инерции составного сечения, а вследствие этого возрастают значения важнейших геометрических характеристик: момента инерции и момента сопротивления. Вместе с тем, местная потеря устойчивости широких граней полок исключается усилением их средней части продольными профилированными ребрами с полукруглой формой поперечного сечения, обращенной выпуклостью внутрь элемента. Использование трапецеидальных по форме гофрированных полос или гнутых профилей, дискретно размещенных по длине и (или) ширине элемента, одинарных или составных по высоте, позволяет значительно сократить общее число конструктивных деталей, жестко связывающих лицевые листы между собой, и тем самым упростить изготовление строительного элемента. Создаваемая при этом внутри элемента локально распределенная ячеистая структура, в силу своей многосвязности, повышает жесткость конструкции, а дробностью размеров граней трапецеидальных гофров обеспечивается их местная устойчивость, поскольку последние взаимно поддерживают друг друга. С другой стороны, усиление наклонных граней гофров профилированными ребрами, имеющими полукруглое поперечное сечение и ориентированными вдоль осей гофров лицевых листов, позволяет увеличить высоту гофрированных полос и гнутых профилей и тем самым увеличить несущую способность и жесткость строительного элемента. Прочность и жесткость строительного элемента возрастут пропорционально высоте и половине квадрата высоты поперечного сечения (т.е. пропорционально моменту сопротивления и моменту инерции по формулам:W A x h; J A x h2/2,
где A площадь поперечного сечения одного лицевого листа;
h высота сечения строительного элемента между центрами тяжести гофрированных лицевых листов. В случае с гнутыми профилями значительно возрастает поперечная жесткость, так как их наклонными гранями создаются жесткие сплошно-стенчатые диафрагмы. Наличие продольных профилированных ребер полукруглой формы сечения на стыкуемых гранях полос соединительной решетки образует между ними цилиндрические полости, открытые с торцов, что облегчает послойную сборку конструкции. Это выражается в том, что образовавшиеся между ребрами трубчатые полости могут быть использованы для размещения в них болтов и шпилек, объединяющих стыкуемые грани гофров за счет фиксации их при помощи П-образных шайб-скоб или тарельчатых крышек с диаметральными прорезями. Упрощение изготовления строительного элемента в этом случае связано с простотой сборки и расширением возможностей выбора технологических решений. Вместе с тем, усиления граней гофров повышают их жесткость. Объединение гофрированных полос по толщине с образованием в местах совмещения наклонных граней профилированных ребер и замкнутых полостей цилиндрической формы значительно увеличивает их жесткость на изгиб и кручение по сравнению с сечением полукольца:
на поперечный изгиб
Кизгиба Jтрубы/Jполукольца 20
![строительный элемент, патент № 2059773](/images/patents/413/2059065/960.gif)
![строительный элемент, патент № 2059773](/images/patents/413/2059065/960.gif)
Jполукольца 3(R r)(R + r)3/20;
на кручение
Ккруч Jтрубы/Jполукольца
![строительный элемент, патент № 2059773](/images/patents/413/2059264/8771.gif)
![строительный элемент, патент № 2059773](/images/patents/413/2059065/960.gif)
Jполукольца
![строительный элемент, патент № 2059773](/images/patents/413/2059264/8771.gif)
![строительный элемент, патент № 2059773](/images/patents/413/2059065/960.gif)
![строительный элемент, патент № 2059773](/images/patents/413/2059014/916.gif)
![строительный элемент, патент № 2059773](/images/patents/413/2059026/945.gif)
![строительный элемент, патент № 2059773](/images/patents/413/2059014/916.gif)
hгофра высота гофрированной полосы в радиальном направлении;
![строительный элемент, патент № 2059773](/images/patents/413/2059026/945.gif)
1. Упрощение изготовления строительного элемента за счет:
уменьшения высоты гофрированных лицевых листов, вследствие чего облегчается их профилирование и вальцовка;
сокращения числа конструктивных элементов в результате использования непрерывных гофрированных полос и гнутых профилей с дискретным размещением их по площади элемента;
ячеистости (регулярности и повторяемости) внутреннего строения строительного элемента;
доступности и открытости мест сборки;
возможности широкого применения производительной точечной сварки;
расширения возможностей технологического выбора, реализованного в варианте со сборно-разборным соединением лицевых листов 1, 2, снабженных гофрированными полосами 3 с профильными ребрами 8 на стыкуемых сторонах. 2. Повышение несущей способности и жесткости строительного элемента вследствие рационального размещения в поперечных сечениях конструкционного материала, а также за счет многосвязности локально распределенной внутренней ячеистой структуры. А именно: выполнения лицевых листов 1, 2 с широкими гранями-полками, обращенными наружу; усиления широких граней гофрированных листов 1, 2, полос 3, гнутых профилей 5, профилированными ребрами, уменьшающими их гибкость; переменности ширины гофрированных полос 3. 3. Легкость, достигаемая за счет тонкостенности конструктивных элементов, упрощает транспортировку и монтаж. 4. Удобство размещения и свобода выбора направлений прокладки внутренних коммуникаций являются следствием открытого ячеистого строения внутренней структуры элемента. 5. Индустриальность и высокая степень заводской готовности.
Класс E04B7/10 своды-оболочки, например гиперболически-параболической формы; сетчатые своды-оболочки; складные конструкции
Класс E04B1/32 арочные строительные конструкции; сводчатые строительные конструкции; складные конструкции