сборное железобетонное сводчатое покрытие

Формула изобретения

1. Сборное железобетонное сводчатое покрытие с прямолинейной образующей его поверхности, опертое по продольным краям, содержащее панели с ребрами по контуру, шарнирно соединенные между собой по ширине покрытия, затяжки и гибкие связи, расположенные внутри свода покрытия, отличающееся тем, что гибкие связи выполнены в виде пространственной связевой системы, включающей наклонные стержни, соединенные между собой и закрепленные между торцами каждой второй панели по длине покрытия с образованием в плане ромбической системы связей, и дополнительные стержни, образующие с наклонными стержнями треугольную решетку, в узлах соединения которых размещены стойки, опирающиеся на ребра в середине панелей, а затяжки покрытия расположены в вертикальной плоскости узлов крепления наклонных стержней между торцами каждой второй панели.

2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что содержит в поперечном направлении более 3 ребристых панелей.

3. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что ребристая панель выполнена со световым проемом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано в качестве покрытия зданий и сооружений.

Известно сборное сводчатое покрытие пролетами 12-42 м, которое включает криволинейные железобетонные ребристые плиты шириной 3 м, образующие верхний пояс, и металлические затяжки с подвесками /1/. Плиты арок различных пролетов выполняются в одной и той же опалубочной форме. Арки пролетами 12 и 15 м выполняются цельными из одной плиты, пролетами 18-30 м - из двух плит трехшарнирными и пролетами 36-42 - м из трех плит двухшарнирными. Опирание свода предусмотрено на подстропильные балки таврового и трапецеидального сечений, установленных на колонны.

Недостатком этого конструктивного решения является большой расход материалов, особенно для сводчатых покрытий малых пролетов.

Известно также сводчатое покрытие с прямолинейной образующей его поверхности, включающее сборные панели, жестко соединенные между собой и опертые по продольным краям на уровне земли /2/. Покрытие снабжено поперечными диафрагмами и соединенными с ними продольными связями, параллельными образующей и расположенными в швах панелей или под ними. Распор покрытия воспринимается фундаментом.

Недостатком этого решения является необходимость устройства в часто расположенных диафрагмах, из-за того, что конструктивная система обладает малым запасом устойчивости, причем опасность потери устойчивости увеличивается с увеличением числа сборных панелей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является сборное железобетонное сводчатое покрытие с прямолинейной образующей его поверхности, опертое по продольным краям, включающее затяжки, три сборные панели в поперечном направлении, шарнирно соединенные между собой, и дополнительные гибкие связи между наружными торцами смежных панелей /3/. В известной конструкции затяжки свода, воспринимающие распор, расположены между ребрами смежных панелей, а гибкие связи - в плоскости затяжек. Панели опираются на подстропильные балки пролетом 6 м или фермы.

Недостатком такой конструкции является наличие затяжек в каждой паре ребер свода, что затрудняет монтаж. Наличие гибких связей в плоскости затяжек свода определяет его плоскостную работу, исключающую возможность перераспределения усилий, свойственную пространственным покрытиям. Конструктивное решение свода предусматривает увеличение его пролета до 60 м только с увеличением длины панелей до 24 м без увеличения количества сборных панелей в поперечном сечении свода.

Техническая задача заключается в упрощении монтажа конструкции покрытия, повышении устойчивости за счет образования пространственной связевой системы, при количестве сборных ребристых панелей по ширине пролета три и более.

Поставленная задача решается таким образом, что в сборном железобетонном сводчатом покрытии с прямолинейной образующей его поверхности, опертом по продольным краям, содержащем панели с ребрами по контуру, шарнирно соединенные между собой по ширине покрытия, затяжки и гибкие связи, расположенные внутри свода покрытия, согласно изобретению гибкие связи выполнены в виде пространственной связевой системы, включающей наклонные стержни, соединенные между собой и закрепленные между торцами каждой второй панели по длине покрытия с образованием в плане ромбической системы связей, и дополнительные стержни, образующие с наклонными стержнями треугольную решетку, в узлах соединения которых размещены стойки, опирающиеся на ребра в середине панелей, а затяжки покрытия расположены в вертикальной плоскости узлов крепления наклонных стержней между торцами каждой второй панели. Покрытие может содержать по ширине покрытия (в поперечном направлении) более трех ребристых панелей и ребристые панели могут быть выполнены со световыми проемами.

Предлагаемая конструкция сводчатого покрытия отличается от известной выполнением пространственной конструкции связевой системы, включающей наклонные стержни, соединенные между собой и закрепленные между торцами каждой второй панели по длине покрытия с образованием в плане ромбической системы связей, и дополнительные стержни, образующие с наклонными стержнями треугольную решетку, в узлах соединения которых размещены стойки, опирающиеся на ребра в середине панелей, а затяжки покрытия расположены в вертикальной плоскости узлов крепления наклонных стержней между торцами каждой второй панели. Покрытие может содержать по ширине покрытия (в поперечном направлении) более трех ребристых панелей и ребристые панели могут быть выполнены со световыми проемами.

Работа элементов конструкции под действием вертикальной нагрузки, приложенной к полкам панелей, характеризуется следующим.

Сборные железобетонные панели работают на внецентренное сжатие, при этом изгибающие моменты малы, поэтому полки и ребра панелей в направлении от оси свода к опорам оказываются целиком сжатыми. Распор системы воспринимается затяжками. Пространственная связевая система обеспечивает повышенную жесткость сводчатого покрытия, что позволяет располагать затяжки в швах не каждой панели, как это принято в плоскостной системе, а в швах каждой второй панели, что сокращает трудоемкость возведения покрытия и повышает комфортность помещения. Пространственная связевая система, образованная ромбической системой связей, обеспечивает высокую степень устойчивости конструкции, способствует перераспределению усилий, особенно при односторонней нагрузке на свод, а также сохранению несущей способности конструкции при непредвиденном выходе из строя какого-либо элемента.

На фиг.1 представлено сборное железобетонное сводчатое покрытие (вид сбоку); фиг.2 - то же, что и на фиг.1 (в плане); фиг.3 - то же, что и на фиг.1 (вариант 2 - покрытие из четырех панелей по ширине свода); фиг 4 узел I фиг.1; фиг 5 - узел II фиг.1; фиг.6 - А-А фиг.1 (фрагмент спаренных ребер панелей); фиг.7 - панель со световым проемом (в плане).

Сборное железобетонное сводчатое покрытие опирается по продольным краям на балки (или фермы) 1 и состоит из сборных железобетонных панелей 2 с ребрами по контуру, шарнирно соединенных между собой с помощью закладных деталей (см. фиг.4, 5), металлических затяжек 3, соединяющих наружные края свода, и пространственной связевой системы, включающей наклонные стержни 4, стойки 5 с напрягающим устройством, и дополнительные стержни 6. При этом наклонные стержни 4 соединены между собой и закреплены между торцами каждой второй панели 2 по длине покрытия с образованием в плане ромбической системы связей. Причем дополнительные стержни 6 образуют с наклонными стержнями 4 пространственную конструкцию в виде треугольной решетки, в узлах соединения которых размещены стойки 5.

Для образования шарнирного соединения панелей 2 между собой и с опорными балками 1 служат закладные детали 7 с отверстием для металлического шарнира 8, как один из вариантов шарнирного соединения. К закладным деталям 7 приварены арматурные стержни 9. На опорных балках 1 установлены детали 10 для шарнирного соединения с панелями 2 свода покрытия (см. фиг.4 и 5). Сборные железобетонные панели 2 имеют криволинейное очертание с максимальной высотой в средней части и состоят из полки 11 и ребер 12 с утолщением в нижней части и соединены между собой сваркой закладных деталей 13 (см. фиг.6).

При различных видах загружений при расчетах в наклонных стержнях 4 треугольной решетки и в дополнительной связи 6 выявлена возможность появления небольших сжимающих усилий, что недопустимо. Для их исключения в стержнях 4 и 6 необходимо создание предварительных растягивающих усилий, по величине превышающих возможные усилия сжатия. Растягивающие усилия в наклонных стержнях 4 и дополнительных стержнях 6, направленных к опорам, создаются с помощью стоек 5, напрягающим устройством, позволяющим придавать удлинение стойке. Растягивающее напряжение в дополнительных стержнях 6 создается с помощью различных устройств, например, талрепом. Увеличение количества панелей в покрытии, позволяющее увеличить его пролет, в целом не изменяет работу конструкции как пространственной сводчатой системы, однако, при этом увеличивается его стрела подъема и усилие в затяжках.

Монтаж конструкции свода производят укрупненными монтажными блоками, из двух сборных панелей 2, соединенных длинными сторонами. Крайние монтажные блоки изготавливают на стенде путем сварки закладных деталей 13 и установкой двух наклонных стержней 4, одного дополнительного стержня 6, направленного к опоре и стойки 5, оборудованной напрягающим устройством, с помощью которого стержням 4 и 6 придают начальное преднапряжение. Монтажные блоки средней части свода покрытия изготавливают также на стенде путем сварки закладных деталей 13 и установки наклонных стержней 4 и стойки 5. Наклонным стержням 4 придают предварительное напряжение посредством стойки 5 (см. фиг.1, 3).

На колонны устанавливают в проектное положение подстропильные балки 1, а вдоль шарнирных соединений внутри свода - монтажные стойки, после чего собирают и устанавливают затяжки 3, шарнирно закрепив их к подстропильным балкам (см. фиг.5), а по длине затяжки 3 крепят временно от провисания к монтажным стойкам. Средние монтажные блоки устанавливают на монтажные стойки, а крайние - одним концом на монтажные стойки, а другим - на балки 1. Монтажные блоки соединяют с помощью шарнирных узлов (см. фиг.4, 5), после чего устанавливают дополнительные стержни 6 и закрепляют затяжки 3 от провисания подвесками 14. Установленные блоки в узлах соединения наклонных стержней 4 и стоек 5 соединяют с дополнительными стержнями 6, которым талрепом придают предварительное натяжение. После чего монтажные стойки демонтируют.

Источники информации

1. Каталог рекомендуемых типов пространственных конструкций для применения при строительстве общественных зданий с большими пролетами. ЛЕНЗНИИЭП, шифр Т-370.01-72/11, Ленинград, 1979 г., стр.82-83.

2. SU Авторское свидетельство № 885483, кл. Е04В 7/08, БИ № 44, 30.11.81.

3. Мацелинский Р.Н. К выбору рациональных сборных пространственных конструкций покрытия одноэтажных промышленных зданий. Журнал "Промышленное строительство" № 8. М., 1965 г., стр.25-28. (прототип).