CS216030B1 - Vyztužený obloukový nosník - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je snížení hmotnosti a zvýšení tuhosti střešních obloukových konstrukcí. Účelu se dosáhne vyztužením obloukového pasu dvěma skupinami šikmých zpěr, kloubově či vetknutím připojených k obloukovému pasu, které jsou na lomeném táhle spojeny společným kloubem.

Description

Vynález řeší vyztužený obloukový nosník pro konstrukce zastřešení halových objektů pozemních staveb.

Používaná obloukové konstrukce zastřešení velkorozponových hal pozemních staveb jsou staticky řešeny jako dvoukloubové, trojkloubové s táhlem nebo vetknuté. Oblouky se navrhují též s přeďpětím přímými nebo lomenými táhly a kabely. Společným problémem ocelových obloukových konstrukcí je zajištění stability jejich štíhlých paeů v rovině oblouků, které je n .tno dimensovat s vysokou vlastní ohybovou tuhostí, se značnou spotřebou materiálu staticky nevyužitého při účinku převládajících rovnoměrných zatížení. Vyztužení oblouků příhradovou diagonální výplní bývá neekonomické, neboť mezijetyčníky jsou horní i spodní pasy namáhány různými osovými silami, a běžně navrhovaný jednotný průřez není plně staticky využit. Používané vyztužení oblouků předpjatými radiálními lany z podpor je velmi pracná. Nevýhodou současně používaných nevyztužených oblouků je značné vzepětí, které dosahuje běžně až 30 % rozpětí. Z toho vyplývající značné křivost přináší problémy v kompletaci střešních plášťů.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny obloukovým nosníkem podle vynálezu, jehož podstatou je, že sestává z obloukového pásu, z lomeného táhla a ze dvou skupin šikmých vzpěr připojených ve společných kloubech na téhle a připevněných k oblouku v jeho rovině kloubově či vetknutím.

Vyztužením obloukového nosníku šikmými vzpěrami z táhla se podstatně zvýší stabilita obloukového pasu při jednostranném nahodilém zatížení a redukují se extrémní ohybové momenty. Zároveň se zvyšuje mezní únosnost obloukového nosníku, t.j. kritické zatížení na hranici stability při symetrickém zatížení v rovině oblouku. Vyztužené obloukové nosníky mohou být navrženy s podstatně nižší ohybovou tuhostí tlačeného pasu, s minimálním vzepětím i křivosti, s menší celkovou konstrukční výškou vůči nevyztuženým obloukům. Pro nosníky velkých rozpětí lze předpětím průběžného táhla redukovat pružné deformace dilatací lana, dále i nepružná deformace vlivem dotvarování spojů. Z montážního Hlediska lze vyztužená obloukové nosníky navrhovat výhodně jako štyřkloubové. Narozdíl od příhradovýeh konstrukcí se vyztužený obloukový nosník chová jsko dokonalá kloubová soustava bez podružných napětí, dochází k plnému využití průřezu mimostyčně zatíženého pásu i nad podpěrami spojitými momenty přičemž spojitostí pásu se podstatně redukují průhyby jednotlivých polí obloukového pásu. Vzhledem k charakteru konstrukce lze výhodně využít plastickou rezervu v materiálu při vyrovnání ohybových momentů. Pro běžné rozpony průmyslových hal jsou vyztužené oblouky úspornější až o 20 % vůči nevyztuženým obloukům; vůči efektivním příhradovýeh konstrukcím jsou vyztužené obloukové nosníky úspornější až o 35 %, zároveň s podstatným snížením výrobní pracnosti při omezení počtu styčníků a prvků.

Na připojených výkresech jsou znázorněny příklady provedení vyztuženého obloukového nosníku s plnostěnným průřezem horního pásu podle vynálezu, kde na obr. 1 je znázorněn dvojkloubový nosník s kruhovou střednicí obloukového pásu s kloubově uchycenými vzpěrami k pásu. Čárkovaně je vyznačen vrcholný kloub pro alternativu trojkloubového nosníku.

Ns obr. 2 je uveden příklad obloukového vyztuženého nosníku se čtyřmi klouby s kombinovanými vzpěrami, v pravé části je alternativa s vetknutými vzpěrami do pásu. Na obr. 3 je znázorněn příčný řez nosníkem v rovině A-A. Na obr. 4 je plnou čarou uveden průběh ohybových

216 030 momentů od spojitého svislého zatížení na levé polovině spojitého obloukového pásu s nízkou ohybovou tuhostí pro dvojkloubový nosník podle obr. 1, a čárkovaně je vyznačen průběh ohybových momentů pro alternativu trojkloubového nosníku s vrcholným kloubem. Šipkami je znázorněn směr zatížení a reakcí. Na obr. 5 je plnou čarou uveden průběh ohybových momentů vyvozených účinkem konstantní normální síly v obloukovém pásu mezi jednotlivými styčníky, s maximální výstředností f od střednice, pro dvojkloubový nosník podle obd. 1. Čárkovaně je vyznačen průběh těchto momentů pro alternativu trojkloubového nosníku s vrcholným kloubem. Šipkami jsou znázorněny osové síly v obloukovém pásu a vzpěrách.

Vyztužený obloukový nosník (obr. 1, 3) sestává z obloukového pásu 1, lomeného táhla 2 a dvou skupin Šikmých vzpěr 3 upevněných k obloukovému pásu 1 pomocí kloubů 4 nebo vetknutím 6:a stabilizovaných k táhlu 2 prostřednictvím kloubů 5. Prokluž kloubu 5 po táhle 2 je zamezen svorkami _7. Táhlo 2 je předpjato pomocí rektifikačních matic a spojek 8. Obloukový pás 1 je v alternativě řešen s vrcholovým kloubem 9 nebo s klouby 10 (obr. 2). Symbol N značí normálnou sílu v oblouku, symbol t_Q značí vzepětí části obloukového pásu 1 nad spojnicí jeho styčníků se šikmými vzpěrami 3.

Obě skupiny šikmých vzpěr 3 vytváří s přilehlými úseky obloukového lásu 1 tuhé části stabilizující obloukový pás 1 a nízkou ohybovou tuhostí ve svislé rovině proti Účinkům jednostranného zatížení. Svislé spojité rovnoměrné zatížení na plochém spojitém obloukovém pásu 1 se dvěma nebo třemi klouby, s dostatečně nízkou ohybovou tuhostí, vyvozuje spojité ohybové momenty podle obr. 4. V celé délce obloukového pásu 1 působí dále i normální tlaková síla N proměnná podle cosinu úhlu střednice s vodorovnou rovinou, které působí ve směru myšlených přímých spojftic sousedících kloubů 4 nebo vetknutí 6 na obloukovém pásu 1, s maxir mální'excentricitou f od skutečné střednice obloukového pásu 1. Průběh vyvozených spojitých ohybových momentů je spojitě inverzní k ohybovým momentům od rovnoměrného svislého spojitého zatížení. Vhodnou volbou geometrického tvaru a vzepětí střednice obloukového pásu 1 lze přizpůsobit průběh výsledných momentů požadavkům optimálního návrhu konstrukce.

Vyztužené obloukové nosníky jsou podstatně odolnější proti obloukům vyztuženým jednoduchým nebo kombinovaným vzpínadlem s paralelními vzpěrami. Oblouky vyztužené šikmými vzpěrami lze výhodně navrhovat s plnostěnným lepeným dřevěným pásem. Zvláší ekonomické uplatnění mají pro bezvaznicový systém zastřešení s mimostyčným spojitým zatížením horního pásu. Do vrcholů obloukových vazníků lze situovat podélné světlíky minimálně zastíněné subtilní konstrukcí. Obloukové nosníky lze sestavovat z jednotlivých předvyrobených prvků přímo na staveništi pomocí jednoduchých svorníkových spojů.

Claims (3)

1. Vyztužený obloukový nosník, vyznačený tím, že sestává z obloukového pásu (1) a vzpínadla, vytvořeného lomeným táhlem (2) a dvěma skupinami šikmých vzpěr (3), uchycených k obloukovému pásu (1), přičemž každá skupina šikmých vzpěr (3) je na opačném konci připojena k lomenému táhlu (2) ve společném kloubu (5).

2. Vyztužený obloukový nosník podle bodu 1, vyznačený tím, že šikmé vzpěry (3) jsou s obloukovým pásem (1) spojeny klouby (4).

3. Vyztužený obloukový nosník'podle bodu 1, vyznačený tím, že šikmé vzpěry (3) jsou s obloukovým pásem (1) spojeny vetknutím(6).