CS216030B1

CS216030B1 - Reinforcement arch support

Info

Publication number: CS216030B1
Application number: CS323378A
Authority: CS
Inventors: Petr Moravek
Original assignee: Petr Moravek
Priority date: 1978-05-18
Filing date: 1978-05-18
Publication date: 1982-10-29

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.The purpose of the invention is to reduce the weight and increase the rigidity of roof arch structures. The purpose is achieved by reinforcing the arch belt with two groups of inclined struts, hinged or bolted to the arch belt, which are connected to the bent rod by a common joint.

Description

Vynález řeší vyztužený obloukový nosník pro konstrukce zastřešení halových objektů pozemních staveb.The invention solves a reinforced arch beam for roof construction of hall buildings of buildings.

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.The used arched roofing of large-span halls of buildings is statically designed as two-hinged, three-hinged with drawbar or fixed. Arches are also designed with biased straight or angled rods and cables. A common problem of steel arch structures is to ensure the stability of their slender paws in the plane of the arches, which must be dimensioned with high inherent bending stiffness, with a considerable consumption of material statically unused under the effect of prevailing uniform loads. The reinforcement of arches with a truss diagonal filler is usually uneconomical, as the upper and lower passports are stressed by different axial forces and the commonly proposed uniform cross-section is not fully statically utilized. The used reinforcement of arches with prestressed radial ropes from supports is very laborious. The disadvantage of currently used unreinforced arches is the considerable rise, which normally reaches up to 30% of the span. The resulting great curvature brings problems in the assembly of roof cladding.

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.The above drawbacks are overcome by an arch beam according to the invention, which consists of an arch band, a knuckle, and two groups of oblique struts attached in common joints on this and fixed to the arch in its plane by hinging.

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.By reinforcing the arch beam with oblique struts from the tie rod, the stability of the arch waist under unilateral random loading is significantly increased and extreme bending moments are reduced. At the same time, the ultimate load-bearing capacity of the arc beam is increased, i.e. the critical load at the stability limit under symmetrical load in the arc plane. Reinforced arch beams can be designed with a significantly lower bending stiffness of the compressed waist, with minimal deflection and curvature, with a lower overall construction height relative to unreinforced arches. For large span beams, the elastic deformations due to rope dilatation and the inelastic deformation due to the creep of the joints can be reduced by prestressing the continuous tie. From an assembly point of view, the reinforced arch beams can be designed as preferably four-hinged beams. Unlike lattice constructions, the reinforced arch beam behaves as a perfect joint system without minor stresses. Due to the nature of the structure, it is advantageous to use a plastic reserve in the material to compensate for bending moments. For conventional industrial hall spans, reinforced arches are up to 20% more economical than unreinforced arches; reinforced arch beams are up to 35% more efficient compared to efficient truss structures, while significantly reducing manufacturing effort while reducing the number of joints and members.

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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a two-hinged beam with a circular center line of an arched strip with articulated struts to the strip. The top joint for the three-joint beam alternative is indicated by dashed lines.

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 ohybovýchIn Fig. 2 an example of an arched reinforced beam with four joints with combined struts is shown, in the right part there is an alternative with fixed struts in the belt. Fig. 3 is a cross-sectional view of the beam in the plane A-A. Fig. 4 shows the bending curve in solid line

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.216 030 moments from a continuous vertical load on the left half of the low bending stiffness continuous bending strip for the two-hinged beam of FIG. 1, and the bending moments for the alternative three-hinged beam with a top hinge are dashed. The arrows show the direction of loading and reactions. Figure 5 is a solid line showing the bending moments generated by the effect of a constant normal force in the arc between the joints, with a maximum eccentricity f from the center line, for the two-hinged beam according to Figure 1. kloubem. The arrows show the axial forces in the arc belt and the struts.

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.The reinforced arch beam (Figs. 1, 3) consists of an arched band 1, a knuckle 2 and two groups of oblique struts 3 attached to the arched band 1 by hinges 4 or by clamping 6: and stabilized to the hitch 2 by hinges 5. the rod 2 is prevented by the clamps 7. The tie rod 2 is prestressed by means of rectification nuts and couplings 8. The arch band 1 is alternatively solved with a top joint 9 or with joints 10 (Fig. 2). The symbol N indicates the normal force in the arc, the symbol t _Q indicates the buckling of a part of the arc strip 1 above the joint of its slants 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.Both groups of oblique struts 3 form, with adjacent sections of arc-like lashing 1, rigid portions stabilizing the arcuate strip 1 and low bending stiffness in the vertical plane against the effects of unilateral loading. A vertical continuous uniform load on a flat two-or three-hinged continuous arcuate strip 1 with a sufficiently low bending stiffness generates continuous bending moments as shown in Figure 4. a horizontal plane acting in the direction of the imaginary straight joints of adjacent joints 4 or anchors 6 on the arc strip 1, with a maximum eccentricity f from the actual centerline of the arc strip 1. The course of continuous bending moments is continuously inverse to bending moments . By suitably selecting the geometric shape and center belt buckling, the resultant moments can be adapted to the requirements of the optimum design.

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.Reinforced arch beams are considerably more resistant to arches reinforced with a single or combined parallel-to-brace. The curves reinforced by inclined struts can advantageously be designed with a solid glued wood strip. Especially economical applications are for roofless roofing systems with extra-continuous continuous loading of the upper belt. At the tops of arched trusses can be situated longitudinal skylights minimally shaded by a subtle structure. Arched beams can be assembled from individual pre-fabricated elements directly on site using simple bolt connections.

Claims

A reinforced arch beam, characterized in that it consists of an arch band (1) and a restraint formed by a knuckle (2) and two groups of inclined struts (3) attached to the arch band (1), each group of inclined struts (3). ) is connected at the opposite end to a knuckle (2) in a common joint (5).

Reinforced arch beam according to claim 1, characterized in that the inclined struts (3) are connected to the arch band (1) by joints (4).

3. Reinforced arch beam according to claim 1, characterized in that the inclined struts (3) are connected to the arch band (1) by a snap (6).