CZ303990B6 - Suspended cable roof - Google Patents
Suspended cable roof Download PDFInfo
- Publication number
- CZ303990B6 CZ303990B6 CZ20120377A CZ2012377A CZ303990B6 CZ 303990 B6 CZ303990 B6 CZ 303990B6 CZ 20120377 A CZ20120377 A CZ 20120377A CZ 2012377 A CZ2012377 A CZ 2012377A CZ 303990 B6 CZ303990 B6 CZ 303990B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- oval
- length
- axis
- suspension rope
- segments
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká visuté lanové střechy.The invention relates to a suspension rope roof.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Jsou známé různé typy zastřešení velkých v podstatě kruhových ploch, například rozměrných hal ve veletržním výstavnictví, nebo sportovišť pro halové sporty. Typ zastřešení je přizpůsoben využití zastřešeného prostoru. Zásadním omezením je zvláště požadavek na zachování spojitosti celé zastřešené plochy, která tak nemůže být narušena vnitřními opěrami střešní konstrukce.Various types of enclosures for large, essentially circular areas are known, such as large exhibition halls or indoor sports facilities. The type of roofing is adapted to the use of roofed space. In particular, the requirement to maintain the continuity of the entire roofed area, which cannot be impaired by the internal abutments of the roof structure, is a major limitation.
Známé jsou skořepinové konstrukce střech, které jsou tvořeny lanovou sítí, na níž jsou zavěšeny relativně tenké betonové panely. Tuhost konstrukce je dána předpětím kabelů vedených ve spárách mezi prvky.Known are shell roof constructions, which consist of a rope net on which relatively thin concrete panels are suspended. The rigidity of the structure is given by the prestressing of the cables routed in the joints between the elements.
Dalším řešením jsou konstrukce podporované vnějšími kabely. To obvykle poněkud snižuje možnosti splnit všechny požadavky estetické. Vlastní krytina je potom lehká, pružná a tím sama o sobě deformovatelná. To přináší problémy s údržbou, navíc bývá obtížné zajistit jednoznačný způsob svádění dešťové vody.Another solution is constructions supported by external cables. This usually somewhat reduces the possibility of meeting all aesthetic requirements. The actual covering is then light, flexible and thus deformable in itself. This brings maintenance problems, and it is also difficult to ensure a clear way of collecting rainwater.
Zvláštní požadavky jsou kladeny zastřešení atletických a fotbalových stadionů. Zde je totiž obvykle výhodné ponechat hrací plochu bez střechy a zastřešit pouze hlediště. Vzhledem k obdélníkovému tvaru těchto sportovišť a tomu odpovídajícímu půdorysu není vhodné, aby střecha měla půdorys mezikruží, jehož vnitřní průměr opisuje obdélníkovou plochu sportoviště a jehož šířka pokryje půdorysnou plochu hlediště. Podle dosavadního stavu techniky se řeší zastře30 šení půdorysu oválného pásu obvykle prostřednictvím trámových nebo příhradových systémů podporovaných případně volnými kabely. Takové zastřešení je například realizováno například na moderních fotbalových stadionech Greenpoint v Kapském městě nebo na Městském stadionu ve Wroclawi. Tyto konstrukce jsou náročné z hlediska spotřeby materiálu a provozní údržby, což se promítá jak do ceny pořizovací, tak i do provozních nákladů. Navíc například opěrné prostřed35 ky zvláště v podhledu střechy nejsou optimální z estetického hlediska.Special requirements are placed on roofing of athletic and football stadiums. In this case it is usually advantageous to leave the playing area without a roof and only to cover the auditorium. Due to the rectangular shape of these sports grounds and the corresponding ground plan, it is not appropriate for the roof to have a ground plan whose inner diameter describes the rectangular area of the sports ground and whose width covers the ground area of the auditorium. According to the state of the art, roofing of the plan view of an oval strip is usually solved by means of beam or lattice systems supported by possibly free cables. Such roofing is realized, for example, at the modern Greenpoint football stadiums in Cape Town or at the Municipal Stadium in Wroclaw. These constructions are demanding in terms of material consumption and operational maintenance, which translates into both purchase and operating costs. Moreover, for example, the support means, especially in the roof, are not optimal from an aesthetic point of view.
Cílem vynálezu je navrhnout systém skořepinové konstrukce střechy, jejíž půdorysná plocha je lépe přizpůsobena tvaru hlediště například fotbalového hřiště, přičemž mj. umožňuje zmenšit zastavěnou plochu, snížit spotřebu stavebního materiálu, což je podmíněno redukcí statického zatížení konstrukce, a dosáhnout příznivého estetického účinku.It is an object of the present invention to provide a roof shell system whose ground area is better adapted to the shape of the auditorium of a football field, inter alia, to reduce the built-up area, reduce building material consumption by reducing static load on the structure, and achieve aesthetic effect.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Cíle vynálezu je dosaženo visutou lanovou střechou, jejíž podstatou je to, že jejím půdorysem je oválný a/nebo eliptický pás vymezený křivkou vnitřního nosníku tvaru oválu nebo elipsy a vnějšího nosníku tvaru oválu nebo elipsy, přičemž vnější nosník je podepřen aje umístěn nad úrovní vnitřního nosníku, přičemž podélné a příčné osy vnějšího nosníku a vnitřního nosníku leží v půdorysu na společných přímkách. V tomto uspořádání lze dosáhnout dobrého statického zatížení konstrukce vnitřními silami.The object of the invention is achieved by a suspended rope roof, which is based on an oval and / or elliptical strip defined by a curve of an inner oval or ellipse-shaped girder and an outer oval or ellipse-shaped girder, the outer girder being supported and positioned above the inner girder wherein the longitudinal and transverse axes of the outer beam and the inner beam lie in plan view on common lines. In this arrangement, good static loading of the structure by internal forces can be achieved.
Vnitřní nosník je na vnějším nosníku zavěšen prostřednictvím radiálních lan nesoucích radiální segmenty s průvěsem střechy. To je předpokladem k využití skořepinové konstrukce vyznačující se malou spotřebou materiálu a tím i příznivého vzhledu stavby.The inner beam is suspended on the outer beam by means of radial ropes carrying radial segments with a roof sag. This is a prerequisite for the use of a shell construction characterized by low material consumption and thus a favorable appearance of the building.
- 1 CZ 303990 B6- 1 GB 303990 B6
Přitom je z technologických důvodů výhodné, když je radiální segment vytvořen z prefabrikovaných subsegmentů. Přitom je výhodné, když subsegmenty radiálních segmentů jsou vytvořeny z betonu, případně z kompozitního materiálu. To vede k lehké, pevné a stabilní konstrukci. Ktomu přispívá, mají-li subsegmenty radiálních segmentů na okrajích v podélném směru radiálního segmentu výztužná žebra.For technological reasons, it is advantageous if the radial segment is formed from prefabricated sub-segments. It is advantageous here that the sub-segments of the radial segments are made of concrete or composite material. This results in a lightweight, strong and stable construction. This contributes if the sub-segments of the radial segments at the edges have reinforcing ribs in the longitudinal direction of the radial segment.
Křivkou vnitřního nosníku je ovál o délce (p) vedlejší poloosy a délce (r) hlavní poloosy, přičemž křivkou vnějšího nosníku je ovál o délce (n) vedlejší poloosy a délce (m) hlavní poloosy, přičemž poměr (P22O) délky (p) vedlejší poloosy k délce (r) hlavní poloosy oválu příslušné vnitřnímu nosníku k poměru (P23O) délky (n) vedlejší poloosy k délce (m) hlavní poloosy oválu příslušné vnějšímu nosníku leží v rozmezí daném vztahem (P22O) P (P23O) = 0,75 až 1,25. Dodržením tolerance těchto geometrických poměrů lze dosáhnout podstatné redukce momentového zatížení obvodových nosníků.The inner beam curve is an oval of the length (p) of the minor half-axis and the length (r) of the main half-axis, the curve of the outer beam is the oval of the length (n) of the minor half-axis and the length (m) of the main half-axis. the minor half-axis to the length (r) of the major oval half-axis corresponding to the inner beam to the ratio (P23O) of the minor half-axis length (n) to the length (m) of the major oval half-axis to the external beam lies within (P22O) P (P23O) = 0; 75 to 1.25. By maintaining the tolerance of these geometrical conditions, a significant reduction of the moment load of the peripheral beams can be achieved.
Pokud jsou křivkami vnitřního nosníku a vnějšího nosníku elipsy, přičemž poměr (P22E) délky (p) vedlejší poloosy k délce (r) hlavní poloosy elipsy příslušné vnitřnímu nosníku (22) k poměru (P23E) délky (n) vedlejší poloosy k délce (m) hlavní poloosy elipsy příslušné vnějšímu nosníku (23) leží v rozmezí daném vztahem (P22E) / (P23E) = 0,75 až 1,25 je statické zatížení obvodových nosníků ohybovými momenty ještě příznivější.If the curves of the inner beam and the outer beam are ellipses, the ratio (P22E) of the length (p) of the minor half-axis to the length (r) of the major half-axis of the ellipse corresponding to the inner beam (22) ) the main ellipse half axis corresponding to the external beam (23) lies within the range given by (P22E) / (P23E) = 0.75 to 1.25, the static bending moments of the peripheral beams are even more favorable.
K příznivému statickému zatížení konstrukce přispívá, když plocha průmětu oválného nebo eliptického pásu má proměnnou Šířku, která je nejmenší ve směru vedlejší osy elips nebo největší šířky oválu. Toho lze u visuté membránové konstrukce střechy relativně snadno dosáhnout.It contributes to a favorable static load of the structure when the projection area of the oval or elliptical belt has a variable Width which is the smallest in the direction of the minor axis of the ellipse or the largest width of the oval. This is relatively easy to achieve with a roof-mounted membrane structure.
Je výhodné, když průvěs střechy je podél oválu nebo elipsy příslušné vnějšímu nosníku proměnný. Zvláště je výhodné, když je tohoto stavu dosaženo tím, že je vnější nosník vertikálně zvlněný.Preferably, the sag of the roof is variable along the oval or ellipse corresponding to the external beam. It is particularly advantageous if this condition is achieved by the outer beam being vertically undulating.
Pro dosažení požadované úrovně statického zatížení střechy je výhodné, když maximální průvěs je ve vedlejších vrcholech a minimální průvěs v hlavních vrcholech oválu nebo elipsy příslušné vnějšímu nosníku. Kromě příznivého statického zatížení konstrukce je výhodným aspektem i pozitivní estetický účinek.In order to achieve the desired level of static load on the roof, it is preferable that the maximum sag is at the minor vertices and the minimum sag at the major vertices of the oval or ellipse corresponding to the external beam. In addition to the favorable static load of the structure, a positive aesthetic effect is also an advantageous aspect.
V místě připojení radiálního lana k vnitřnímu a vnějšímu nosníku, je v důsledku průvěsu aktuálního radiálního lana vodorovné namáhání působící na vnitřní a vnější nosník přímo úměrné křivosti (u) nosníku v tomto místě. Tak lze prakticky dosáhnout bezmomentového namáhání obvodových nosníků střechy.At the point of attachment of the radial cable to the inner and outer beams, due to sagging of the current radial cable, the horizontal stress applied to the inner and outer beams is directly proportional to the curvature (s) of the beam at this point. In this way, virtually no stress can be achieved on the peripheral roof beams.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Příkladná provedení vynálezu jsou znázorněna na výkrese, kde značí obr. 1 obdélník fotbalového hřiště s hledištěm krytým střechou o obvyklém půdorysu tvaru kruhového mezikruží, obr. 2 obdélník fotbalového hřiště s hledištěm krytým oválným pásem podle technického řešení, obr. 3 svislé řezy konstrukcí střechy z obr. 2, obr. 4 průběh výškového zvlnění části oválného nosníku vymezené středovým úhlem 3,14 [rad], obr. 5 průřez vnějším oválným nosníkem střechy, obr. 6 průřez vnitřním oválným nosníkem střechy, obr. 7 příčný řez prefabrikovaným segmentem střechy s naznačenými předpínacími prostředky, obr. 8 průběh křivosti elipsy mezi hlavními vrcholy, obr. 9 průběh zatížení lineárně závislého na křivosti elipsy, obr. 10 výslednice zatížení podle křivosti (osové síly v lánech) a obr. 11 průvěsové křivky lan v rámci jednoho kvadrantu.1 shows a rectangle of a football field with an auditorium covered by a roof with the usual circular shape of a circular annulus, fig. 2 a rectangle of a football field with an auditorium covered by an oval strip according to the technical solution, fig. Fig. 2, Fig. 4 shows the height ripple of the oval beam section defined by a central angle of 3.14 [rad], Fig. 5 cross-section of the outer oval roof beam, Fig. 6 cross-section of the inner oval roof beam, Fig. 7 Fig. 8 shows the curve of the ellipse curvature between the main vertices, Fig. 9 shows the course of the load linearly dependent on the curvature of the ellipse, Fig. 10 the resultant of the load according to curvature (axial force in ropes) and Fig. 11.
Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Konstrukční systém visuté lanové střechy vychází ze známého půdorysu, kterým je podle dosavadního stavu techniky mezikruží I podle obr. 1. Radiálně uspořádaná nosná lana 11 jsou zakot5 véna do kruhového vnitřního nosníku 12 a většího kruhového vnějšího nosníku 13, přičemž kruhový vnější nosník 13 je uložen na opěrných pilířích a kruhový vnitřní nosník 12 je na něm zavěšen nosnými lany jj_ tak, že nosníky 12,13 jsou souosé. Výškový rozdíl mezi kruhovým vnějším nosníkem 13 a zavěšeným kruhovým vnitřním nosníkem J_2 je po celém obvodu konstantní. Na nosných lánech U jsou zavěšeny radiální segmenty 14, každý radiální segment j_4 je v uvedeném io provedení tvořen řadou například šestnácti subsegmentů 141. Subsegmenty 141 mají ve směru délky ď radiálního segmentu 14 šířku tť = 3m (pro názornost jsou dva sousední radiální segmenty 14 vyznačeny tmavě). Radiální segmenty 14 jsou vyrobeny z lehkého konstrukčního betonu. Po vyplnění spár vznikne celistvá skořepina, která je v konečné fázi stavby předepnuta předpínacími lany 15 vedenými rovněž v radiálním směru mezi souosými kruhovými nosníky 12 a 13.The suspension rope construction system is based on a known top view, which is an annulus I according to FIG. 1. The radially arranged support ropes 11 are anchored in a circular inner beam 12 and a larger circular outer beam 13, the circular outer beam 13 being supported. on the supporting pillars and the circular inner beam 12 is suspended on it by the support ropes 11 so that the beams 12, 13 are coaxial. The height difference between the circular outer beam 13 and the suspended circular inner beam 12 is constant over the entire circumference. Radial segments 14 are hinged on the support ropes 14, each radial segment 14 being in this embodiment formed by a series of, for example, sixteen sub-segments 141. Sub-segments 141 have a width t '= 3m in the length direction d of radial segment 14 (for illustration) dark). The radial segments 14 are made of lightweight structural concrete. After the joints are filled, a solid shell is formed which, at the final stage of the construction, is pre-stressed with prestressing ropes 15 also guided in the radial direction between coaxial circular beams 12 and 13.
Všechny použité radiální prvky, tedy nosná lana 11, radiální betonové segmenty 14 a předpínací lana J_5 jsou vzhledem ke konstrukci mezikruží shodné. Konstrukce přirozeně tvoří tzv. samokotvený systém, kdy vodorovné složky kotevních sil z nosných lan 11 jsou zachyceny kruhovými nosníky 12, 13, přičemž vyvolávají v kruhovém vnitřním nosníku 12 tahové namáhání a v kruhovém vnějším nosníku 13 tlakové namáhání.All the radial elements used, i.e. the supporting ropes 11, the radial concrete segments 14 and the prestressing ropes 15 are identical with respect to the construction of the annulus. The structures naturally form a so-called self-anchored system in which the horizontal components of the anchoring forces of the support ropes 11 are absorbed by the circular beams 12, 13, causing tensile stress in the circular inner beam 12 and compressive stress in the circular outer beam 13.
Z půdorysných ploch zastřešení hlediště tvaru mezikruží 1 a rozměru obdélníku fotbalové hrací plochy JO vyplývají nevýhody zastřešení. Poměrně velké plochy v rozích fotbalové hnací plochy 10 jsou kryty střechou, což je například z hlediska přírodního trávníku nevýhodou, stejně jako je nevýhodná velká vzdálenost hlediště od hrací plochy v oblasti středu hřištěm i velká šířka zasta25 věné plochy vzhledem k podélnému směru hřiště.The drawbacks of the roof area of the auditorium in the shape of annulus 1 and the size of the rectangle of the football pitch JO result from the disadvantages of the roofing. Relatively large areas at the corners of the football driving surface 10 are covered by a roof, which is a disadvantage for natural turf, for example, as is the large distance of the auditorium from the playing area in the center.
Vynález navrhuje modifikovat zastřešení o půdorysu ve tvaru mezikruží na půdorys ve tvaru oválného nebo eliptického pásu 2 podle obr. 2 až 9. Radiálně uspořádaná nosná lana 21 jsou zakotvena do oválného nebo eliptického vnitřního nosníku 22 a do oválného nebo eliptického vnějšího nosníku 23, přičemž vnější nosník 23 je uložen na opěrných pilířích 24. V dalším textu, nejedná-li se konkrétně o elipsu, je vzhledem k podobnosti oválu a elipsy používán u nosníků 22, 23 obecně termín „oválný“ nosník a ve smyslu hlavní a vedlejší osy elipsy termín „podélná“ a „příčná“ osa oválného nosníku. Na nosných lánech 21 jsou zavěšeny prefabrikované radiální segmenty 25 (pro názornost jsou dva sousední vyznačeny tmavě) z lehkého konstrukčního betonu tak, že podélné osy nosníků 22, 23 leží na společné přímce a vedlejší osy nosníků 22, 23 leží také na společné přímce. Každý radiální segment je ve směru své délky sestaven z řady subsegmentů 251, jejichž rozměr ve směru délky radiálního segmentu 25 je v podstatě stejný. Subsegmenty 251 mají v podstatě tvar lichoběžníků, přičemž se jejich rozměr ve směru kolmém na radiální osu segmentu 25 směrem od vnějšího nosníku 23 k vnitřnímu nosníku 22 zmenšuje. Po vyplnění spár mezi prefabrikovanými radiálními segmenty 25 a subsegmenty 251 a spár mezi prefabrikovanými radiálními segmenty 25 a oválnými nosníky 22, 23 vznikne celistvá skořepina, která je v konečné fázi stavby předepnuta předpínacími lany 26 vedenými rovněž v radiálním směru mezi oválnými nosníky 22 a 23. K předepnutí konstrukce lze využít alternativně nebo doplňkově radiálních nosných lan 21.The invention proposes to modify the annular roof top plan to the oval or elliptical strip 2 plan according to FIGS. 2 to 9. The radially arranged support ropes 21 are anchored to the oval or elliptical inner beam 22 and to the oval or elliptical outer beam 23, the outer the beam 23 is supported on the abutment pillars 24. In the following, unless it is specifically an ellipse, due to the similarity of the oval and the ellipse, the term "oval" beam is generally used for beams 22, 23 and longitudinal "and" transverse "axis of the oval beam. Prefabricated radial segments 25 (two adjacent ones are marked dark) are suspended on the support ropes 21 so that the longitudinal axes of the beams 22, 23 lie on a common line and the minor axes of the beams 22, 23 also lie on a common line. Each radial segment is constructed in the direction of its length from a series of sub-segments 251, whose dimension along the length of the radial segment 25 is substantially the same. The sub-segments 251 are substantially trapezoidal in shape, and their dimension decreases in the direction perpendicular to the radial axis of the segment 25 from the outer beam 23 to the inner beam 22. After filling the joints between the prefabricated radial segments 25 and the sub-segments 251 and the joints between the prefabricated radial segments 25 and the oval beams 22, 23, a solid shell is formed which is preloaded in the final phase of construction. Alternatively, or additionally, radial load-bearing ropes 21 may be used to prestress the structure.
Protože hlavním nosným prvkem jsou nosná lana 21, má betonová skořepina velmi malou tloušťku. V příkladném provedení je tloušťka c desky prefabrikovaných betonových segmentů 25, resp. subsegmentů 251, jen 100 mm. Podélné okraje sousedících prefabrikovaných betonových segmentů 25 jsou v příkladném provedení tvarovány do výztužného žebra 252 o výšce d =Since the main support element is the support ropes 21, the concrete shell has a very small thickness. In an exemplary embodiment, the slab thickness c is of precast concrete segments 25 and 25, respectively. subsegment 251, only 100 mm. The longitudinal edges of adjacent prefabricated concrete segments 25 are in the exemplary embodiment formed into a reinforcing rib 252 having a height d =
3 00 mm a šířce e = 300 mm, které tvoří kanál pro nosná lana 21 a předpínací lana 26. Lana 21, 26 tak rozdělují skořepinu na 108 prefabrikovaných radiálních segmentů 25. Šířka f jednotlivých radiálních segmentů 25 se směrem od elipsovitého vnějšího nosníku 23 k oválnému vnitřnímu nosníku 22 plynule mění cca z 6000 mm do 900 mm. Každý radiální segment 25 obsahuje v příkladném provedení řadu šestnácti subsegmentů 251. Šířka b subsegmentů 251 ve směru délky a radiálního segmentu 25 je vzhledem k proměnné šířce oválného pásu rovněž proměnná, a 300 mm and a width e = 300 mm, which form a channel for the support ropes 21 and prestressing ropes 26. The ropes 21, 26 thus divide the shell into 108 prefabricated radial segments 25. The width f of the individual radial segments 25 extends away from the elliptical outer beam 23 k. the oval inner beam 22 continuously changes from about 6000 mm to 900 mm. Each radial segment 25 comprises, in an exemplary embodiment, a series of sixteen sub-segments 251. The width b of the sub-segments 251 in the length direction and the radial segment 25 is also variable with respect to the variable width of the oval strip, and
mění se v rozmezí od 3,0 m (ve směru podélných os oválů) do 2,45 m (ve směru příčných os oblouků). V neznázorněném provedení mohou být nosná lana 21, případně a přepínací lana 26 uložena přímo v okrajích subsegmentu 251, přičemž subsegmenty 251 nemají výztužná žebra 252.varies from 3.0 m (in the direction of the longitudinal axis of the ovals) to 2.45 m (in the direction of the transverse axes of the arcs). In the embodiment (not shown), the carrier ropes 21 and optionally the change ropes 26 can be mounted directly in the edges of the sub-segment 251, the sub-segments 251 having no reinforcing ribs 252.
Železobetonový oválný vnější nosník 23, který je zatížen tlakovým namáháním, má přibližně obdélníkový průřez o výšce g = 1500 mm a šířce h = 3000 mm. Oválný vnitřní nosník 22, který je zatížen tahovým namáháním, je tvořen ocelovou trubkou o vnějším průměru i = 1200 mm s tloušťkou stěny k = 100 mm.The reinforced concrete oval outer beam 23, which is subjected to compressive stress, has an approximately rectangular cross section with a height of g = 1500 mm and a width h = 3000 mm. The oval inner beam 22, which is subjected to tensile stress, is formed by a steel tube with an outer diameter i = 1200 mm and a wall thickness k = 100 mm.
Půdorysný tvar oválného vnitřního nosníku 22 a oválného vnějšího nosníku 23 je dán požadavkem na zastřešení hlediště obklopujícího obdélníkovou fotbalovou hrací plochu o rozměru 105 x 68 m, který odpovídá středu standardního rozměru podle hracích pravidel.The ground plan shape of the oval inner beam 22 and the oval outer beam 23 is due to the roofing of the auditorium surrounding a rectangular 105 x 68 m soccer field that corresponds to the center of the standard size according to the playing rules.
V příkladném provedení jsou obvodové nosníky 22, 23 eliptické. To je předpokladem vytvoření ideálních statických podmínek konstrukce, při kterém, jak je dále uvedeno, je dosaženo bezmomentového namáhání obvodových nosníků 22, 23. Rozměry elips jsou uvedeny v obr. 3 s odkazem na řezy A-A a B-B z obr. 2, vertikální zvlnění elipsy eliptického vnějšího nosníku 23 je uvedeno na obr. 4, který znázorňuje průběh průvěsu ε [m] lan v závislosti na středové úhlu (g [rad].In an exemplary embodiment, the peripheral beams 22, 23 are elliptical. This is a prerequisite for creating ideal static structural conditions in which, as described below, the momentless stress of the peripheral beams 22, 23 is achieved. The ellipse dimensions are shown in Fig. 3 with reference to sections AA and BB of Fig. 2, vertical ellipse undulation. The elliptical outer beam 23 is shown in Fig. 4, which shows the sagging curve ε [m] of the ropes as a function of the center angle (g [rad]).
Hlavní osa elipsy eliptického vnějšího nosníku 23 vychází z vnějších rozměrů hlediště. Délka m její hlavní poloosy je tedy 110 m, její vedlejší poloosa má délku n = 90. Elipsa eliptického vnitřního nosníku 22 je navržena tak, aby poměr délky p její vedlejší poloosy k délce rje hlavní poloosy byl stejný, jako je poměr délky n vedlejší poloosy elipsy eliptického vnějšího nosníku 23 k délce m hlavní poloosy elipsy eliptického vnějšího nosníku 23. Toto je jeden ze dvou zásadních požadavků návrhu eliptické střechy, kterým je podmíněno vyloučení vodorovných deformací eliptických nosníků 22, 23 od působení kotevních sil v nosných lánech 21, resp. v předpínacích lánech 26.The major axis of the ellipse of the elliptical outer beam 23 is based on the external dimensions of the auditorium. Thus, the length m of its major half-axis is 110 m, its minor half-axis has a length of n = 90. The ellipse of the elliptical inner beam 22 is designed such that the ratio p of its minor half-axis to length r of the major half-axis is the same as This is one of the two essential requirements of the elliptical roof design, which requires the elimination of horizontal deformations of the elliptical beams 22, 23 from the action of the anchoring forces in the load-bearing ropes 21 and 22 respectively. in tendons 26.
Délka r hlavní poloosy elipsy eliptického vnitřního nosníku 22 je volena s ohledem na podélný vnitřní rozměr hlediště, tedy r = 62 m.The length r of the main half-axis of the elliptical inner beam 22 is chosen with respect to the longitudinal inner dimension of the auditorium, ie r = 62 m.
Potom z výše uvedené podmínky rovnosti poměrů poloos dané vztahemThen, from the above condition of equality of ratios half-axes given by the relation
P n *P n *
r m vyplývá délka p vedlejší poloosy elipsy vnitřního eliptického nosníku 23 n 90 p = — . r =-- 62 = 50,7 m 110r m results in the length p of the minor ellipse of the elliptical beam 23 n 90 p = -. r = - 62 = 50.7 m 110
Vedlejší poloosa elipsy eliptického vnitřního nosníku 22 má tedy v příkladném provedení délku Π = 50,7 m.Thus, in the exemplary embodiment, the minor ellipse of the elliptical inner beam 22 has a length Π = 50.7 m.
Půdorysná šířka pásu střechy se mění v rozmezí od 48 m (ve směru hlavních os elips, tedy ve směru řezu A-A) do 39,3 m (ve směru vedlejších os elips, tedy ve směru řezu B-B). Proto se mění i délka jednotlivých nosných lan 21 i předpínacích lan 26.The ground width of the roof strip varies from 48 m (in the direction of the major ellipses of the ellipses, ie in the cutting direction A-A) to 39.3 m (in the direction of the minor axes of the ellipses, ie in the cutting direction B-B). Therefore, the length of the individual support ropes 21 and the tensioning ropes 26 also vary.
Z důvodu vyloučení ohybového namáhání eliptických nosníků 22, 23 ve vodorovném směru, a tím k vyloučení vodorovných posunů elips působících značné svislé deformace, jsou síly v nosných lánech 21 navrženy tak, aby vodorovné zatížení eliptických nosníků 22, 23 bylo lineárněIn order to eliminate the bending stress of the elliptical beams 22, 23 in the horizontal direction and thereby avoid horizontal displacements of the ellipses causing considerable vertical deformation, the forces in the support ropes 21 are designed such that the horizontal load of the elliptical beams 22, 23 is linear
-4CZ 303990 B6 závislé na křivosti příslušných elips (obr. 8, 9). V tom případě platí následující vztah mezi průběhem křivosti a zatížením křivky s = t — = t · u, kdeDepending on the curvature of the respective ellipses (Fig. 8, 9). In this case, the following relationship applies between the curvature curve and the load of the curve s = t - = t · u, where
V sje vodorovné radiální zatížení křivky [N.m1], t je normálová síla v křivce od působícího zatížení [N], u je křivost křivky [m_1], resp.V s is the horizontal radial load of the curve [Nm 1 ], t is the normal force in the curve from the applied load [N], u is the curvature of the curve [m _1 ], respectively.
v je poloměr křivosti křivky [mj.v is the radius of curvature of the curve [inter alia.
Dodržení uvedeného vztahu je druhým zásadním požadavkem pro návrh eliptické střechy. Z diferenciálních podmínek rovnováhy na zakřiveném prutu vyplývá, že pokud normálové síly t jsou konstantní, pak vodorovné ohybové momenty w budou nulové a vodorovné deformace budou způsobeny pouze osovým stlačením, resp. roztažením obvodových elips. Z uvedeného vzorce vyplývá, že t = konst. právě tehdy, když vodorovné radiální zatížení sje lineárně závislé na křivosti u křivky.Compliance with this relationship is the second essential requirement for elliptical roof design. It follows from the differential equilibrium conditions on a curved beam that if the normal forces t are constant, then the horizontal bending moments w will be zero and the horizontal deformations will be caused by axial compression only. by extending the circumferential ellipses. From the above formula it follows that t = const. only when the horizontal radial load s is linearly dependent on the curvature of the curve.
Křivost elipsy není po její délce konstantní, tedy ani síly, resp. napětí, nemohou být v jednotlivých lánech 21, 26 stejné. Protože je eliptický pás symetrický kolem ortogonálních os, síly v lánech 21, 26 (šipky znázorňují jejich velikost a smysl) se liší pouze v rámci jednoho kvadrantu (obr. 10). Všechny čtyři kvadranty jsou shodné a v příkladném provedení obsahuje jeden kvadrant 27 prefabrikovaných segmentů 25 a podle konstrukčního provedení příslušný počet lan 21, resp. 26. Průvěs ε lan 21, 26 je vertikální vzdáleností bodů elips vnitřního nosníku 22 a vnějšího nosníku 23 ležících na společném průvodiči (obr. 3 a 11). Nestejného napětí v jednotlivých lánech je dosaženo pomocí různých průvěsů ε jednotlivých lan. To potom vede k proměnné vertikální vzdálenosti elips po délce konstrukce, tedy k dosažení proměnného průvěsu ε střechy svislým zvlněním eliptického vnějšího nosníku 23 (obr. 4). Vzájemná vertikální vzdálenost eliptického vnějšího nosníku 23 a eliptického vnitřního nosníku 22 se plynule mění z průvěsu ε™ = 8 ,0 m v místě hlavních vrcholů elips (na obr. 4 tyto body odpovídají středovým úhlům $_= 0 [rad] ag) = 3,14 [rad]) do hodnoty průvěsu gmax = 8,8 m (na obr. 4 tyto body odpovídají středový™ úhlům (j)_= 1,57 [rad], resp. φ = 4,71 [rad] mimo znázorněnou oblast křivky). Eliptická střecha tvoří stejně jako kruhová konstrukce samokotvený systém.The curvature of an ellipse is not constant along its length; voltage can not be the same in individual fields 21, 26. Since the elliptical strip is symmetrical about the orthogonal axes, the forces in the fields 21, 26 (the arrows indicate their size and sense) differ only within one quadrant (Fig. 10). All four quadrants are identical, and in the exemplary embodiment, one quadrant 27 comprises prefabricated segments 25 and, depending on the construction, the respective number of ropes 21 and 22, respectively. 26. The sag ε of cables 21, 26 is the vertical distance of the ellipses of the inner beam 22 and the outer beam 23 lying on the common guide (Figs. 3 and 11). Unequal tension in individual ropes is achieved by different sags ε of individual ropes. This then leads to a variable vertical distance of the ellipses along the length of the structure, thus achieving a variable sag of the roof by the vertical undulation of the elliptical outer beam 23 (Fig. 4). The relative vertical distance of the elliptical outer beam 23 and the elliptical inner beam 22 continuously fluctuates from the sag ε ™ = 8.0 m at the location of the major vertices of the ellipses (in Fig. 4 these correspond to the center angles $ _ = 0 [rad] and g) = 3. 14 [rad]) to a sag value of gm ax = 8.8 m (in Fig. 4, these points correspond to center angles (j) _ = 1.57 [rad] or φ = 4.71 [rad] outside the illustrated curve area). The elliptical roof, like the circular structure, forms a self-anchored system.
Popsané ideální příkladné provedení střechy tedy používá obvodové nosníky 22, 23 ve tvaru elips, přičemž poměry délek vnější a vnitřní poloosy elips obou nosníků jsou stejné. Navíc popsaným zvlněním vnějšího eliptického nosníku 23 je dosaženo průvěsu nosných, resp. předpínacích lan 21, 26, které vyvolává takové namáhání vnějšího a vnitřního nosníku 22, 23, při kterém bude po celé délce elips vnitřního a vnějšího eliptického nosníku 22, 23 v jejich průřezu pouze normálová síla t. V tom případě je vodorovné radiální zatížení s křivky vnitřního eliptického nos40 niku 22 přímo úměrné křivosti u křivky. Vodorovné ohybové momenty w budou nulové a vodorovné deformace eliptických nosníků 22, 23 budou způsobeny pouze jejich osovým stlačením, resp. roztažením.Thus, the described ideal exemplary embodiment of the roof uses elliptical circumferential beams 22, 23, wherein the ratio of the lengths of the outer and inner half-axes of the ellipses of both beams are the same. In addition, by the undulations of the outer elliptical beam 23 described above, sagging of the support and / or support beams is achieved. biasing ropes 21, 26 which cause a stress on the outer and inner beams 22, 23, in which only the normal force t will be along the entire length of the ellipses of the inner and outer elliptical beams 22, 23. of the internal elliptical nose 40 is proportional to the curvature of the curve. The horizontal bending moments w will be zero and the horizontal deformations of the elliptical beams 22, 23 will be caused only by their axial compression or deflection. stretching.
Je zřejmé, že v praxi je dosažení ideálních geometrických poměrů nereálné. Uvedené poměry délek poloos elips nebudou exaktně odpovídat výše uvedenému vztahu mezi nimi, nebo obvodové křivky nosníků 22, 23 nebudou vůbec elipsami ale ovály. Nebude zřejmě dosaženo ani stanoveného vertikálního zvlnění vnějšího nosníku 23, tedy ideálního průvěsu ε a tím i konstantní normálové síly t v průřezu nosníků 22, 23 a tedy bezmomentového namáhání nosníků 22, 23 ve vodorovném směru. Nevelké odchýlení od ideálních parametrů konstrukce je zřejmě nutné z hlediska výrobních nákladů.Obviously, in practice, achieving ideal geometrical conditions is unrealistic. Said half-ellipse length ratios will not exactly match the above relationship, or the circumferential curves of beams 22, 23 will not be ellipses at all but ovals. The specified vertical undulation of the external beam 23, i.e. the ideal sag ε and hence the constant normal force t in the cross-section of the beams 22, 23 and hence the momentless stress of the beams 22, 23 in the horizontal direction, is not likely to be achieved. A slight deviation from the ideal design parameters is obviously necessary in terms of production costs.
Čím budou odchylky od ideálního stavu menší, tím bude konstrukce méně namáhána působením vnitřních sil, což umožní optimalizovat její dimenzování. Otázka přiblížení se ideálnímu stavu se projeví snížením materiálových nákladů a nákladů s nimi spojených. Přiblížení se výše uvede- 5 CZ 303990 B6 ným ideálním rozměrům konstrukce uvedeným v příkladném provedení je potom otázkou kompromisu mezi vynaloženými nemateriálovými a materiálovými stavebními náklady, a samozřejmě užitnou hodnotou stavby.The smaller the deviations from the ideal state, the less stress will be applied to the structure due to internal forces, thus optimizing its design. The question of approaching the ideal state will result in a reduction in material costs and associated costs. Approaching the above ideal dimensions of the construction shown in the exemplary embodiment is then a matter of a compromise between the intangible and material construction costs incurred, and of course the utility value of the construction.
Výhodné provedení konstrukce se projeví již při nepřekročení limitních odchylek od ideálního stavu. Ty jsou podle vynálezu dány příkladnými provedeními. V nich je vzhledem k analogii tvaru elipsy a oválu (symetrického podle podélné a příčné osy) používán pro podélnou osu výraz „hlavní osa“ a pro příčnou osu výraz „vedlejší osa“.Advantageous construction of the structure becomes apparent even if the limit deviations from the ideal state are not exceeded. According to the invention, these are given by exemplary embodiments. In them, the term 'major axis' is used for the longitudinal axis and 'minor axis' for the transverse axis because of the analogy of the ellipse shape and the oval (symmetrical about the longitudinal and transverse axes).
Příklad 1:Example 1:
Křivkou vnitřního nosníku 22 je ovál o délce p vedlejší poloosy a délce r hlavní poloosy, a křivkou vnějšího nosníku 23 je ovál o délce n vedlejší poloosy a délce m hlavní poloosy. PotomThe curve of the inner beam 22 is an oval of the length p of the minor half-axis and the length r of the main half-axis, and the curve of the outer beam 23 is an oval of the length n of the minor half-axis and the length m of the major half-axis. Then
P nP n
P22O =— a P23O = — r m přičemž platí, žeP22O = - and P23O = - r m where:
P22OP22O
-= 1 ±0,25= 1 ± 0.25
P23OP23O
Příklad 2:Example 2:
Křivkou vnitřního nosníku 22 je elipsa o délce g vedlejší poloosy a délce r hlavní poloosy, a křivkou vnějšího nosníku 23 je elipsa o délce n vedlejší poloosy a délce m hlavní poloosy. PotomThe curve of the inner beam 22 is an ellipse with the length g of the minor half axis and the length r of the main half axis, and the curve of the outer beam 23 is an ellipse with the length n of the minor half axis and the length m of the main half axis. Then
P nP n
P22E = — aP23E = — r m přičemž platí, žeP22E = - aP23E = - r m where:
P22EP22E
-= 1 ± 0,25= 1 ± 0.25
P23EP23E
Za předpokladu dodržení tolerancí uvedených v příkladných provedeních lze podstatně redukovat ohybové momenty působící na obvodové nosníky 22, 23, což je zásadní výhodou konstrukce střechy podle vynálezu. Střecha je navíc dobře přizpůsobena ploše, kterou má zakrývat, přičemž je úsporná z hlediska spotřeby materiálu. Její tvar se spojitým zvlněním vnějším obvodového nosníku 23 vyvolává příznivý estetický účinek.Provided the tolerances given in the exemplary embodiments are kept, the bending moments acting on the circumferential beams 22, 23 can be substantially reduced, which is an essential advantage of the roof construction according to the invention. In addition, the roof is well adapted to the area to be covered, while saving on material consumption. Its shape with the continuous undulation of the outer peripheral beam 23 produces a favorable aesthetic effect.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20120377A CZ303990B6 (en) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | Suspended cable roof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20120377A CZ303990B6 (en) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | Suspended cable roof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2012377A3 CZ2012377A3 (en) | 2013-07-31 |
| CZ303990B6 true CZ303990B6 (en) | 2013-07-31 |
Family
ID=48856435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20120377A CZ303990B6 (en) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | Suspended cable roof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ303990B6 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3788014A (en) * | 1971-09-15 | 1974-01-29 | Steingass A & Sohn Fa | Roof |
| EP0161878A2 (en) * | 1984-05-04 | 1985-11-21 | David H. Geiger | Roof structure |
| JPH06185119A (en) * | 1992-12-21 | 1994-07-05 | Matsuda Hirata:Kk | Stadium structure |
| US5440840A (en) * | 1990-11-02 | 1995-08-15 | Weidlinger Associates, Inc. | Triangulated roof structure |
| US5857294A (en) * | 1994-08-05 | 1999-01-12 | Castro; Gerardo | Dome roof structure and method of designing and constructing same |
-
2012
- 2012-06-07 CZ CZ20120377A patent/CZ303990B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3788014A (en) * | 1971-09-15 | 1974-01-29 | Steingass A & Sohn Fa | Roof |
| EP0161878A2 (en) * | 1984-05-04 | 1985-11-21 | David H. Geiger | Roof structure |
| US5440840A (en) * | 1990-11-02 | 1995-08-15 | Weidlinger Associates, Inc. | Triangulated roof structure |
| JPH06185119A (en) * | 1992-12-21 | 1994-07-05 | Matsuda Hirata:Kk | Stadium structure |
| US5857294A (en) * | 1994-08-05 | 1999-01-12 | Castro; Gerardo | Dome roof structure and method of designing and constructing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2012377A3 (en) | 2013-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102251615B (en) | Prestressed metal sheet structural system and construction method thereof | |
| CN101597918B (en) | Prestressed giant brace-frame structure | |
| CN102587497B (en) | String truss structure with load-relieving effect and implementation method | |
| CA2053429C (en) | Bridge comprising a deck and at least two towers and process for the construction thereof | |
| KR101304262B1 (en) | Composite bridge using the tapered i-type girders | |
| KR20150095400A (en) | Hybrid cable structure system using radial hangers and earth-anchored cables and construction method thereof | |
| CN105804247A (en) | Cable dome structure with ridge rods and annular support rods | |
| KR101448161B1 (en) | Truss type hybrid beam structure | |
| KR20190119715A (en) | The composite box girder bridge structure with a support block and a tensile member, the construction method thereof | |
| KR101161644B1 (en) | Partially earth-anchored cable-stayed bridge using hinge connection parts and construction method for the same | |
| RU2567588C1 (en) | Steel rope roof | |
| CZ303990B6 (en) | Suspended cable roof | |
| JP2004324164A (en) | Method of constructing corrugated steel web pc bridge closure section | |
| KR20200056062A (en) | Long span structure and construction method using bending beam | |
| KR102173687B1 (en) | Soundproof tunnel for bridge | |
| KR102115518B1 (en) | Long span frame structure | |
| RU169612U1 (en) | Cable-stayed cable-stayed construction | |
| RU123031U1 (en) | ARCH MULTI-FUNCTIONAL MODULAR DESIGN (AMMK) | |
| RU164019U1 (en) | HYBRID COATING DESIGN | |
| KR19990068800A (en) | Assembly tensioning steel girder beam | |
| RU2767619C1 (en) | Structural element (embodiments) | |
| US6493895B1 (en) | Truss enhanced bridge girder | |
| CN114123064B (en) | Integral assembled cable bridge sunshade device easy to overhaul and application | |
| CN215888590U (en) | Large-span does not have roof truss cable membrane structure | |
| KR102633919B1 (en) | Cable suspension bridge in multi-directional paths |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20220607 |