PL183325B1 - Kratownica przestrzenna bez elementów węzłowych - Google Patents

Abstract

1. Kratownica przestrzenna bez elementów wezlowych, w której sklad wchodza pierwsze (1) i drugie (2) ciagle górne profile pasów dzwigarów kratowych biegnace poprzecznie wzgledem siebie oraz pierwsze (3) i drugie (4) ciagle dolne profile pasów dzwigarów kratowych biegnace poprzecznie wzgledem siebie, oraz profile przekatne (5) laczace co najmniej niektóre miejsca wezlowe (6) górnych profili pasów dzwigarów kratowych z co najmniej niektórymi miejscami wezlowymi (7) dolnych profili pasów dzwigarów kratowych, w wyniku czego powstaja wezly konstrukcji ramowej, w których profile przekat- ne sa polaczone za pomoca swoich ciaglych powierzchni bocz- nych z co najmniej jednym z profili pasów dzwigarów krato- wych, znamienna tym, ze wszystkie, zarówno pierwsze jak i drugie górne profile (1, 2) pasów dzwigarów kratowych, oraz zarówno pierwsze jak i drogie dolne profile (3, 4) pasów dzwiga- rów kratowych zawieraja dwa ciagle plaskie ramiona (11), pomiedzy którymi tworzy sie w przekroju poprzecznym kat wierzcholkowy (2ß), ze profile przekatne (5) zawieraja co naj- mniej dwie ciagle powierzchnie boczne (12), które w przekroju poprzecznym tworza ze soba katy rozbieznosci (2a ), oraz ze profile przekatne (5) sa przymocowane w wezlach (6, 7) bezpo- srednio swoimi ciaglymi powierzchniami bocznymi (12) zarów- no do pierwszych jak i drugich górnych profili (1, 2) pasów dzwigarów kratowych i, odpowiednio, zarówno do pierwszych jak i drugich dolnych profili (3, 4) pasów dzwigarów kratowych do ich ciaglych plaskich ramion (11). F i g . 1 PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy kratownicy przestrzennej bez elementów węzłowych, w której skład wchodzą ciągłe górne pasy dźwigara kratowego, pierwszy i drugi, biegnące poprzecznie względem siebie, oraz ciągłe dolne pasy dźwigara kratowego, pierwszy i drugi, biegnące poprzecznie względem siebie, a także profile przekątne łączące co najmniej niektóre punkty węzłowe górnych profili pasów dźwigarów kratowych z co najmniej niektórymi z punktów węzłowych dolnych profili pasów dźwigarów kratowych, w wyniku czego powstają węzły kratownicy przestrzennej, w których ciągłe powierzchnie boczne profili przekątnych są przymocowane do co najmniej jednego z profili pasów dźwigarów kratowych.

Zatem w niniejszym zgłoszeniu patentowym, pod pojęciem kratownicy przestrzennej należy rozumieć konstrukcję ramową z górnymi pasami dźwigarów kratowych i dolnymi pasami dźwigarów kratowych tworzących górną kratownicę dźwigarową lub dolne kratownice dźwigarowe oraz, w pewnej odległości od nich, dolną kratownicę dźwigarową lub dolne kratownice dźwigarowe. W zasadzie, kratownicę przestrzenną tego typu możną zatem rozciągać w kierunku tych kratownic do nieskończoności, wydłużając te elementy, które stanowią górne i dolne pasy dźwigarów kratowych i zwiększając ich liczbę w kierunkach poprzecznych. Zatem taka kratownica przestrzenna ma dowolną wymaganą długość i dowolną wymaganą szerokość oraz, prostopadle do nich, grubość znacząco mniejszą zarówno od długości jak i szerokości kratownicy przestrzennej. Wzdłuż długości kratownicy przestrzennej biegną co najmniej dwa pasy dźwigarów kratowych a wzdłuż szerokości co najmniej dwa pasy dźwigarów kratowych, przecinające wspomniane powyżej pasy dźwigarów kratowych. Zatem wynalazek odnosi się do płytowych kratownic przestrzennych, a nie do konstrukcji z kolumnami lub belkami o grubości i szerokości ograniczonej projektem konstrukcji i mających tylko jeden wymiar, tj. długość, który możną wydłużać bez ograniczeń. W skład płytowych kratownic przestrzennych wchodzą zazwyczaj liczne pierwsze i drugie górne profile pasów dźwigarów kratowych biegnące poprzecznie do siebie, oraz wiele pierwszych i drugich dolnych profili pasów dźwigarów kratowych biegnących poprzecznie do siebie. Punkty węzłowe górnych profili pasów dźwigarów kratowych są w jednej takiej kratownicy przestrzennej połączone z punktami węzłowymi dolnych profili pasów dźwigarów kratowych za pomocą przekątnych ściągów, w którym do przypadku w punktach węzłowych przekątnych ściągów z tymi profilami pasów dźwigarów kratowych powstają węzły. Zatem łączące te węzły przekątne ściągi utrzymują górne profile pasów dźwigarów kratowych w pewnej odległości od dolnych profili pasów dźwigarów kratowych, co stanowi charakterystyczną grubość kratownicy przestrzennej, a równocześnie zmniejsza siły pomiędzy profilami pasów dźwigarów kratowych. Zazwyczaj węzły te tworzy się w punktach węzłowych profili pasów dźwigarów kratowych, ale można je również tworzyć za pomocą przekątnych ściągów również w innych punktach profili pasów dźwigarów kratowych. Ogólnie, z jednym węzłem łączy się wiele przekątnych ścią

183 325 gów, na przykład zazwyczaj cztery ściągi przekątne, które są zorientowane od węzła symetrycznie i biegną ostrosłupowe w różnych kierunkach ku przeciwległym pasom dźwigarów kratowych. W zależności od położenia tych przekątnych ściągów, a tym samym od położenia węzłów, oraz od orientacji przekątnych ściągów, uzyskuje się różnorodne, powszechnie znane, geometrie kratownic przestrzennych.

Rozpoczynając od opisanej powyżej zasady kratownicy przestrzennej, wyraźnie widać, że kratownicę przestrzenną można utworzyć z oddzielnych elementów węzłowych i oddzielnych prętów łączących elementy węzłowe, przy czym pręty w górnej kratownicy z pasów dźwigarów kratowych oraz pręty w dolnej kratownicy z pasów dźwigarów kratowych tworzą linie, a tym samym elementy pasów dźwigarów kratowych, natomiast pręty łączące pasy dźwigarów kratowych tworzą przekątne ściągi. Zaletą tego układu jest możliwość projektowania i wytwarzania każdego pręta bazując na obciążeniach działających na dany element ramy. Zatem pręty biegnące w różnych kierunkach są w układach tego typu zazwyczaj różne. Tego typu kratownice przestrzenne wyposażone w elementy węzłowe opisano w publikacjach FI-80 935, FI-92 508 i DE-2 413 529. Ze względu jednak na złożoną budowę elementów węzłowych oraz na to, że do produkcji członów pasów dźwigarów kratowych i przekątnych ściągów trzeba wytwarzać dużą liczbę różnych prętów, konstrukcja ramowa tego typu jest w praktyce kosztowna. Ponadto, ponieważ przy jej montażu konieczne jest uwzględnienie tego,. że różne pręty pasują tylko w niektóre miejsca i w niektórych położeniach, montaż takiej konstrukcji ramowej z elementami węzłowymi jest również skomplikowany i czasochłonny. Do wzrostu kosztów przyczynia się również to, że prętów wyprodukowanych z przeznaczeniem do pewnych konkretnych kratownic przestrzennych nie można zazwyczaj zastosować w żadnych innych kratownicach przestrzennych; każda rama musi być wykonana z elementów konstrukcyjnych zaprojektowanych i wykonanych specjalnie do niej. Powoduje to zatem dalszy wzrost kosztów, albowiem wyklucza możliwość zastosowania produkcji seryjnej lub ciągłej. W publikacji CH-429 086 również opisano konstrukcję ramową w której elementy węzłowe są albo członami w kształcie płaskowników albo częściami profilu Teowego, a zatem mają proste kształty. Konstrukcja taka składa się z bardzo dużej liczby części i jest bardzo droga w produkcji i montażu. Tym, co uzyskano dzięki tej zaproponowanej konstrukcji nie jest oryginalna kratownica przestrzenna, ale kombinacja równoległych i/lub przecinających się płaskich kratownic.

W publikacji US-5 5 165 214 i EP-128 431 opisano kratownice przestrzenne bez elementów węzłowych, składające się z ciągłych górnych profili pasów dźwigarów kratowych biegnących poprzecznie do siebie i ciągłych dolnych profili pasów dźwigarów kratowych biegnących poprzecznie do siebie, oraz z profili przekątnych łączących profile pasów dźwigarów kratowych. Zatem według tej publikacji, profile pasów dźwigarów kratowych są ciągłe, tj. nie są one przecięte na części o długości odpowiadającej odległości pomiędzy węzłami; są one kształtami profili biegnących ciągle przez górny i dolny pas dźwigara kratowego. W celu umożliwienia przymocowania końców profili przekątnych do ciągłych profili pasów dźwigarów kratowych, końce odcinków profili przekątnych są wygięte i, w razie potrzeby, również odmiennie ukształtowane, na przykład spłaszczone, dzięki czemu profile przekątne można mocować z profilami pasów dźwigarów kratowych za pomocą śrub. Dzięki temu, że nie trzeba wytwarzać oddzielnych skomplikowanych elementów węzłowych oraz że profile pasów dźwigarów kratowych mogą być profilami ciągłymi, kratownice przestrzenne tego typu są bardziej korzystne od opisanych wcześniej konstrukcji ramowych z elementami węzłowymi. Jednakże opisana we wspomnianej publikacji EP konstrukcja ramowa wymaga wprowadzenia karbu w profilach pasów dźwigarów kratowych w celu umożliwienia ich połączenia ze sobą w punktach węzłowych; zwiększa to koszty i zmniejsza wytrzymałość mechaniczną Ponadto, konieczność dokładnego profilowania końców profili przekątnych do każdej poszczególnej kratownicy przestrzennej zmniejsza możliwości produkcji masowej i zwiększa koszty. W konstrukcji według wspomnianej publikacji Stanów Zjednoczonych Ameryki nie jest konieczne wprowadzanie karbu w profilach pasów dźwigarów kratowych w węzłach, ale również w tej konstrukcji profile przekątne trzeba odpowiednio zaprojektować do każdej konstrukcji ramowej, oraz jedna kratownica przestrzenna ma kilka różnych typów takich indywi

183 325 dualnie zaprojektowanych profili przekątnych. Oba te czynniki zwiększają koszty. Profile przekątne są skonstruowane w ten sposób, że układ ten nie nadaje się do konstrukcji o dużej wytrzymałości; można go stosować tylko w stosunkowo lekkich ramach. Ponadto opisana konstrukcja węzłowa nie jest korzystna z punktu widzenia wytrzymałości mechanicznej materiałów, ponieważ koncentruje siły pomiędzy profilami przekątnymi a profilami pasów dźwigarów kratowych w węzłach w bardzo małym obszarze i w małych strefach pomiędzy śrubami i/lub w jednej, stosunkowo małej śrubie. Również z tych powodów opisana konstrukcja nadaje się wyłącznie do lekkich konstrukcji ramowych.

W publikacji DE-2 445 515 ujawniono kratownicę przestrzenną opartą na ciągłych profilach pasów dźwigarów kratowych i bez elementów węzłowych, w której końce profili przekątnych nie są ukształtowane w jakiś specjalny sposób. W konstrukcji tej jeden z profili pasów dźwigarów kratowych zaprojektowano w taki sposób, żeby składał się z dwóch płaskich par ramiona, dzięki czemu dwie przeciwległe powierzchnie profilu przekątnego o prostokątnym przekroju poprzecznym opierają się o dwie powierzchnie pary płaskich ramion. Tego typu profil pasa dźwigara kratowego, w którego skład wchodzą wspomniane skośne płaskie pary ramion, jest wykonany z dwóch oddzielnych części profilu, które można osadzić w sobie zawiasowo, dzięki czemu można je odchylać do położenia, w którym znajdują się w gotowej kratownicy przestrzennej. W położeniu końcowym blokuje się je za pomocą wkrętów samogwintujących przechodzących przez poprzeczny profil pasa dźwigara kratowego. Również w tym układzie wyeliminowano indywidualne projektowanie profili przekątnych i rzeczywiste elementy węzłowe, natomiast złożone kształtowanie profilu pasa dźwigara kratowego z dwóch części osadzonych w sobie zawiasowo powoduje znaczny wzrost ceny. Ponadto, z punktu widzenia wytrzymałości materiałów, węzeł nie jest rozwiązaniem korzystnym, ponieważ profile przekątne łączy się z tylko jednym z profili pasów dźwigarów kratowych a pozostały profil pasa dźwigara kratowego mocuje się do wspomnianego wcześniej profilu pasa dźwigara kratowego tylko za pomocą wkrętów samogwintujących. W tym przypadku siły przenoszą się pomiędzy profilami pasów dźwigarów kratowych oraz z tego drugiego pasa dźwigara kratowego na profile przekątne całkowicie przez bardzo słabe złącze przegubowe. Również ta konstrukcja nie nadaje się do wytwarzania ram o dużej wytrzymałości.

Zatem celem wynalazku jest zapewnienie kratownicy przestrzennej bez elementów węzłowych, w której wszystkie profile pasów dźwigarów kratowych mają prosty ciągły i stały profil bez żadnych wygiętych części. Innym celem wynalazku jest taka kratownica przestrzenna, w której nie trzeba wykonywać żadnych karbów ani stosować żadnych innych kształtów w żadnym profilu pasa dźwigara kratowego w punktach węzłowych profili pasów dźwigarów kratowych poprzecznie do siebie. Zatem trzecim celem wynalazku jest taka kratownica przestrzenna, w której węzłach, gdzie profile przekątne są połączone albo z jednym z profili pasów dźwigarów kratowych albo z obu profilami pasów dźwigarów kratowych, trzeba co najwyżej wykonać otwory w profilu przekątnym i w profilu pasa dźwigara kratowego na dowolne elementy mocujące. Jeżeli sposób mocowania, który nie wymaga stosowania otworów, stosuje się do łączenia profili przekątnych z profilami pasów dźwigarów kratowych, co jest również jednym z celów wynalazku, celem wynalazku jest zwłaszcza całkowita zbędność dziurawienia profili przekątnych i profili pasów dźwigarów kratowych. Czwartym celem wynalazku jest zapewnienie takiej kratownicy przestrzennej, w której nie jest konieczne kształtowanie w jakikolwiek sposób końców profili przekątnych w celu ich przymocowania do profili pasów dźwigarów kratowych; profile przekątne można ciąć prosto, albo częściowo lub całkowicie skośnie na odcinki o odpowiedniej długości i, w razie potrzeby, wykonywać w nich otwory w celu ewentualnego mocowania elementów pomiędzy nimi a profilami pasów dźwigarów kratowych. Piątym celem wynalazku jest taka kratownica przestrzenna, w której każdy profil przekątny można przymocować w węzłach, gdzie profile pasów dźwigarów kratowych przecinają, bezpośrednio, bez żadnych elementów pośrednich oba z przecinających profili pasów dźwigarów kratowych. Dodatkowym, wynikającym z tego, celem wynalazku jest taka kratownica przestrzenna, w której nie jest konieczne mocowanie przecinających górnych profili pasów dźwigarów kratowych bezpośrednio ze sobą oraz przecinających dolnych profili pasów dźwigarów kratowych bezpośrednio ze sobą. Szóstym celem wynalazku jest

183 325 taka kratownica przestrzenna, w której istnieje możliwość tworzenia dodatkowych węzłów, oprócz punktów węzłowych w profilach pasów dźwigarów kratowych, poprzez umieszczanie w ramie dodatkowych profili przekątnych i/lub dodatkowych profili pasów dźwigarów kratowych. Siódmym celem wynalazku jest taka kratownica przestrzenna, w której wszystkie profile przekątne są, korzystnie, takimi samymi profilami. Ósmym celem wynalazku jest możliwość stosowania w tych profilach, zgodnie z daną lokalizacją w kratownicy przestrzennej, materiału o odpowiedniej wytrzymałości, zachowując równocześnie, w razie potrzeby, nie zmienione wymiary przekrojów poprzecznych. Dziewiątym celem wynalazku jest kratownica przestrzenna, w której kształty profili są profilami otwartymi i można je wytwarzać, na przykład, poprzez walcowanie, i tak, żeby można je było łatwo cynkować, albo, alternatywnie, są profilami wydrążonymi w środku. Dziesiątym celem wynalazku jest taką kratownicą przestrzenna, w której grubości ramy można nadać pożądaną wartość za pomocą odcinków profili przekątnych o pożądanej długości oraz dzięki dodatkowemu umieszczeniu, w kratownicach pasów dźwigarów kratowych, boków płyty kratownicowej z profili pasów dźwigarów kratowych w taki sposób, żeby temu odpowiadały.

Wspomniane powyżej wady można wyeliminować i osiągnąć określone powyżej cele stosując kratownicę przestrzenną według wynalazku, bez elementów węzłowych, cechującą się własnościami przedstawionymi w zastrzeżeniu 1.

Najważniejszą zaletą wynalazku jest to, że w kratownicy przestrzennej według niego zarówno profile pasów dźwigarów kratowych jak i profile przekątne są wykonane ze zwykłego prostego profilu, z którego można zmontować ramę o pewnych wymiarach tnąc po prostu profil na części o odpowiedniej długości i mocując uzyskane tak części, bez zmiany ich kształtu, ze sobą za pomocą śrub, wkrętów, spawając lub klejąc albo dowolnym innym odpowiednim sposobem. Zatem konstrukcja według wynalazku nie ma przegubów i nie ma potrzeby zmieniania kształtu żadnego odcinka profilu; co najwyżej wystarcza wywiercić otwory do mocowania elementów. Inną zaletą wynalazku jest to, że w węzłach uformowanych przez punkty węzłowe profili pasów dźwigarów kratowych nie trzeba robić żadnych karbów, i w punktach tych profile przekątne łączą się bezpośrednio z obu profilami pasów dźwigarów kratowych, powierzchnia z powierzchnią. Dzięki temu uzyskuje się bardzo silną ramę, ponieważ siły są przenoszone bezpośrednio pomiędzy dwoma profilami pasów dźwigarów kratowych a profilami przekątnymi.

Kolejną zaletą wynalazku jest to, że wszystkie odcinki profili przekątnych mogą być, w razie potrzeby, podobne, dzięki czemu nie jest potrzebne żadne ich dobieranie do transportu ani montażu konstrukcji ramowej. Umożliwia to również szybki i prosty montaż konstrukcji ramowej. W zalecanej konstrukcji ramowej według wynalazku wszystkie profile pasów dźwigarów kratowych mogą mieć również takie same profile. Wytwarzając profile na przykład techniką walcowania, zawsze można regulować całkowitą wytrzymałość mechaniczną konstrukcji ramowej i/lub proporcje wytrzymałości i sztywności w różnych miejscach, do takiej, jaka jest potrzebna w danej sytuacji, z bardzo niewielkimi zmianami w procesie produkcji. Zatem bardzo łatwo stosuje się grubszą albo bardziej wytrzymałą stal lub inny materiał w obszarach, w których występują bardzo duże naprężenia i uwzględniać, na przykład, fakt, iż w części, w której działają siły rozciągające, często korzystne jest stosowanie materiału o większej wytrzymałości ale cieńszego, natomiast w częściach, w których działają siły ściskające, materiału o większej grubości, ale o mniejszej wytrzymałości, nie zmieniając natomiast podstawowego kształtu profili i zachowując koszty produkcyjne na bardzo niskim poziomie.

Ponadto zaletę wynalazku stanowi to, że stosując konstrukcję według niego łatwo jest również wytwarzać ramy, w których wzajemnie górne profile pasów dźwigarów kratowych, pierwszy i drugi, oraz wzajemnie dolne profile pasów dźwigarów kratowych, pierwszy i drugi, tworzą układ kratownicowy, który nie jest wykonany konwencjonalnie z kwadratów, ale, na przykład, z prostokątów, rombów lub innych równoległoboków. Tego typu konstrukcje ramowe są korzystne z punktu widzenia wytrzymałości materiałów w sytuacjach, w których obciążenie jest rozłożone nierównomiernie i, na przykład, w kierunku podłużnym ramy różni się od działającego w kierunku poprzecznym. Z drugiej strony, rama takiego typu jest pożądana z przyczyn architektonicznych.

183 325

Poniżej przedstawiono szczegółowy opis przykładów wykonania wynalazku ilustrowanych figurami, na których:

fig. 1 przedstawia kratownicę przestrzenną według wynalazku, ogólnie, w rzucie aksonometrycznym;

fig. 2 - jeden węzeł uformowany w wyniku połączenia profili górnych pasów dźwigarów kratowych z przekątnymi w kratownicy przestrzennej według wynalazku, w takim samym rzucie jak na fig. 1;

fig. 3 - jeden węzeł uformowany w wyniku połączenia profili dolnych pasów dźwigarów kratowych z przekątnymi w kratownicy przestrzennej według wynalazku, w takim samym rzucie jak na fig. 1;

fig. 4 - jeden z przykładów wykonania kratownicy przestrzennej według wynalazku, mający kwadratowe panele kratownicy w kierunku prostopadłym do długości i szerokości ramy, w rzucie z góry, w widoku z tego samego kierunku I na fig. 1;

fig. 5A -5E - inne alternatywne profile pasów dźwigarów kratowych w przekrojach poprzecznych, fig. 6A-6D - inne alternatywne profile przekątnych w przekrojach poprzecznych, fig. 7 - inny przykład wykonania kratownicy przestrzennej według wynalazku z prostokątnymi panelami kratownicy, w rzucie z góry, w kierunku prostopadłym do długości i szerokości ramy, w takim samym rzucie jak na fig. 4;

fig. 8 - trzeci przykład wykonania kratownicy przestrzennej według wynalazku z równoległobocznymi panelami kratownicy, w rzucie z góry, w kierunku prostopadłym do długości i szerokości ramy, w takim samym rzucie jak na fig. 4.

Widoczna na figurach kratownica przestrzenna według wynalazku, bez elementów węzłowych, zawiera pierwsze górne profile 1 pasów dźwigarów kratowych i drugie górne profile 2 pasów dźwigarów kratowych, biegnące poprzecznie do siebie i zazwyczaj wykonane z ciągłych, tj. nieprzerwanych profili. W skład takiej konstrukcji wchodzą również pierwsze dolne profile 3 pasów dźwigarów kratowych i drugie ciągłe dolne profile 4 pasów dźwigarów kratowych, biegnące poprzecznie do siebie i wykonane, korzystnie, z ciągłych, tj. nieprzerwanych profili. Wszystkie pierwsze górne profile 1 pasów dźwigarów kratowych są do siebie równoległe a ponadto, wszystkie pierwsze dolne profile 3 pasów dźwigarów kratowych są wzajemnie do siebie równoległe, i zazwyczaj te pierwsze górne profile pasów dźwigarów kratowych i pierwsze dolne profile pasów dźwigarów kratowych są również do siebie wzajemnie równoległe. Odpowiednio, drugie górne profile 2 pasów dźwigarów kratowych są do siebie równoległe i drugie dolne profile 4 pasów dźwigarów kratowych są wzajemnie do siebie równoległe, i, ponadto, te drugie górne profile pasów dźwigarów kratowych i drugie dolne profile pasów dźwigarów kratowych są zazwyczaj do siebie wzajemnie równoległe. Takie usytuowanie profili pasów dźwigarów kratowych najlepiej widać na fig. 4. W pokazanym na fig. 1 przykładzie wykonania drugie górne profile pasów dźwigarów kratowych znajdują się nad pierwszymi górnymi profilami pasów dźwigarów kratowych i na nich, i podobnie drugie dolne profile pasów dźwigarów kratowych znajdują się nad drugimi dolnymi profilami pasów dźwigarów kratowych i na nich, jak widać z kierunku I. W tym przypadku odległość HI pomiędzy płaszczyzną uformowaną przez pierwsze górne profile 1 pasów dźwigarów kratowych a płaszczyzną uformowaną przez pierwsze dolne profile 3 pasów dźwigarów kratowych jest równa odległości H2 pomiędzy płaszczyzną uformowaną przez drugie górne profile 2 pasów dźwigarów kratowych a płaszczyzną uformowaną przez drugie dolne profile 4 pasów dźwigarów kratowych. Jednakże nie ma przeszkód żeby względne położenia tych pasów dźwigarów kratowych były inne, w którym to przypadku odległości HI i H2 pomiędzy płaszczyznami były różne. W takim przypadku, na przykład, drugie dolne profile 4 pasów dźwigarów kratowych byłyby poniżej pierwszych dolnych profili 3 pasów dźwigarów kratowych.

W przypadku kiedy górne profile pasów dźwigarów kratowych, pierwszy i drugi, leżą na sobie, albo prawie na sobie, i są ze sobą połączone za pomocą profili przekątnych w opisany dalej sposób, oraz, odpowiednio, dolne profile pasów dźwigarów kratowych, pierwszy i drugi, leżą na sobie, albo prawie na sobie, i są ze sobą połączone za pomocą profili przekątnych w opisany dalej sposób, tworzy się kratownica przestrzenna z dwiema kratownicami pasów dźwigarów kratowych, w której efektywna odległość pomiędzy dwiema kratownicami

183 325 pasów dźwigarów kratowych wynosi H = (HI + H2)/2. W opisanym w niniejszym zgłoszeniu przykładzie wykonania, efektywna odległość pomiędzy kratownicami pasów dźwigarów kratowych wynosi Η = Η1 = H2, Górne profile pasów dźwigarów kratowych, pierwszy 1 i drugi 2, służą razem jako jedna kratownica z pasów dźwigarów kratowych i, odpowiednio, dolne profile pasów dźwigarów kratowych, pierwszy 3 i drugi 4, służą jako jedna kratownica z pasów dźwigarów kratowych.

W zwykłej sytuacji węzły 6 i 7 kratownicy przestrzennej są uformowane z połączeń górnych profili pasów dźwigarów kratowych, pierwszego 1 i drugiego 2, a także z połączeń dolnych profili pasów dźwigarów kratowych, pierwszego i drugiego 3, 4, dzięki połączeniu w tych punktach profili przekątnych 5 z profilami pasów dźwigarów kratowych. Te profile przekątne 5 zawsze biegną od węzła 7 dolnych profili pasów dźwigarów kratowych do węzła 6 górnych profili pasów dźwigarów kratowych, co można wyraźnie zobaczyć na fig. 4. Zazwyczaj od każdego węzła 6, 7 uformowanego przez złącza odchodzą ostrosłupowo i symetrycznie cztery profile przekątne, przy czym punkty narożne każdego ostrosłupa stanowią węzły w górnej lub dolnej kratownicy pasa dźwigara kratowego, a wierzchołek ostrosłupa stanowi węzeł w przeciwległej kratownicy pasa dźwigara kratowego. O ile chodzi o liczbę tych profili przekątnych, to istnieje możliwość dokonania normalnych zmian znanych w dziedzinie kratownic przestrzennych, tj. z niektórych z profili przekątnych można zrezygnować, zmniejszając w ten sposób nieco wagę ramy, ale kosztem jej nośności. Istnieje również możliwość zmieniania, w powszechnie znany z konstrukcji kratownic przestrzennych sposób, częstotliwości profili pasów dźwigarów kratowych w każdej kratownicy z pasów dźwigarów kratowych, ale w takim przypadku trzeba oczywiście odpowiednio zmienić omawiany dalej kąt wierzchołkowy 2β przekroju poprzecznego profilu pasa dźwigara kratowego oraz L-kąt 2α przekroju poprzecznego profilu przekątnego, dostosowując go do takiej konstrukcji kratownicy przestrzennej.

Według wynalazku, zarówno górne profile pasów dźwigarów kratowych, pierwszy 1 i drugi 2, jak i dolne profile pasów dźwigarów kratowych, pierwszy 3 i drugi 4, składają się z dwóch ciągłych płaskich ramion, które w przekroju poprzecznym tworzą ze sobą kąt V, albo kąt wierzchołkowy 2β. Innymi słowy, każdy z profili pasów dźwigarów kratowych zawiera dwą nieprzerwane, płaskie ramiona biegnące w podłużnym kierunku profilu, przy czym w przekroju poprzecznym kąt wierzchołkowy pomiędzy nimi jest we wszystkich profilach pasów dźwigarów kratowych taki sam i wynosi 2β, co wyraźnie widać na fig. 2 i 3. W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 2 i 3, wewnętrzne powierzchnie 8 i zewnętrzne powierzchnie 9 każdego z płaskich ramion 11 są do siebie równoległe, a zatem tworzą kąt wierzchołkowy 2β. W takim przypadku profile przekątne można, według wynalazku, połączyć równie dobrze z zewnętrznymi powierzchniami 9 lub z wewnętrznymi powierzchniami Q tych płaskich ramion, co widać na figurach. Istnieje również możliwość zastosowania płaskich ramion 11, w których tylko zewnętrzna powierzchnia 9 tworzy wspomniany kąt wierzchołkowy 2β, ale w takim przypadku profile przekątne są połączone w węzłach 6 i 7 tylko z zewnętrznymi powierzchniami zarówno pierwszych jak i drugich profili pasów dźwigarów kratowych. Konstrukcja tego typu jest przydatna jeżeli profile pasów dźwigarów kratowych są utworzone jako profile wydrążone a nie jako otwarte, jak w przykładzie wykonania pokazanym na figurach. Z innych względów profile pasów dźwigarów kratowych mogą być dowolnego typu, przy czym jedyne ograniczenie wynika z tego, że powinno być miejsce na osadzenie końców profili przekątnych 5 na płaskich ramionach 11. Wszystkie profile pasów dźwigarów kratowych mogą różnić się przekrojami poprzecznymi pod warunkiem, że mają wspomniane płaskie ramiona, ale z punktu widzenia technik montażowych i warsztatowych zaleca się takie systemy, w których wszystkie profile pasów dźwigarów kratowych mają w przekroju poprzecznym profil o kształcie tego samego typu, a najlepiej dokładnie taki sam. Z drugiej strony, z punktu widzenia wytrzymałości materiałów, najbardziej zaleca się stosowanie w dolnych profilach pasów dźwigarów kratowych możliwie mocnego materiału, ponieważ w elementach tych przeważają duże naprężenia rozciągające. W górnych profilach pasów dźwigarów kratowych można stosować materiał o mniejszej wytrzymałości, który jest tańszy. W przypadku stosowania konstrukcji ramowej według wynalazku można uwzględnić wytrzy

183 325 małość materiału, tj. można wytwarzać różne profile pasów dźwigarów kratowych z materiałów o różnych wytrzymałościach i/lub różnych grubościach, zachowując taki sam ich kształt. Z punktu widzenia technologii produkcji korzystne jest zachowanie dokładnie tego samego kształtu albo zmienionego tylko jeżeli chodzi o grubość, ponieważ, naprzykład, w walcarkach zmiany tego typu można osiągnąć za pomocą takich samych narzędzi; co najwyżej przed kontynuacją produkcji może być konieczne wyregulowanie ich ustawienia.

Według wynalazku, każdy z profili przekątnych 5 zawiera co najmniej dwie ciągłe powierzchnie boczne 12, które w przekroju poprzecznym tworzą ze sobą kąt L albo kąt rozbieżności 2α. Zatem w zalecanym, pokazanym na fig. 2 i 3, przykładzie wykonania, profile przekątne 5 mają w większości kształt litery L, przy czym zewnętrzne powierzchnie 12a, 12b ich ramion L tworzą w przekroju poprzecznym wspomniany kąt 2α profilu L. W przypadku stosowania takiego profilu L profile pasów dźwigarów kratowych można mocować do profilu przekątnego 5, a zwłaszcza do jego powierzchni bocznych 12, na zewnętrznych powierzchniach 9 i wewnętrznych powierzchniach 8 płaskich ramion 11. W razie konieczności zastosowania rozwiązania alternatywnego, w którym profile przekątne trzeba połączyć z profilami pasów dźwigarów kratowych tylko na powierzchniach zewnętrznych 9 płaskich ramion 11 profili pasów dźwigarów kratowych, konieczne jest zastosowanie profilu przekątnego złożonego z dwóch przeciwległych sekcji w kształcie litery L, w których dwie sąsiednie powierzchnie boczne zawsze tworzą pomiędzy swoimi ramionami wspomniany wcześniej kąt rozbieżności 2α. Przekrój poprzeczny takiego profilu przekątnego ma kształt głównie równoległoboku, czworoboku lub podobny, z czterema płaskimi ciągłymi powierzchniami bocznymi, przy czym dwa kąty rozbieżności 2α, każdy utworzony przez dwie powierzchnie, są równe, wskutek czego dwie sąsiednie płaskie powierzchnie w węźle 6, 7 stykają się z płaskim ramieniem 11 profili pasów dźwigarów kratowych. Tego typu kształt przekroju poprzecznego profilu przekątnego pokazano na fig. 6D. W innych przypadkach profile przekątne mogą mieć dowolny przekrój poprzeczny o dowolnym kształcie pod warunkiem, że mają kilka, według przykładu wykonania, ciągłych powierzchni bocznych 12, tj. co najmniej dwie ciągłe powierzchnie boczne, kąt rozbieżności pomiędzy nimi jest proporcjonalny do kąta wierzchołkowego pomiędzy płaskimi ramionami 1 profili pasów dźwigarów kratowych w taki sposób, że pomiędzy tymi powierzchniami bocznymi a zewnętrznymi lub wewnętrznymi powierzchniami płaskich ramion powstaje, opisana szczegółowo dalej, styczność płaszczyznowa. Istnieje oczywiście możliwość zastosowania różnych profili przekątnych w różnych miejscach, pod warunkiem, że mają one wspomniane płaskie powierzchnie, ale z punktu widzenia technik warsztatowych i montażowych zaleca się, żeby kształt przekrojów poprzecznych wszystkich profili przekątnych był takiego samego typu, a najlepiej, żeby był to dokładnie ten sam profil. W procesie produkcji profili przekątnych według wynalazku istnieje możliwość takiego samego podejścia do grubości i wytrzymałości materiału jak w przypadku profili pasów dźwigarów kratowych, z tymi samymi zaletami. Zatem w profilu przekątnym, w których działają naprężenia ściskające, zaleca się stosowanie stosunkowo grubego materiału. W przypadku produkcji tych profili techniką walcowania łatwo jest zmieniać grubość i wytrzymałość materiału, ponieważ nie wiąże się to z koniecznością wymiany narzędzi; najczęściej wystarczy przed kontynuacją procesu produkcji zmienić zadane wartości.

W szczególności, według wynalazku, kąt wierzchołkowy lub kąt V, 2β pomiędzy płaskimi ramionami profili pasów dźwigarów kratowych, oraz kąt rozbieżności, lub kąt L, 2α pomiędzy powierzchniami bocznymi 12 profili przekątnych są proporcjonalne do siebie, więc w węzłach 6 ciągłe powierzchnie boczne 12 profili przekątnych 5 osiadają na ciągłych płaskich ramionach 11 zarówno pierwszego jak i drugiego górnego profilu 1, 2 pasów dźwigarów kratowych, i podobnie, ciągłe powierzchnie boczne 12 profilu przekątnego osiadają na ciągłych płaskich ramionach 11 pierwszego i drugiego dolnego profilu 3, 4 pasów dźwigarów kratowych. Dla wyjaśnienia sprawy, na fig. 2 i 3 profile te narysowano tak, jakby były przezroczyste względem skrajnie przednich profili przekątnych 5, a powierzchnie styku pomiędzy profilem przekątnym a profilami pasów dźwigarów kratowych zakreskowano liniami skośnymi. Zatem w węźle 6 widocznym na fig. 2, pierwsze powierzchnie boczne 12a profili przekątnych przylegają do zewnętrznych powierzchni 9 pierwszego górnego profilu 1 pasa

183 325 dźwigara kratowego, a drugie powierzchnie boczne 12b przylegają do wewnętrznych powierzchni 8 płaskiego ramiona 31 drugiego górnego profilu 2 pasa dźwigara kratowego. Podobnie, w węźle 7 widocznym na fig. 3, pierwsze powierzchnie boczne 12a profili przekątnych 5 przylegają do wewnętrznych powierzchni 8 pierwszego dolnego profilu 3 pasa dźwigara kratowego, a drugie powierzchnie boczne 12b do zewnętrznych powierzchni 9 drugiego dolnego profilu 4 pasa dźwigara kratowego. W związku z tym należy podkreślić, że pomiędzy powierzchniami bocznymi profili przekątnych a płaskimi ramionami profili pasów dźwigarów kratowych istnieje powierzchnia styczności, na której profile te przylegają do siebie powierzchniami w obszarze zakreskowanym, oraz że w ten sposób jeden profil przekątny styka się z obu profilami pasów dźwigarów kratowych w danym węźle. Zatem profil przekątny wiąże przecinające się profile pasów dźwigarów kratowych ze sobą w związku z czym pomiędzy profilami pasów dźwigarów kratowych nie ma potrzeby stosowania żadnych innych łączników. W tych obszarach styczności profile przekątne są przymocowane do profili pasów dźwigarów kratowych za pomocą elementów mocujących 20. Łącznikami 20 mogą być nity, śruby, wkręty lub inne, nadające się do tego łączniki, albo też łączenie to może być wykonane techniką spawania lub klejenią albo też dowolnym innym sposobem nadającym się do tego celu. Tym co ma jednak istotne znaczenie jest opisana powyżej styczność płaszczyznową która wytwarza bardzo sztywny i silny węzeł pomiędzy profilami pasów dźwigarów kratowych a profilu przekątnym, w wyniku czego, bez względu na zastosowany sposób mocowanią powstaje bardzo silna i sztywna kratownica przestrzenna.

W przypadku zastosowania zalecanego kształtu profilu pokazanego na fig. 2 i 3, łącznie z ogólną kratownicą przestrzenną w której odległość HO pomiędzy kratownicami z pasów dźwigarów kratowych jest równa odległości HI pomiędzy pierwszymi górnymi i dolnymi profilami pasów dźwigarów kratowych, i odległości H2 pomiędzy drugimi górnymi i dolnymi profilami pasów dźwigarów kratowych, tj. H = HI = H2, na przykład wartości podane w tabeli 1 uzyskano dla kąta wierzchołkowego 2β pomiędzy płaskimi ramionami 11 profili pasów dźwigarów kratowych 1, 2 i 3, 4 oraz dla kąta rozbieżności 2α pomiędzy powierzchniami bocznymi 12 profili przekątnych 5. W tabeli 1 pokazano również pewne teoretyczne długości P (mierzone od półki jednego profilu pasa dźwigara kratowego do półki innego profilu pasa dźwigara kratowego) dla ściągów przekątnych 5 oraz długości K1-K4 (mierzone od centralnego punktu jednego węzła do centralnego punktu innego węzła) dla tych boków paneli kratownicy, które tworzą profile 1 i 2; 3 i 4 pasów dźwigarów kratowych. W tym przypadku, co jest zwyczajne, wszystkie panele kratownicy mają równe wymiary, a ich boki są równej długości, tj. K=K1=K2=K3= K4, wskutek czego panel kratownicy, utworzona zarówno przez dolne jak i górne pręty, jest kwadratowa. Tego typu przykład wykonania oraz kratownicę z kwadratowymi panelami można zobaczyć na fig. 4:

Tab e 1 a 1 (panel kratownicy jest kwadratowa)

Kąt wierzchołkowy (2β) profili pasów dźwigarów kratowych	120°	102°	90°	71°	60°	40°
Kąt L (2α) profili przekątnych	41°	53°	60°	71°	83°	83°
Długość teoretyczna (P) profili przekątnych	2,6H	2,OH	1,7H	1,4H	1,3H	1,1H
Długość boczna (K1-K4) paneli kratownicy	3,5H	2,5H	2,OH	1,4H	1,2H	0,7H

Ogólnie, w opisanej powyżej ramie kąt rozbieżności pomiędzy powierzchniami bocznymi 12 profili przekątnych można obliczyć z następującego równania: sin a = (cos β)/Υ2, gdzie kąt β stanowi połowę kąta wierzchołkowego 2β profili pasów dźwigarów kratowych, a kąt a stanowi połowę kąta rozbieżności 2α pomiędzy powierzchniami bocznymi. Jest oczywiste, że zależność ta dotyczy wyłącznie opisanej wcześniej konstrukcji ramy, będącej tak zwaną ramą kwadratowo-kwadratową W tym przykładzie wykonania wszystkie profile przekątne są również tej samej długości. W przypadku stosowania jakiejś innej postaci ramy, zależność pomiędzy kątami a i β jest oczywiście wyrażona jakimś innym równaniem. Jednakże, bez względu na postać ramy, kąt wierzchołkowy 2β utworzony przez płaskie ramiona 11 profili

183 325 pasów dźwigarów kratowych jest zazwyczaj w przedziale wartości 120°-40°, a korzystnie w przedziale 90°-60°. Jeżeli w takim przypadku kształt przekroju poprzecznego jest symetrycznym kształtem ściętego profilu V, wewnętrzne kąty złożenia kształtu profilu są równe, tj. wynoszą 90+β, co widać na fig. 2 i 3. Odpowiednio, kąt rozbieżności 2α pomiędzy powierzchniami bocznymi 12 profili przekątnych 5 znajduje się zazwyczaj w przedziale około 40°-90°, korzystnie w przedziale 60°-76°. W takich przedziałach wartości kątowych uzyskuje się profile, zarówno otwarte jak i wydrążone, które są sztywne zarówno na zginanie jak i na wyboczenie. Wymienione powyżej wartości kątów wierzchołkowych 2β oraz kątów rozbieżności 2α nie zależą zatem od kształtu przekroju poprzecznego profilu.

Poniżej przedstawiono w tabeli 2 zastosowanie konstrukcji ramowej według wynalazku w ramie o innym kształcie. W ramie tej odległość K2 pomiędzy drugimi górnymi profilami pasów dźwigarów kratowych jest większa niż odległość KI pomiędzy pierwszymi górnymi profilami pasów dźwigarów kratowych, i, odpowiednio, odległość K4 pomiędzy drugimi dolnymi profilami pasów dźwigarów kratowych jest większa niż odległość K3 pomiędzy pierwszymi dolnymi profilami pasów dźwigarów kratowych, niemniej jednak profile pasów dźwigarów kratowych biegną pod kątami prostymi do siebie. W tym przypadku panele kratownicy utworzone przez dolne pasy dźwigarów kratowych mają taki sam kształt i wymiary jak panele kratownicy utworzone przez górne pasy dźwigarów kratowych, tj . KI = K3 < K2 = K4, zatem panele kratownicy są prostokątami.

Tabela 2 (panel kratownicy jest prostokątem)

Kąty wierzchołkowe (2β2/2β,) profili pasów dźwigarów kratowych	120790°	90760°	71760°	60745°
Kąt L (2α) profili przekątnych	52°	69°	73°	79°
Długość teoretyczna (P) profili przekątnych	2,2H	1,5H	1,4H	1,2H
Długości boczne (KI, K3/K2, K4) paneli kratownicy	2,0H/3,5H	1,2H/2,OH	1,2H/1,4H	0,8H/l,2H

Jak widać z tabeli 2, kąty wierzchołkowe 2β profili pasów dźwigarów kratowych oraz kąty wierzchołkowe 2α profili przekątnych są w takich samych przedziałach wartości jak opisane powyżej, chociaż w tym przypadku kąty wierzchołkowe 2β₂ drugich górnych i dolnych profili pasów dźwigarów kratowych 2, 4 nie są równe kątom wierzchołkowym 2β , i pierwszych górnych i dolnych profili pasów dźwigarów kratowych. Jednakże w tym przypadku również kąty rozbieżności 2α wszystkich profili przekątnych 4 są równe, oraz wszystkie profile przekątne są równej długości. Ramę o takiej postaci oraz jej panele kratownicy można zobaczyć na fig. 7.

Dalej opisano zastosowanie konstrukcji ramowej według wynalazku w trzecim typie ramy z pomocą tabeli 3. Najważniejszą cechą tej konstrukcji jest to, że profile pasów dźwigarów kratowych nie są do siebie prostopadłe; w kratownicach pasów dźwigarów kratowych tworzą one ze sobą kąty kratownicy 9,=75° i φ₂=105°, a zatem panel kratownicy jest rombem albo częściej równoległobokiem, w którym przeciwległe kąty są równe.

W tabeli 3 pokazano przypadek spotykany częściej, w którym proporcje długości boków paneli kratownicy są na ogół KI = K3 < K2 = K4, wskutek czego pasy dźwigarów kratowych dolne i górne tworzą razem panele równoległobokowe.

Tabela 3 (panel kratownicy jest równoległobokiem, w którym φ,=105° i φ₂=75°).

Kąty wierzchołkowe (2β2/2β,) profili pasów dźwigarów kratowych	120790°	90760°	71760°	60745°
Kąt L (2α) profili przekątnych	45759°	59779°	62784°	67791°
Długość teoretyczna (P) profili przekątnych	2,1H/2,5H	1,5H/1,7H	1,3H/1,5H	1,2H/1,3H
Długości boczne (KI, K3/K2, K4) paneli kratownicy	2,1H/3,6H	1,2H/2,1H	1,2H71,5H	0,9H/l,2H

183 325

Jak można zauważyć w tabeli 3, kąty wierzchołkowe 2β profili pasów dźwigarów kratowych i kąty wierzchołkowe profili przekątnych znajdują się w tym samym przedziale wartości jak powyżej, chociaż w tym przypadku kąty wierzchołkowe 2β₂ drugich górnych i dolnych profili 2, 4 pasów dźwigarów kratowych nie są równe kątom wierzchołkowym 2βι pierwszych górnych i dolnych profili 1, 3 pasów dźwigarów kratowych. Jednakże w tym przypadku kąty rozbieżności 2aj pierwszych profili przekątnych 5 łączących węzły 6, 7 w obszarze większego kąta φ₍ paneli kratownicy są mniejsze niż kąty rozbieżności 202 drugich profili przekątnych 5 łączących węzły 6, 7 w obszarze mniejszych kątów φ₂ paneli kratownicy. Długość teoretyczną ?! pierwszych profili przekątnych jest w tym przypadku mniejsza niż długość teoretyczna P₂ drugich profili przekątnych. Ramę o takiej postaci i jej panele kratownicy można zobaczyć na fig. 8.

Jak widać w tabelach, za pomocą kąta wierzchołkowego 2β pomiędzy płaskimi ramionami 11 profili pasów dźwigarów kratowych oraz kąta rozbieżności 2α pomiędzy powierzchniami bocznymi 12 profili przekątnych możliwe jest wyregulowanie pochylenia profili przekątnych, a tym samym odległości H pomiędzy górnym 1, 2 i dolnym 3,4 pasem dźwigara kratowego, jak również długości K boku paneli kratownicy do żądanych wartości. W przypadku utrzymywania stałego kąta wierzchołkowego 2β płaskich ramion profili pasów dźwigarów kratowych oraz stałego kąta rozbieżności 2α powierzchni bocznych profili przekątnych odległość H pomiędzy górnym pąsem dźwigara kratowego a dolnym pasem dźwigara kratowego można zwiększyć lub zmniejszyć z równoczesnym wydłużeniem w tych samych proporcjach długości boku paneli kratownicy górnego pasa dźwigara kratowego i dolnego pasa dźwigara kratowego. Zatem stosując kratownicę przestrzenną według wynalazku, w każdym danym przypadku można uzyskać ramę o odpowiedniej grubości H i odpowiedniej częstości profili przekątnych.

Korzystnie, kąty wierzchołkowe 2β pierwszych i drugich górnych profili 1, 2 pasów dźwigarów kratowych otwierają się wzajemnie w tym samym kierunku i korzystnie ku wnętrzu kratownicy przestrzennej. Odpowiednio, kąty wierzchołkowe 2β pierwszych i drugich dolnych profili 3, 4 pasów dźwigarów kratowych otwierają się wzajemnie w tym samym kierunku, ku wnętrzu kratownicy przestrzennej. W tym przypadku krawędzie 13 płaskich ramion 11 drugich górnych profili 2 pasów dźwigarów kratowych przylegają korzystnie, do grzbietu kształtu pierwszych górnych profili 1 pasów dźwigarów kratowych lub, w przykładzie wykonania pokazanym na fig. 1-3, do półki 14 ściętego profilu V, i, w odpowiedni sposób, krawędzie 13 płaskich ramion 11 pierwszych dolnych profili 3 pasów dźwigarów kratowych przylegają do grzbietu kształtu drugich dolnych profili 4 pasów dźwigarów kratowych, albo, odpowiednio, do półki 14 ściętego profilu V, jak pokazano na fig. 1-3. Pierwszy i drugi profil mogą być w innej kolejności, więc wspomniana powyżej kolejność styczności może być odwrócona w stosunku do tej, jaką opisano. Nie zmienia to opisanych powyżej zasad, na jakich opiera się takie rozwiązanie. W zasadzie kąty wierzchołkowe profili pasów dźwigarów kratowych mogą być również otwarte na zewnątrz kratownicy przestrzennej, ale w takim przypadku profile przekątne muszą przecinać się pomiędzy pasami dźwigara kratowego, co może być powodować problemy.

W przypadku płaszczyznowej styczności pomiędzy profilem przekątnym a płaskimi ramionami profili pasów dźwigarów kratowych, jeżeli zastosowane profile 1-4 pasów dźwigarów kratowych mają przekrój poprzeczny w kształcie ściętej litery V i szerokości W1 płaskich ramion 11 są zwykle w przedziale od jednej trzeciej do równych szerokościom W2 półki 14 ściętego profilu V, wtedy pomiędzy płaskimi ramionami 11 profili pasów dźwigarów kratowych uzyskuje się wystarczająco dużo miejsca na końce profili przekątnych 5 i wystarczająco duże pole powierzchni. Korzystnie, te szerokości W1 płaskich ramion wynoszą około połowy szerokości W2 półek. Zatem profile pasów dźwigarów kratowych mogą mieć przekroje poprzeczne w kształcie albo pełnej litery V, jak pokazano na fig. 5 A, albo mogą to być profile otwarte w kształcie ściętej litery V, co pokazano na fig. 2 i 3. Zaletą głównej konstrukcji w kształcie litery V jest również to, że w węzłach 6, 7 utworzonych w miejscach łączenia profili pasów dźwigarów kratowych, pierwsze i drugie profile pasów dźwigarów kratowych, a zwłaszcza ich płaskie ramiona 11, można zbliżyć do siebie, w wyniku czego uzyskuje się ta

183 325 kie same wytrzymałości i sztywności kratownic pasów dźwigarów kratowych w kierunkach zarówno pierwszego jak i drugiego profilu pasa dźwigara kratowego, oraz sztywne połączenie pomiędzy pierwszym i drugim profilem pasa dźwigara kratowego. Jeżeli profile pasów dźwigarów kratowych są całkowicie lub częściowo profilami wydrążonymi, to mogą również mieć w przekroju poprzecznym kształt litery A, trapezu, trójkąta, które są również kształtami w zasadzie zbliżonymi do profili V, albo sześciokąta lub podobnej figury. Kształt sześciokątny, który ma dwa przeciwległe kąty wierzchołkowe 2β pomiędzy płaskimi ramionami, nadaje się do stosowania w ramach z więcej niż dwiema kratownicami z pasów dźwigarów kratowych, ale można go również, oczywiście, używać w kratownicach przestrzennych z dwiema kratownicami z pasów dźwigarów kratowych, które szczegółowo omówiono w niniejszym zgłoszeniu.

Profile przekątne 5, podobnie jak profile pasów dźwigarów kratowych, mogą również być profilami wydrążonymi, całkowicie lub częściowo. W takim przypadku przekrój poprzeczny profili przekątnych ma kształt litery A, trapezu, trójkąta lub równoległoboku albo podobny, jak pokazano na fig. 6A-6D. Jednakże, zaleca się wytwarzanie profili przekątnych również w postaci profili otwartych, w wyniku czego można je łatwo cynkować, np. cynkować na gorąco. Korzystny jest ostro zakończony kształt przekroju poprzecznego profilu przekątnego, taki jak pokazano na fig. 2, 3, 6a i 6C-6D, ponieważ w takim przypadku pole powierzchni styczności profilu przekątnego z profilami pasów dźwigarów kratowych w ich węzłach, zwłaszcza w węzłach 6, 7 w miejscach węzłowych profili pasów dźwigarów kratowych, jest maksymalne. Jak widać z powyższych tablic, kąt wierzchołkowy 2β pomiędzy płaskimi ramionami 11 profili 1, 2; 3, 4 pasów dźwigarów kratowych, może być dokładnie taki sam jak kąt 2α pomiędzy powierzchniami bocznymi 12 profili przekątnych 5. W tym przypadku wszystkie profile pasów dźwigarów kratowych i profile przekątne mogą o ile jest to pożądane, być dokładnie takie same, przynajmniej pod względem kształtu.

Profile pasów dźwigarów kratowych i profile przekątne według wynalazku są korzystnie, profilami otwartymi, takimi jak pokazano na fig. 2, 3 i 5ą ponieważ takie kształty profili można wytwarzać, przykładowo, techniką walcowanią co zapewnia możliwość uniwersalnej produkcji profili o pożądanych wymiarach przekrojów poprzecznych i wymaganych długościach. Zalety wynikające z możliwości stosowania takiego sposobu produkcji opisano już wcześniej w niniejszym zgłoszeniu. Grubości ścianek mogą zazwyczaj zmieniać się w przedziale wartości 4-12 mm, ale, w zależności od urządzenia i przeznaczenią mogą one być nawet mniejsze niż wspomniane 4 mm lub większe niż wspomniane 12 mm. W kratownicy przestrzennej według wynalazku grubość H ramy jest rozpiętością ramy D5 i/lub D4 podzieloną przez liczbę 10-30. Typowo, grubość H ramy jest jej rozpiętością podzieloną przez 1520, ale, w razie potrzeby, wartości te mogą od tego odbiegać.

W kratownicy przestrzennej według wynalazku łatwo jest zrobić dodatkowe węzły 21, 22, na przykład w obszarze krawędzi ramy, w celu jej usztywnienia. Robi się to w ten sposób, że do płaskiego ramienia 11 górnego profilu 1 lub 2 pasa dźwigara kratowego oraz do płaskiego ramienia 11 dolnego profilu 3 lub 4 pasa dźwigara kratowego mocuje się pomiędzy nie dodatkowe profile przekątne 15a w miejscach znajdujących się pomiędzy węzłami 6, 7 utworzonymi przez punkty węzłowe profili pasów dźwigarów kratowych. Na fig. 1 pokazano jeden taki dodatkowy profil przekątny 15ą ale jest oczywiste, że w praktycznej sytuacji można utworzyć wiele takich profili przekątnych na każdej krawędzi kratownicy przestrzennej, na przykład na każdym odcinku pomiędzy węzłami 6, 7 uformowanymi przez połączenia profili pasów dźwigarów kratowych. Te dodatkowe profile przekątne 15a mogą biec skośnie w różnych kierunkach. Te dodatkowe profile przekątne mogą mieć taką samą długość jak pozostałe profile przekątne, albo też mogą być zaprojektowane jako elementy o innej długości, na przykład o wielkości równej prostopadłej odległości pomiędzy pierwszymi i drugimi górnymi pasami dźwigara kratowego. W tych miejscach krawędzi kratownicy przestrzennej, w których kończą się profile pasów dźwigarów kratowych, znajdują się w większości przypadków węzły, nawet jeśli nie są one wymiarowo złączami profili pasów dźwigarów kratowych. Jednakże w większości przypadków krawędź kratownicy przestrzennej znajduje się w miejscu, w którym góme profile 1 i 2 pasów dźwigarów kratowych utworzą węzeł 6, albo dolne profile 3 i 4 pasów dźwigarów kratowych utworzą węzeł 7. W takim przypadku profile przekątne nale

183 325 żące do tego miejsca są w każdej sytuacji doprowadzane do tego miejsca i tam służą za węzły. Na linii przecięcia dolnych profili pasów dźwigarów kratowych lub, odpowiednio, górnych profili pasów dźwigarów kratowych, z krawędzią kratownicy przestrzennej, którą znajduje się w odległości połowy długości boku paneli kratownicy od węzłów utworzonych przez złącza profilu pasów dźwigarów kratowych, istnieje możliwość utworzenia, za pomocą profili przekątnych o różnej długości lub profili przekątnych 15b o długości odpowiadającej pozostałym profilom przekątnym, dodatkowych węzłów 25 w opisany powyżej sposób. Pierwszego ze wspomnianych sposobów nie pokazano na figurach niniejszego zgłoszenia, ale drugi widać na fig. 1. W sposobie tym, dodatkowe profile przekątne 15b o długości równej pozostałym profilom przekątnym, tworzą dodatkowe węzły 22 i 25 w dolnych profilach pasów dźwigarów kratowych i, odpowiednio, w górnych profilach pasów dźwigarów kratowych, oraz w tym drugim przypadku, w krawędzi ramy.

Kratownicę przestrzenną według wynalazku, bez elementów węzłowych, można stosunkowo łatwo zaprojektować również jako ramę uniesioną lub wstępnie wygiętą. Robi się to w ten sposób, że wykonuje się co najmniej niektóre pierwsze lub drugie dolne profile 3 lub 4 pasów dźwigarów kratowych z co najmniej dwóch elementów profilowanych. Na fig. 4 pokazano przykład wykonania, w którym każdy z dwóch dolnych profili 3 i 4 pasów dźwigarów kratowych jest wykonany z trzech elementów profilowanych 23a-23c i 24a-24c, w wyniku czego całkowita łączna długość D1+D2+D3 elementów profilowanych 23a-23c pierwszego dolnego profilu 3 pasa dźwigara kratowego jest mniejsza niż długość D4 całej konstrukcji ramowej w danym kierunku i, podobnie, całkowita łączna długość D1+D2+D3 trzech elementów profilowanych 24a-24c drugiego dolnego profilu 4 pasa dźwigara kratowego jest mniejsza niż długość D5 całej konstrukcji ramowej w tym kierunku. Zatem pomiędzy elementami profilowymi 23a-c, 24a-c utworzy się na etapie montażu konstrukcji ramowej niewielka szczelina 17. Na końcu montażu zmniejsza się lub całkowicie kasuje szczeliny 17 za pomocą elementów naprężających, nie pokazanych na figurach, przechodzących przez szczeliny, w wyniku czego powstają naprężenia rozciągające działające na bok dolnych pasów dźwigarów kratowych konstrukcji ramowej, po czym nieobciążona kratownica przestrzenna unosi się i lekko wygina się ku górnemu pasowi dźwigara kratowego 1,2. Kiedy następnie obciąży się kratownicę przestrzenną z góry, z kierunku I na fig. 1, w normalny sposób, działająca prostopadle siła obciążająca spowoduje, że przybierze ona w zasadzie płaski kształt o prawidłowych wymiarach. Jednakże często nie ma potrzeby wstępnego nadawania kratownicy przestrzennej kształtu wygiętego, w związku z czym możliwe jest stosowanie ciągłych, lub w bardzo dużych typowo biegnących ramach, profili pasów dźwigarów kratowych, które biegną na całych długościach D4, D5 ramy. W przypadku wstępnego wyginania, długości elementów profilowanych 23, 24 można wybrać w sposób szczególny i niezależnie od odległości pomiędzy węzłami.

Claims (17)

1. Kratownica przestrzenna bez elementów węzłowych, w której skład wchodzą pierwsze (1) i drugie (2) ciągłe góme profile pasów dźwigarów kratowych biegnące poprzecznie względem siebie oraz pierwsze (3) i drugie (4) ciągłe dolne profile pasów dźwigarów kratowych biegnące poprzecznie względem siebie, oraz profile przekątne (5) łączące co najmniej niektóre miejsca węzłowe (6) górnych profili pasów dźwigarów kratowych z co najmniej niektórymi miejscami węzłowymi (7) dolnych profili pasów dźwigarów kratowych, w wyniku czego powstają węzły konstrukcji ramowej, w których profile przekątne są połączone za pomocą swoich ciągłych powierzchni bocznych z co najmniej jednym z profili pasów dźwigarów kratowych, znamienna tym, że wszystkie, zarówno pierwsze jak i drugie góme profile (1, 2) pasów dźwigarów kratowych, oraz zarówno pierwsze jak i drugie dolne profile (3, 4) pasów dźwigarów kratowych zawierają dwa ciągłe płaskie ramiona (11), pomiędzy którymi tworzy się w przekroju poprzecznym kąt wierzchołkowy (2β), że profile przekątne (5) zawierają co najmniej dwie ciągłe powierzchnie boczne (12), które w przekroju poprzecznym tworzą ze sobą kąty rozbieżności (2α), oraz że profile przekątne (5) są przymocowane w węzłach (6, 7) bezpośrednio swoimi ciągłymi powierzchniami bocznymi (12) zarówno do pierwszych jak i drugich górnych profili (1, 2) pasów dźwigarów kratowych i, odpowiednio, zarówno do pierwszych jak i drugich dolnych profili (3, 4) pasów dźwigarów kratowych do ich ciągłych płaskich ramion (11).

2. Kratownica według zastrz. 1, znamienna tym, że w węzłach (6, 7) powierzchnie boczne (12) profili przekątnych (5) oraz płaskie ramiona (11) pierwszych i drugich profili (1, 2 lub 3, 4) pasów dźwigarów kratowych spoczywają powierzchniami na sobie, że powierzchnie boczne (12) profili przekątnych są zewnętrznymi powierzchniami kąta rozbieżności (2α) i stykają się albo z wewnętrzną powierzchnią (8) ramienia albo z zewnętrzną powierzchnią (9) ramienia kąta wierzchołkowego (2β) profili pasów dźwigarów kratowych.

3. Kratownica według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że profile (1, 2; 3, 4) pasów dźwigarów kratowych są wszystkie, korzystnie, w przekroju poprzecznym profilami tego samego typu, że we wszystkich profilach pasów dźwigarów kratowych kąt wierzchołkowy (2β) pomiędzy płaskimi ramionami (11) jest równy, zazwyczaj w przedziale 120°-40°, korzystnie w przedziale 90°-60°, oraz że kształt przekroju poprzecznego profili pasów dźwigarów kratowych jest, korzystnie, kształtem pełnej litery V, a typowo ściętej litery V, w której wewnętrzne kąty wygięcia (10) są równe (90+β).

4. Kratownica według zastrz. 3, znamienna tym, że w profilach (1, 2; 3, 4) pasów dźwigarów kratowych szerokości (Wl) płaskich ramion (11) ściętej litery V, której kształt ma przekrój poprzeczny, stanowią 1/3-1 razy szerokość (W2) półki (14) ściętej litery V, i korzystnie, szerokości te są w przybliżeniu połową szerokości wspomnianej półki.

5. Kratownica według zastrz. 1, znamienna tym, że kąty wierzchołkowe (2β) pierwszych i drugich górnych profili (1, 2) pasów dźwigarów kratowych otwierają się w tym samym kierunku, albo na zewnątrz od kratownicy przestrzennej albo, korzystnie, do wewnątrz kratownicy przestrzennej, oraz tym, że, odpowiednio, kąty wierzchołkowe (2β) pierwszych i drugich dolnych profili (3, 4) pasów dźwigarów kratowych otwierają się w tym samym kierunku, albo na zewnątrz od kratownicy przestrzennej albo, korzystnie, do wewnątrz kratownicy przestrzennej, krawędzie (13) płaskich ramion (11) pierwszych lub drugich górnych oraz, odpowiednio, dolnych profili pasów dźwigarów kratowych stykają się z grzbietem przekroju w kształcie litery V lub półką (14) ściętej litery V drugich lub pierwszych górnych i, odpowiednio, dolnych, profili pasów dźwigarów kratowych.

6. Kratownica według zastrz. 1 albo 5, znamienna tym, że pierwsze góme profile (1) pasów dźwigarów kratowych oraz pierwsze dolne profile (3) pasów dźwigarów kratowych są wzajemnie równoległe, oraz podobnie drugie góme profile (2) pasów dźwigarów kratowych i

183 325 drugie dolne profile (4) pasów dźwigarów kratowych są wzajemnie równoległe, oraz że odległość (HI) pomiędzy płaszczyznami utworzonymi przez pierwsze górne profile pasów dźwigarów kratowych i przez pierwsze dolne profile pasów dźwigarów kratowych są równe odległości (H2) pomiędzy płaszczyznami utworzonymi przez drugie góme profile pasów dźwigarów kratowych i drugie dolne profile pasów dźwigarów kratowych.

7. Kratownica według zastrz. 1 albo 6, znamienna tym, że wzajemne odległości (KI, K2) pomiędzy pierwszymi i drugimi górnymi profilami (1, 2) pasów dźwigarów kratowych są równe wzajemnym odległościom (K3, K4) pomiędzy pierwszymi i pomiędzy drugimi dolnymi profilami (3, 4) pasów dźwigarów kratowych, w wyniku czego kształt paneli kratownicowej jest co najmniej w przybliżeniu kwadratem.

8. Kratownica według zastrz. 1 albo 6, znamienna tym, że odległości (KI) pomiędzy pierwszymi górnymi profilami pasów dźwigarów kratowych i, odpowiednio, odległości (K3) pomiędzy pierwszymi dolnymi profilami (3) pasów dźwigarów kratowych różnią się wielkością od odległości (K2) pomiędzy drugimi górnymi profilami (2) pasów dźwigarów kratowych i, odpowiednio, odległości (K4) pomiędzy drugimi dolnymi profilami (4) pasów dźwigarów kratowych, i/lub góme profile (1,2) pasów dźwigarów kratowych razem i dolne profile (3,4) pasów dźwigarów kratowych razem tworzą kąty (φΐ, φ2) kratownicy różne od kąta prostego, przy czym panel kratownicowa ma kształt prostokąta, rombu lub równoległoboku.

9. Kratownica według zastrz. 1, znamienna tym, że wszystkie profile przekątne (5) są pod względem kształtu przekroju poprzecznego profilami tego samego typu, korzystnie, takimi samymi profilami, których przekrój poprzeczny zawiera co najmniej jedną część zbliżoną do litery L, w której to części kąt rozbieżności (2α) pomiędzy ramionami tworzącymi powierzchnie boczne (12) wynosi typowo około 40°-90°, korzystnie około 60°-76°.

10. Kratownica według zastrz. 1 albo 9, znamienna tym, że profile przekątne (5) mają w przekroju poprzecznym kształt pełnej litery L lub, alternatywnie, litery U, kształt przekroju poprzecznego zawiera jedną lub, odpowiednio, dwie części w kształcie litery L stykające się za pośrednictwem dwóch lub, odpowiednio, trzech powierzchni bocznych (12) z płaskimi ramionami (11) profili (1, 2; 3,4) pasów dźwigarów kratowych.

11. Kratownica według zastrz. 1 albo 7, znamienna tym, że kąt rozbieżności (2α) pomiędzy powierzchniami bocznymi (12) profili przekątnych (5) uzyskuje się z następującego równania: sin a - l/2*cos β, gdzie kąt (β) stanowi połowę kąta wierzchołkowego litery V profili pasów dźwigarów kratowych.

12. Kratownica według zastrz. 1, znamienną tym, że profile (1, 2; 3, 4) pasów dźwigarów kratowych są co najmniej w głównej części, profilami otwartymi, oraz tym, że profile przekątne (5) są co najmniej w głównej części, profilami otwartymi, przy czym oba te profile wytwarza się z blachy lub ciągłej blachy techniką walcowanią oraz tym, że góme profile (1, 2) pasów dźwigarów kratowych wytwarza się z materiału o wytrzymałości mechanicznej różnej od materiału dolnych profili (3, 4) pasów dźwigarów kratowych, a profile przekątne (5) z materiału o wytrzymałości mechanicznej różnej od wytrzymałości albo górnych profili pasów dźwigarów kratowych albo dolnych profili pasów dźwigarów kratowych, albo od obu.

13. Kratownica według zastrz. 6, znamienna tym, że w każdym z profili przekątnych (5) jego pierwsza ciągła powierzchnia boczna (12a) opiera się na powierzchni płaskich ramion pierwszych górnych profili (1) pasów dźwigarów kratowych i na powierzchni płaskich ramion pierwszych dolnych profili (3) pasów dźwigarów kratowych, a jej druga ciągła powierzchnia boczna (12b) opiera się na powierzchni płaskich ramion drugich górnych profili (2) pasów dźwigarów kratowych i na powierzchni płaskich ramion drugich dolnych profili (4) pasów dźwigarów kratowych.

14. Kratownica według zastrz. 1, znamienna tym, że w kratownicy przestrzennej tworzy się dodatkowe węzły (21, 22, 25) mocując do płaskich ramion (11) górnych profili (1 lub 2) pasów dźwigarów kratowych oraz do płaskich ramion (11) dolnych profili (3 lub 4) pasów dźwigarów kratowych dodatkowe profile przekątne (15a, 15b) pomiędzy nie w miejscach znajdujących się pomiędzy lub na zewnątrz węzłów utworzonych przez wspomniane punkty węzłowe (6,1) profili pasów dźwigarów kratowych.

183 325

15. Kratownica według zastrz. 1, znamienna tym, że profile (1, 2; 3, 4) i/lub profile przekątne (5) są całkowicie lub częściowo profilami wydrążonymi.

16. Kratownica według zastrz. 1, znamienna tym, że powierzchnie boczne (12) profili przekątnych (5) są przymocowane do płaskich ramion (11) profili (1, 2; 3, 4) pasów dźwigarów kratowych w obszarze powierzchni styczności pomiędzy nimi za pomocą nitów, śrub, techniką spawania, klejenia lub za pomocą dowolnych innych odpowiednich do tego celu łączników lub sposobów łączenia.

17. Kratownica według zastrz. 1, znamienna tym, że w konstrukcji ramowej każdy z pierwszych i/lub drugich dolnych profili (3 i/lub 4) pasów dźwigarów kratowych jest utworzony z co najmniej dwóch elementów profilowanych (23a-c, 24a-c), których całkowita łączna długość (D1+D2+D3) jest mniejsza niż długość gotowej konstrukcji ramowej (D4, D5) w tym samym kierunku, w wyniku czego pomiędzy elementami profilu powstają szczeliny (17), oraz że szczeliny (17) kasuje się lub zmniejsza za pomocą ściągania po montażu kratownicy przestrzennej w celu wytworzenia wygiętej konstrukcji ramowej.