RU190430U1

RU190430U1 - DEVICE FOR INCREASING STABILITY OF VERTICAL STRUCTURE TO HORIZONTAL LOADS

Info

Publication number: RU190430U1
Application number: RU2019101787U
Authority: RU
Inventors: Юлия Андреевна Демихова
Original assignee: Юлия Андреевна Демихова
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2019-07-01

Abstract

Устройство относится к области наземного строительства, в частности к устройствам для повышения устойчивости вертикальных конструкций к горизонтальным, в том числе, ветровым нагрузкам. Устройство для повышения устойчивости вертикальной конструкции 1 к горизонтальным нагрузкам F, включает дополнительную опору 2, первый опоясывающий элемент 3(I), соединяющие их косые тяги 4(I), а также дополнительные расположенные друг над другом на расстоянии L N опоясывающих элементов 3(N), где N - натуральное целое число от 1 до N, при этом первый опоясывающий элемент 3(I) и N-1 дополнительных опоясывающих элементов 3(N), кроме верхнего, снабжены боковыми плечами 5(N), каждый n-ый опоясывающий элемент 3(N), где n - натуральное целое число от 1 до N, соединен косыми тягами 4(N) с боковыми плечами (n-1)-го опоясывающего элемента, боковые плечи 5(N) опоясывающих элементов 3(N) последовательно соединены прямыми тягами 6(N) с боковыми плечами 5(N) опоясывающих элементов 3(N), расположенных ниже, причем боковые плечи 5(I) первого опоясывающего элемента 3(I) связаны посредством прямых тяг 6(N) с дополнительной опорой 2, а угол α между вертикальной осью Z конструкции 1 и косыми тягами 4(I) и 4(N) составляет от 20 до 70 градусов. Опоясывающие элементы 3(I), 3(N) могут быть выполнены разъемным с возможностью затяжки вокруг вертикальной конструкции 1 на заданной высоте. Плечи 5(N) опоясывающих элементов 3(I), 3(N) могут быть расположены с погрешностью в пределах ± 10 градусов от горизонтали. 1 ил.The device relates to the field of ground construction, in particular to devices for increasing the stability of vertical structures to horizontal, including wind loads. The device for increasing the stability of the vertical structure 1 to horizontal loads F, includes an additional support 2, the first enclosing element 3 (I), connecting oblique thrust 4 (I) connecting them, as well as additional located one above the other at a distance LN of surrounding elements 3 (N) where N is a natural integer from 1 to N, while the first enclosing element 3 (I) and N-1 additional enclosing elements 3 (N), except the top, are provided with side arms 5 (N), each nth enclosing element 3 (N), where n is a natural integer from 1 to N, is connected to Syms 4 (N) with lateral shoulders (n-1) -th enclosing element, lateral shoulders 5 (N) surrounding elements 3 (N) are connected in series by straight rods 6 (N) with lateral shoulders 5 (N) surrounding elements 3 ( N) located below, where the side arms 5 (I) of the first enclosing element 3 (I) are connected by means of straight lines 6 (N) with additional support 2, and the angle α between the vertical axis Z of the structure 1 and oblique rods 4 (I) and 4 (N) ranges from 20 to 70 degrees. The surrounding elements 3 (I), 3 (N) can be made detachable with the possibility of tightening around the vertical structure 1 at a given height. The shoulders 5 (N) of the surrounding elements 3 (I), 3 (N) can be located with an error of ± 10 degrees from the horizontal. 1 il.

Description

Устройство относится к области наземного строительства, в частности, к цоколям и держателям для столбов, а именно, к устройствам для повышения устойчивости вертикальных конструкций к горизонтальным, в том числе, ветровым нагрузкам.The device relates to the field of ground construction, in particular, to the bases and holders for the pillars, namely, to devices for increasing the stability of vertical structures to horizontal, including wind loads.

Вертикальные конструкции, испытывая горизонтальные нагрузки, в частности, ветровые, склонны к усталостным деформациям и разрушению. Обычно это происходит на высоте нижней трети. Поскольку заменить конструкцию целиком зачастую не представляется возможным, используют различные способы ее усиления и поддержки.Vertical structures, experiencing horizontal loads, in particular, wind, are prone to fatigue deformations and destruction. This usually happens at the height of the lower third. Since it is often not possible to replace the entire structure, various methods of its strengthening and support are used.

Традиционно, для закрепления конструкций в вертикальном положении используют либо оттяжки (подкосы), и тогда конструкция называется «мачта», либо массивный фундамент, и тогда конструкция называется «башня» или «вышка». В первом случае конструкция является «гибкой» и устойчива к горизонтальным нагрузкам за счет напряжения оттяжек. Во втором случае конструкция является «жесткой» и сопротивляется горизонтальным нагрузкам за счет устойчивости собственного материала к деформации. В первом случае проблема заключается в том, что оттяжка эффективна только в том случае, если угол между ней и закрепляемой конструкцией (верхний угол) составляет не менее 30 градусов; это значит, что минимальное расстояние от мачты, на котором оттяжка эффективно работает, составляет немногим более половины от высоты, на которой она закреплена. Притом что современные конструкции мачтового типа могут достигать 150 метров, эффективное расстояние до основания оттяжки может составлять около 50 метров, что не всегда осуществимо. Как следствие, опоры мачтового типа сильно ограничены по высоте либо прочности. Во втором случае повышение прочности конструкции осуществляют увеличением ее массогабаритных характеристик, что влечет соответствующее увеличение фундамента.Traditionally, to fasten structures in a vertical position, either pull rods (struts) are used, and then the structure is called a “mast” or a massive foundation, and then the structure is called a “tower” or “tower”. In the first case, the design is "flexible" and resistant to horizontal loads due to the tension of the guys. In the second case, the design is “rigid” and resists horizontal loads due to the resistance of its own material to deformation. In the first case, the problem lies in the fact that the delay is effective only if the angle between it and the fixed structure (upper angle) is at least 30 degrees; this means that the minimum distance from the mast at which the quick work effectively works is a little more than half the height at which it is fixed. Despite the fact that modern constructions of the mast type can reach 150 meters, the effective distance to the base of the delay can be about 50 meters, which is not always feasible. As a result, masts are strongly limited in height or strength. In the second case, the increase in structural strength is carried out by increasing its weight and size characteristics, which entails a corresponding increase in the foundation.

Известен «Способ повышения несущей способности свайной опоры» (описание изобретения к патенту РФ №2619964; МПК: E02D 37/00, дата публикации: 10.03.2016), включающий увеличение верхней опорной поверхности сваи посредством выемки вокруг укрепляемой сваи опоры в радиусе от 1,5 до 2,5 наружного диаметра сваи глубиной, равной толщине устраиваемого железобетонного слоя, в которой монтируют армирующий каркас, заливают выемку бетоном, устанавливают после затвердевания бетона металлическую опорную конструкцию с усиливающими ребрами, которую жестко соединяют с надземным участком сваи. Способ требует большого количества дополнительных стройматериалов и малоэффективен из-за заведомо небольшой высоты закрепления усиливающих ребер.The “Method of increasing the bearing capacity of a pile support” (description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2619964; IPC: E02D 37/00, date of publication: March 10, 2016) is known, including an increase in the upper bearing surface of the pile by digging around a reinforced support pile in a radius of 1, 5 to 2.5 of the outer diameter of the pile with a depth equal to the thickness of the reinforced concrete layer being arranged, in which the reinforcing frame is mounted, the excavation is poured with concrete, after the concrete is set to harden, the metal support structure with reinforcing ribs, which is rigidly connected with an overground site of a pile. The method requires a large number of additional building materials and is ineffective due to the deliberately small height of the reinforcing ribs.

Известен также «Способ усиления опоры линии электропередачи» (описание изобретения к патенту РФ №2435917; МПК: Е04Н 12/00, E02D 27/42, дата публикации: 25.06.2010), включающий оттяжки или подкосы, которые крепят к хомуту, расположенному выше ослабленной зоны опоры, и к винтовым сваям, заглубленным в грунт, а хомут устанавливают с упругой кольцевой прокладкой между ним и опорой. Поскольку эффективное расстояние от усиливаемой опоры до вспомогательной составляет не менее 50% высоты закрепления хомута, то данный способ либо требует достаточно большого пространства для размещения оттяжек, что не всегда возможно, либо ограничен по высоте закрепления хомута.Also known is the “Method of strengthening the power line support” (description of the invention to the patent of Russian Federation No. 2435917; IPC: ЕНН 12/00, E02D 27/42, publication date: 06.25.2010), including delays or struts that are attached to the clamp located above the weakened zone of the support, and to the screw piles embedded in the ground, and the clamp is installed with an elastic annular gasket between it and the support. Since the effective distance from the reinforced support to the auxiliary is not less than 50% of the height of the clamp fastening, this method either requires a sufficiently large space to accommodate delays, which is not always possible, or is limited in the height of the clamp fastening.

Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является существенное повышение сопротивляемости вертикальных конструкций неограниченной высоты к горизонтальным, в основном, ветровым нагрузкам при минимальном расстоянии до дополнительной опоры или нескольких дополнительных опор от основания конструкции, что особенно важно в сложных ландшафтных условиях, на пересеченной местности и в труднодоступных местах.The technical problem solved by the proposed utility model is a significant increase in the resilience of vertical structures of unlimited height to horizontal, mainly wind loads with a minimum distance to an additional support or several additional supports from the base of the structure, which is especially important in difficult landscape conditions, on rough terrain and in hard to reach places.

Техническую задачу решают за счет того, что в устройство для повышения устойчивости вертикальной конструкции к горизонтальным нагрузкам, включающее дополнительную опору, первый опоясывающий элемент и соединяющие их косые тяги, дополнительно включены расположенные друг над другом на расстоянии L N опоясывающих элементов, где N - натуральное целое число от 1 до n, при этом первый опоясывающий элемент и N дополнительных опоясывающих элементов снабжены боковыми плечами, каждый (n+1)-ый опоясывающий элемент соединен косыми тягами с боковыми плечами n-го опоясывающего элемента, боковые плечи опоясывающих элементов последовательно соединены тягами с боковыми плечами опоясывающих элементов, расположенных ниже, причем боковые плечи первого дополнительного опоясывающего элемента закреплены посредством прямых тяг на дополнительных опорах, а угол α между вертикальной осью конструкции и косыми тягами составляет от 20 до 70 градусов. При величинах угла α, соответственно, менее 20 и более 70 градусом сопротивляемость конструкции разрушающим нагрузкам резко падает.The technical problem is solved due to the fact that the device for increasing the stability of the vertical structure to horizontal loads, including an additional support, the first surrounding element and the connecting oblique thrusters, are also included located one above the other at a distance LN of surrounding elements, where N is a natural integer from 1 to n, with the first enclosing element and N additional enclosing elements provided with lateral arms, each (n + 1) -th enclosing element is connected with oblique rods with lateral arms The nth encircling element, the side arms of the encircling elements are connected in series with the side arms of the enclosing elements located below, the side arms of the first additional encircling element being fixed by means of straight supports on additional supports, and the angle α between the vertical axis of the structure and oblique rods is from 20 to 70 degrees. At values of the angle α, respectively, less than 20 and more than 70 degrees, the structural resistance to destructive loads drops sharply.

Ввиду того, что вертикальные конструкции, как правило, имеют переменное сечение за счет переменного диаметра (ширины), опоясывающие элементы могут быть выполнены разъемными с возможностью их крепления на необходимой высоте усиливаемой конструкции. Будучи затянутым на определенной высоте, опоясывающий элемент под тяжестью всей конструкции остается неподвижным.Due to the fact that vertical structures, as a rule, have a variable cross-section due to variable diameter (width), the encircling elements can be made detachable with the possibility of mounting them at the required height of the reinforced structure. Being tightened at a certain height, the girdle element under the weight of the whole structure remains stationary.

Плечи опоясывающих элементов, как правило, расположены горизонтально, т.к. в этом случае обеспечивается оптимальная передача момента нагрузки от усиливаемой конструкции на дополнительную опору, но могут быть расположены и под углом до 10 градусов от горизонтальной плоскости. При дальнейшем отклонении плеч от горизонтали возможность сопротивления конструкции разрушающим нагрузкам резко снижается.The shoulders of the girdle elements are, as a rule, arranged horizontally, since in this case, an optimal transfer of the load moment from the reinforced structure to the additional support is ensured, but it can also be located at an angle of up to 10 degrees from the horizontal plane. With further deviation of the shoulders from the horizontal, the possibility of structural resistance to destructive loads is sharply reduced.

Решение технической задачи происходит за счет формирования устройства в виде охватывающих конструкцию совокупности треугольников, образованных вертикальными и косыми тягами, плечами опоясывающих элементов и фрагментами самой вертикальной конструкции, заключенными между соседними опоясывающими элементами, и являющихся «жесткими» фигурами. При этом полученное устройство придает вертикальной конструкции дополнительную устойчивость, передавая, посредством вертикальных и косых тяг, момент нагрузки с любой точки усиленной конструкции на дополнительную опору (опоры).The solution of the technical problem is due to the formation of the device in the form of a set of triangles encompassing the structure, formed by vertical and oblique rods, shoulders of the girdling elements and fragments of the vertical structure itself, enclosed between adjacent girdling elements, and which are "hard" figures. At the same time, the resulting device imparts additional stability to the vertical structure, transmitting, by means of vertical and oblique, a load moment from any point of the reinforced structure to an additional support (supports).

На фиг. 1 приведено схематическое изображение вертикальной конструкции и устройства для повышения его устойчивости.FIG. 1 shows a schematic representation of a vertical structure and a device for increasing its stability.

Устройство для повышения устойчивости вертикальной конструкции 1 к горизонтальным нагрузкам F, включает дополнительную опору 2, первый опоясывающий элемент 3(I), соединяющие их косые тяги 4(I), а также дополнительные расположенные друг над другом на расстоянии L N опоясывающих элементов 3(N), где N - натуральное целое число от 1 до N, при этом первый опоясывающий элемент 3(I) и N-1 дополнительных опоясывающих элементов 3(N), кроме верхнего, снабжены боковыми плечами 5(N), каждый n-ый опоясывающий элемент 3(N), где n - натуральное целое число от 1 до N, соединен косыми тягами 4(N) с боковыми плечами (n-1)-го опоясывающего элемента, боковые плечи 5(N) опоясывающих элементов 3(N) последовательно соединены прямыми тягами 6(N) с боковыми плечами 5(N) опоясывающих элементов 3(N), расположенных ниже, причем боковые плечи 5(I) первого опоясывающего элемента 3(I) связаны посредством прямых тяг 6(N) с дополнительной опорой 2, а угол α между вертикальной осью Z конструкции 1 и косыми тягами 4(I) и 4(N) составляет от 20 до 70 градусов.The device for increasing the stability of the vertical structure 1 to horizontal loads F, includes an additional support 2, the first enclosing element 3 (I), connecting oblique thrust 4 (I) connecting them, as well as additional located one above the other at a distance LN of surrounding elements 3 (N) where N is a natural integer from 1 to N, while the first enclosing element 3 (I) and N-1 additional enclosing elements 3 (N), except the top, are provided with side arms 5 (N), each nth enclosing element 3 (N), where n is a natural integer from 1 to N, is connected to Syms 4 (N) with lateral shoulders (n-1) -th enclosing element, lateral shoulders 5 (N) surrounding elements 3 (N) are connected in series by straight rods 6 (N) with lateral shoulders 5 (N) surrounding elements 3 ( N) located below, where the side arms 5 (I) of the first enclosing element 3 (I) are connected by means of straight lines 6 (N) with additional support 2, and the angle α between the vertical axis Z of the structure 1 and oblique rods 4 (I) and 4 (N) ranges from 20 to 70 degrees.

Опоясывающие элементы 3(I), 3(N) могут быть выполнены разъемным с возможностью затяжки вокруг вертикальной конструкции 1 на заданной высоте.The surrounding elements 3 (I), 3 (N) can be made detachable with the possibility of tightening around the vertical structure 1 at a given height.

Плечи 5(N) опоясывающих элементов 3(I), 3(N) могут быть расположены с погрешностью в пределах ± 10 градусов от горизонтали.The shoulders 5 (N) of the surrounding elements 3 (I), 3 (N) can be located with an error of ± 10 degrees from the horizontal.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность увеличения сопротивления вертикальных конструкций неограниченной высоты к ветровым нагрузкам в сложных ландшафтных условиях, на пересеченной местности и в труднодоступных местах, за счет установки дополнительной опоры на достаточно близком расстоянии от основания конструкции. При этом не требуется доставка большого количества дополнительных стройматериалов, поскольку в каждом случае дополнительная опора (или система дополнительных опор) может быть выполнена в соответствии с текущими условиями.The technical result of the proposed utility model is the possibility of increasing the resistance of vertical structures of unlimited height to wind loads in difficult landscape conditions, on rough terrain and in hard-to-reach places, by installing an additional support at a sufficiently close distance from the base of the structure. It does not require the delivery of a large number of additional building materials, since in each case additional support (or a system of additional supports) can be made in accordance with current conditions.

Claims

A device for increasing the stability of a vertical structure to horizontal loads, including an additional support, the first encircling element and oblique connecting rods connecting them, characterized in that it additionally includes spaced around elements at a distance LN of girdles, where N is a natural integer from 1 to N, while the first enclosing element and N-1 additional enclosing elements, except for the top, are provided with side arms, each nth enclosing element, where n is a natural integer from 1 to N, s Connected by oblique rods with lateral shoulders of the (n-1) -th encircling element, the lateral shoulders of the encircling elements are connected in series with the rods to the side shoulders of the encircling elements located below, the lateral shoulders of the first encircling element being fixed by means of straight weights on the additional support, and the angle α between vertical axis of the structure and oblique rods ranging from 20 to 70 degrees.