RU2087638C1

RU2087638C1 - Vaulted covering

Info

Publication number: RU2087638C1
Application number: RU94015784A
Authority: RU
Inventors: В.И. Колчунов; Л.А. Панченко; В.В. Данченко
Original assignee: Белгородский технологический институт строительных материалов
Priority date: 1994-04-27
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1997-08-20

Abstract

FIELD: construction engineering. SUBSTANCE: this relates to construction of agricultural, industrial and public buildings for multipurpose use from undulated thin-wall components. Vaulted covering has bearing members and installed on them are large-size plates with vaulted flange and two ribs of variable cross-section in length which are interconnected in vault lock with use of inserted parts (hinges). Vaulted flange and longitudinal ribs are made with bends over length of structure, and number of rib bends is equal to number of flange bends. Covering has flexible flat sectional strips made up of several sectional members. Each member is curved in longitudinal direction over cylindrical surface at radius equal to radius of arc inscribed in folding surface of flange of large-size plate. Sectional members are located between plates spread to width of strips and resting on cantilever protrusions of longitudinal ribs of plates. Connection of plates and sectional members into single spacious system is made in overlapping with use of sheet members installed atop. Longitudinal ribs are made with less number of bends as compared with flange. EFFECT: high efficiency. 6 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и предназначено для возведения сводчатых сельскохозяйственных, производственных и общественных зданий многоцелевого назначения из волнистых тонкостенных элементов. The invention relates to the field of construction and is intended for the construction of vaulted agricultural, industrial and public buildings for multipurpose purposes from wavy thin-walled elements.

Известны сводчатые волнистые покрытия, включающие тонкостенные панели - оболочки волнистого профиля, установленные поперек продольной оси здания на несущие элементы и а.с. СССР N 916696, кл. E 04 B 7/10, 30.03.82. Known vaulted wavy coatings, including thin-walled panels - shells of a wavy profile mounted across the longitudinal axis of the building on the supporting elements and A. with. USSR N 916696, class E 04 B 7/10, 03/30/82.

Недостатком конструкций такого типа являются трудности, возникающие при изготовлении таких покрытий при их уплотнении и формировании, так как покрытие, имеющее такую поверхность, создает сложности при устройстве кровли и приводит к повышенному расходу кровельных материалов и железобетона, в связи с тем, что площадь покрытия намного превышает размер перекрываемого пролета. A drawback of structures of this type is the difficulties encountered in the manufacture of such coatings during their compaction and formation, since a coating having such a surface creates difficulties in installing a roof and leads to an increased consumption of roofing materials and reinforced concrete, due to the fact that the coverage area is much exceeds the size of the span to be covered.

Наиболее близким к предлагаемому сводчатому покрытию является железобетонный свод (а.с. СССР N 116298, кл. E 04 B 7/10, 12.08.57), собираемый из заранее изготовленных и установленных на несущие элементы крупнопанельных плит П-образного поперечного профиля, объединенных между собой в замке свода, затяжек и подвесок. Крупнопанельные плиты имеют сводчатую полку и два ребра переменного по длине, например, сегментного очертания, обеспечивающие достаточную жесткость плите. Для уменьшения веса продольные ребра плиты могут иметь отверстия. The closest to the proposed vaulted coating is a reinforced concrete arch (USSR AS N 116298, class E 04 B 7/10, 08/12/57), assembled from pre-fabricated and installed on the supporting elements of large-panel slabs of a U-shaped transverse profile, combined among themselves in the castle of the arch, puffs and suspensions. Large-panel slabs have a vaulted shelf and two ribs of variable length, for example, segmented outlines, providing sufficient rigidity to the plate. To reduce weight, the longitudinal ribs of the plate may have holes.

Это техническое решение имеет также ряд недостатков:
неоправданно увеличивается расход материалов на конструкцию, так как два продольных ребра в плите необходимы только из расчета в стадии транспортирования и монтажа, а после объединения плит а единую пространственную систему в виде свода в двух рядом расположенных продольных ребрах нет необходимости, а их наличие приводит к излишнему расходу материалов;
в принятой конструкции шва замоноличивания по длине двух плит имеются два существенных недостатка:
а) повышенный расход бетона;
б) высыпание бетона шва замоноличивания при силовых и температурных деформациях сводчатого покрытия в процессе эксплуатации, а следовательно, ухудшение эксплуатационных качеств такого покрытия;
наличие гладкой, а не складчатой поверхности сводчатой полки приводит к необходимости ее утолщения, особенно в приопорных зонах.This technical solution also has several disadvantages:
the consumption of materials for the construction unnecessarily increases, since two longitudinal ribs in the slab are necessary only from the calculation in the transportation and installation stages, and after combining the slabs, a single spatial system in the form of a vault is not necessary in two adjacent longitudinal ribs, and their presence leads to unnecessary material consumption;
in the accepted design of the seam monolithic along the length of two plates there are two significant drawbacks:
a) increased consumption of concrete;
b) pouring out concrete of the monolithic weld during power and temperature deformations of the vaulted coating during operation, and therefore, deterioration in the performance of such a coating;
the presence of a smooth rather than a folded surface of the vaulted shelf makes it necessary to thicken, especially in the supporting zones.

Цель изобретения снижение материалоемкости, сокращение трудозатрат, улучшение эксплуатационных качеств сводчатого покрытия. The purpose of the invention is the reduction of material consumption, reducing labor costs, improving the performance of the vaulted coating.

Поставленная цель достигается тем, что в сводчатом покрытии, включающем установленные на несущие элементы крупноразмерные плиты, имеющие сводчатую полку и два ребра переменного по длине сечения, объединенные между собой в замке свода с применением закладных деталей (шарниров), согласно предлагаемому решению сводчатая полка и продольные ребра плит выполнены с переломами по длине конструкции, причем количество переломов ребер равно количеству переломов полки, а покрытие, кроме того, выполнено с плоскими гибкими составными пластинами, образованными из нескольких сборных элементов, каждый из которых изогнут в продольном направлении по цилиндрической поверхности с радиусом, равным радиусу дуги, вписанной в складчатую поверхность полки крупноразмерной плиты, причем сборные элементы расположены между плитами, раздвинуты на ширину пластин и оперты на консольные выступы продольных ребер плит, при этом соединение плит и сборных элементов в единую пространственную систему выполнено внахлестку с применением листовых элементов, установленных сверху. This goal is achieved by the fact that in the vaulted coating, including large-sized plates installed on the bearing elements, having a vaulted shelf and two ribs of variable cross-sectional length, interconnected in the arch lock using embedded parts (hinges), according to the proposed solution, the vaulted shelf and longitudinal the ribs of the plates are made with fractures along the length of the structure, and the number of fractures of the ribs is equal to the number of fractures of the shelf, and the coating, in addition, is made with flat flexible composite plates, about These are made up of several prefabricated elements, each of which is curved in the longitudinal direction along a cylindrical surface with a radius equal to the radius of the arc inscribed in the folded surface of the shelf of a large-sized plate, the prefabricated elements being located between the plates, spaced apart by the width of the plates and supported by cantilevered protrusions of the longitudinal edges of the plates , while the connection of plates and prefabricated elements into a single spatial system is overlapped using sheet elements mounted on top.

На фиг.1 изображено сводчатое покрытие в плане; на фиг.2 продольный разрез А-А по сборным элементам пластин на фиг.1; на фиг.3 продольный разрез Б-Б по крупноразмерным плитам на фиг.1; на фиг.4 поперечный разрез В-В на фиг. 1; на фиг.5 узел I на фиг.3; на фиг.6 узел II на фиг.4. Сводчатое покрытие включает: несущие элементы 1, крупноразмерные плиты 2, состоящие из складчатой вутовой полки 3 и продольных ребер 4, имеющих консольные выступы 5, плоскую гибкую составную пластину, образованную из нескольких сборных элементов 6, объединенных между собой и с плитой в единую пространственную систему с помощью закладных деталей 7, листовых элементов 8 и бетона замоноличивания 9. Figure 1 shows a vaulted coating in plan; figure 2 is a longitudinal section aa along the prefabricated elements of the plates in figure 1; figure 3 is a longitudinal section bB for large-sized plates in figure 1; in Fig. 4, a cross-section BB of Fig. one; in Fig.5 node I in Fig.3; in Fig.6 node II in Fig.4. The vaulted coating includes: load-bearing elements 1, large-sized plates 2, consisting of a folded vuta shelf 3 and longitudinal ribs 4, having cantilevered protrusions 5, a flat flexible composite plate formed of several prefabricated elements 6, combined with each other and with the plate in a single spatial system using embedded parts 7, sheet elements 8 and concrete monolithic 9.

Железобетонное сводчатое покрытие работает как пространственная составная система, а не как отдельные трехшарнирные арки в известных аналогах и прототипе. Пространственная работа плоских составных пластин, образованных из нескольких сборных элементов, изогнутых и установленных по цилиндрической поверхности, обеспечивает благоприятную совместную статистическую работу составного покрытия. Каждый элемент составной пластины работает как свод - оболочка, в котором распор и вертикальная составляющая, возникающая от изгиба каждого элемента по цилиндрической поверхности в продольном направлении, разгружают плиты, на которые они опираются, так как указанные усилия направлены противоположно внешней нагрузке. Принятое соединение составных пластин с плитами с помощью листовых элементов, обеспечивающих односторонние моментные связи, приводит к перераспределению поперечных изгибающих моментов в полке плиты, что вместе с наличием переломов в ней обеспечивает резкое снижение максимальных изгибающих моментов в сводчатой полке плит и позволяет уменьшить ее толщину. Это тем самым приводит к снижению материалоемкости конструкции. Количество переломов полки определяется исходя из ширины полки плиты таким образом, чтобы соотношение между шириной полки и расстоянием между переломами было в пределах 1:1 2:1. Обычно такое же соотношение между шириной полки и расстоянием между поперечными ребрами принимается в крупноразмерных плитах с поперечными ребрами, а в заявляемом устройстве при углах перелома граней между собой 3-5^o и более переломы полки выполняют ту же роль, что и поперечные ребра. Количество переломов продольных ребер по их длине принимается таким же или меньшим, чем количество переломов полки, и определяется расчетом, исходя из минимального расхода материалов и трудоемкости изготовления.The reinforced concrete vaulted coating works as a spatial composite system, and not as separate three-hinged arches in known analogues and prototype. The spatial work of flat composite plates formed of several prefabricated elements, curved and mounted on a cylindrical surface, provides favorable joint statistical work of the composite coating. Each element of the composite plate works as a vault - a shell in which the spacer and the vertical component arising from the bending of each element along a cylindrical surface in the longitudinal direction unload the plates on which they rely, since these forces are directed opposite to the external load. The accepted connection of composite plates with plates using sheet elements providing one-sided moment ties leads to a redistribution of transverse bending moments in the plate shelf, which, together with the presence of fractures in it, provides a sharp decrease in the maximum bending moments in the vaulted shelf of the plates and reduces its thickness. This thereby reduces the material consumption of the structure. The number of shelf fractures is determined based on the width of the shelf of the plate so that the ratio between the width of the shelf and the distance between the fractures is within 1: 1 2: 1. Typically, the same ratio between the width of the shelf and the distance between the transverse ribs is adopted in large-sized plates with transverse ribs, and in the inventive device with angles of fracture of the faces between each other of 3-5 ^o or more, the fractures of the shelf perform the same role as the transverse ribs. The number of fractures of the longitudinal ribs along their length is taken to be the same or less than the number of fractures of the shelf, and is determined by calculation based on the minimum consumption of materials and the complexity of manufacturing.

В результате предложенное в данном устройстве сочетание признаков, а именно: выполнение сводчатого покрытия составным из жестких плит и гибких, изогнутых в продольном направлении сборных элементов, соединение сборных элементов внахлестку с помощью листовых элементов накладок, складчатость сводчатой полки и ребер плит приводит к следующему техническому результату. As a result, the combination of features proposed in this device, namely: the implementation of a vaulted coating with a composite of rigid plates and flexible, longitudinally curved prefabricated elements, the joining of prefabricated elements with an overlap using sheet overlay elements, the folding of the vaulted shelf and plate edges leads to the following technical result .

Снижается материалоемкость сводчатого покрытия за счет исключения одного из двух смежных продольных ребер крупноразмерных плит и уменьшения толщины сводчатой полки. Уменьшается трудоемкость возведения сводчатого покрытия, а также расход бетона за счет уменьшения объема монолитных работ при бетонировании шва замоноличивания между плитами и плоскими составными пластинами. Кроме того, совокупность указанных признаков существенно улучшает эксплуатационные качества сводчатого покрытия, поскольку соединение элементов внахлестку приводит к неразрезности конструкции покрытия, уменьшению моментов и препятствует высыпанию шва. The material consumption of the vaulted coating is reduced by eliminating one of two adjacent longitudinal ribs of large-sized plates and reducing the thickness of the vaulted shelf. The complexity of erecting a vaulted coating, as well as the consumption of concrete, is reduced by reducing the volume of monolithic work when concreting a monolithic seam between plates and flat composite plates. In addition, the combination of these features significantly improves the performance of the vaulted coating, since the overlap of the elements leads to the continuity of the coating structure, the reduction of moments and prevents the spill of the seam.

Рассмотрим, например, сводчатое покрытие размером в плане 18х36 м при стрелке подъема 6 м. Размеры складчатой плиты в плане принимаем 3х12,85 м. Высоту продольных ребер плиты принимаем 300 мм, толщину полки плиты принимаем переменной 60 мм в местах примыкания к продольным ребрам до 25-30 мм в середине пролета. Исходя из соотношения между шириной полки и расстоянием между переломами 1:1 2:1, принимаем расстояние между переломами 2,14 м, количество переломов полки для конкретного варианта равно пяти, а исходя из минимального расхода материалов, количество переломов продольных ребер принимаем равным трем. Размеры в плане сборных элементов пластин принимаем 3х8,40 м и толщина их 40 мм. Таким образом, количество сборных элементов на 1 пластину равно 4. Длину зон опирания сборных элементов на консольные выступы плиты (5) принимаем 60-80 мм. Количество соединительных листовых элементов (8) для соединения последних с плитами равно 8. Предлагаемое конкретное сводчатое покрытие размером в плане 18х36 м по сравнению с прототипом обеспечивает снижение приведенной толщины покрытия с 7,7 см на 1 кв.м до 5,8 см на 1 кв.м. Соответственно масса покрытия снижается на 24%
Таким образом, в предлагаемой конструкции обеспечивается снижение материалоемкости, сокращение трудозатрат и существенное улучшение эксплуатационных качеств сводчатого покрытия.Consider, for example, a vaulted coating measuring 18x36 m in size with a 6 m elevation arrow. We take 3x12.85 m of the folded slab in the plan. We take the height of the longitudinal ribs of the slab 300 mm, and the thickness of the slab of the slab we take as a variable 60 mm at the junctions of the longitudinal ribs up to 25-30 mm in the middle of the span. Based on the ratio between the width of the shelf and the distance between the fractures 1: 1 2: 1, we take the distance between the fractures of 2.14 m, the number of fractures of the shelf for a particular option is five, and based on the minimum consumption of materials, the number of fractures of longitudinal ribs is taken to be three. The dimensions in terms of prefabricated elements of the plates are 3x8.40 m and their thickness is 40 mm. Thus, the number of prefabricated elements per 1 plate is 4. The length of the zones of bearing of the prefabricated elements on the cantilever protrusions of the plate (5) is taken to be 60-80 mm. The number of connecting sheet elements (8) for connecting the latter to the slabs is 8. The proposed concrete vaulted coating with a size of 18x36 m in comparison with the prototype reduces the reduced coating thickness from 7.7 cm per 1 sq. M to 5.8 cm per 1 sq.m Accordingly, the coating weight is reduced by 24%
Thus, in the proposed design provides a reduction in material consumption, reduction of labor costs and a significant improvement in the operational qualities of the vaulted coating.

Claims

Vaulted coating, including large-sized slabs mounted on load-bearing elements, having a folded shelf and two ribs of variable cross-sectional length, pivotally connected to each other in the arch lock, characterized in that the coating is made with flexible prefabricated elements formed of several parts curved in the longitudinal direction along a cylindrical surface with a radius equal to the radius of the arc inscribed in the folded surface of the shelf of a large-sized plate, with flexible prefabricated elements located between their width by plates and supported by cantilevered protrusions of the longitudinal edges of the plates, while the connection of the plates and flexible prefabricated elements into a single spatial system is overlapped using sheet elements mounted on top, in addition, the folded shelf and the longitudinal edges of the plates are made with fractures along the length of the structure, moreover, the number of fractures of the ribs is less than or equal to the number of fractures of the shelf.