RU2121042C1

RU2121042C1 - Roof tied arch

Info

Publication number: RU2121042C1
Application number: RU97119788A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Канчели; М.И. Кельман; А.В. Титов; Н.В. Аляутдинова
Original assignee: Канчели Нодар Вахтангович
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 1998-10-27

Abstract

FIELD: construction. SUBSTANCE: tied arch consists of arch and tie-bar connected with arch in span by ties. Arch design distinguishing feature consists in that tie-bar is polygonal in shape with pivots in points of its folding. Pivots are connected with arch by means of rods forming V-shaped cantilevers pinched in arch. Flexural rigidity of these cantilevers in arch plane is close or equal to arch flexural rigidity. The offered solution allows considerable reduction of deformability and increase of structure stability when it is acted upon by unsymmetrical (one-sided) snow loads and also skewsymmetrical wind loads. Additional reduction of deformability of the structure is attained by its prestressing in the course of construction. For this purpose rods connecting the arch with tie-bar or tie-bar is made adjustable in length. Changing of lengths of connecting rods or tie-bar in the course of erection of the structure provides for development of internal forces of prestressing. EFFECT: reduced deformability and increased stability of the structure. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении покрытий зданий и сооружений преимущественно с большими пролетами. The invention relates to the field of construction and can be used in the construction of coatings of buildings and structures mainly with large spans.

Широко известны арочные конструкции покрытий зданий и сооружений, в которых распор арки воспринимается затяжкой обычно прямолинейного очертания. Для исключения провеса затяжки в пролете ее крепят к арке с помощью подвесок. Недостатком такой конструкции арки является ее малая устойчивость, а также большая деформативность при действии односторонних (например, снеговых), а также кососимметричных ветровых нагрузок. С целью уменьшения деформативности и повышения устойчивости арки при действии односторонних и несимметричных нагрузок применяют различные типы жестких связей затяжки с аркой: стержневые треугольные решетки, а также сплошные стенки. В результате этого собственно арочная конструкция превращается в арочную ферму. Однако, в ряде случаев подобные конструкции арок неприемлемы по архитектурным соображениям, поскольку наличие решетки и, тем более, сплошной стенки загромождает интерьер дополнительными элементами в особенности, когда покрытие выполняют светопрозрачным. Таким образом, проблема уменьшения деформативности арочных конструкций покрытий при минимальном количестве дополнительных элементов является актуальной. The arched structures of the coatings of buildings and structures are widely known, in which the spacer of the arch is perceived as a puff of a usually rectilinear shape. To eliminate the sag of the puff in the span, it is attached to the arch using pendants. The disadvantage of this design of the arch is its low stability, as well as great deformability under the action of unilateral (for example, snow), as well as skew-symmetric wind loads. In order to reduce the deformability and increase the stability of the arch under the action of one-sided and asymmetric loads, various types of rigid ties of tightening with the arch are used: rod triangular lattices, as well as solid walls. As a result of this, the arched structure itself is transformed into an arched truss. However, in some cases, such arch designs are unacceptable for architectural reasons, since the presence of a lattice and, moreover, a solid wall clutters the interior with additional elements, especially when the coating is translucent. Thus, the problem of reducing the deformability of arch structures of coatings with a minimum number of additional elements is relevant.

Прототипом изобретения является конструкция арки покрытия с прямолинейной затяжкой, соединенной с аркой подвесками (Справочник проектировщика. Металлические конструкции, п/р Н.П.Мельникова стр.319, рис.18,5. Покрытие спортивного зала стадиона им. В.И.Ленина в Лужниках). Недостатком этой конструкции является ее малая устойчивость, а также большая деформативность при действии односторонних нагрузок. The prototype of the invention is the design of the arch of the coating with a straight tightening connected to the arch of the pendants (Designer's Guide. Metal constructions, n / a N.P. Melnikova p. 319, Fig. 18.5. Coverage of the sports hall of the stadium named after V.I. Lenin in Luzhniki). The disadvantage of this design is its low stability, as well as high deformability under the action of unilateral loads.

Целью изобретения является существенное уменьшение деформативности и увеличение устойчивости конструкции. Достигается это тем, что затяжку выполняют полигонального очертания с шарнирами в местах ее перегиба, которые соединяют стержнями с аркой. Эти соединительные стержни образуют V-образные консоли, защемленные в арке, изгибная жесткость которых в плоскости арки близка или равна изгибной жесткости арки. Требуемый эффект достигается тем, что при действии на арку односторонней нагрузки в местах соединения консолей с аркой возникают изгибающие моменты, уменьшающие деформативность и повышающие устойчивость конструкции. The aim of the invention is to significantly reduce the deformability and increase the stability of the structure. This is achieved by the fact that the tightening is performed by a polygonal outline with hinges at the places of its inflection, which are connected by rods to the arch. These connecting rods form V-shaped consoles pinched in the arch, the flexural rigidity of which in the plane of the arch is close to or equal to the flexural rigidity of the arch. The desired effect is achieved by the fact that when a unilateral load is applied to the arch, bending moments occur at the junction of the consoles with the arch, which reduce the deformability and increase the stability of the structure.

Дополнительное уменьшение деформативности конструкции достигается путем ее предварительного напряжения в процессе возведения. С этой целью соединяющие арку с затяжкой стержни, либо затяжка выполняются регулируемыми по длине. Путем изменения в процессе возведения конструкции длин соединительных стержней (увеличением длины) или затяжки (уменьшением длины) создают внутренние усилия предварительного напряжения, что уменьшает деформативность конструкции. An additional decrease in the deformability of the structure is achieved by its prestressing during the construction process. To this end, the rods connecting the arch to the puff, or the puff, are adjustable in length. By changing the length of the connecting rods during construction (by increasing the length) or tightening (by reducing the length), internal prestressing forces are created, which reduces the deformability of the structure.

На фиг. 1 показана конструкция арки с затяжкой; на фиг.2 показана расчетная схема конструкция и эпюры ее деформаций; на фиг. 3 показан узел А на фиг. 1; на фиг. 4 показан узел соединения затяжки с аркой на опоре; на фиг. 5 показана схема арки с одной V-образной консолью. In FIG. 1 shows the design of the arch with a puff; figure 2 shows the design structure and diagrams of its deformations; in FIG. 3 shows the assembly A in FIG. one; in FIG. 4 shows a puff connection assembly with an arch on a support; in FIG. 5 shows a diagram of an arch with one V-shaped console.

На фиг. 1 показана арка 1 покрытия с затяжкой 2, имеющей поигональное очертание, с шарнирами 3 в местах ее перегибов. К затяжке в местах перегибов закреплены жесткие консоли 4 V-образной формы, противоположные концы которых закреплены в арке. Такое конструктивное решение позволяет существенно увеличить изгибную жесткость арки в ее плоскости при действии на нее несимметричных (односторонних) снеговых, а также кососимметричных ветровых нагрузок. На фиг. 2 показана расчетная схема арки с затяжкой, на которую действует односторонняя вертикальная нагрузка g. Здесь изгиб упругой линии арки при отсутствии жестких консолей показан пунктирной линией с одной волной синусоиды в пролете. Упругая линия арки с жесткими консолями имеет вид показанной сплошной линией с двумя синусоидальными волнами. Поэтому устойчивость арки при деформациях в ее плоскости существенно увеличивается (примерно в 1,5 раза). In FIG. 1 shows the arch 1 of the cover with a puff 2, having a pigonal shape, with hinges 3 in places of its bends. Rigid consoles 4 of a V-shape, the opposite ends of which are fixed in an arch, are fastened to the tightening in the places of excesses. Such a constructive solution allows to significantly increase the bending stiffness of the arch in its plane under the action of asymmetric (one-sided) snow, as well as skew-symmetric wind loads. In FIG. 2 shows the design diagram of the arch with a puff on which one-sided vertical load g acts. Here, the bend of the elastic line of the arch in the absence of rigid consoles is shown by a dashed line with one wave of a sinusoid in the span. The elastic line of the arch with rigid consoles is shown by a solid line with two sinusoidal waves. Therefore, the stability of the arch during deformation in its plane increases significantly (about 1.5 times).

Изгибная жесткость арки предложенной конструкции может быть увеличена путем предварительного напряжения конструкции. На фиг. 3 показана конструкция жесткой консоли 4, позволяющая осуществлять преднапряжение конструкции арки в процессе ее возведения. Здесь V-образная консоль состоит из стержней 5 трубчатого сечения, прикрепленных к верхнему поясу 1 и к затяжке 2. Стержни 5 разрезаны в пролете и вставлены один в другой с нахлесткой. После монтажной сборки конструкции величину нахлестки уменьшают с помощью, например домкратов. В результате этого длины L ветвей V-образной консоли увеличивают и в конструкции возникают необходимые внутренние усилия предварительного напряжения. В этом состоянии длины соединительных стержней 5 фиксируются путем, например сварных швов 6, болтами, либо иным способом. The bending stiffness of the arch of the proposed design can be increased by prestressing the structure. In FIG. 3 shows the design of the rigid console 4, allowing the prestressing of the arch structure during its construction. Here, the V-shaped console consists of rods 5 of tubular section, attached to the upper belt 1 and to the tightening 2. The rods 5 are cut in the span and inserted one into another with an overlap. After assembly of the structure, the overlap is reduced with, for example, jacks. As a result of this, the length L of the branches of the V-shaped cantilever is increased and the necessary internal prestressing forces arise in the structure. In this state, the lengths of the connecting rods 5 are fixed by, for example, welds 6, bolts, or otherwise.

Предварительное напряжение конструкции возможно производить с помощью и других конструктивных решений. Выбор того или иного способа зависит от конкретных условий строительства, величины пролета. Например, на фиг. 4 показана конструкция опорного узла арки с затяжкой и устройством для регулирования ее длины. Здесь затяжка 2 крепится к арке 1 с помощью гайки 7, что позволяет регулировать длину затяжки и производить преднапряжение конструкции в процессе ее возведения путем уменьшения длины затяжки. Поставленная цель достигается тем, что преднапряжение арки увеличивает зону упругих деформаций сечения арки в местах максимальных изгибающих моментов от внешних нагрузок. Preliminary stress of the structure can be produced using other structural solutions. The choice of one or another method depends on the specific conditions of the construction, the span. For example, in FIG. 4 shows the design of the arch support assembly with a puff and a device for adjusting its length. Here, the tightening 2 is attached to the arch 1 using the nut 7, which allows you to adjust the length of the tightening and to prestress the structure during its construction by reducing the length of the tightening. This goal is achieved by the fact that the prestressing of the arch increases the zone of elastic deformation of the cross section of the arch in places of maximum bending moments from external loads.

В зависимости от конкретных условий проектирования количество V-образных консолей может быть различным. На фиг. 5 показана схема арки покрытия с одной консолью 4, расположенной в середине пролета. Depending on the specific design conditions, the number of V-shaped consoles may vary. In FIG. 5 shows a diagram of a coating arch with one console 4 located in the middle of the span.

Claims

1. The arch of the coating with a puff, consisting of an arch and a puff connected in the span with the arch ties, characterized in that the puff is performed in a polygonal shape with hinges in the places of its bends, connected to the arch with rods forming V-shaped consoles pinched in the arch, while the flexural rigidity of the consoles in the plane of the arch is close to or equal to its flexural rigidity.

2. An arch according to claim 1, characterized in that the rods connecting the arch with the puff are tightened in length, changing the values of which create internal stresses of the prestress structure during its construction.