RU213909U1

RU213909U1 - arched structure

Info

Publication number: RU213909U1
Application number: RU2022109766U
Authority: RU
Inventors: Александр Майорович Ибрагимов; Андрей Сергеевич Торлин; Любовь Юрьевна Гнедина; Екатерина Викторовна Никонова
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2022-10-04

Abstract

Полезная модель относится к строительству, а именно к модульным многофункциональным трансформируемым арочным конструкциям, используемым в качестве основного несущего элемента для быстровозводимых сооружений различного назначения (промышленные, гражданские, сельскохозяйственные, складские и т.д.). Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение мобильности арочной конструкции, т.е. возможность транспортировки в сложенном состоянии к месту установки и последующего монтажа без осуществления сборки на месте, а при необходимости осуществление демонтажа и последующего повторного использования, без снижения несущей способности и эксплуатационных качеств. Технический результат заявленной полезной модели достигается за счет использования унифицированных элементов, изготавливаемых из стандартного стального сортамента, соединяемых между собой в заводских условиях шарнирами и доставляемыми на строительную площадку в сложенном виде.The utility model relates to construction, namely to modular multifunctional transformable arch structures used as the main bearing element for prefabricated structures for various purposes (industrial, civil, agricultural, warehouse, etc.). The technical result, which the proposed technical solution is aimed at, is to ensure the mobility of the arched structure, i.e. the possibility of transportation in a folded state to the installation site and subsequent installation without assembly on site, and if necessary, dismantling and subsequent reuse, without reducing the bearing capacity and performance. The technical result of the claimed utility model is achieved through the use of unified elements made from a standard steel assortment, interconnected at the factory with hinges and delivered to the construction site in a folded form.

Description

Полезная модель относится к строительству, а именно к модульным многофункциональным трансформируемым арочным конструкциям, используемым в качестве основного несущего элемента для быстровозводимых сооружений различного назначения (промышленные, гражданские, сельскохозяйственные, складские и т.д.).The utility model relates to construction, namely to modular multifunctional transformable arch structures used as the main bearing element for prefabricated structures for various purposes (industrial, civil, agricultural, warehouse, etc.).

Из уровня техники, например, известна арочная модульная многофункциональная конструкция [Патент RU 123031 U1], состоящая из модулей, соединенных системой металлических тросов, предназначенная для использования как несущая арка, так и в качестве арочного покрытия сооружений. Недостатком известной конструкции является сложность и трудоемкость ее изготовления и сборки на строительной площадке, так как конструкция доставляется на площадку в виде отдельных модулей.From the prior art, for example, an arched modular multifunctional structure is known [Patent RU 123031 U1], consisting of modules connected by a system of metal cables, intended for use as a supporting arch and as an arched covering of structures. The disadvantage of the known design is the complexity and laboriousness of its manufacture and assembly at the construction site, since the structure is delivered to the site in the form of separate modules.

Наиболее близким аналогом заявляемого решения - прототипом, является арочная стержневая сводчатая строительная конструкция [Патент SU 1 544 904 А1], которая для снижения материалоемкости и трудоемкости монтажа выполнена в виде шарнирно соединенных между собой элементов. Трос, проходящий внутри полых труб, формирует заданную конфигурацию за счет создания напряженного состояния в арке. Недостатком известной конструкции является сложность изготовления и сборки механизмов трансформации, что в свою очередь ведет к увеличению стоимости строительства.The closest analogue of the proposed solution - the prototype, is an arched rod vaulted building structure [Patent SU 1 544 904 A1], which is made in the form of hinged elements connected to each other to reduce material consumption and labor intensity of installation. The cable passing inside the hollow pipes forms a given configuration by creating a stress state in the arch. The disadvantage of the known design is the complexity of manufacturing and assembling the transformation mechanisms, which in turn leads to an increase in the cost of construction.

Шарниры, соединяющие сегменты арочной конструкции, в прототипе, в отличии от заявленной конструкции, расположены в шахматном порядке. Такая конфигурация шарниров позволяет складывать арочную конструкцию «гармошкой», что удобно при транспортировке, но не позволяет конструкции принять очертание арки под действием собственного веса при поднятии за центральный сегмент грузоподъемным механизмом. Заявленная конструкция, в отличии от прототипа, принимает очертания арки не посредством натяжения, расположенного внутри полого верхнего пояса троса, а посредством стыковки соседних сегментов под действием собственного веса конструкции. В заявленной конструкции, шарниры, расположенные в верхних частях фланцевых соединений, позволяют вращаться двум соседним сегментам арки только до соприкосновения приваренных под углом фланцев.The hinges connecting the segments of the arch structure, in the prototype, in contrast to the claimed design, are staggered. Such a configuration of the hinges makes it possible to fold the arched structure like an accordion, which is convenient for transportation, but does not allow the structure to take on the shape of an arch under its own weight when lifted by the central segment by a lifting mechanism. The claimed design, unlike the prototype, takes the shape of the arch not by tension located inside the hollow upper belt of the cable, but by joining adjacent segments under the action of the own weight of the structure. In the claimed design, the hinges located in the upper parts of the flange connections allow two adjacent segments of the arch to rotate only until the flanges welded at an angle come into contact.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение мобильности арочной конструкции, т.е. возможности транспортировки в сложенном состоянии к месту установки и последующего монтажа без осуществления сборки на месте, а при необходимости осуществление демонтажа и последующего повторного использования без снижения несущей способности и эксплуатационных качеств.The technical result, which the proposed technical solution is aimed at, is to ensure the mobility of the arched structure, i.e. the possibility of transportation in a folded state to the installation site and subsequent installation without assembly on site, and, if necessary, the implementation of dismantling and subsequent reuse without reducing the bearing capacity and performance.

Технический результат заявленной полезной модели достигается за счет того, что арочная конструкция состоит из верхнего и нижнего пояса, при этом верхний пояс арочной конструкции состоит из четного числа сегментов, выполненных из щарнирно соединенных унифицированных монтажных модулей, каждый из которых представляет собой металлический профиль прямоугольного сечения, к которому под одинаковыми углами к оси сечения приварены металлические пластины в виде фланцев с шарнирами, при этом фланцы по своему периметру имеют отверстия, предназначенные для установки крепежных элементов (например, болты, гайки и т.д.) при монтаже арочной конструкции, также в нижней части один из фланцев имеет проточку, а второй - имеет крепежный элемент типа "вертлюг", через ушко которого пропускается трос нижнего пояса. Шарниры позволяют арочной конструкции складываться.The technical result of the claimed utility model is achieved due to the fact that the arched structure consists of an upper and lower chord, while the upper chord of the arched structure consists of an even number of segments made of articulated unified mounting modules, each of which is a rectangular metal profile, to which, at equal angles to the axis of the section, metal plates are welded in the form of flanges with hinges, while the flanges along their perimeter have holes designed to install fasteners (for example, bolts, nuts, etc.) when mounting an arched structure, also in In the lower part, one of the flanges has a groove, and the second one has a fastener of the "swivel" type, through the eye of which the cable of the lower belt is passed. Hinges allow the arched structure to fold.

Нижний пояс арочной конструкции представляет собой систему натянутых тросов. Функция нижнего пояса заключается в восприятии силы распора, возникающей в результате действия на конструкцию нагрузок и воздействий, а также в удержании сегментов верхнего пояса в проектном положении.The lower belt of the arched structure is a system of tensioned cables. The function of the lower chord is to perceive the thrust force resulting from the action of loads and impacts on the structure, as well as to hold the segments of the upper chord in the design position.

Заявляемое техническое решение поясняется фиг. 1-4, где:The claimed technical solution is illustrated in Fig. 1-4 where:

фиг. 1 - конструкция унифицированного монтажного модуля;fig. 1 - design of a unified mounting module;

фиг. 2 - конструкция фланцев, соединенных шарнирно;fig. 2 - design of flanges connected pivotally;

фиг. 3 - монтаж арочной конструкции;fig. 3 - installation of an arched structure;

фиг. 4 - верхний пояс арки, пролетом 36 м и строительным подъемом 9,8 м, состоящий из 18 равных сегментов, расположенный в заводском автомобильном прицепе.fig. 4 - the upper belt of the arch, with a span of 36 m and a construction lift of 9.8 m, consisting of 18 equal segments, located in a factory car trailer.

На фиг. 1-4 обозначены следующие элементы:In FIG. 1-4 the following elements are indicated:

1 - металлический профиль прямоугольного сечения;1 - metal profile of rectangular section;

2 - фланцы с шарнирами;2 - flanges with hinges;

3 - проточка, позволяющая пластинам смыкаться вплотную с установленным креплением типа "вертлюг";3 - a groove that allows the plates to close closely with the installed mount of the "swivel" type;

4 - отверстие, предназначенное для закрепления крепления типа "вертлюг";4 - a hole designed to secure a swivel-type mount;

5 - линия закрепления профиля к пластине;5 - line for attaching the profile to the plate;

6 - система тросов нижнего пояса арочной конструкции;6 - system of cables of the lower belt of the arched structure;

7 - верхний пояс арки.7 - the upper belt of the arch.

Данная арочная конструкция является многофункциональной и трансформируемой, состоящей из отдельных унифицированных монтажных модулей, соединенных друг с другом посредством системы тросов и шарниров, удерживающих модули в проектном положении, и предназначена для использования как несущая арка.This arched structure is multifunctional and transformable, consisting of separate unified mounting modules connected to each other by means of a system of cables and hinges that hold the modules in the design position, and is intended for use as a load-bearing arch.

Унифицированный монтажный модуль (фиг. 1) изготавливается из металлического профиля прямоугольного сечения 1 стандартного стального сортамента, к которому приварены металлические пластины в виде фланцев с шарнирами 2 под одинаковым углом к оси сечения, благодаря которому, конструкция в монтажном положении приобретает очертания арки (фиг. 3).The unified mounting module (Fig. 1) is made of a rectangular metal profile 1 of a standard steel assortment, to which metal plates in the form of flanges with hinges 2 are welded at the same angle to the section axis, due to which the structure in the mounting position acquires the shape of an arch (Fig. 3).

Угол для металлических пластин подбирается исходя из оптимального отношения стрелы подъема арки к ее пролету. Система тросов нижнего пояса арочной конструкции 6 играет роль затяжки, которая удерживает арочную конструкцию в проектном положении и принимает на себя нагрузку от конструкции арки, а также нагрузки, возникающие в процессе ее эксплуатации.The angle for metal plates is selected based on the optimal ratio of the arch lifting boom to its span. The cable system of the lower belt of the arch structure 6 plays the role of a tightening that holds the arch structure in the design position and takes on the load from the arch structure, as well as the loads arising during its operation.

Унифицированные монтажные элементы, соединяются шарнирами между собой в заводских условиях. Арочная конструкция доставляется на строительную площадку в сложенном виде в стандартном автомобильном прицепе или морском контейнере в собранном виде (пример - фиг. 4).Unified mounting elements are connected by hinges to each other at the factory. The arched structure is delivered to the construction site in a folded form in a standard car trailer or sea container in an assembled form (example - Fig. 4).

Монтаж данной конструкции производится по следующему алгоритму.Installation of this design is carried out according to the following algorithm.

Грузоподъемный механизм поднимает верхний пояс арки за центральные сегменты на высоту, превосходящую высоту арки. Благодаря этому, сегменты верхнего пояса под действием собственного веса принимают проектное очертание. Далее, монтажники скрепляют сегменты между собой крепежными элементами и натягивают трос нижнего пояса талью или талрепом, после этого крепят опорные сегменты к фундаменту, в качестве фундамента могут выступать сваи.The lifting mechanism raises the upper chord of the arch by the central segments to a height exceeding the height of the arch. Due to this, the segments of the upper belt under the action of their own weight take on the design shape. Further, the installers fasten the segments together with fasteners and pull the cable of the lower belt with a hoist or lanyard, after which they attach the support segments to the foundation, piles can act as a foundation.

Данная конструкция универсальна, так как величину пролета и высоту подъема арки можно регулировать, изменяя количество секций, их длину, угол крепления фланцев.This design is universal, since the span and height of the arch can be adjusted by changing the number of sections, their length, and the angle of attachment of the flanges.

Расчет угла наклона пластин фланцевFlange Plate Angle Calculation

Для определения угла ϕ, необходимо задаться строительной высотой h и пролетом С арочной конструкции, исходя из геометрических, транспортных и конструкционных особенностей. Схема расчета представлена на фиг. 5. По формуле (1) определяем радиус окружностиTo determine the angle ϕ, it is necessary to set the construction height h and the span C of the arched structure, based on geometric, transport and structural features. The calculation scheme is shown in Fig. 5. According to formula (1), we determine the radius of the circle

Затем, по формуле (2) определяем длину дуги сегмента l, необходимый угол α определяем по теореме косинусов (3)Then, according to the formula (2), we determine the length of the segment arc l, the required angle α is determined by the cosine theorem (3)

Задавшись четным количеством сегментов n, по формуле (4) определяем длину одного криволинейного сегмента l'Given an even number of segments n, by formula (4) we determine the length of one curvilinear segment l'

Для нахождения длины прямолинейного сегмента l" необходимо по формуле (5) определить угол одного сектора, а затем по формуле (6) вычислить длину хорды этого сектора. Хорда численно равна длине сегментаTo find the length of a straight segment l ", it is necessary to determine the angle of one sector by formula (5), and then, using formula (6), calculate the length of the chord of this sector. The chord is numerically equal to the length of the segment

Искомый угол ϕ находится по формуле (7)The desired angle ϕ is found by the formula (7)

Claims

An arched structure consisting of elements hinged to each other, characterized in that it consists of an upper and lower chords, while the upper chord of the arched structure consists of an even number of segments made of hinged unified mounting modules, each of which is a rectangular metal profile section, to which metal plates in the form of flanges with hinges are welded at equal angles to the axis of the section, while the flanges along their perimeter have holes for installing fasteners, and in the lower part one of the flanges has a groove, and the second has a fastener of the "swivel" type, through the eye of which the cable of the lower chord is passed, while the lower chord of the arched structure is a system of tensioned cables that hold the mounting modules in the design position.