RU223580U1

RU223580U1 - Вантовая конструкция здания

Info

Publication number: RU223580U1
Application number: RU2023126598U
Authority: RU
Inventors: Расима Рашитовна Подласова
Original assignee: Расима Рашитовна Подласова
Filing date: 2023-10-18
Publication date: 2024-02-26

Abstract

Полезная модель относится к области строительства быстровозводимых деревянных и металлических каркасов зданий и сооружений и может быть использована при строительстве производственных цехов и прочих промышленных, спортивных, общественных помещений, гаражей и ангаров, а также в качестве несущих конструкций зданий и сооружений, временных несущих конструкций, в том числе при реконструкции. Технический результат полезной модели заключается в снижении материалоемкости с возможностью устройства большепролетных перекрытий. Вантовая конструкция здания состоит из опорных колонн, изготовленных из деревянного бруса или металлопроката, жестко закрепленных к основанию с помощью болтовых соединений, крепежных пластин или сварки. Опорные колонны соединяются с верхним поясом полностью разборной вантовой фермы под углом, пластинами-коннекторами с помощью соединительных болтов. Верхний пояс фермы может быть изготовлен из металлопроката или деревянных балок. Он состоит из двух и более частей, которые соединяются между собой сверху опорными коньковыми металлическими шарнирными пластинами, с помощью соединительных болтов. Опорная коньковая шарнирная пластина задаёт необходимый угол и форму кровли. Также она имеет болты фиксаторы. Средний пояс ферм изготовлен из тяг, шарнирно соединенных между собой и с верхним поясом фермы с помощью болтовых соединений. Центральная тяга при ее наличии может соединяться с коньковой шарнирной пластиной также с помощью болтового соединения. Тяги могут быть выполнены из дерева, металлопроката, композитных и других материалов имеющих достаточную прочность. Вантовые фермы с напряженным канатом соединяются между собой тягами-стабилизаторами, закрепленными с помощью болтов к несущим элементам ферм и скрепленных между собой болтовым соединением в месте пересечения тяг-стабилизаторов.

Description

Полезная модель относится к области строительства быстровозводимых деревянных и металлических каркасов зданий и сооружений и может быть использована при строительстве производственных цехов и прочих промышленных, спортивных, общественных помещений, гаражей и ангаров, а также в качестве несущих конструкций зданий и сооружений, временных несущих конструкций, в том числе при реконструкции.

Известно изобретение «Вантовая ферма» (авт.св. СССР N 570678, кл. 52 0 E 04 C 3/17)

Недостатками данной конструкции является наличие жестких элементов решетки, связывающей верхний и нижний пояса, что либо увеличивает затраты на логистику крупногабаритных металлоконструкций, либо требует изготовления их на месте из блоков, что усложняет монтажные работы. При этом натяжные блоки для нижнего гибкого пояса фермы усложняют изготовление конструкции и её монтаж, снижают надежность в случае поломок натяжителя и увеличивают материалоемкость.

Известно изобретение «Складная ферма» (см. патент на изообретение №2147651)

Недостатком этой конструкции является то, что складная ферма имеет множество шарнирных узлов, объемных и сложных в изготовлении. В шарнирных узлах при перекрытии больших пролетов возникают дополнительные изгибающие моменты, для стабилизации которых требуется резкое увеличение толщины поясов и тем самым повышение материалоемкости. Таким образом применение складных ферм не выгодно при устройстве большепролетных перекрытий и такой вариант следует рассматривать исключительно для временного использования.

Известен «Ангар металлический» (см. патент на полезную модель №219678)

Недостатками данной конструкции является отсутствие возможности устройства большепролетных перекрытий, поскольку в этом случае в местах крепления соединительных пластин будут возникать черезмерные напряжения, также не предусмотрена компенсация крутящих моментов возникающих в фермах, что может привести к аварии и высокая материалоемкость, поскольку необходимо использовать материал большего сечения, а нижний пояс, так же как и верхний представляет собой металлопрокат.

Известно изобретение «Вантово-стержневая система» (см. патент на изобретение №2288332)

Недостатками данной конструкции является отсутствие возможности подъема верхнего пояса фермы для обеспечения достаточного, а не минимального, уклона кровли, чтобы избежать черезмерные, а также неравномерные снеговые нагрузки. Дополнительная неравномерная снеговая нагрузка требует применения каната и металлопроката больших сечений, что увеличивает материалоемкость. Также Вантово-стержневая система не предполагает стабилизацию появления возможных поперечных колебаний и вращательных моментов в ферме.

Задача данного решения – снизить материалоемкость с возможностью устройства большепролетных перекрытий.

В современном строительстве все больше ценится скорость возведения зданий, способность сборки конструкций внушительных размеров без развитой инфраструктуры. Притом возросли требования к экономической эффективности проектов и новые конструктивные решения приходят взамен дорогим традиционным материалоёмким вариантам.

Вантовая конструкция здания является оптимальным решением, соответствующим современным тенденциям в строительстве.

На Фиг.1 показан пролет вантовой конструкции здания.

Он состоит из опорных колонн 1, изготовленных из деревянного бруса или металлопроката, жестко закрепленных к основанию с помощью болтовых соединений, крепежных пластин или сварки. В качестве основания при строительстве могут быть использованы различные типы фундаментов, например монолитные плиты, ростверки, сваи. В качестве оснований при реконструкции зданий могут быть использованы различные прочные поверхности, на которых возможно закрепить опоры конструкции. Опорные колонны соединяются с верхним поясом полностью разборной вантовой фермы под углом, пластинами-коннекторами 2 с помощью соединительных болтов. Верхний пояс фермы может быть изготовлен из металлопроката или деревянных балок. Он состоит из двух и более частей, которые соединяются между собой сверху опорными коньковыми металлическими шарнирными пластинами 3, с помощью соединительных болтов. Опорная коньковая шарнирная пластина задаёт необходимый угол и форму кровли. Также она имеет болты фиксаторы 4. Средний пояс ферм изготовлен из тяг 5, шарнирно соединенных между собой и с верхним поясом фермы с помощью болтовых соединений 6. Центральная тяга при её наличии может соединяться с коньковой шарнирной пластиной также с помощью болтового соединения. Тяги могут быть выполнены из дерева, металлопроката, композитных и других материалов имеющих достаточную прочность. Расположение, длина и количество тяг подбираются исходя из длины пролета, нагрузок и индивидуальных особенностей проекта. Нижний пояс фермы выполнен из напряженного металлического каната 7, шарнирно закрепленного к опорным колоннам. В нижнем краю тяг предусмотрено отверстие либо проушина 8, где они либо жестко соединяются с канатом, либо он продевается через эти отверстия или проушины.

Соединение верхнего пояса с опорными колоннами под углом позволяет при появлении вертикальных нагрузок на конструкцию дополнительно передавать усилие через колонны на натяжение каната, тем самым распределяя возникающие напряжения по всей конструкции. Коньковая опорная шарнирная пластина, а также пластины-коннекторы компенсируют горизонтальные нагрузки на конструкцию, в случае их возникновения.

На Фиг. 2 показан пример каркаса ангара с вантовой конструкцией. Вантовые фермы с напряженным канатом соединяются между собой тягами-стабилизаторами 9, закрепленными с помощью болтов к несущим элементам ферм и скрепленных между собой болтом в каждом пролете в месте пересечения тяг-стабилизаторов. При строительстве зданий и сооружений с вантовой конструкцией могут дополнительно применяться раскосы 10. Эффективное распределение нагрузок, полученное в результате применения конструктивного решения, позволяет снизить сечение используемых материалов и тем самым снижает материалоемкость.

Применение напряженного металлического каната взамен жесткого нижнего пояса, из деревянной балки или металлопроката, позволяет снизить материалоемкость и использовать конструкцию без стыков несущих элементов и установки дополнительных опор, поскольку канат можно применить большой длины, намного превышающей кратность стандартного бруса или металлопроката.

Результат технического решения достигается совокупностью признаков: тем, что нижний пояс ферм выполнен из напряженного металлического каната, шарнирно закрепленного к опорным колоннам. Фермы имеют сборную конструкцию и опорную коньковую металлическую шарнирную пластину, а верхний пояс ферм стыкуется с опорными колоннами под углом и они закрепляются между собой пластинами-коннекторами.

Claims

Вантовая конструкция здания, состоящая из пролетов, образованных опорными колоннами и вантовыми фермами сборной конструкции, отличающаяся тем, что каждый пролет содержит опорные колонны, соединенные с верхним поясом фермы под углом пластинами-коннекторами с помощью соединительных болтов, а верхний пояс фермы состоит из двух и более частей, которые соединены между собой сверху опорными коньковыми металлическими шарнирными пластинами с помощью соединительных болтов; средний пояс фермы состоит из тяг, шарнирно соединенных между собой и с верхним поясом фермы с помощью болтовых соединений; нижний пояс фермы выполнен из напряженного металлического каната, шарнирно закрепленного к опорным колоннам и соединенного с тягами нижнего пояса, при этом сборные вантовые фермы каждого пролета соединены между собой тягами-стабилизаторами, закрепленными с помощью болтов к несущим элементам ферм и скрепленными между собой болтом в месте пересечения тяг-стабилизаторов.