RU2298069C1

RU2298069C1 - Composite reinforced concrete vaulted covering

Info

Publication number: RU2298069C1
Application number: RU2005132030/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Васильевич Шугаев (RU); Владимир Васильевич Шугаев; Борис Сергеевич Соколов (RU); Борис Сергеевич Соколов; Дмитрий Владимирович Пасхин (RU); Дмитрий Владимирович Пасхин
Original assignee: Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский Центр "Строительство"
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2007-04-27

Abstract

FIELD: construction, particularly roofs and roof construction with regard to insulation, namely vaulted roofs for buildings and building structures.

SUBSTANCE: vaulted covering has comprises rectilinear covering surface generator and is supported at longitudinal ends. The covering comprises panels with ribs formed along panel perimeters, tightening means and flexible ties arranged inside covering vault. The panels are articulated in covering width direction. The flexible ties are made as three-dimensional tie system including inclined bars and additional bars connected with each other. Inclined bars are connected one to another and to ends of each second panel along covering length so that the bars create rhombic tie system in plan view. The inclined bars are also connected to additional bars and define triangular grid with posts located in connection points thereof. The posts rest upon ribs in panel centers. Tightening means are arranged in vertical planes defined by points of inclined bar connection between each second panel.

EFFECT: increased rigidity and stability due to creation of three-dimensional tie system.

3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано в качестве покрытия зданий и сооружений.The invention relates to building structures and can be used as a coating for buildings and structures.

Известно сборное сводчатое покрытие пролетами 12-42 м, которое включает криволинейные железобетонные ребристые плиты шириной 3 м, образующие верхний пояс, и металлические затяжки с подвесками /1/. Плиты арок различных пролетов выполняются в одной и той же опалубочной форме. Арки пролетами 12 и 15 м выполняются цельными из одной плиты, пролетами 18-30 м - из двух плит трехшарнирными и пролетами 36-42 - м из трех плит двухшарнирными. Опирание свода предусмотрено на подстропильные балки таврового и трапецеидального сечений, установленных на колонны.Known precast vaulted covering spans 12-42 m, which includes curved reinforced concrete ribbed slabs with a width of 3 m, forming the upper belt, and metal puffs with pendants / 1 /. Plates of arches of different spans are made in the same formwork. Arches with spans of 12 and 15 m are made whole from one plate, spans of 18-30 m - from two plates with three-hinges and spans 36-42 - m from three plates with two-hinges. The bearing of the arch is provided for the truss beams of the tee and trapezoidal sections installed on the columns.

Недостатком этого конструктивного решения является большой расход материалов, особенно для сводчатых покрытий малых пролетов.The disadvantage of this design solution is the high consumption of materials, especially for vaulted coatings of small spans.

Известно также сводчатое покрытие с прямолинейной образующей его поверхности, включающее сборные панели, жестко соединенные между собой и опертые по продольным краям на уровне земли /2/. Покрытие снабжено поперечными диафрагмами и соединенными с ними продольными связями, параллельными образующей и расположенными в швах панелей или под ними. Распор покрытия воспринимается фундаментом.Also known is a vaulted coating with a rectilinear surface forming it, including prefabricated panels rigidly connected to each other and supported along the longitudinal edges at ground level / 2 /. The coating is provided with transverse diaphragms and longitudinal bonds connected to them, parallel to the generatrix and located in the seams of the panels or under them. The spread of the coating is perceived by the foundation.

Недостатком этого решения является необходимость устройства в часто расположенных диафрагмах, из-за того, что конструктивная система обладает малым запасом устойчивости, причем опасность потери устойчивости увеличивается с увеличением числа сборных панелей.The disadvantage of this solution is the need for the device in frequently located diaphragms, due to the fact that the structural system has a small margin of stability, and the risk of loss of stability increases with the number of prefabricated panels.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является сборное железобетонное сводчатое покрытие с прямолинейной образующей его поверхности, опертое по продольным краям, включающее затяжки, три сборные панели в поперечном направлении, шарнирно соединенные между собой, и дополнительные гибкие связи между наружными торцами смежных панелей /3/. В известной конструкции затяжки свода, воспринимающие распор, расположены между ребрами смежных панелей, а гибкие связи - в плоскости затяжек. Панели опираются на подстропильные балки пролетом 6 м или фермы.The closest in technical essence to the present invention is a precast reinforced concrete vaulted coating with a rectilinear surface forming it, supported along the longitudinal edges, including tightenings, three precast panels in the transverse direction, articulated between each other, and additional flexible connections between the outer ends of adjacent panels / 3 /. In the known design, the arch tighteners receiving the spacer are located between the edges of adjacent panels, and the flexible connections are in the plane of the tightenings. Panels are based on trussed beams with a span of 6 m or trusses.

Недостатком такой конструкции является наличие затяжек в каждой паре ребер свода, что затрудняет монтаж. Наличие гибких связей в плоскости затяжек свода определяет его плоскостную работу, исключающую возможность перераспределения усилий, свойственную пространственным покрытиям. Конструктивное решение свода предусматривает увеличение его пролета до 60 м только с увеличением длины панелей до 24 м без увеличения количества сборных панелей в поперечном сечении свода.The disadvantage of this design is the presence of puffs in each pair of ribs of the arch, which makes installation difficult. The presence of flexible connections in the plane of the puffs of the arch determines its planar work, eliminating the possibility of redistribution of forces inherent in spatial coatings. The structural solution of the arch provides for an increase in its span to 60 m only with an increase in the length of the panels to 24 m without an increase in the number of prefabricated panels in the cross section of the arch.

Техническая задача заключается в упрощении монтажа конструкции покрытия, повышении устойчивости за счет образования пространственной связевой системы, при количестве сборных ребристых панелей по ширине пролета три и более.The technical task is to simplify the installation of the coating structure, increase stability due to the formation of a spatial communication system, with the number of prefabricated ribbed panels along the span of three or more.

Поставленная задача решается таким образом, что в сборном железобетонном сводчатом покрытии с прямолинейной образующей его поверхности, опертом по продольным краям, содержащем панели с ребрами по контуру, шарнирно соединенные между собой по ширине покрытия, затяжки и гибкие связи, расположенные внутри свода покрытия, согласно изобретению гибкие связи выполнены в виде пространственной связевой системы, включающей наклонные стержни, соединенные между собой и закрепленные между торцами каждой второй панели по длине покрытия с образованием в плане ромбической системы связей, и дополнительные стержни, образующие с наклонными стержнями треугольную решетку, в узлах соединения которых размещены стойки, опирающиеся на ребра в середине панелей, а затяжки покрытия расположены в вертикальной плоскости узлов крепления наклонных стержней между торцами каждой второй панели. Покрытие может содержать по ширине покрытия (в поперечном направлении) более трех ребристых панелей и ребристые панели могут быть выполнены со световыми проемами.The problem is solved in such a way that in a precast reinforced concrete vaulted coating with a rectilinear surface forming it, supported along the longitudinal edges, containing panels with ribs along the contour, articulated to each other along the width of the coating, tightenings and flexible ties located inside the coating arch, according to the invention flexible connections are made in the form of a spatial communication system, including inclined rods connected to each other and fixed between the ends of each second panel along the length of the coating with formed cm in terms of rhombic system connections, and further rods forming a triangular lattice rods inclined in the nodes of a compound which has the rack resting on the ribs in the middle panels, and tightening the coating disposed in a vertical plane of attachment points between the ends of inclined rods each second panel. The coating may contain over the width of the coating (in the transverse direction) more than three ribbed panels and the ribbed panels can be made with light openings.

Предлагаемая конструкция сводчатого покрытия отличается от известной выполнением пространственной конструкции связевой системы, включающей наклонные стержни, соединенные между собой и закрепленные между торцами каждой второй панели по длине покрытия с образованием в плане ромбической системы связей, и дополнительные стержни, образующие с наклонными стержнями треугольную решетку, в узлах соединения которых размещены стойки, опирающиеся на ребра в середине панелей, а затяжки покрытия расположены в вертикальной плоскости узлов крепления наклонных стержней между торцами каждой второй панели. Покрытие может содержать по ширине покрытия (в поперечном направлении) более трех ребристых панелей и ребристые панели могут быть выполнены со световыми проемами.The proposed design of the vaulted coating differs from the known spatial design of the bond system, including inclined rods connected to each other and fixed between the ends of each second panel along the length of the coating to form a rhombic communication system in plan, and additional rods forming a triangular lattice with inclined rods, in the connection nodes of which are placed racks resting on the ribs in the middle of the panels, and the coating tightenings are located in the vertical plane of the fasteners Nia inclined rods between the ends of each of the second panel. The coating may contain over the width of the coating (in the transverse direction) more than three ribbed panels and the ribbed panels can be made with light openings.

Работа элементов конструкции под действием вертикальной нагрузки, приложенной к полкам панелей, характеризуется следующим.The work of structural elements under the action of a vertical load applied to the shelves of the panels is characterized by the following.

Сборные железобетонные панели работают на внецентренное сжатие, при этом изгибающие моменты малы, поэтому полки и ребра панелей в направлении от оси свода к опорам оказываются целиком сжатыми. Распор системы воспринимается затяжками. Пространственная связевая система обеспечивает повышенную жесткость сводчатого покрытия, что позволяет располагать затяжки в швах не каждой панели, как это принято в плоскостной системе, а в швах каждой второй панели, что сокращает трудоемкость возведения покрытия и повышает комфортность помещения. Пространственная связевая система, образованная ромбической системой связей, обеспечивает высокую степень устойчивости конструкции, способствует перераспределению усилий, особенно при односторонней нагрузке на свод, а также сохранению несущей способности конструкции при непредвиденном выходе из строя какого-либо элемента.Prefabricated reinforced concrete panels work for eccentric compression, while the bending moments are small, so the shelves and edges of the panels in the direction from the arch axis to the supports are completely compressed. The expansion of the system is perceived by puffs. The spatial communication system provides increased rigidity of the vaulted coating, which allows you to place puffs in the seams of not every panel, as is customary in a planar system, but in the seams of every second panel, which reduces the complexity of erecting the coating and increases the comfort of the room. The spatial communication system formed by the rhombic communication system provides a high degree of structural stability, contributes to the redistribution of efforts, especially with a one-sided load on the arch, as well as maintaining the structural bearing capacity in the event of an unexpected failure of any element.

На фиг.1 представлено сборное железобетонное сводчатое покрытие (вид сбоку); фиг.2 - то же, что и на фиг.1 (в плане); фиг.3 - то же, что и на фиг.1 (вариант 2 - покрытие из четырех панелей по ширине свода); фиг 4 узел I фиг.1; фиг 5 - узел II фиг.1; фиг.6 - А-А фиг.1 (фрагмент спаренных ребер панелей); фиг.7 - панель со световым проемом (в плане).Figure 1 presents a precast reinforced concrete vaulted coating (side view); figure 2 is the same as in figure 1 (in plan); figure 3 is the same as in figure 1 (option 2 is a coating of four panels across the width of the arch); Fig. 4 knot I of Fig. 1; Fig 5 - node II of Fig.1; 6 - aa of figure 1 (a fragment of the paired edges of the panels); Fig.7 is a panel with a light opening (in plan).

Сборное железобетонное сводчатое покрытие опирается по продольным краям на балки (или фермы) 1 и состоит из сборных железобетонных панелей 2 с ребрами по контуру, шарнирно соединенных между собой с помощью закладных деталей (см. фиг.4, 5), металлических затяжек 3, соединяющих наружные края свода, и пространственной связевой системы, включающей наклонные стержни 4, стойки 5 с напрягающим устройством, и дополнительные стержни 6. При этом наклонные стержни 4 соединены между собой и закреплены между торцами каждой второй панели 2 по длине покрытия с образованием в плане ромбической системы связей. Причем дополнительные стержни 6 образуют с наклонными стержнями 4 пространственную конструкцию в виде треугольной решетки, в узлах соединения которых размещены стойки 5.Precast reinforced concrete vaulted coating is supported along the longitudinal edges on beams (or trusses) 1 and consists of prefabricated reinforced concrete panels 2 with ribs along the contour, articulated to each other using embedded parts (see Figs. 4, 5), metal puffs 3 connecting the outer edges of the arch and the spatial communication system, including inclined rods 4, racks 5 with a tensioning device, and additional rods 6. Moreover, the inclined rods 4 are interconnected and fixed between the ends of each second panel 2 along the length of the coating with education in terms of a rhombic system of connections. Moreover, additional rods 6 form with an inclined rods 4 a spatial structure in the form of a triangular lattice, in the connection nodes of which racks 5 are placed.

Для образования шарнирного соединения панелей 2 между собой и с опорными балками 1 служат закладные детали 7 с отверстием для металлического шарнира 8, как один из вариантов шарнирного соединения. К закладным деталям 7 приварены арматурные стержни 9. На опорных балках 1 установлены детали 10 для шарнирного соединения с панелями 2 свода покрытия (см. фиг.4 и 5). Сборные железобетонные панели 2 имеют криволинейное очертание с максимальной высотой в средней части и состоят из полки 11 и ребер 12 с утолщением в нижней части и соединены между собой сваркой закладных деталей 13 (см. фиг.6).For the formation of the articulation of the panels 2 with each other and with the supporting beams 1 are embedded parts 7 with an opening for a metal hinge 8, as one of the options for articulation. Reinforcing bars 9 are welded to the embedded parts 7. Parts 10 are mounted on the support beams 1 for swiveling with the panels 2 of the roof cover (see FIGS. 4 and 5). Precast concrete panels 2 have a curved shape with a maximum height in the middle part and consist of a shelf 11 and ribs 12 with a thickening in the lower part and are interconnected by welding embedded parts 13 (see Fig.6).

При различных видах загружений при расчетах в наклонных стержнях 4 треугольной решетки и в дополнительной связи 6 выявлена возможность появления небольших сжимающих усилий, что недопустимо. Для их исключения в стержнях 4 и 6 необходимо создание предварительных растягивающих усилий, по величине превышающих возможные усилия сжатия. Растягивающие усилия в наклонных стержнях 4 и дополнительных стержнях 6, направленных к опорам, создаются с помощью стоек 5, напрягающим устройством, позволяющим придавать удлинение стойке. Растягивающее напряжение в дополнительных стержнях 6 создается с помощью различных устройств, например, талрепом. Увеличение количества панелей в покрытии, позволяющее увеличить его пролет, в целом не изменяет работу конструкции как пространственной сводчатой системы, однако, при этом увеличивается его стрела подъема и усилие в затяжках.With various types of loadings, when calculating in the inclined rods 4 of the triangular lattice and in the additional connection 6, the possibility of the appearance of small compressive forces is revealed, which is unacceptable. To exclude them in the rods 4 and 6, it is necessary to create preliminary tensile forces, the magnitude of which exceeds the possible compression forces. Tensile forces in the inclined rods 4 and additional rods 6, directed to the supports, are created using racks 5, a tensioning device that allows you to give the extension of the rack. The tensile stress in the additional rods 6 is created using various devices, for example, a lanyard. The increase in the number of panels in the coating, allowing to increase its span, as a whole does not change the work of the structure as a spatial vaulted system, however, at the same time, its lifting arrow and force in puffs increase.

Монтаж конструкции свода производят укрупненными монтажными блоками, из двух сборных панелей 2, соединенных длинными сторонами. Крайние монтажные блоки изготавливают на стенде путем сварки закладных деталей 13 и установкой двух наклонных стержней 4, одного дополнительного стержня 6, направленного к опоре и стойки 5, оборудованной напрягающим устройством, с помощью которого стержням 4 и 6 придают начальное преднапряжение. Монтажные блоки средней части свода покрытия изготавливают также на стенде путем сварки закладных деталей 13 и установки наклонных стержней 4 и стойки 5. Наклонным стержням 4 придают предварительное напряжение посредством стойки 5 (см. фиг.1, 3).Installation of the arch structure is performed by enlarged mounting blocks, from two prefabricated panels 2 connected by long sides. The extreme mounting blocks are made on the stand by welding embedded parts 13 and installing two inclined rods 4, one additional rod 6, directed to the support and the rack 5, equipped with a tensioning device, with which the rods 4 and 6 are given initial prestressing. Mounting blocks of the middle part of the roof cover are also made on the stand by welding embedded parts 13 and installing the inclined rods 4 and the rack 5. The inclined rods 4 are pre-stressed by the rack 5 (see Figs. 1, 3).

На колонны устанавливают в проектное положение подстропильные балки 1, а вдоль шарнирных соединений внутри свода - монтажные стойки, после чего собирают и устанавливают затяжки 3, шарнирно закрепив их к подстропильным балкам (см. фиг.5), а по длине затяжки 3 крепят временно от провисания к монтажным стойкам. Средние монтажные блоки устанавливают на монтажные стойки, а крайние - одним концом на монтажные стойки, а другим - на балки 1. Монтажные блоки соединяют с помощью шарнирных узлов (см. фиг.4, 5), после чего устанавливают дополнительные стержни 6 и закрепляют затяжки 3 от провисания подвесками 14. Установленные блоки в узлах соединения наклонных стержней 4 и стоек 5 соединяют с дополнительными стержнями 6, которым талрепом придают предварительное натяжение. После чего монтажные стойки демонтируют.The rafters 1 are installed on the columns in the design position, and the mounting racks are installed along the hinge joints inside the arch, after which the brackets 3 are assembled and installed, pivotally fastened to the truss rails (see Fig. 5), and temporarily fixed from the length of the bolt 3 from sagging to mounting racks. The middle mounting blocks are installed on the mounting racks, and the extreme ones - on one end on the mounting racks, and the other - on the beams 1. The mounting blocks are connected using hinged nodes (see Figs. 4, 5), after which additional rods 6 are installed and the tightenings are fixed 3 from sagging suspensions 14. Installed blocks in the nodes of the connection of the inclined rods 4 and racks 5 are connected to additional rods 6, which are pre-tensioned with a lanyard. Then the mounting racks are dismantled.

Источники информацииInformation sources

1. Каталог рекомендуемых типов пространственных конструкций для применения при строительстве общественных зданий с большими пролетами. ЛЕНЗНИИЭП, шифр Т-370.01-72/11, Ленинград, 1979 г., стр.82-83.1. A catalog of recommended types of spatial structures for use in the construction of public buildings with large spans. LENZNIIEP, code T-370.01-72 / 11, Leningrad, 1979, p. 82-83.

2. SU Авторское свидетельство № 885483, кл. Е04В 7/08, БИ № 44, 30.11.81.2. SU Copyright certificate No. 885483, cl. EV04/08, BI No. 44, 11/30/81.

3. Мацелинский Р.Н. К выбору рациональных сборных пространственных конструкций покрытия одноэтажных промышленных зданий. Журнал "Промышленное строительство" № 8. М., 1965 г., стр.25-28. (прототип).3. Matselinsky R.N. To the selection of rational prefabricated spatial structures for covering one-story industrial buildings. Magazine "Industrial Construction" No. 8. M., 1965, pp. 25-28. (prototype).

Claims

1. A precast reinforced concrete vaulted coating with a rectilinear surface forming it, supported along the longitudinal edges, containing panels with ribs along the contour, pivotally interconnected along the coating width, puffs and flexible ties located inside the roof arch, characterized in that the flexible ties are made in as a spatial communication system, including inclined rods connected to each other and fixed between the ends of each second panel along the length of the coating with the formation of a rhombic communication system in plan, and add solid rods that form a triangular lattice with inclined rods, in the connection nodes of which racks are located, resting on the ribs in the middle of the panels, and the coating tightenings are located in the vertical plane of the fastening nodes of the inclined rods between the ends of each second panel.

2. The coating according to claim 1, characterized in that it contains in the transverse direction more than 3 ribbed panels.

3. The coating according to claim 1, characterized in that the ribbed panel is made with a light opening.