RU2398942C1

RU2398942C1 - Combined structure of cover

Info

Publication number: RU2398942C1
Application number: RU2009121165/03A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Жаданов (RU); Виктор Иванович Жаданов; Петр Андреевич Дмитриев (RU); Петр Андреевич Дмитриев; Геннадий Борисович Лебедев (RU); Геннадий Борисович Лебедев; Иван Семенович Инжутов (RU); Иван Семенович Инжутов; Дмитрий Александрович Украинченко (RU); Дмитрий Александрович Украинченко
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-09-10

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: combined structure of cover consists of upper belt, broken lower belt and grid braces. Upper belt is made with inverted-V contour and is formed with two beams, which are hingedly connected to each other in ridge. Lower belt consists of support, intermediate and ridge branches. Lower belt hingedly adjoins ends of upper belt. Grid braces are hingedly coupled with upper and lower belts. Grid comprises two support, two ridge and two intermediate braces. Lower belt has billowed contour, when ratio of structure span to height of upper belt lift in ridge makes from 4 to 6 with inner sharp angles between upper belt and grid braces, and also support branches of lower belt, making from 30° to 50°. Intermediate branches of lower belt are arranged in parallel to upper belt. Ridge branch of lower belt connects units of ridge and intermediate braces coupling to each other and has horizontal orientation.

EFFECT: increased useful volume of covered premise and simplified structural scheme of cover.

7 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущей конструкции покрытий зданий и сооружений различного назначения (промышленные, гражданские, сельскохозяйственные, складские и т.д.).The invention relates to the field of construction and can be used as a supporting structure for coatings of buildings and structures for various purposes (industrial, civil, agricultural, warehouse, etc.).

Известна комбинированная конструкция шпренгельного типа, включающая верхний пояс двускатного очертания, образованный двумя балками, шарнирно соединенными между собой в коньке, ломаный нижний пояс из опорных, промежуточных и коньковых ветвей, примыкающий шарнирно к концам верхнего пояса, и раскосы решетки, также шарнирно сопряженные с поясами (М.М.Гаппоев, И.М.Гуськов, Л.К.Ермоленко и др. Конструкции из дерева и пластмасс. - М.: Издательство АСВ, 2004, с.254-255, рис.6.15, д).Known is the combined construction of the truss type, including the upper gable shape formed by two beams pivotally connected to each other in the ridge, a broken lower belt of support, intermediate and ridge branches, pivotally adjacent to the ends of the upper girdle, and the braces of the lattice, also articulated to the girdles (M.M. Gappoev, I.M. Guskov, L.K. Ermolenko and others. Structures made of wood and plastic. - M.: Publishing house ASV, 2004, p. 254-255, fig. 6.15, d).

Это известное конструктивное решение имеет следующие существенные недостатки.This known design solution has the following significant disadvantages.

1. Подпружная цепь конструкции нависает над перекрываемым помещением и тем самым уменьшает его полезный объем, что неприемлемо в ряде случаев по требованиям технологии.1. The supporting chain of the structure hangs over the room to be blocked and thereby reduces its useful volume, which is unacceptable in some cases by the requirements of the technology.

2. Сжатые раскосы решетки конструкции имеют разную длину и должны быть раскреплены из плоскости системы для обеспечения их устойчивости и конструкции в целом, что достигается постановкой вертикальных продольных связей, также уменьшающих полезный объем помещения и усложняющих конструкцию покрытия в целом.2. The compressed braces of the lattice of the structure have different lengths and must be unfastened from the plane of the system to ensure their stability and the structure as a whole, which is achieved by setting up vertical longitudinal ties, which also reduce the useful volume of the room and complicate the structure of the coating as a whole.

Техническим результатом, полученным от использования изобретения является увеличение полезного объема перекрываемого помещения и упрощение конструктивной схемы покрытия.The technical result obtained from the use of the invention is to increase the usable volume of the room to be blocked and to simplify the design of the coating.

Задача решается за счет того, что в комбинированной конструкции покрытия, состоящей из верхнего пояса двускатного очертания, образованного двумя балками, шарнирно соединенными между собой в коньке, ломаного нижнего пояса из опорных, промежуточных и коньковых ветвей, примыкающего шарнирно к концам верхнего пояса, и раскосов решетки, также шарнирно сопряженных с верхним и нижним поясами, в состав решетки входят два приопорных, два коньковых и два промежуточных раскоса, а нижний пояс имеет вспарушенное очертание, при котором отношение пролета конструкции к высоте подъема верхнего пояса в коньке составляет от 4 до 6 при внутренних острых углах между верхним поясом и раскосами решетки, а также опорными ветвями нижнего пояса от 30° до 50, при этом промежуточные ветви нижнего пояса расположены параллельно верхнему поясу, а коньковая ветвь нижнего пояса, соединяющая узлы сопряжения коньковых и промежуточных раскосов между собой, имеет горизонтальную ориентацию.The problem is solved due to the fact that in the combined construction of the coating, consisting of an upper gable slope formed by two beams pivotally connected to each other in the ridge, a broken lower belt of supporting, intermediate and ridge branches, pivotally adjacent to the ends of the upper girdle, and braces lattices, also pivotally coupled to the upper and lower chords, the lattice consists of two support brackets, two ridge brackets and two intermediate braces, and the lower chord has a broken outline, in which the ratio of This design to the height of the upper belt in the ridge is from 4 to 6 with internal acute angles between the upper belt and the braces of the lattice, as well as the supporting branches of the lower belt from 30 ° to 50, while the intermediate branches of the lower belt are parallel to the upper belt, and the ridge the lower belt branch connecting the nodes of the ridge and intermediate braces to each other, has a horizontal orientation.

Кроме этого, в комбинированной конструкции покрытия балки верхнего пояса могут быть жестко соединены между собой в коньке, а приопорные раскосы могут быть жестко соединены с балками верхнего пояса.In addition, in the combined design of the coating, the beams of the upper belt can be rigidly interconnected in the ridge, and the support braces can be rigidly connected to the beams of the upper belt.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид комбинированной конструкции покрытия с шарнирно соединенными в коньке балками верхнего пояса и шарнирным сопряжением приопорных раскосов с ними, на фиг.2 - то же, с балками верхнего пояса, жестко соединенными между собой в коньке, на фиг.3 - то же, с приопорными подкосами, жестко соединенными с балками верхнего пояса, на фиг.4 - усилия в элементах комбинированной конструкции покрытия с шарнирно соединенными в коньке балками верхнего пояса и шарнирным сопряжением приопорных раскосов с ними при односторонней нагрузке, на фиг.5 - то же, с балками верхнего пояса, жестко соединенными между собой в коньке, на фиг.6 - то же, с приопорными подкосами, жестко соединенными с балками верхнего пояса, на фиг.7 - усилия в элементах комбинированной конструкции покрытия с жестко соединенными в коньке балками верхнего пояса и жестким сопряжением приопорных раскосов с ними при односторонней нагрузке.The invention is illustrated by the drawing, in which Fig. 1 shows a general view of the combined construction of the cover with the upper belt beams pivotally connected in the ridge and articulating the support braces with them, in Fig. 2, the same with the upper belt beams rigidly interconnected in figure 3 - the same, with support struts rigidly connected to the beams of the upper belt, figure 4 - efforts in the elements of the combined coating structure with the upper belt beams pivotally connected in the ridge and articulated Fig. 5 - the same with beams of the upper belt rigidly connected to each other in the ridge, Fig. 6 - the same, with support braces rigidly connected to the beams of the upper belt, in Fig. 7 - efforts in the elements of the combined construction of the coating with the beams of the upper belt rigidly connected in the ridge and the rigid conjugation of the support braces with them under one-sided loading.

Комбинированная конструкция покрытия включает в себя верхний пояс двускатного очертания, образованный двумя балками 1, шарнирно соединенными между собой в коньке, ломаный нижний пояс вспарушенного очертания из опорных 2, промежуточных 3 и коньковой 4 ветвей, примыкающий шарнирно к концам верхнего пояса, и два приопорных 5, два коньковых 6 и два промежуточных 7 раскоса решетки, также шарнирно сопряженных с верхним и нижним поясами. Балки верхнего пояса 1 могут быть выполнены из клееной древесины, прокатных или сварных стальных профилей или железобетона. Приопорные сжатые подкосы 5 целесообразно выполнять из того же материала, что и балки верхнего пояса 1, при этом как в шарнирных, так и в жестких узлах крепления раскосов к балкам верхнего пояса можно использовать известные традиционные конструктивные решения. Ветви нижнего пояса 2, 3, 4, коньковые 6 и промежуточные 7 раскосы могут быть выполнены из стальных стержней круглого поперечного сечения, например из арматурной стали класса A-I.The combined construction of the coating includes an upper gable shape formed by two beams 1 pivotally connected to each other in the ridge, a broken lower girdle of the open shape of the supporting 2, intermediate 3 and ridge 4 branches, pivotally adjacent to the ends of the upper girdle, and two supporting 5 , two ridge 6 and two intermediate 7 braces of the lattice, also articulated with the upper and lower belts. The beams of the upper belt 1 can be made of glued wood, rolled or welded steel profiles or reinforced concrete. It is advisable to carry out the supporting struts 5 of the same material as the beams of the upper belt 1, while known traditional design solutions can be used in both the articulated and rigid attachment points of the braces to the beams of the upper belt. The branches of the lower belt 2, 3, 4, ridge 6 and intermediate braces 7 can be made of steel rods of circular cross section, for example, of reinforcing steel of class A-I.

Геометрическая схема комбинированной конструкции покрытия принята из условия обеспечения независимо от схемы расположения действующей нагрузки (по всему пролету или на половине пролета) работы всех ветвей нижнего пояса, коньковых 6 и промежуточных 7 раскосов решетки только на растяжение, а приопорных раскосов 5 всегда на сжатие.The geometric scheme of the combined coating design is taken from the condition that, regardless of the location of the current load (along the entire span or half span), all branches of the lower belt, ridge 6 and intermediate 7 braces of the lattice work only in tension, and support braces 5 are always in compression.

Кроме этого, при назначении геометрической схемы комбинированной конструкции покрытия учтены предъявляемые требования к кровельным рулонным или штучным материалам и требования к производству кровельных работ, в соответствии с которыми отношение пролета конструкции L к высоте подъема верхнего пояса в коньке Н рекомендуется принимать не менее 4-х. С точки зрения минимизации расчетных усилий в элементах комбинированной конструкции покрытия внутренние острые углы между раскосами решетки и между раскосами и поясами целесообразно назначать не менее 30° (М.М.Гаппоев, И.М.Гуськов, Л.К.Ермоленко и др. Конструкции из дерева и пластмасс.- М.: Издательство АСВ, 2004, с.230-233, табл.6.1). При углах менее 30°, с одной стороны, технически сложно выполнять опорные и промежуточные узлы комбинированной конструкции покрытия, с другой стороны, в ветвях нижнего пояса и в раскосах возникают большие усилия, которые также затрудняют конструирование узловых сопряжений.In addition, when assigning the geometric scheme of the combined coating design, the requirements for roofing rolled or piece materials and requirements for roofing work are taken into account, in accordance with which it is recommended to take at least 4 ratios of the span of the structure L to the height of the upper belt in the ridge H. From the point of view of minimizing the design forces in the elements of the combined coating structure, it is advisable to assign at least 30 ° to the internal acute angles between the braces of the grating and between the braces and belts (M.M. Gappoev, I.M. Guskov, L.K. Ermolenko and others. Designs from wood and plastic .- M.: Publishing house ASV, 2004, p.230-233, table 6.1). At angles less than 30 °, on the one hand, it is technically difficult to carry out support and intermediate nodes of a combined coating structure, on the other hand, great efforts arise in the branches of the lower belt and in the braces, which also complicate the construction of nodal joints.

Комбинированная конструкция покрытия вышеназванной конфигурации работает следующим образом. При действии вертикальной нагрузки, расположенной по всему пролету или на его половине, во всех элементах конструкции возникают продольные усилия сжатия или растяжения. При этом балки 1 верхнего пояса всегда работают на сжатие или сжатие с изгибом, приопорные раскосы 5 всегда сжаты, опорные 2, промежуточные 3 и коньковая 4 ветви нижнего вспарушенного пояса всегда растянуты. При действии вертикальной нагрузки, расположенной по всему пролету, в коньковых 6 и промежуточных 7 раскосах решетки возникают усилия растяжения, а при действии вертикальной нагрузки, расположенной на половине пролета в них могут возникать как усилия растяжения, так и усилия сжатия. Обеспечить работу коньковых 6 и промежуточных 7 раскосов решетки только на растяжение при любой схеме нагрузки и, тем самым, исключить необходимость постановки вертикальных связей в покрытии можно путем задачи соответствующей геометрии конструкции, которая определяется, в основном, отношением пролета конструкции L к высоте подъема верхнего пояса в коньке Н и внутренними острыми углами между балками 1 и приопорными 5, коньковыми 6 и промежуточными 7 раскосами решетки, а также между балками 1 и опорными ветвями нижнего пояса 2. Проведенные расчеты по определению усилий в раскосах комбинированной конструкции покрытия при действии единичной односторонней равномерно распределенной нагрузки, расположенной на левой половине пролета (смотри таблицу) позволили определить значения вышеназванных параметров, обеспечивающих работу коньковых 6 и промежуточных 7 раскосов решетки всегда на растяжение.The combined coating structure of the above configuration works as follows. Under the action of a vertical load located along the entire span or in its half, longitudinal compressive or tensile forces arise in all structural elements. At the same time, the beams 1 of the upper belt always work for compression or compression with bending, the support braces 5 are always compressed, the supporting 2, intermediate 3 and ridge 4 branches of the lower flared belt are always stretched. Under the action of a vertical load located along the entire span, tensile forces arise in the ridge 6 and intermediate 7 braces of the lattice, and under the action of a vertical load located at half-span, both tensile forces and compression forces can arise in them. It is possible to ensure the work of the ridge 6 and intermediate 7 braces of the lattice only in tension under any load pattern and, thereby, eliminate the need for vertical ties in the coating by means of the task of the corresponding geometry of the structure, which is determined mainly by the ratio of the span of the structure L to the height of the upper belt in ridge H and internal acute angles between beams 1 and supporting 5, ridge 6 and intermediate 7 braces of the lattice, as well as between beams 1 and supporting branches of the lower belt 2. Conducted races According to the determination of the forces in the braces of the combined coating structure under the action of a single unilateral uniformly distributed load located on the left half of the span (see the table), it was possible to determine the values of the above parameters that ensure the work of the ridge 6 and intermediate 7 braces of the grating always in tension.

ТаблицаTable Усилия в раскосах комбинированной конструкции покрытия при действии единичной односторонней равномерно распределенной нагрузки, расположенной на левой половине пролета («-» - сжатие; «+» - растяжение)Efforts in the braces of the combined coating structure under the action of a single unilateral uniformly distributed load located on the left half of the span (“-” - compression; “+” - tension) Варьируемые параметрыVariable Parameters Усилия в раскосах, кНEfforts in braces, kN Промежуточ. левыйIn between. left Промежуточ. правыйIn between. right Коньковый левыйSkate Left Коньковый правыйSkate right L/H=4,0L / H = 4.0 +2,801+2,801 +14,449+14,449 +15,762+15,762 +4,109+ 4.109 L/H=4,8L / H = 4.8 +2,615+2.615 +13,992+ 13,992 +13,248+13,248 +1,872+1.872 L/H=5,5L / H = 5.5 +2,556+ 2,556 +13,806+ 13,806 +11,942+11.942 +0,685+0.685 L/H=6,0L / H = 6.0 +2,495+2,495 +13,628+13,628 +10,645+10.645 -0,495-0.495 α=30°α = 30 ° +0,224+0.224 +11,538+11.538 +18,287+18.287 +6,950+6,950 α=40°α = 40 ° +1,819+1.819 +13,174+13,174 +14,928+14,928 +3,564+3,564 α=45°α = 45 ° +2,615+2.615 +13,992+ 13,992 +13,248+13,248 +1,872+1.872 α=50°α = 50 ° +3,546+3,546 +15,921+15,921 +11,959+11.959 -0,415-0.415

Это условие реализуется, если геометрическая схема комбинированной конструкции покрытия назначается из следующих критериев:This condition is realized if the geometric scheme of the combined coating design is assigned from the following criteria:

- отношение пролета конструкции L к высоте подъема верхнего пояса в коньке Н должно составлять не более 6 (L/H<6);- the ratio of the span of the structure L to the height of the upper belt in the ridge H should be no more than 6 (L / H <6);

- внутренние острые углы между балками 1 и приопорными 5, коньковыми 6 и промежуточными 7 раскосами решетки, а также между балками 1 и опорными ветвями нижнего пояса 2 не должны превышать величину 50°.- the internal acute angles between the beams 1 and support 5, ridge 6 and intermediate 7 braces of the lattice, as well as between the beams 1 and the supporting branches of the lower belt 2 should not exceed 50 °.

Аналогичные результаты получены для случаев, когда балки верхнего пояса жестко соединены между собой в коньке и когда приопорные раскосы жестко соединены с балками верхнего пояса (смотри фиг.5, фиг.6, фиг.7).Similar results were obtained for cases when the beams of the upper belt are rigidly interconnected in the ridge and when the support braces are rigidly connected to the beams of the upper belt (see Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7).

Таким образом, для соблюдения всех вышеперечисленных условий (работы всех ветвей нижнего пояса, коньковых 6 и промежуточных 7 раскосов решетки только на растяжение, приопорных раскосов 5 всегда на сжатие, требования к кровельным рулонным или штучным материалам, требования к производству кровельных работ, условие минимизации расчетных усилий в элементах комбинированной конструкции покрытия) необходимо отношение пролета конструкции к высоте подъема верхнего пояса в коньке принимать от 4 до 6 при внутренних острых углах между верхним поясом и раскосами решетки, а также опорными ветвями нижнего пояса от 30° до 50°.Thus, to comply with all of the above conditions (the work of all branches of the lower belt, ridge 6 and intermediate 7 braces of the lattice only in tension, supporting braces 5 are always in compression, requirements for roofing rolled or piece materials, requirements for roofing, the condition for minimizing design efforts in the elements of the combined construction of the coating) it is necessary to take the ratio of the span of the structure to the height of the upper belt in the ridge from 4 to 6 with internal acute angles between the upper zone m and braces of the lattice, as well as supporting branches of the lower belt from 30 ° to 50 °.

Жесткое соединение балок 1 верхнего пояса между собой в коньке и приопорных раскосов 5 с балками 1 верхнего пояса позволяет уменьшить деформативность комбинированной конструкции покрытия на 8…12%.A rigid connection of the beams 1 of the upper belt to each other in the ridge and support braces 5 with the beams 1 of the upper belt allows to reduce the deformability of the combined coating structure by 8 ... 12%.

Отмеченные особенности статической работы комбинированной конструкции покрытия могут быть эффективно использованы при конструировании с учетом возможностей:The noted features of the static work of the combined coating design can be effectively used in the design taking into account the possibilities:

- выполнить из стали не только растянутые ветви нижнего пояса, но и все элементы раскосной решетки, работающие также на растяжение, т.е. наивыгоднейшим образом использовать в конструкции этот материал;- to make of steel not only the stretched branches of the lower zone, but also all the elements of the diagonal lattice, which also work in tension, i.e. to use this material in the best way;

- увеличить полезный объем перекрываемого помещения за счет вспарушенного очертания нижнего пояса, предопределяемого вышеназванными геометрическими параметрами;- increase the usable volume of the room to be blocked due to the open outline of the lower zone, predetermined by the above geometric parameters;

- упростить конструктивную схему покрытия за счет исключения постановки вертикальных продольных связей ввиду отсутствия сжатых элементов в раскосной решетке, при этом устойчивость двух сжатых приопорных подкосов 5 можно легко обеспечить, закрепив их, например, за жесткие опорные конструкции, не затесняя перекрываемое помещение;- to simplify the design scheme of the coating by eliminating the establishment of vertical longitudinal bonds due to the absence of compressed elements in the diagonal lattice, while the stability of two compressed supporting struts 5 can be easily ensured by securing them, for example, to rigid supporting structures without crowding the covered room;

- просто выполнить верхний пояс как целиком неразрезную стальную или железобетонную конструкцию, в том числе с жесткими узлами в примыканиях к ней приопорных подкосов 5.- simply perform the upper belt as a completely continuous steel or reinforced concrete structure, including with rigid nodes adjacent to it of support struts 5.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемая комбинированная конструкция позволяет увеличить полезный объем перекрываемого помещения на 25…30%, упростить конструктивную схему покрытия за счет отказа от постановки вертикальных связей, обеспечивающих его пространственную жесткость, сократить расход материалов на покрытие на 7…10%.Thus, in comparison with the prototype, the proposed combined design allows you to increase the useful volume of the room to be blocked by 25 ... 30%, to simplify the design scheme of the coating due to the rejection of vertical ties, providing its spatial rigidity, to reduce the consumption of materials for coating by 7 ... 10% .

Claims

The combined coating design, consisting of an upper gable belt formed by two beams pivotally connected to each other in the ridge, a broken lower belt of support, intermediate and ridge branches, pivotally adjacent to the ends of the upper belt, and braces of the grating, also articulated to the upper and lower belts, characterized in that the structure of the lattice includes two supporting, two ridge and two intermediate braces, and the lower belt has a broken outline, in which the span ratio The height of the upper belt in the ridge is from 4 to 6 with internal acute angles between the upper belt and the braces of the lattice, as well as the supporting branches of the lower belt from 30 to 50 °, while the intermediate branches of the lower belt are parallel to the upper belt, and the ridge branch lower belt, connecting the nodes of the ridge and intermediate braces together, has a horizontal orientation.