RU2539524C1

RU2539524C1 - Spatial cover from crossing system

Info

Publication number: RU2539524C1
Application number: RU2013136297/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Суренович Марутян
Original assignee: Александр Суренович Марутян
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2015-01-20
Also published as: RU2013136297A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: spatial cover from a crossing system rested at corners comprises internal trusses and contour trusses of equal height with rod elements of near-support panels of lower belts, equipped with reversible devices from tightening pins and plate springs for adjustment of support units by pre-stressing with redistribution of reactive and span torques of contour bearing elements of the crossing system. Each rod element comprises a single barrel part and a pair of support parts. The support one is made in the form of a shell of sleeve shape, the bottom of which is a board with hinged parts for connection with the support structure or the lower belt of the contour truss. Nozzles to let through tightening pins are fixed on corners of side faces of the shell of the support part with the help of two diaphragms. On the corner sections of the same faces in the gaps between boards and nozzles there are slots made for placement of end brackets of the barrel part. Nozzles to let through tightening pins are fixed on brackets with the help of two diaphragms.

EFFECT: reduction of material with achievement of identical values of belt forces of internal and contour trusses.

23 dwg, 2 tbl

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и может быть использовано в конструкциях покрытий зданий и сооружений.The proposed technical solution relates to the field of construction and can be used in the construction of coatings of buildings and structures.

Известна пространственная решетчатая несущая конструкция, включающая систему перекрестных раскосных ферм, в которых верхние и нижние пояса ферм одного направления расположены над одноименными поясами ферм другого направления. Узлы перекрестных ферм совмещены по вертикали, а раскосы решетки вышележащей фермы в узлах смещены от оси узлов на ширину верхнего пояса нижележащей фермы. Нижние пояса вышележащих ферм выполнены съемными, а фермы при этом соединены через верхние пояса [1. Аденский В.А., Гринберг МЛ., Прицкер А.Я., Шимановский В.Н., Трофимов В.И., Штепа Б.А. Пространственная решетчатая несущая конструкция. - Авторское свидетельство №964083, 07.10.1982, бюл. №37).Known spatial lattice supporting structure, including a system of cross diagonal trusses, in which the upper and lower belts of trusses of one direction are located above the same belts of trusses of another direction. The nodes of the cross farms are aligned vertically, and the braces of the lattice of the overlying farm at the nodes are offset from the axis of the nodes by the width of the upper belt of the underlying farm. The lower belts of the overlying trusses are removable, while the trusses are connected through the upper belts [1. Adensky V.A., Grinberg M.L., Pritsker A.Ya., Shimanovsky V.N., Trofimov V.I., Shtepa B.A. Spatial lattice supporting structure. - Copyright certificate No. 964083, 10/07/1982, bull. No. 37).

Недостаток такой конструкции заключается в том, что под действием равномерно распределенной нагрузки средние фермы перегружены относительно периферийных. Унификация по сечению стержневых элементов перекрестных ферм сопровождается определенным перерасходом конструкционного материала, а отказ от унификации существенно повышает трудоемкость изготовления.The disadvantage of this design is that under the influence of a uniformly distributed load, the middle farms are overloaded relative to the peripheral ones. The unification over the cross section of the core elements of cross farms is accompanied by a certain overspending of the structural material, and the rejection of unification significantly increases the complexity of manufacturing.

Известно пространственное покрытие, преимущественно квадратное в плане, включающее равновысокие контурные и внутренние перекрестные несущие элементы (фермы), имеющие верхние и нижние пояса и установленные вертикально или наклонно. Площади сечения поясов контурных несущих элементов A_K и площади сечения поясов внутренних несущих перекрестных элементов А_В для уменьшения перерасхода материала от унификации связаны соотношением:A spatial coating is known, mainly square in plan, including equally high contour and internal cross bearing elements (trusses) having upper and lower zones and installed vertically or obliquely. The cross-sectional area of the belts of the contour load-bearing elements A _K and the cross-sectional area of the belts of the internal load-bearing cross elements A _B to reduce material overruns from unification are related by the ratio:

А_К/А_В=0,5n…0,5(n+2),A _K / A _B = 0.5n ... 0.5 (n + 2),

где n - число членений несущими элементами стороны плана покрытия на одинаковые или почти одинаковые отрезки, n≥4 [2. Аденский В.А., Гринберг М.Л., Прицкер А.Я., Шимановский В.Н., Трофимов В.И., Штепа Б.А., Пименов И.Л., Чаадаев В.К. Пространственное покрытие. - Авторское свидетельство №992689, 30.01.1983, бюл. №4].where n is the number of articulations by the bearing elements of the side of the coverage plan into identical or almost identical segments, n≥4 [2. Adensky V.A., Grinberg M.L., Pritsker A.Ya., Shimanovsky V.N., Trofimov V.I., Shtepa B.A., Pimenov I.L., Chaadaev V.K. Spatial coverage. - Copyright certificate No. 992689, 01/30/1983, bull. No. 4].

Недостатком известной конструкции является то, что различия в усилиях в расположенных внутри контура перекрестных несущих элементах хотя и уменьшились, однако все же имеют место. Это приводит к различным сечениям в различных несущих элементах покрытия и к увеличению сечений при унификации, то есть к росту материалоемкости конструкции.A disadvantage of the known design is that the differences in the efforts in the cross-bearing elements located inside the contour, although they have decreased, however, they still occur. This leads to different sections in different bearing elements of the coating and to an increase in cross sections during unification, that is, to an increase in the material consumption of the structure.

Наиболее близким к предлагаемому является пространственное покрытие, опертое по углам, преимущественно квадратного плана, содержащее контурные и расположенные внутри контура перекрестные несущие элементы в количестве не менее трех, выполненные в виде вертикально или наклонно установленных равновысоких ферм. В местах пересечения одноименных поясов разноудаленных от контура внутренних перекрестных несущих элементов установлены прокладки, толщину которых определяют по формуле:Closest to the proposed one is a spatial coating, supported at the corners, mainly of a square plan, containing contour and cross bearing elements located inside the contour in an amount of at least three, made in the form of vertically or obliquely installed equally high trusses. At the intersections of the same-named belts of different cross-sectional internal cross-bearing elements, gaskets are installed, the thickness of which is determined by the formula:

Δ₁=P₁Δ₁₁+P₂Δ₁₂+P₃Δ₁₃+…+P_nΔ_1n Δ ₁ = P ₁ Δ ₁₁ + P ₂ Δ ₁₂ + P ₃ Δ ₁₃ + ... + P _n Δ _1n

Δ₂=P₂Δ₂₁+P₂Δ₂₂+P₃Δ₂₃+…+P_nΔ_2n Δ ₂ = P ₂ Δ ₂₁ + P ₂ Δ ₂₂ + P ₃ Δ ₂₃ + ... + P _n Δ _2n

Δ₃=P₃Δ₃₁+P₂Δ₃₂+P₃Δ₃₃+…+P_nΔ_3n Δ ₃ = P ₃ Δ ₃₁ + P ₂ Δ ₃₂ + P ₃ Δ ₃₃ + ... + P _n Δ _3n

……………………………………………………………………………………

Δ_n=P₁Δ_n1+P₂Δ_n2+P₃Δ_n3+…+P_nΔ_nn,Δ _n = P ₁ Δ _n1 + P ₂ Δ _n2 + P ₃ Δ _n3 + ... + P _n Δ _nn ,

где Δ₁, Δ₂, Δ₃, …, Δ_n - толщина прокладок соответственно в первом, втором, третьем и последующем пересечениях;where Δ ₁ , Δ ₂ , Δ ₃ , ..., Δ _n are the thickness of the gaskets, respectively, in the first, second, third and subsequent intersections;

P₁, P₂, P₃, …, P_n - лишние связи перекрестной системы;P ₁ , P ₂ , P ₃ , ..., P _n - unnecessary bonds of the cross system;

Δ₁₁, Δ₁₂, Δ₁₃, …, Δ_1n - перемещения от единичных сил соответственно от P₁=1 в первом пересечении, от P₂=1 в первом пересечении, от P₃=1 в первом пересечении и т.д.;Δ ₁₁ , Δ ₁₂ , Δ ₁₃ , ..., Δ _1n are displacements from unit forces, respectively, from P ₁ = 1 at the first intersection, from P ₂ = 1 at the first intersection, from P ₃ = 1 at the first intersection, etc. ;

n - степень статической неопределимости.n is the degree of static indeterminacy.

Перекрестные фермы перемещают вертикально и в образовавшиеся зазоры между поясами устанавливают прокладки. В результате усилия в стержневых элементах ферм перераспределяются. При этом прокладки верхних поясов являются рабочими (предварительно напрягающими конструкцию), а прокладки нижних поясов - конструктивными (стыкующими съемные пояса) [3. Прицкер Д.Я., Трофимович В.В., Давлятов М.Д. Пространственное покрытие. - Авторское свидетельство №1135875, 23.01.1985, бюл. №3].Cross farms are moved vertically and gaskets are installed in the formed gaps between the belts. As a result, the forces in the core elements of the trusses are redistributed. In this case, the gaskets of the upper belts are working (previously straining the structure), and the gaskets of the lower belts are constructive (connecting removable belts) [3. Pritsker D.Ya., Trofimovich V.V., Davlyatov M.D. Spatial coverage. - Copyright certificate No. 1135875, 01/23/1985, bull. Number 3].

Итогом реализации такого решения является выравнивание значений усилий поясных элементов перекрестных ферм, в то время как в предыдущем случае разница между усилиями достигала 8…18%. Однако недостаток приведенных пространственных покрытий из перекрестных систем заключается в значительной разнице усилий поясных элементов между внутренними и контурными фермами.The result of the implementation of this solution is the alignment of the effort values of the belt elements of cross farms, while in the previous case the difference between the efforts reached 8 ... 18%. However, the disadvantage of the given spatial coatings from cross systems is the significant difference in the forces of the belt elements between the internal and contour trusses.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение степени унификации по сечению стержневых элементов перекрестной системы с уменьшением расхода конструкционного материала при достижении одинаковых значений поясных усилий внутренних и контурных ферм.The technical result of the proposed solution is to increase the degree of unification over the cross section of the core elements of the cross system with a decrease in the consumption of structural material when the same values of the belt forces of internal and contour trusses are achieved.

Технический результат достигается за счет того, что в пространственном покрытии из перекрестной системы, опертом по углам, преимущественно квадратного плана, содержащем контурные и внутренние равновысокие фермы, стержневые элементы приопорных (так называемых «нулевых») панелей нижних поясов контурных ферм снабжены парными реверсивными устройствами из стяжных шпилек и тарельчатых пружин для регулирования предварительным напряжением опорных (карнизных) узлов с перераспределением реактивных (опорных) и пролетных моментов контурных несущих элементов перекрестной системы. Значительно повысить эффективность предварительного напряжения можно за счет увеличения плеча силовой пары при соответствующем размере стержневых элементов с реверсивными устройствами и трансформации их из приопорных панелей нижних поясов в подкосы контурных ферм или наклонные ветви угловых V-образных колонн. Регулирование предварительным напряжением опорных узлов целесообразно совместить с монтажом несущих конструкций по методу подъема перекрытий (покрытий).The technical result is achieved due to the fact that in the spatial coating of the cross-system, supported by corners, mainly of a square plan, containing contour and internal equal-height trusses, the core elements of the supporting (so-called “zero”) panels of the lower belts of the contour trusses are equipped with paired reversing devices from tie rods and plate springs for regulating the prestressing of the support (cornice) units with the redistribution of reactive (support) and span moments of the contour existing elements of the cross system. Significantly increase the efficiency of prestressing by increasing the arm of the power pair with the corresponding size of the core elements with reversing devices and transforming them from the support panels of the lower belts into the struts of the contour trusses or the inclined branches of the angular V-shaped columns. It is advisable to combine the control of the prestressing of the support nodes with the installation of the supporting structures using the method of lifting floors (coatings).

Предлагаемое пространственное покрытие имеет достаточно универсальное техническое решение. Его можно использовать, например, для минимального расхода конструкционного материала, когда посредством предварительного напряжения величина максимального балочного момента перераспределяется между опорами и пролетом поровну. При этом значения поясных усилий внутренних и контурных ферм выравниваются, что повышает степень унификации по сечению стержневых элементов, а прогиб в середине пролета уменьшается более чем на одну треть. Кроме того, переход от шарнирных опираний перекрестной системы пространственного покрытия к жестким максимально разгружает фундаменты и основания (или другие опорные конструкции), так как жесткие закрепления опорных конструкций (колонн), сосредоточенные в фундаментах, можно перенести и рассредоточить в несущих конструкциях покрытий и перекрытий. Это позитивно влияет на несущую способность и силовое сопротивление каркасов, в том числе динамическим нагрузкам значительной интенсивности, включая сейсмические и крановые воздействия.The proposed spatial coating has a fairly universal technical solution. It can be used, for example, for the minimum consumption of structural material, when, through prestressing, the maximum beam moment is redistributed between the supports and the span equally. In this case, the values of the belt forces of the internal and contour trusses are aligned, which increases the degree of unification over the cross section of the core elements, and the deflection in the middle of the span decreases by more than one third. In addition, the transition from the hinged bearings of the cross spatial coating system to the rigid ones unloads the foundations and foundations (or other supporting structures) as much as the rigid fastenings of the supporting structures (columns) concentrated in the foundations can be transferred and dispersed in the supporting structures of coatings and floors. This has a positive effect on the bearing capacity and power resistance of the frames, including dynamic loads of significant intensity, including seismic and crane impacts.

Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 показано пространственное покрытие из перекрестной системы в процессе монтажа по методу подъема, вид сверху; на фиг.2 - то же в начальной стадии подъема, вид сбоку; на фиг.3 - то же в промежуточной стадии подъема, вид сбоку; на фиг.4 - то же в завершающей стадии подъема, вид сбоку; на фиг.5 - покрытие с подкосами контурных ферм в завершающей стадии подъема, вид сбоку; на фиг.6 - покрытие с наклонными ветвями угловых колонн в завершающей стадии подъема, вид сбоку; на фиг.7 изображено покрытие после монтажа, вид сбоку; на фиг.8 - покрытие с подкосами контурных ферм после монтажа, вид сбоку; на фиг.9 - покрытие с наклонными ветвями угловых колонн после монтажа, вид сбоку; на фиг.10 представлен стержневой элемент с реверсивными устройствами из стяжных шпилек и тарельчатых пружин, общий вид; на фиг.11 - поперечный разрез опорной части реверсивного устройства; на фиг.12 - поперечный разрез ствольной части реверсивного устройства; на фиг.13 приведен узел сопряжения верхних поясов контурных ферм с угловой колонной, вид сверху; на фиг.14 - узел сопряжения нижних поясов контурных ферм с угловой колонной, вид сверху; на фиг.15 показана схема распределения усилий в контурной ферме пролетом 42 м и высотой 3,5 м при действии одиночного единичного момента (M_R=1, M_R - реактивный момент на опорах); на фиг.16 приведена схема контурной фермы с результатами расчета (знак минус соответствует сжимающим усилиям; размерность усилий - тс; в скобках указаны итоговые значения усилий от совместного действия предварительного напряжения и постоянной нагрузки) при M_R=0 (шарнирные опоры); на фиг.17 - то же при M_R=M_max/4 (M_max - максимальный балочный момент); на фиг.18 - то же при M_R=M_max/2; на фиг.19 - то же при M_R=3M_max/4; на фиг.20 - то же при M_R=M_max; на фиг.21 представлена расчетная схема перекрестной системы с наклонными ветвями угловых колонн; на фиг.22 - снимок перекрестной системы с подкосами контурных ферм; на фиг.23 - снимок перекрестной системы с наклонными ветвями V-образных колонн.The proposed technical solution is illustrated by graphic materials, where Fig. 1 shows a spatial coating of a cross system during installation by the lifting method, top view; figure 2 is the same in the initial stage of the rise, side view; figure 3 is the same in the intermediate stage of the rise, side view; figure 4 is the same in the final stages of lifting, side view; figure 5 - coating with struts of the contour farms in the final stage of the rise, side view; figure 6 - coating with inclined branches of the corner columns in the final stage of the rise, side view; Fig.7 shows a coating after installation, side view; in Fig.8 is a side view of the struts of the contour trusses after installation, side view; figure 9 - coating with inclined branches of the corner columns after installation, side view; figure 10 presents the core element with reversing devices from the tie rods and plate springs, General view; figure 11 is a cross section of the supporting part of the reversing device; in Fig.12 is a transverse section of the barrel of the reversing device; in Fig.13 shows the interface node of the upper zones of the contour trusses with the corner column, top view; on Fig - node pairing the lower zones of the contour trusses with the corner column, top view; on Fig shows a distribution diagram of forces in a contour farm with a span of 42 m and a height of 3.5 m under the action of a single unit moment (M _R = 1, M _R - reactive moment on the supports); Fig. 16 shows a diagram of a contour truss with calculation results (minus sign corresponds to compressive forces; force dimension - tf; in parentheses are the total values of forces from the combined action of prestressing and constant load) at M _R = 0 (articulated supports); in Fig.17 - the same with M _R = M _max / 4 (M _max - maximum beam moment); in Fig.18 - the same with M _R = M _max / 2; in Fig.19 - the same with M _R = 3M _max / 4; in Fig.20 - the same with M _R = M _max ; on Fig presents a design diagram of a cross system with inclined branches of the corner columns; Fig.22 is a snapshot of a cross system with struts of contour farms; in Fig.23 is a snapshot of the cross system with inclined branches of V-shaped columns.

Пространственное покрытие из перекрестной системы включает в свой состав внутренние фермы 1 и равновысокие им контурные фермы 2. Каждая из ячеек перекрестной системы делится пополам прогонами 3. При пролетах 30 м и свыше обычно устанавливают приконтурные связи 4 по нижним поясам ферм [4. Трофимов В.И., Каминский A.M. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений: Учебное пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2002. - С.107]. По верхним поясам ферм и прогонам уложены стальные оцинкованные листы профилированного настила 5. Опорами перекрестной системы служат угловые колонны 6, которые разработаны с учетом монтажа покрытия по методу подъема, закрепления на них подъемников 7 и монтируемых конструкций [5. Саакян А.О., Саакян P.O., Шахназарян С.Х., Мовсесов К.Г. Способ возведения сооружений методом подъема. - Авторское свидетельство №1087638, 23.04.1984, бюл. №15].Spatial coverage from the cross-system includes internal trusses 1 and contour trusses equally equal to them 2. Each cell of the cross-system is divided in half by runs 3. When flying 30 m or more, edge connections 4 are usually established along the lower truss belts [4. Trofimov V.I., Kaminsky A.M. Lightweight metal structures of buildings and structures: Textbook. - M .: DIA Publishing House, 2002. - P.107]. Galvanized steel sheets of profiled flooring 5 are laid along the upper truss belts and girders. The columns of the cross system are corner columns 6, which are designed taking into account the installation of the coating by the lifting method, fixing the lifts 7 and mounted structures on them [5. Sahakyan A.O., Sahakyan P.O., Shakhnazaryan S.Kh., Movsesov K.G. The method of construction of structures by lifting. - Copyright certificate No. 1087638, 04/23/1984, bull. No. 15].

Монтаж покрытия начинают с установки угловых колонн 6, которые центрируют в фундаментах и закрепляют в вертикальном положении при помощи расчалок 8. На планировочной поверхности сборку перекрестных ферм (внутренних 1 и контурных 2) из отправочных марок (длиной, равной их шагу в обоих ортогональных направлениях) ведут от центрального узла пересечения или центральной ячейки, последовательно подращивая против или по ходу часовой стрелки. Такая очередность сборки обеспечивает равномерное распределение всех неточностей монтируемых конструкций. Узлы сопряжении верхних поясов 9 и нижних поясов 10 контурных ферм 2 с колоннами 6 решены при помощи парных обойм 11, выполненных с учетом их закрепления на колоннах в процессе монтажа (демонтажа) и эксплуатации, а также соединения с грузовыми тягами 12 подъемников 7. Верхний пояс 9 контурной фермы 2 соединен с верхней обоймой 11 шарниром 13. Нижний пояс 10 контурной фермы 2 связан с нижней обоймой 11 при помощи двух шарниров 13, между которыми устанавливают стержневой элемент 14 с парными реверсивными устройствами. Последние включают в свой состав стяжные шпильки 15 (укомплектованные необходимыми шайбами, гайками и контргайками) и тарельчатые пружины 16, объединяющие в единое целое две опорные части 17 и одну ствольную часть 18 стержневого элемента 14. За счет соответствующего размера ствольной части 18 стержневой элемент 14 из приопорной панели нижнего пояса 10 можно трансформировать в подкос 19 контурной фермы 2 или наклонную ветвь 20 угловой колонны 6.Installation of the coating begins with the installation of corner columns 6, which are centered in the foundations and secured in an upright position using braces 8. On the planning surface, the assembly of cross trusses (internal 1 and contour 2) from the shipping marks (length equal to their step in both orthogonal directions) lead from the central intersection node or central cell, successively growing up counterclockwise or clockwise. This sequence of assembly provides an even distribution of all inaccuracies of the mounted structures. The nodes of the coupling of the upper belts 9 and the lower belts 10 of the contour trusses 2 with the columns 6 are solved using paired cages 11, made taking into account their fastening on the columns during installation (dismantling) and operation, as well as connecting with the cargo rods 12 lifts 7. Upper belt 9 of the contour truss 2 is connected to the upper ferrule 11 by a hinge 13. The lower belt 10 of the contour truss 2 is connected to the lower ferrule 11 by means of two hinges 13, between which a rod element 14 is installed with paired reversing devices. The latter include tie rods 15 (equipped with the necessary washers, nuts and locknuts) and Belleville springs 16, combining two supporting parts 17 and one barrel part 18 of the rod element 14. Due to the corresponding size of the barrel part 18, the rod element 14 of the support panel of the lower belt 10 can be transformed into a strut 19 of the contour truss 2 or an inclined branch 20 of the corner column 6.

Стержневые элементы 14 с парными реверсивными устройствами изготавливают в заводских условиях. Каждый такой элемент собирают из двух опорных частей 17 и одной ствольной части 18. Опорная часть 17 представляет собой обойму стаканной формы, дном которой является плита 21 с деталями шарнира 13. Патрубки 22 в количестве четырех штук для пропуска стяжных шпилек 15 закреплены на углах боковых граней обоймы опорной части 17 при помощи двух диафрагм 23. На угловых участках этих же граней в промежутках между плитами 21 и патрубками 22 выполнены прорези, в которых размешены торцевые кронштейны 24 ствольной части 18. Аналогично патрубки 22 в количестве четырех штук для пропуска стяжных шпилек 15 закреплены на кронштейнах 24 при помощи двух диафрагм 25. Размер прорезей в опорной части 17 и расстояние между соосными патрубками 22 обеспечивают необходимый запас хода стяжных шпилек 15 для регулирования уровня предварительного напряжения с помощью тарельчатых пружин 16.Rod elements 14 with paired reversing devices are manufactured in the factory. Each such element is assembled from two supporting parts 17 and one barrel part 18. The supporting part 17 is a cup-shaped holder, the bottom of which is a plate 21 with hinge parts 13. Pipes 22 in the amount of four pieces for skipping the tie rods 15 are mounted on the corners of the side faces the clips of the supporting part 17 with two diaphragms 23. On the corner sections of the same faces in the spaces between the plates 21 and the nozzles 22, slots are made in which the end brackets 24 of the barrel part 18 are placed. Similarly, the four nozzles 22 Ex pieces for the passage of the tie rods 15 are fixed to the brackets 24 with two diaphragms 25. The size of the slots in the support part 17 and the distance between the coaxial nozzles 22 provide the necessary power reserve of the tie rods 15 for regulating the level of prestressing using cup springs 16.

После укрупнительной сборки перекрестной системы на планировочной поверхности ее внутренние фермы 1 и контурные фермы 2 тщательно выверяют и затягивают болтовые соединения монтажных стыков. По верхней поясной сетке перекрестной системы устанавливают и надежно закрепляют прогоны 3 и профилированные листы настила 5 (с образованием жесткого диска), а по нижней поясной сетке - приконтурные связи 4. Собранное таким образом пространственное покрытие обладает вполне достаточным ресурсом несущей способности для того, чтобы его можно было транспортировать вверх на проектную отметку. На угловые колонны 6 устанавливают подъемники 7, а их грузовые тяги 12 соединяют с верхними обоймами 11, которые являются опорными узлами для контурных ферм 2 и через шарниры 13 непосредственно соединены с верхними поясами 9. Верхние и нижние обоймы 11 конструктивно решены с использованием гнутых фланцев 26, подкрепленных диафрагмами жесткости 27 [6. Аванесов С.И., Трофимов 13.И., Марутян А.С., Прицкер А.Я., Аденский В.А., Пименов И.Л. Узел соединения перекрестных стержневых конструкций. - Авторское свидетельство №1283322, 15.01.1987, бюл. №2; 7. Шагинян С.Г., Аванесов С.И., Марутян А.С. Пространственные покрытия зданий и сооружений / НТО стройиндустрии. - М.: Стройиздат, 1988. - С.42-44]. Удлиненные отогнутые полки трех фланцев 26 из четырех (формирующих одну обойму 11) выполнены с отверстиями и под монтажные болты, и для шарниров 13. Диафрагмы жесткости 27 для пропуска и закрепления грузовых тяг 12 тоже выполнены с отверстиями, подкрепленными патрубками 28. Кроме того, для закрепления на колоннах 6 подъемников 7 и транспортируемых ими конструкций при помощи опорных клиньев 29 в противоположных фланцах на участках между отогнутыми полками сделаны отверстия, совпадающие с отверстиями в стволе колонны.After enlarging the assembly of the cross system on the planning surface, its inner trusses 1 and contour trusses 2 carefully calibrate and tighten the bolted joints of the mounting joints. Runs 3 and profiled sheets of flooring 5 (with the formation of a hard disk) are installed and securely fixed on the upper waist mesh of the cross system, and edge connections 4 are installed on the lower waist mesh 4. The spatial coating thus assembled has a sufficient bearing capacity resource so that it could be transported up to the design elevation. Lifts 7 are installed on the corner columns 6, and their cargo rods 12 are connected to the upper clips 11, which are the support nodes for the contour trusses 2 and are directly connected to the upper belts 9 through hinges 13. The upper and lower clips 11 are structurally solved using bent flanges 26 reinforced by stiffness diaphragms 27 [6. Avanesov S.I., Trofimov 13.I., Marutyan A.S., Pritsker A.Ya., Adensky V.A., Pimenov I.L. The junction of cross-bar structures. - Copyright certificate No. 1283322, 01/15/1987, bull. No. 2; 7. Shaginyan S.G., Avanesov S.I., Marutyan A.S. Spatial coverings of buildings and structures / NTO of the construction industry. - M.: Stroyizdat, 1988. - S. 42-44]. Elongated bent shelves of three of the four flanges 26 (forming one cage 11) are made with holes for mounting bolts and for hinges 13. Rigidity diaphragms 27 for passing and securing cargo rods 12 are also made with holes reinforced by nozzles 28. In addition, for fixing on the columns 6 of the lifts 7 and the structures transported by them using the support wedges 29 in the opposite flanges in the sections between the bent shelves made holes matching the holes in the barrel of the column.

Перед началом подъема стержневые элементы 14 с парными реверсивными устройствами приводят в состояние свободной подвески на шарнирах 13 между нижними обоймами 11 и нижними поясами 10 контурных ферм 2. Чтобы избежать заклинивания нижней обоймы 11 во время подъема, ее поддерживают в горизонтальном положении при помощи временной подвески к верхней обойме 11 из элементов одной из грузовых тяг 12. Для транспортировки смонтированных конструкций с планировочной поверхности на проектную высотную отметку целесообразно использовать стандартную систему электромеханического оборудования из подъемников с номинальной грузоподъемностью по 50 тонн каждый, обеспечивающую их синхронную работу в автоматическом режиме [8. Саакян А.О., Саакян P.O., Шахназарян С.Х. Возведение зданий и сооружений методом подъема: Исследования, проектирование, строительство. - М.: Стройиздат, 1982. - 551 с.]. Мощность этого оборудования рассчитана для подъема в основном железобетонных перекрытий, масса которых много больше массы металлических конструкций. Поэтому такая грузоподъемность вполне достаточна и для подъема смонтированной конструкции, и для создания в ней предварительного напряжения рассчитанной по проекту интенсивности. Технологическую операцию создания предварительного напряжения целесообразно совместить с завершающей стадией подъема, когда, в соответствии с известным техническим решением [5], подъемники демонтируют и устанавливают ниже верхнего уровня монтируемых конструкций, а в данном случае под верхними поясами 9 контурных ферм 2. Процесс подъема возобновляют и продолжают до тех пор, пока верхние обоймы 11 не займут проектное положение, которое можно зафиксировать и надежно закрепить. Па этом завершают подъем конструкций и приступают к их предварительному напряжению. После тщательной контрольной проверки фактического положения всех конструкций и уточнения их геометрических параметров с максимально возможной точностью при помощи резьбовых соединений стяжных шпилек 15 регулируют линейные размеры всех стержневых элементов 14. Выполняют это с таким расчетом, что при подтягивании нижних обойм 11 к уже закрепленным верхним обоймам состояние свободной подвески в стержневых элементах 14 плавно сменяется их укорочением, сопровождаемым равномерным обжатием нижних поясов 10 контурных ферм 2 и соответствующим растяжением верхних поясов 9. Проектный уровень предварительного напряжения должен быть зафиксирован в тот момент, когда продольные оси стержневых элементов 14 совпадут с продольными осями нижних поясов 10. После контрольной проверки выполнения данного требования нижние обоймы 11 можно надежно закрепить, а подъемники 7 и расчалки 8 демонтировать.Before lifting, the rod elements 14 with paired reversing devices are brought into a free suspension state on hinges 13 between the lower clips 11 and the lower belts 10 of the contour trusses 2. In order to avoid jamming of the lower holder 11 during lifting, it is supported in a horizontal position using a temporary suspension to the upper cage 11 of the elements of one of the cargo rods 12. For the transportation of mounted structures from the planning surface to the design elevation, it is advisable to use a standard system mu electromechanical equipment from lifts with a nominal carrying capacity of 50 tons each, ensuring their synchronous operation in automatic mode [8. Sahakyan A.O., Sahakyan P.O., Shahnazaryan S.Kh. The construction of buildings and structures by lifting: Research, design, construction. - M .: Stroyizdat, 1982. - 551 p.]. The power of this equipment is designed to lift mainly reinforced concrete floors, the mass of which is much greater than the mass of metal structures. Therefore, such a load capacity is quite sufficient for lifting the mounted structure, and for creating a preliminary stress in it calculated according to the project intensity. It is advisable to combine the technological operation of creating prestressing with the final stage of lifting, when, in accordance with the well-known technical solution [5], the hoists are dismantled and installed below the upper level of the mounted structures, and in this case, under the upper belts of 9 contour trusses 2. The lifting process is resumed and continue until the upper clips 11 occupy the design position, which can be fixed and securely fixed. Pa complete the rise of structures and proceed to their prestress. After a thorough control check of the actual position of all structures and refinement of their geometrical parameters with the maximum possible accuracy using the threaded joints of the tie rods 15, the linear dimensions of all the rod elements 14 are adjusted 14. They are carried out in such a way that when pulling the lower clips 11 to the already fixed upper clips, the state free suspension in the rod elements 14 is gradually replaced by their shortening, accompanied by uniform compression of the lower belts 10 of the contour farms 2 and the corresponding tension of the upper belts 9. The design level of prestressing should be fixed at the moment when the longitudinal axes of the rod elements 14 coincide with the longitudinal axes of the lower belts 10. After a check check of this requirement, the lower clips 11 can be securely fixed, and the lifts 7 and braces 8 can be removed .

Если в пространственном покрытии из перекрестной системы приопорные панели 14 нижнего пояса контурных ферм трансформированы в подкосы 19 тех же ферм, то завершающая стадия подъема также будет несколько отличаться от приведенной выше. Расстояние между верхними и нижними парными обоймами 11 превышает высоту контурных ферм. В предыдущем случае подъемники 7 демонтировали и устанавливали ниже верхних поясов, но выше нижних поясов контурных ферм. В данном случае устанавливать подъемники можно выше, ниже или на одном уровне с нижними поясами. Выбор выполняют с тем расчетом, чтобы при подтягивании нижних обойм 11 к уже закрепленным верхним обоймам в стержневых элементах подкосов 19 имело место плавное укорочение, сопровождаемое равномерным обжатием нижних поясов 10 контурных ферм 2 и соответствующим растяжением верхних поясов 9. Проектный уровень предварительного напряжения должен быть зафиксирован в тот момент, когда продольные оси подкосов 19 совпадут с их проектным положением, определяемым, например, технико-экономическим анализом несущих конструкций [9. Кузнецов И.Л., Салахутдинов М.А. Металлический каркас одноэтажного многопролетного здания. - Патент №117941, 10.07.2012, бюл. №19; 10. Кузнецов И.Л., Салахутдинов М.А., Гимранов Л.Р. Новые конструктивные решения стальных каркасов легких многопролетных зданий. - Казань: Известия КазГАСУ, 2011, №1(15). - С.88-92]. После контрольной проверки выполнения данного требования нижние обоймы 11 можно надежно закрепить, а подъемники 7 и расчалки 8 демонтировать.If in the spatial coating from the cross system the supporting panels 14 of the lower belt of the contour trusses are transformed into struts 19 of the same trusses, then the final stage of the rise will also slightly differ from the above. The distance between the upper and lower pair of clips 11 exceeds the height of the contour farms. In the previous case, lifts 7 were dismantled and installed below the upper belts, but above the lower belts of the contour trusses. In this case, the lifts can be installed higher, lower or at the same level with the lower belts. The choice is made so that when pulling the lower clips 11 to the already fixed upper clips in the rod elements of the struts 19, a smooth shortening takes place, accompanied by uniform compression of the lower belts 10 of the contour trusses 2 and the corresponding stretching of the upper belts 9. The design level of prestressing should be fixed at the moment when the longitudinal axis of the struts 19 coincide with their design position, determined, for example, by the technical and economic analysis of the supporting structures [9. Kuznetsov I.L., Salakhutdinov M.A. The metal frame of a single-story multi-span building. - Patent No. 117941, 07/10/2012, bull. No. 19; 10. Kuznetsov I.L., Salakhutdinov M.A., Gimranov L.R. New structural solutions for steel frames of light multi-span buildings. - Kazan: News of KazGASU, 2011, No. 1 (15). - S.88-92]. After a verification check of compliance with this requirement, the lower clips 11 can be securely fixed, and the lifts 7 and braces 8 to dismantle.

Аналогично, если в пространственном покрытии из перекрестной системы приопорные панели 14 нижнего пояса контурных ферм трансформированы в наклонные ветви 20 угловых колонн 6, то завершающая стадия подъема также будет отличаться от приведенных выше. Расстояние между верхними и нижними парными обоймами 11 определяется высотой угловых колонн. В рассматриваемом случае демонтировать и устанавливать подъемники 7 целесообразно ближе к основаниям колонн с тем расчетом, чтобы при подтягивании нижних обойм 11 к уже закрепленным верхним обоймам в стержневых элементах наклонных ветвей 20 имело место плавное укорочение, сопровождаемое равномерным обжатием нижних поясов 10 контурных ферм 2 и соответствующим растяжением верхних поясов 9. Проектный уровень предварительного напряжения, как и в предыдущем случае, должен быть зафиксирован в тот момент, когда продольные оси наклонных ветвей 20 совпадут с их проектным положением, определяемым, например, оптимизацией угла наклона ветвей V-образных колонн [11. Кузнецов И.Л., Салахутдинов М.А. Стальной каркас одноэтажного многопролетного здания. - Патент №2476647, 27.02.2013, бюл. №6; 12. Салахутдинов М.А., Кузнецов И.Л. Оптимизация параметров нового конструктивного решения стального каркаса многопролетного здания. - Казань: Известия КазГАСУ, 2012, №2(20). - С.94-98]. По аналогии с рассмотренными случаями, после контрольной проверки выполнения данного требования нижние обоймы 11 можно надежно закрепить, а подъемники 7 и расчалки 8 демонтировать.Similarly, if in the spatial coating from the cross-system, the support panels 14 of the lower belt of the contour trusses are transformed into inclined branches 20 of the corner columns 6, then the final stage of the rise will also differ from the above. The distance between the upper and lower pair of clips 11 is determined by the height of the corner columns. In the case under consideration, it is advisable to dismantle and install the lifts 7 closer to the base of the columns so that when pulling the lower clips 11 to the upper clips already fixed in the core elements of the inclined branches 20, a smooth shortening takes place, accompanied by uniform compression of the lower belts 10 of the contour trusses 2 and the corresponding by stretching the upper zones 9. The design level of prestressing, as in the previous case, should be fixed at the moment when the longitudinal axis of the inclined branches 20 coincide with their design position, determined, for example, by optimizing the angle of inclination of the branches of V-shaped columns [11. Kuznetsov I.L., Salakhutdinov M.A. Steel frame of a one-story multi-span building. - Patent No. 2476647, 02.27.2013, bull. No. 6; 12. Salakhutdinov M.A., Kuznetsov I.L. Optimization of parameters of a new structural solution for a steel frame of a multi-span building. - Kazan: News of KazGASU, 2012, No. 2 (20). - S. 94-98]. By analogy with the cases considered, after a check check of compliance with this requirement, the lower clips 11 can be securely fixed, and the lifts 7 and braces 8 can be removed.

Для сравнения предлагаемого (нового) технического решения с известным в качестве базового объекта целесообразно принять расчет и проектирование пространственного покрытия из перекрестной системы с количеством ячеек n×n=7×7 и размерами в плане l×l=42×42 м (а×а=6×6 м - размеры ячеек) [13. Марутян А.С. Легкие металлоконструкции из перекрестных систем / Пятигорский государственный технологический университет. - Пятигорск: РИА КМВ, 2009. - 348 с.]. В процессе регулирования напряженно-деформированного состояния несущих конструкций за счет варьирования реактивных моментов (M_R=0 при M=M_max, M_R=-M_max/4 при М=3M_max/4, M_R=-M_max/2 при М=M_max/2, M_R=-3M_max/4 при М=M_max/4, M_R=-M_max при М=0, где М - значение пролетного момента) сделаны следующие допущения:To compare the proposed (new) technical solution with the well-known as the base object, it is advisable to take the calculation and design of spatial coverage from a cross system with the number of cells n × n = 7 × 7 and plan dimensions l × l = 42 × 42 m ( a × a = 6 × 6 m - cell sizes) [13. Marutyan A.S. Light metal structures from cross systems / Pyatigorsk State Technological University. - Pyatigorsk: RIA KMV, 2009. - 348 p.]. In the process of regulating the stress-strain state of load-bearing structures by varying the reactive moments (M _R = 0 at M = M _max , M _R = -M _max / 4 at M = 3M _max / 4, M _R = -M _max / 2 at M = M _max / 2, M _R = -3M _max / 4 at M = M _max / 4, M _R = -M _max at M = 0, where M is the value of the passing moment) the following assumptions are made:

- полная нагрузка составляет p=0,320 тс/м² и включает постоянную нагрузку p_g=0,140 тс/м², а также временную (снеговую) - s_g=0,180 тс/м²(третий снеговой район);- the total load is p = 0.320 tf / m ² and includes a constant load p _g = 0.140 tf / m ² , as well as temporary (snow) - s _g = 0.180 tf / m ² (third snow area);

- контурные фермы на монтаже собирают при помощи болтовых стыков из отправочных марок длиной, равной размеру ячеек перекрестной системы (a=6 м);- contour farms at the assembly are assembled using bolted joints from shipping marks with a length equal to the size of the cross-system cells ( a = 6 m);

- подбор сечений поясных элементов контурных ферм ограничен квадратными гнутосварными профилями из сортамента, использованного в базовом объекте;- the selection of sections of the waist elements of contour trusses is limited to square bent-welded profiles from the assortment used in the base object;

- в качестве «эталонного» варианта для сравнения приняты контурные фермы с шарнирными опорами (M_R=0).- as a "reference" option for comparison, contour trusses with hinged supports (M _R = 0) are accepted.

Некоторые результаты статического расчета и подбора сечений представлены в таблице 1, откуда видно, что минимальный расход конструкционного материала имеет место, когда посредством предварительного напряжения величина максимального балочного момента перераспределяется между опорами и пролетом поровну. При этом следует заметить, что экономический эффект может оказаться более весовым с расширением сортамента сечений за счет нового ГОСТ Р 54157-2010 «Трубы стальные профильные для металлоконструкций» и разработанного на его базе проекта сортамента пятиугольных гнутосварных профилей [14. Марутян А.С., Экба С.И. Проектирование стальных ферм покрытий из прямоугольных, ромбических и пятиугольных замкнутых гнутосварных профилей: Учебно-справочное пособие. - Пятигорск: СКФУ, 2012. - 156 с.]. Кроме того, если расход материала на опорные конструкции (угловые колонны) в «эталонном» варианте принять за 100%, то в предлагаемом решении с приопорными панелями нижних поясов контурных ферм (угловые колонны + приопорные панели) он составит 47,4%, с подкосами контурных ферм (угловые колонны + подкосы) - 49,8%, с наклонными ветвями угловых колонн - 65,5%. Здесь необходимо отметить, что общая масса «эталонного» варианта пространственного покрытия составляет около 107 тонн. Тогда очевидно, что суммарная мощность четырех 50-тонных подъемников вполне достаточна и для возведения методом подъема более легких предлагаемых конструкций, и для их предварительного напряжения.Some results of the static calculation and selection of sections are presented in Table 1, which shows that the minimum consumption of structural material occurs when, by means of prestressing, the maximum beam moment is redistributed between the supports and the span equally. It should be noted that the economic effect may be more significant with the expansion of the cross-section assortment due to the new GOST R 54157-2010 “Steel profile pipes for metal structures” and the draft assortment of pentagonal bent-welded profiles developed on its basis [14. Marutyan A.S., Ekba S.I. Design of steel trusses of coatings from rectangular, rhombic and pentagonal closed bent-welded profiles: A training manual. - Pyatigorsk: SKFU, 2012. - 156 p.]. In addition, if the consumption of material for supporting structures (corner columns) in the “reference” version is taken as 100%, then in the proposed solution with supporting panels of the lower belts of contour trusses (corner columns + supporting panels) it will be 47.4%, with struts contour farms (corner columns + struts) - 49.8%, with inclined branches of corner columns - 65.5%. It should be noted here that the total mass of the “reference” variant of spatial coverage is about 107 tons. Then it is obvious that the total capacity of the four 50-ton lifts is quite sufficient for the construction of the lighter structures proposed by the lifting method, and for their prestressing.

Подобранные сечения поясных элементов позволяют уточнить жесткостные характеристики контурных ферм перекрестной системы и вычислить значения их прогибов f_c в середине пролета. Вычисленные значения прогибов собраны в таблице 2, где знак минус обозначает не прогиб, но выгиб. Как видно, перераспределение за счет предварительного напряжения величины максимального балочного момента между опорами и пролетом в равных частях не только обеспечивает минимальную материалоемкость, но и уменьшает прогиб в середине пролета более чем на одну треть.The selected sections of the waist elements allow us to clarify the stiffness characteristics of the contour farms of the cross system and calculate the values of their deflections f _c in the middle of the span. The calculated values of the deflections are collected in table 2, where the minus sign indicates not a deflection, but a deflection. As can be seen, the redistribution due to prestressing of the maximum beam moment between the supports and the span in equal parts not only ensures minimal material consumption, but also reduces the deflection in the middle of the span by more than one third.

Таким образом, предлагаемое решение пространственного покрытия из перекрестной системы с предварительным напряжением контурных ферм обеспечивает рост технико-экономических характеристик несущих конструкций (каркасов), к числу которых относят повышение степени унификации по сечению стержневых элементов, снижение расхода конструкционного материала, достижение одинаковых значений поясных усилий внутренних и контурных элементов, уменьшение прогибов. Однако этим не ограничиваются положительные признаки нового технического решения, применение которого способствует улучшению физико-механических свойств каркасов (несущих конструкций). Так, в известных технических решениях с предварительно напряженными связями колонны с нижними поясами соседних подстропильных ферм [15. Кузнецов И.Л., Гимранов Л.Р. Каркас многопролетного здания. - Патент №2387759, 27.04.2010, бюл. №12] или с аналогичными связями, снабженными демпферами в виде тарельчатых пружин [16. Кузьменко С.М., Турецкий А.И. Металлический каркас одноэтажного сейсмостойкого промышленного здания. - Авторское свидетельство №1432170, 23.10.1988, бюл. №39], работа каркасов по жесткой схеме обеспечивает уменьшение расчетной длины колонн в 2 раза с соответствующим снижением расхода металла на 30%. Здесь весьма наглядно, что в новом решении предварительное напряжение с использованием тарельчатых пружин через реверсивные устройства оказывает позитивное влияние не только на колонны, но и на фермы. При этом увеличиваются надежность и ресурсы силового сопротивления несущих конструкций, в том числе динамическим нагрузкам значительной интенсивности, включая сейсмические и крановые воздействия.Thus, the proposed spatial coverage solution from a cross system with prestressing contour farms provides an increase in the technical and economic characteristics of load-bearing structures (frames), which include an increase in the degree of unification over the cross-section of the core elements, a decrease in the consumption of structural material, the achievement of the same values of the internal belt forces and contour elements, reducing deflections. However, this is not limited to the positive signs of a new technical solution, the use of which helps to improve the physicomechanical properties of frames (load-bearing structures). So, in the known technical solutions with prestressed connections of the column with the lower belts of neighboring trusses [15. Kuznetsov I.L., Gimranov L.R. Frame of a multi-span building. - Patent No. 2387759, 04/27/2010, bull. No. 12] or with similar ties equipped with dampers in the form of Belleville springs [16. Kuzmenko S.M., Turetsky A.I. Metal frame of a one-story earthquake-resistant industrial building. - Copyright certificate No. 1432170, 10.23.1988, bull. No. 39], the operation of the frames according to a rigid scheme ensures a decrease in the estimated column length by 2 times with a corresponding reduction in metal consumption by 30%. It is very clear here that in the new solution, prestressing using cup springs through reversing devices has a positive effect not only on the columns, but also on the trusses. At the same time, the reliability and resources of the power resistance of the supporting structures are increased, including dynamic loads of significant intensity, including seismic and crane impacts.

Таблица 2table 2 Реактивный моментReactive moment Прогиб, f_c Deflection, f _c ммmm f_c/lf _c / l %% 1one 22 33 4four M_R=0M _R = 0 275,9275.9 1/152,21/152.2 100one hundred M_R=-M_max/4M _R = -M _max / 4 287,8287.8 1/145,91 / 145.9 104,3104.3 M_R=-M_max/2M _R = -M _max / 2 168,2168.2 1/249,71 / 249.7 61,061.0 M_R=-3M_max/4M _R = -3M _max / 4 27,0927.09 1/15501/1550 9,829.82 M_R=-M_max M _R = -M _max -56,45-56.45 -1/744,0-1 / 744.0 -20,5-20.5

Claims

A spatial coating of a cross-system, angled, mainly of a square plan, containing internal trusses and contour trusses equally equal to them with rod elements of supporting (so-called “zero”) panels of the lower belts, equipped with reversing devices from tie rods and cup springs for regulating prestress supporting (cornice) nodes with the redistribution of reactive (support) and span moments of the contour bearing elements of the cross system, characterized in that each of the rod members equipped with the reversing devices of the tie rods and disc springs, comprises one stem portion and a pair of leg portions; the supporting part is a cup-shaped clip, the bottom of which is a plate with hinge parts for connection with the supporting structure (column) or the lower belt of the contour truss; nozzles in the amount of four pieces for skipping the tie rods are fixed at the corners of the side faces of the support part holder using two diaphragms; on the corner sections of the same faces in the spaces between the plates and nozzles, slots are made to accommodate the end brackets of the barrel part; nozzles in the amount of four pieces for skipping the tie rods are fixed to the brackets using two diaphragms; moreover, the size of the slots in the supporting part and the distance between the coaxial nozzles are selected from the condition of ensuring the necessary and sufficient power reserve of the tie rods with a set of washers, nuts and locknuts for regulating the level of prestressing with cup springs.