RU2639230C1

RU2639230C1 - Dome structure

Info

Publication number: RU2639230C1
Application number: RU2016136933A
Authority: RU
Inventors: Лариса Борисовна Сватовская; Дмитрий Васильевич Сурин; Дмитрий Сергеевич Старчуков; Анастасия Максимовна Сычева; Андрей Михайлович Шевчук; Валентина Яковлевна Соловьева
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2017-12-20

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: dome structure includes large-size reinforced concrete slabs, the longitudinal ribs of which are directed along the meridians, rigidly connected in the lower part with a support ring; each reinforced concrete slab comprises two inserts of foam concrete and a coating of high-strength sheet steel on the outer and inner sides to the inserts. The inserts of foam concrete are closed on both sides with metal plates, with one side rigidly connected to the coating.

EFFECT: increasing the structure reliability at earthquakes.

2 dwg

Description

Изобретение относится к строительству купольных сооружений и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве в сейсмоопасных районах.The invention relates to the construction of dome structures and can be used in civil and industrial construction in earthquake-prone areas.

Известно купольное сооружение (RU, №2490398, C01 E04B 1/32, опубл.: 20.08.2013 г.), содержащее жесткий каркас с наружной и внутренней оболочками, образующими полость с пониженным атмосферным давлением. Внутренняя оболочка выполнена из текстильного полотна, а полость, образованная оболочками, соединена с вентилятором, поддерживающим в полости предварительно рассчитанную разность между межкупольным и атмосферным давлением, обеспечивающим равномерную растяжку внутренней оболочки заданной сферической формы. Жесткий каркас выполнен разборным и образован сетью треугольников.Known dome structure (RU, No. 2490398, C01 E04B 1/32, publ.: 08.20.2013), containing a rigid frame with outer and inner shells forming a cavity with low atmospheric pressure. The inner shell is made of textile fabric, and the cavity formed by the shells is connected to a fan supporting a previously calculated difference between the dome and atmospheric pressure in the cavity, ensuring uniform stretching of the inner shell of a given spherical shape. The rigid frame is made collapsible and formed by a network of triangles.

Недостатком данного технического решения является низкая надежность сооружения при землетрясениях.The disadvantage of this technical solution is the low reliability of the structure during earthquakes.

Известно купольное сооружение (RU, №2100549, С1 Е04Н 9/00, E04B 1/32, опубл.: 27.12.1997 г.), содержащее вертикальные трубчатые рамы секторного вида, установленные на основание вокруг стойки-вкладыша из податливого материала и раскрепленные внизу посредством уложенных на основание горизонтальных трубчатых рам селекторного вида. По вертикальным трубчатым рамам селекторного вида натянута сетка из пластической проволоки, на которую уложен слой податливого материала, покрытый сверху защитной пленкой. Все рамы скреплены друг с другом пластинчатыми хомутами.Known dome construction (RU, No. 2100549, C1 Е04Н 9/00, E04B 1/32, publ.: 12/27/1997), containing vertical tubular sector-type frames mounted on a base around a pillar-liner of compliant material and fastened below by means of horizontal tubular frames of selector type laid on the base. A mesh of plastic wire is stretched along the vertical tubular frames of the selector type, onto which a layer of compliant material is laid, covered with a protective film on top. All frames are fastened to each other by plate clamps.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является купольное сооружение (Пономарев, В.А. Архитектурное конструирование: учебник / А.В. Пономарев. - изд-е 2-е. - М.: Архитектура-С, 2009. - 736 с., ил., С. 479), включающее крупноразмерные плиты цилиндрической формы, длина которых равна радиусу купола, верхнее и опорное кольцо. Продольные ребра плит направлены по меридианам, кроме того в плитах выполнены поперечные ребра. Верхнее кольцо выполнено железобетонным Г-образного сечения со специальным столиком для опирания верхней части плит. Опорное кольцо выполнено из отдельных железобетонных элементов, которые смонтированы на опорах.The closest in technical essence to the claimed invention is a dome structure (Ponomarev, V.A. ., ill., S. 479), including large-sized plates of cylindrical shape, the length of which is equal to the radius of the dome, the upper and supporting ring. The longitudinal edges of the plates are directed along the meridians, in addition, transverse ribs are made in the plates. The upper ring is made of reinforced concrete L-shaped section with a special table for supporting the upper part of the plates. The support ring is made of separate reinforced concrete elements that are mounted on supports.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности сооружения при землетрясениях.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability of the structure during earthquakes.

Поставленная задача достигается тем, что в купольном сооружении, включающем крупноразмерные железобетонные плиты, продольные ребра которых направлены по меридианам, в нижней части жестко соединенные с опорным кольцом, каждая железобетонная плита содержит по две вставки из пенобетона и покрытие из высокопрочной листовой стали с наружной и внутренней сторон до вставок, причем вставки из пенобетона закрыты с обеих сторон металлическими накладками, одной стороной жестко соединенной с покрытием.The problem is achieved in that in a dome structure, including large-sized reinforced concrete slabs, the longitudinal ribs of which are directed along the meridians, in the lower part rigidly connected to the support ring, each reinforced concrete slab contains two foam concrete inserts and a coating of high-strength sheet steel with external and internal sides to the inserts, and the foam concrete inserts are closed on both sides by metal plates, one side rigidly connected to the coating.

Среди механических характеристик материалов большое значение имеет демпфирующая способность - способность поглощать энергию при их циклическом деформировании. Для того чтобы усилить демпфирование колебательных воздействий сейсмических волн на купольное сооружение, в его конструкцию введен дополнительный искусственный поглотитель энергии в виде вставок из пенобетона. Скорость распространения упругой волны в материале с увеличением энтропии основной фазы и понижением коэффициента теплопроводности снижается, что можно объяснить энергетической способностью вещества рассеивать сообщенную ему энергию и снижать колебания кристаллической решетки, отвечающую за фононную проводимость в твердой фазе такого материала.Among the mechanical characteristics of materials, damping ability is of great importance - the ability to absorb energy during their cyclic deformation. In order to enhance the damping of the vibrational effects of seismic waves on the dome structure, an additional artificial energy absorber in the form of foam concrete inserts was introduced into its design. The propagation velocity of an elastic wave in a material decreases with an increase in the entropy of the main phase and a decrease in the coefficient of thermal conductivity, which can be explained by the energy ability of a substance to dissipate the energy communicated to it and reduce the vibrations of the crystal lattice, which is responsible for the phonon conductivity in the solid phase of such a material.

Повышение демпфирующих свойств купольного сооружения связано со следующим обстоятельством. Монолитные неразрезные конструкции сооружения представляют собой комплекс многих совместно работающих железобетонных элементов (балок, плит, стоек, стен и т.п.). Таким образом, энергия колебаний сейсмических волн поглощается не только в элементе, на который она непосредственно действует, но и во всех прочих элементах конструкции сооружения. Поэтому если использовать в конструкциях сооружения преимущественно вставки из пенобетона с твердыми фазами и высоким содержанием энтропии, то мера рассеивания в них упругих волн, порожденных сейсмическими волнами, будет увеличиваться. Это решение поможет существенно повысить коэффициент разгружения сооружения от динамических нагрузок, вызываемых воздействиями сейсмических волн, а также, следовательно, повысить надежность сооружений при землетрясениях.The increase in the damping properties of the dome structure is associated with the following circumstance. Monolithic continuous structures of the structure are a complex of many jointly working reinforced concrete elements (beams, slabs, racks, walls, etc.). Thus, the vibrational energy of seismic waves is absorbed not only in the element on which it directly acts, but also in all other structural elements of the structure. Therefore, if we use mainly foam concrete inserts with solid phases and a high entropy content in the construction structures, the measure of scattering of elastic waves generated by seismic waves in them will increase. This solution will help to significantly increase the coefficient of unloading of the structure from dynamic loads caused by the effects of seismic waves, and also, therefore, increase the reliability of structures during earthquakes.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемое купольное сооружение не известно и данное техническое решение обладает мировой новизной.At the filing date, according to the authors and the applicant, the claimed dome structure is not known and this technical solution has world novelty.

По мнению авторов и заявителя, заявляемое изобретение соответствует критерию охраноспособности - изобретательский уровень.According to the authors and the applicant, the claimed invention meets the eligibility criteria - inventive step.

Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве.The claimed invention is industrially applicable and can be used in civil and industrial engineering.

Сущность технического решения купольного сооружения поясняется чертежами, представленными на фиг. 1-2.The essence of the technical solution of the dome structure is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-2.

На фиг. 1 представлено купольное сооружение в разрезе.In FIG. 1 shows a dome structure in section.

На фиг. 2 представлена вставка из пенобетона в крупноразмерной железобетонной плите купольного сооружения в разрезе.In FIG. 2 shows an insert made of foam concrete in a large sectional reinforced concrete slab of a dome structure.

Купольное сооружение содержит: крупноразмерные железобетонные плиты 1 (фиг. 1), продольные ребра которых направлены по меридианам, в нижней части жестко соединенные с опорным кольцом 2, каждая железобетонная плита 1 содержит по две вставки 3 из пенобетона и покрытие 4 (фиг. 2-3) из высокопрочной листовой стали с наружной и внутренней сторон до вставок 3, причем вставки 3 из пенобетона закрыты с обеих сторон металлическими накладками 5, одной стороной жестко соединенной с покрытием 4.The dome structure contains: large-sized reinforced concrete slabs 1 (Fig. 1), the longitudinal ribs of which are directed along the meridians, in the lower part rigidly connected to the support ring 2, each reinforced concrete slab 1 contains two foam concrete inserts 3 and a coating 4 (Fig. 2- 3) from high-strength sheet steel from the outer and inner sides to the inserts 3, moreover, the foam concrete inserts 3 are closed on both sides by metal plates 5, one side rigidly connected to the coating 4.

Купольное сооружение работает следующим образом: при воздействии сейсмических волн на крупноразмерные железобетонные плиты 1 и опорное кольцо 2 происходят деформации двух вставок 3 из пенобетона, при этом верхняя часть сооружения по пути наименьшего сопротивления сдвигается к средней части, которая, в свою очередь, сдвигается к нижней части.The dome structure works as follows: when seismic waves affect large-sized reinforced concrete slabs 1 and the support ring 2, two inserts 3 of foam concrete deform, and the upper part of the structure moves along the path of least resistance to the middle part, which, in turn, shifts to the lower parts.

Такое конструктивное решение позволяет повысить надежность купольного сооружения при землетрясениях по сравнению с прототипом.This design solution allows to increase the reliability of the dome structure during earthquakes in comparison with the prototype.

Claims

Dome structure, including large-sized reinforced concrete slabs, the longitudinal edges of which are directed along the meridians, in the lower part rigidly connected to the support ring, characterized in that each reinforced concrete slab contains two foam concrete inserts and a high-strength sheet steel coating from the outer and inner sides to the inserts moreover, the foam concrete inserts are closed on both sides by metal plates, one side rigidly connected to the coating.