RU2668624C1 - Шпренгельная ферма - Google Patents
Шпренгельная ферма Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668624C1 RU2668624C1 RU2017143551A RU2017143551A RU2668624C1 RU 2668624 C1 RU2668624 C1 RU 2668624C1 RU 2017143551 A RU2017143551 A RU 2017143551A RU 2017143551 A RU2017143551 A RU 2017143551A RU 2668624 C1 RU2668624 C1 RU 2668624C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- truss
- puff
- spacer
- puffs
- stabilizing
- Prior art date
Links
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 18
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 16
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 241001320695 Hermas Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
- E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
- E04C3/29—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
- E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
- E04C3/04—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
- E04C3/11—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with non-parallel upper and lower edges, e.g. roof trusses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
Abstract
Изобретение относится к строительству, а именно к фермам покрытий и перекрытий зданий и сооружений, к подкрановым фермам и другим элементам, работающим преимущественно в условиях изгиба. Шпренгельная ферма состоит из балки-распорки, основного шпренгеля, включающего несущую затяжку и стойки с направляющими для ее свободного перемещения, дополнительных парных шпренгелей, включающих стабилизирующие затяжки, свободно пропущенные через направляющие в стойках основного шпренгеля. При этом стабилизирующие затяжки на одной части пролета фермы прикреплены к балке-распорке в ее приопорных зонах, а на другой - к несущей затяжке, и имеют форму ломаных линий, вписанных в кривые переменной кривизны, очертания которых направлены в зоне крепления к несущей затяжке выпуклостью вниз с наименьшим радиусом кривизны в точках наибольших поперечных деформаций балки-распорки, а в зоне крепления к балке-распорке - выпуклостью вверх в пределах внешнего габарита основного шпренгеля. Технический результат состоит в снижении материалоемкости шпренгельной фермы при действии преимущественно односторонних нагрузок. 8 ил.
Description
Изобретение относится к строительству, а именно к фермам покрытий и перекрытий зданий и сооружений, к подкрановым фермам и другим элементам, работающим преимущественно в условиях изгиба.
Известна шпренгельная ферма, состоящая из верхнего прямолинейного пояса и нижнего криволинейного пояса, соединенного с верхним поясом стойками, к которой присоединен дополнительный прямолинейный пояс, прикрепленный одними концами к криволинейному поясу в средине его, а другими - к стенам или иным элементам сооружения, причем дополнительный прямолинейный пояс присоединен к нижним концам стоек, опущенным ниже криволинейного пояса (SU N 58347, Е04С 3/04, 1937).
Недостатком такого конструктивного решения является повышенная материалоемкость шпренгельной фермы, связанная с установкой дополнительного прямолинейного пояса, увеличением длины стоек для его крепления и необходимостью передачи усилий на другие элементы сооружения. В верхнем поясе и стойках шпренгельной фермы кроме осевых усилий в узлах их примыкания возникают изгибающие моменты, что снижает эффективность использования прочностных свойств материала в поперечных сечениях пояса и стоек и, как следствие приводит к дополнительным затратам материала.
Известна комбинированная ферма, включающая прямолинейный пояс и криволинейный несущий элемент, соединенные между собой стойками, при этом стойки выполнены парными, а между ними расположен криволинейный несущий элемент, при этом прямолинейный пояс и стойки объединены между собой малыми подкосами, концы которых находятся на расстоянии 0,25h - 0,3h от точки пересечения стоек с верхним поясом, где h - высота фермы, с двух сторон от середины криволинейного несущего элемента расположены нижние пояса, каждый из которых одним своим концом крепится к несущему элементу и ко второй стойке от центра пролета, где первой стойкой является центральная, а другим концом - к стойке опорного узла (RU 94025633, Е04С 3/04, 20.05.1996).
Недостатком данного технического решения является повышенная материалоемкость, обусловленная неэффективной работой при односторонних нагрузках, часто являющихся для шпренгельных систем определяющими расход материалов, и большая трудоемкость изготовления. Повышенная материалоемкость обусловлена тем, что в конструкции присутствуют дополнительные нижние пояса и стойки с подкосами в виде жестких прямолинейных элементов, включающихся в работу при односторонних загружениях, они имеют избыточные длины и размеры поперечного сечения, определяющие увеличенный расход материалов. Повышенная трудоемкость изготовления обусловлена большим количеством дополнительных элементов и узлов, включающихся в работу только при односторонних нагрузках.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является предварительно напряженная шпренгельная ферма, включающая балку-распорку и основной шпренгель, состоящий из верхних и нижних гибких затяжек с натяжными устройствами, стоек с направляющими для пропуска гибких затяжек и связевых элементов, объединяющих стойки, в пределах внешних габаритов шпренгельной фермы установлены дополнительные парные шпренгели, включающие дополнительные затяжки с натяжными устройствами и стопорными элементами, пропущенные через направляющие в стойках основного шпренгеля и закрепленные у опор фермы и в точках наибольших поперечных деформаций фермы-распорки (RU №2169243, Е04С 3/10, 20.06.2001).
Недостатком данного технического решения является повышенная материалоемкость, обусловленная тем, что дополнительные парные шпренгели и основные верхние и нижние затяжки должны иметь предварительное напряжение, что создает в балке-распорке дополнительную продольную силу и, как следствие, увеличивает расход материалов на предварительно напряженную шпренгельную ферму в целом. Гибкие затяжки парных шпренгелей не связаны между собой и не объединены с гибкими затяжками основного шпренгеля, что не позволяет выравнивать между ними усилия при действии односторонних нагрузок и приводит к увеличенным значениям изгибающих моментов в балке-распорке и повышенному расходу материала на балку-распорку и шпренгельную ферму в целом. Кроме того, наличие верхних и нижних затяжек парных шпренгелей также приводит к дополнительному расходу материала. Очертания гибких затяжек дополнительных парных шпренгелей не соотносятся с эпюрой изгибающих моментов в балке-распорке при действии односторонних нагрузок, что не позволяет эффективно снизить в ней максимумы значений изгибающих моментов, что также приводит к увеличению материалоемкости фермы-распорки и предварительно напряженной шпренгельной фермы в целом.
Задача изобретения - снижение материалоемкости шпренгельной фермы при действии преимущественно односторонних нагрузок.
Технический результат достигается тем, что шпренгельная ферма включает балку-распорку, основной шпренгель, состоящий из несущей затяжки и стоек с направляющими для ее свободного пропуска, дополнительные парные шпренгели, включающие стабилизирующие затяжки, свободно пропущенные через направляющие в стойках основного шпренгеля, на одной части пролета фермы прикрепленные к балке-распорке в ее приопорных зонах, а на другой - к несущей затяжке, имеют форму ломаных линий, вписанных в кривые переменной кривизны, очертания которых направлены в зоне крепления к несущей затяжке выпуклостью вниз с наименьшим радиусом кривизны в точках наибольших поперечных деформаций балки-распорки, а в зоне крепления к балке-распорке - выпуклостью вверх в пределах внешнего габарита основного шпренгеля.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
фиг. 1 - общий вид шпренгельной фермы;
фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1;
фиг. 3-сечение Б-Б на фиг. 2;
фиг. 4 - очертания несущих и стабилизирующих затяжек, где R1(x) - переменный радиус кривизны стабилизирующих затяжек, R2(x) - радиус кривизны несущей затяжки;
фиг. 5 - схема одностороннего загружения шпренгельной фермы;
фиг. 6 - эпюры изгибающих моментов в шпренгельной ферме;
фиг. 7 - узел 1 на фиг. 1;
фиг. 8 - узел 2 на фиг. 1.
Шпренгельная ферма включает балку-распорку 1, например, из стальной профильной трубы, прокатного двутавра и т.п., основной шпренгель, состоящий из несущей затяжки 2 и стоек 3 с направляющими 4 для ее свободного перемещения, дополнительные парные шпренгели, включающие стабилизирующие затяжки 5, 6, свободно пропущенные через направляющие в стойках 3 основного шпренгеля, причем стабилизирующие затяжки 5, 6 на одной части пролета фермы прикреплены к балке-распорке 1 в ее приопорных зонах, а на другой - к несущей затяжке 2, и имеют форму ломаных линий 7, вписанных в кривые переменной кривизны 8, очертания которых направлены в зоне крепления к несущей затяжке 2 выпуклостью вниз с наименьшим радиусом кривизны R1 min(x) в точках наибольших поперечных деформаций балки-распорки 1 при одностороннем загружении шпренгельной фермы, а в зоне крепления к балке-распорке 1 - выпуклостью вверх в пределах внешнего габарита стоек 3 основного шпренгеля, в точках взаимного пересечения стабилизирующих затяжек 5, 6 установлены, например, вилочные элементы 9 с возможностью взаимного независимого перемещения затяжек 5, 6, а в точке крепления стабилизирующих затяжек 5, 6 к несущей затяжке 2 установлены, например, крепежные фиксаторы 10, с возможностью совместного перемещения несущей затяжки 2 со стабилизирующими затяжками 5, 6.
Направляющие 4 обеспечивают проектное положение в поперечном направлении и свободное перемещение в продольном направлении несущей 2 и стабилизирующих 5, 6 затяжек, что позволяет выравнивать усилия по их длине.
Вилочные элементы 9 обеспечивают независимость усилий и свободное взаимное перемещение стабилизирующих затяжек 5, 6 (фиг. 7).
Крепежные фиксаторы 10 обеспечивают передачу усилий от несущей затяжки 2 на стабилизирующие затяжки 5, 6 и их совместное деформирование (фиг. 8).
Несущая затяжка 2 и стабилизирующие затяжки 5, 6 крепятся у опор шпренгельной фермы, например, с помощью анкерных устройств 11, 12, включающих высокопрочные болты, упоры с гайками и т.п.
При одностороннем приложении нагрузки на части пролета (фиг. 5) шпренгельной фермы максимальные изгибающие моменты возникают на загруженной части пролета, эпюра изгибающих моментов в основной балочной системе и форма очертания несущей затяжки 2 не подобны друг другу, что приводит к снижению в ней усилий, уменьшению ее упругого отпора и деформированию балки-распорки 1 по S-образной форме и, как следствие, к увеличению значений изгибающих моментов в балке-распорке 1 (фиг. 6), что в итоге повышает материалоемкость балки-распорки 1 и шпренгельной фермы в целом.
При одностороннем загружении шпренгельной фермы со стабилизирующими затяжками 5, 6 за счет их объединения с несущей затяжкой 2, например, крепежными фиксаторами 10 возникает силовая цепь затяжек 13, 14 (фиг. 1), включающая несущую затяжку 2 на участке от ее крепления к анкерному устройству 11 со стороны односторонней внешней нагрузки (фиг. 5) до ближайшей точки крепления со стабилизирующей затяжкой 5 и далее стабилизирующую затяжку 5 до ее крепления к балке-распорке 1 (фиг. 1). Силовая цепь затяжек 13 создает значительный упругий отпор, который через стойки 3 передается на балку-распорку 1, за счет чего в балке-распорке значительно снижаются величины изгибающих моментов.
На загруженной части пролета шпренгельной фермы силовая цепь затяжек 13, направленная выпуклостью вниз, за счет изменения направления кривизны стабилизирующей затяжки 5 позволяет уменьшить в этой части пролета радиус кривизны ее очертания R1 min(x) (фиг. 4), в сравнении с радиусом кривизны несущей затяжки 2 R2 max(x), что создает в балке-распорке 1 больший упругий отпор и соответственно в большей степени в сравнении с аналогами уменьшает в ней изгибающие моменты и приводит к снижению расхода материала на балку-распорку 1 и шпренгельную ферму в целом.
Назначение минимального радиуса кривизны очертания стабилизирующих затяжек 5 R1 min(x) (фиг. 4) в точках наибольших поперечных деформаций балки-распорки 1, где, как правило, возникают наибольшие изгибающие моменты, обеспечивает в этих точках наибольший упругий отпор, а следовательно, наибольшее снижение максимума величин изгибающих моментов в балке-распорке 1, что приводит к уменьшению ее массы и шпренгельной фермы в целом.
На незагруженной части пролета силовая цепь затяжек 13, состоящая из стабилизирующей затяжки 5, вписанной в кривую, очертание которой направлено выпуклостью вверх, за счет упругого отпора, передаваемого через стойки 3, догружает балку-распорку 1 и тем самым выравнивает изгибающие моменты в ней по длине пролета шпренгельной фермы, снижая при этом его максимумы (фиг. 6).
В стабилизирующей затяжке 6, вписанной в кривую, направленную в зоне нагруженной половины пролета шпренгельной фермы выпуклостью вверх, а на незагруженной части пролета выпуклостью вниз, от внешней нагрузки должны возникать, как правило, сжимающие усилия, которые стабилизирующая затяжка 6, как гибкий элемент, не способна воспринимать. Результирующие усилия в ней равны или близки к нулю, следовательно, стабилизирующая затяжка 6 практически не догружает балку-распорку 1.
Таким образом, силовая цепь затяжек 13 на нагруженной части пролета шпренгельной фермы в большей степени снижает результирующий изгибающий момент в балке-распорке 1, а на незагруженной части пролета догружает балку-распорку 1, что в результате приводит к выравниванию по длине пролета максимумов изгибающего момента и, как следствие, к снижению их абсолютных величин (фиг. 6).
При загружении противоположной части пролета шпренгельной фермы усилия в стабилизирующих затяжках 5, 6 и их функции симметрично меняются.
Несущая способность шпренгельной фермы со стабилизирующими затяжками обеспечивается расчетом, в том числе и с учетом односторонних загружений, сечения элементов подбираются при условии обеспечения их прочности и устойчивости. Очертания стабилизирующих затяжек формируются по критерию выравнивания максимумов изгибающих моментов по длине шпренгельной фермы.
Claims (1)
- Шпренгельная ферма, включающая балку-распорку, основной шпренгель, состоящий из несущей затяжки и стоек с направляющими для ее свободного пропуска, дополнительные парные шпренгели, включающие стабилизирующие затяжки, свободно пропущенные через направляющие в стойках основного шпренгеля, отличающаяся тем, что стабилизирующие затяжки на одной части пролета фермы прикреплены к балке-распорке в ее приопорных зонах, а на другой - к несущей затяжке, и имеют форму ломаных линий, вписанных в кривые переменной кривизны, очертания которых направлены в зоне крепления к несущей затяжке выпуклостью вниз с наименьшим радиусом кривизны в точках наибольших поперечных деформаций балки-распорки, а в зоне крепления к балке-распорке - выпуклостью вверх в пределах внешнего габарита основного шпренгеля.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017143551A RU2668624C1 (ru) | 2017-12-12 | 2017-12-12 | Шпренгельная ферма |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017143551A RU2668624C1 (ru) | 2017-12-12 | 2017-12-12 | Шпренгельная ферма |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2668624C1 true RU2668624C1 (ru) | 2018-10-02 |
Family
ID=63798254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017143551A RU2668624C1 (ru) | 2017-12-12 | 2017-12-12 | Шпренгельная ферма |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2668624C1 (ru) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU58347A1 (ru) * | 1937-07-11 | 1939-11-30 | Б.П. Михайлов | Шпренгельна балка (ферма) |
SU1481350A1 (ru) * | 1986-12-16 | 1989-05-23 | Ленинградский зональный научно-исследовательский и проектный институт типового и экспериментального проектирования жилых и общественных зданий | Шпренгельна ферма |
US5134821A (en) * | 1989-09-19 | 1992-08-04 | Shimizu Construction Co., Ltd. | Trussed structure |
RU2072414C1 (ru) * | 1994-07-08 | 1997-01-27 | Мосстальконструкция Лтд. | Комбинированная ферма |
RU2169243C1 (ru) * | 1999-10-06 | 2001-06-20 | Петербургский государственный университет путей сообщения | Предварительно напряженная шпренгельная ферма |
RU2184819C1 (ru) * | 2001-07-06 | 2002-07-10 | Петербургский государственный университет путей сообщения | Предварительно напряженная шпренгельная ферма |
RU2188915C1 (ru) * | 2001-07-16 | 2002-09-10 | Петербургский государственный университет путей сообщения | Способ монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы |
RU165406U1 (ru) * | 2016-05-19 | 2016-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Предварительно напряженная шпренгельная ферма |
-
2017
- 2017-12-12 RU RU2017143551A patent/RU2668624C1/ru active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU58347A1 (ru) * | 1937-07-11 | 1939-11-30 | Б.П. Михайлов | Шпренгельна балка (ферма) |
SU1481350A1 (ru) * | 1986-12-16 | 1989-05-23 | Ленинградский зональный научно-исследовательский и проектный институт типового и экспериментального проектирования жилых и общественных зданий | Шпренгельна ферма |
US5134821A (en) * | 1989-09-19 | 1992-08-04 | Shimizu Construction Co., Ltd. | Trussed structure |
RU2072414C1 (ru) * | 1994-07-08 | 1997-01-27 | Мосстальконструкция Лтд. | Комбинированная ферма |
RU2169243C1 (ru) * | 1999-10-06 | 2001-06-20 | Петербургский государственный университет путей сообщения | Предварительно напряженная шпренгельная ферма |
RU2184819C1 (ru) * | 2001-07-06 | 2002-07-10 | Петербургский государственный университет путей сообщения | Предварительно напряженная шпренгельная ферма |
RU2188915C1 (ru) * | 2001-07-16 | 2002-09-10 | Петербургский государственный университет путей сообщения | Способ монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы |
RU165406U1 (ru) * | 2016-05-19 | 2016-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Предварительно напряженная шпренгельная ферма |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4275537A (en) | Tension members | |
RU2567253C1 (ru) | Арочный мост | |
US20130283728A1 (en) | Truss structure using a material having a pi-shaped cross-section as an upper chord | |
KR101272278B1 (ko) | 트러스-아치 복합교량 | |
RU2668624C1 (ru) | Шпренгельная ферма | |
KR101335368B1 (ko) | 곡선형 상·하현재를 구비한 텐셔닝 에어빔 시스템 | |
RU171490U1 (ru) | Деревянная балка | |
CN114182621B (zh) | 一种可用于管道跨越的直梁型张弦结构 | |
KR101737573B1 (ko) | 내부보강 강관거더 | |
US10006201B2 (en) | Structural support beam | |
RU192327U1 (ru) | Каркас арочного здания | |
RU180553U1 (ru) | Стальная стропильная ферма покрытия | |
RU2561446C1 (ru) | Способ изготовления предварительно напряженной двутавровой балки | |
KR101250473B1 (ko) | 입체 언더텐션 시스템 | |
CN106978849B (zh) | 一种索拱结构 | |
RU182163U1 (ru) | Сталебетонная ферма | |
RU169617U1 (ru) | Сталебетонная составная балка | |
RU2662475C1 (ru) | Комбинированная двухпоясная система с жёсткой нитью из прокатных профилей | |
RU2186913C1 (ru) | Предварительно напряженная шпренгельная балка | |
RU2633721C1 (ru) | Деревянная балка | |
RU2188915C1 (ru) | Способ монтажа предварительно напряженной шпренгельной рамы | |
RU2740608C1 (ru) | Подкрановая балка | |
Chernieva et al. | THE USE OF PRESTRESSING METAL STRUCTURES TO INCREASE THE RIGIDITY AND STABILITY OF STRUCTURES | |
RU160981U1 (ru) | Мачтовое сооружение | |
RU2767006C1 (ru) | Металлическая рама каркаса здания или сооружения |