RU38346U1 - SPHERICAL SHELL - Google Patents
SPHERICAL SHELL Download PDFInfo
- Publication number
- RU38346U1 RU38346U1 RU2003124538/20U RU2003124538U RU38346U1 RU 38346 U1 RU38346 U1 RU 38346U1 RU 2003124538/20 U RU2003124538/20 U RU 2003124538/20U RU 2003124538 U RU2003124538 U RU 2003124538U RU 38346 U1 RU38346 U1 RU 38346U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spherical shell
- elements
- shell according
- arches
- node
- Prior art date
Links
Landscapes
- Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
Description
СФЕРИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА SPHERICAL SHELL
Полезная модель относится к строительным пространственным конструкциям различного назначения, в частности, для строительства деревянных, металлических, пластиковых и других сборно-разборных и стационарных сферических оболочек-куполов с пролетами от нескольких метров до нескольких сотен метров.The utility model relates to building spatial structures for various purposes, in particular, for the construction of wooden, metal, plastic and other collapsible and stationary spherical shell-domes with spans from several meters to several hundred meters.
Известны сетчатые сферические геодезические оболочки, например, сферический сетчатый купол покрытия, состоящий из отдельных стержней, образующих треугольную геодезическую сеть стержней и узлов соединения этих стержней (кн. «Пространственные покрытия (конструкции и методы возведения) под общей редакцией Г. Рюле, т.П. М., Стройиздат, 1974, рис. 2.23 - аналог).Known mesh spherical geodesic shells, for example, a spherical mesh dome cover, consisting of individual rods forming a triangular geodetic network of rods and connection nodes of these rods (book. "Spatial coatings (designs and construction methods) edited by G. Rule, t.P M., Stroyizdat, 1974, Fig. 2.23 - analogue).
Недостатком известной конструкции является сложность узловых соединений, обусловленная тем, что в каждом узле сходится более четьфех стержней, каждый из которых имеет свое собственное направление в пространстве.A disadvantage of the known design is the complexity of the nodal connections, due to the fact that each node converges more than four rods, each of which has its own direction in space.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является сетчатый купол, выполненный в виде сферической оболочки, состоящий из соединенных между собой элементов, расположенных по геодезической сетке с четырехугольными ячейками, включающий пояса из шарнирно соединенных между собой элементов с размещением шарнирных соединений в смежных поясах со смещением на половину длины элемента, причем, каждый пояс выполнен диаметром, равным диаметру небольщой окружности купола, а его элементы выполнены в виде плоских пластин, причем, каждый пояс составлен из равного количества элементов (Авт. св. СССР № 937655, МПК Е04В 7/08 прототип).The closest in technical essence to the proposed solution is a mesh dome made in the form of a spherical shell, consisting of interconnected elements located on a geodetic grid with quadrangular cells, including belts of articulated interconnected elements with the placement of articulated joints in adjacent belts with offset half the length of the element, and each belt is made with a diameter equal to the diameter of the small circumference of the dome, and its elements are made in the form of flat plates, with em, each belt is composed of an equal number of elements (Ed. St. USSR № 937655, IPC E04V 7/08 prototype).
г llflif nil Г11МГ МПК E04B 7/08g llflif nil G11MG IPC E04B 7/08
Недостатком известной конструкции является сложность ее изготовления, связанная со сложностью основных узловых соединений элементов, т.к. каждый из входящих в узел элементов имеет свое собственное нанравление в пространстве. Кроме этого материалоемкость конструкции завышена, а монтаж крупногабаритного купола затруднен из-за необходимости одновременного подъема в проектное положение практически всей конструкции, вес которой может достигать нескольких сотен тонн.A disadvantage of the known design is the complexity of its manufacture, associated with the complexity of the main nodal connections of elements, because each of the elements included in the node has its own way of space. In addition, the material consumption of the structure is overestimated, and the installation of a large-sized dome is difficult due to the need to simultaneously raise almost the entire structure to the design position, the weight of which can reach several hundred tons.
Задача полезной модели - упрощение конструкции и ее монтажа, а также снижение материалоемкости и трудоемкости.The objective of the utility model is to simplify the design and its installation, as well as reduce material consumption and labor intensity.
Технический результат достигается за счет создания чисто сферической сетчатой поверхности, состоящей исключительно и только из взаимно пересекающихся круговых арок двух направлений. При этом число взаимно пересекающихся семейств элементов в каждом узле сетки минимально (равно двум).The technical result is achieved by creating a purely spherical mesh surface consisting exclusively and only of mutually intersecting circular arches of two directions. Moreover, the number of mutually intersecting families of elements in each grid node is minimal (equal to two).
Поставленная задача достигается тем, что в сферической оболочке, состоящей из элементов, расположенных по геодезической сетке и образующих рещетку, состоящую из четырехугольных ячеек с узлами соединения, в каждом узле решетки соединены элементы только двух направлений.The problem is achieved in that in a spherical shell consisting of elements located along a geodetic grid and forming a lattice consisting of quadrangular cells with connection nodes, only two directions are connected at each node of the lattice.
Поставленная задача достигается и тем, что концы элементов одного направления присоединены к серединам элементов другого направления с чередованием их в шахматном порядке.The task is achieved by the fact that the ends of the elements of one direction are attached to the midpoints of the elements of another direction with alternating them in a checkerboard pattern.
Поставленная задача достигается и тем, что элементы (арки) одного направления геодезической сетки расположены под элементами (арками) другого направления геодезической сетки.The task is achieved by the fact that the elements (arches) of one direction of the geodetic grid are located under the elements (arches) of the other direction of the geodetic grid.
Поставленная задача достигается и тем, что арки двух направлений у опорного основания расположены веерообразно.The task is achieved by the fact that the arches of two directions at the support base are fan-shaped.
Поставленная задача достигается и тем, что оболочка выполнена в виде сборноразборной конструкции.The task is achieved by the fact that the shell is made in the form of a collapsible design.
Поставленная задача достигается и тем, что оболочка выполнена в виде единой монолитной конструкции.The task is achieved by the fact that the shell is made in the form of a single monolithic structure.
Поставленная задача достигается и тем, что монолитная конструкция представляет собой многослойную клееную конструкцию из дерева.The task is achieved by the fact that the monolithic structure is a multilayer glued structure of wood.
Поставленная задача достигается и тем, что монолитная конструкция представляет собой сварную металлическую констрзкцию.The task is achieved by the fact that the monolithic structure is a welded metal construction.
Поставленная задача достигается и тем, что монолитная конструкция представляет собой железобетонную конструкцию.The task is achieved by the fact that the monolithic structure is a reinforced concrete structure.
Поставленная задача достигается и тем, что элементы в узле решетки соединены нагелем.The task is achieved by the fact that the elements in the node of the lattice are connected by a dowel.
Поставленная задача достигается и тем, что элементы в узле решетки соединены склеиванием.The task is achieved by the fact that the elements in the node of the lattice are connected by gluing.
Поставленная задача достигается и тем, что узел соединения клееной конструкции зафиксирован нагелем.The task is achieved by the fact that the connection node of the glued structure is fixed with a nag.
Поставленная задача достигается и тем, что узел решетки является сборным, а элементы в узле связаны между собой через соединение «шип - гнездо и дополнительно закреплены соединительной пластиной, зафиксированной с каждой стороны к элементам одного направления.The task is achieved by the fact that the lattice assembly is prefabricated, and the elements in the assembly are interconnected via a thorn-socket connection and are additionally fixed by a connecting plate fixed on each side to elements of the same direction.
Поставленная задача достигается и тем, что соединительный узел образован готовыми арочными элементами (арками) пересекаюшихся направлений, которые соединены между собой фиксируюшим (стягиваюшим) соединительным элементом - нагелем.The task is achieved by the fact that the connecting node is formed by the finished arched elements (arches) of intersecting directions, which are interconnected by a fixing (tightening) connecting element - a dowel.
Поставленная задача достигается и тем, что сферическая оболочка выполнена в виде практически полной полусферической поверхности.The task is achieved by the fact that the spherical shell is made in the form of an almost complete hemispherical surface.
Поставленная задача достигается и тем, что сферическая оболочка выполнена в виде неполной полусферической поверхности с вырезами по четьфем сторонам,The task is achieved by the fact that the spherical shell is made in the form of an incomplete hemispherical surface with cutouts on the four sides,
Поставленная задача достигается и тем, что сферическая оболочка выполнена в виде неполной полусферической поверхности с вырезами по четырем сторонам с дополнительными контурными элементами, образующими треугольные ячейки.The task is achieved by the fact that the spherical shell is made in the form of an incomplete hemispherical surface with cutouts on four sides with additional contour elements forming triangular cells.
Поставленная задача достигается и тем, что сферическая оболочка выполпена в виде неполной полусферической поверхности с диагональными (растянутыми или сжатыми) элементами, расположенными внутри части ячеек сетки.The task is achieved by the fact that the spherical shell is made in the form of an incomplete hemispherical surface with diagonal (stretched or compressed) elements located inside part of the mesh cells.
На фиг. 1 изображен общий вид сферической сетчатой оболочки в виде полого купола, составленного из коротких сборных элементов (стержней, пластин, косяков и др.); на фиг. 2 - четырехугольная ячейка сферической оболочки; на фиг. 3 - узел крепления сборных элементов сферической оболочки при помощи нагеля; на фиг. 4 - узел крепления сборных элементов сферической оболочки склеиванием; на фиг. 5 - узел крепления сборных элементов сферической оболочки через соединение «шип - гнездо с дополнительным соединительным элементом, зафиксированным с каждой стороны к аркам одного направления; на фиг. 6 - узел крепления сборных элементов сферической оболочки склеиванием с дополнительным креплением нагелем; на фиг. 7 - сферическая оболочка, выполненная в виде практически полной полусферической поверхности (сетки); на фиг. 8 сферическая оболочка, выполненная в виде неполной полусферической поверхности (сетки) с вырезами по четырем сторонам; на фиг. 9 - сферическая поверхность, выполненная в виде неполной полусферической поверхности (сетки) с вырезами по четырем сторонам с дополнительными контурными элементами, образующими треугольные ячейки; на фиг. 10 сферическая оболочка, выполненная в виде неполной полусферической поверхности (сетки) с диагональными (растянутыми или сжатыми) элементами, расположенными внутри части ячеек сетки.In FIG. 1 shows a general view of a spherical mesh shell in the form of a hollow dome composed of short prefabricated elements (rods, plates, jambs, etc.); in FIG. 2 - a quadrangular cell of a spherical shell; in FIG. 3 - attachment node of the prefabricated elements of the spherical shell using a screw; in FIG. 4 - gluing unit for assembling prefabricated elements of a spherical shell; in FIG. 5 - attachment point of prefabricated elements of a spherical shell through a thorn-socket connection with an additional connecting element fixed on each side to arches of the same direction; in FIG. 6 - fastening assembly of prefabricated elements of a spherical shell by gluing with additional fastening with a screw; in FIG. 7 - a spherical shell made in the form of an almost complete hemispherical surface (mesh); in FIG. 8 spherical shell made in the form of an incomplete hemispherical surface (mesh) with cutouts on four sides; in FIG. 9 - a spherical surface made in the form of an incomplete hemispherical surface (mesh) with cutouts on four sides with additional contour elements forming triangular cells; in FIG. 10 spherical shell made in the form of an incomplete hemispherical surface (mesh) with diagonal (stretched or compressed) elements located inside part of the mesh cells.
сферическая оболочка содержит арки 1, принадлежащие первому семейству, арки 2, принадлежащие второму семейству, арки которого пересекаются с арками первого семейства. Каждая из арок состоит из последовательно соединенных друг с другом сборных элементов, которые в совокупности образуют четырехугольную решетку с основными (промежуточными) узлами 3 соединения и контурными (опорными) узлами 4. Контурные (опорные) узлы 4 оболочки являются точками неподвижного закрепления концов арок (крайних элементов) к основанию (опорному кольцу). Сборными элементами могут быть стержни, косяки, пластины и др. Элементы арок разных направлений в узле, соединительная металлическая пластина 6, а также элементы клееной конструкции могут быть зафиксированы нагелем 5. Нагелем может быть деревянный или стальной стержень, пластинка, гвоздь, щуруп, болт, самонарезающийся винт, глухарь и т. д.the spherical shell contains arches 1 belonging to the first family, arches 2 belonging to the second family, the arches of which intersect with the arches of the first family. Each of the arches consists of prefabricated elements connected to each other in series, which together form a quadrangular lattice with the main (intermediate) nodes 3 of the connection and the contour (support) nodes 4. The contour (support) nodes 4 of the shell are the points of fixed fastening of the ends of the arches (extreme elements) to the base (support ring). Prefabricated elements can be rods, jambs, plates, etc. Elements of arches of different directions in a node, a connecting metal plate 6, as well as glued structural elements can be fixed with a nail 5. The nail can be a wooden or steel rod, a plate, a nail, a screw, a bolt , self tapping screw, capercaillie, etc.
Сферическая оболочка работает следующим образом.The spherical shell works as follows.
Сборка конструкции начинается с верхней части оболочки. От середины к опорному основанию с постепенным наращиванием длин всех арок. Сборка также может осуществляться объединением готовых секторов, каждый из которых может собираться отдельно до монтажа.Assembly of the structure begins from the top of the shell. From the middle to the supporting base with a gradual extension of the lengths of all arches. Assembly can also be carried out by combining ready-made sectors, each of which can be assembled separately prior to installation.
В каждом узле 3 решетки пересекаются четыре элемента, принадлежащих двум аркам разных семейств (направлений). Каждая из арок оболочки расположена по линии своего большого круга сферической поверхности, поэтому в каждом узле 3 элементы расположены по линиям только двух пересекающихся направлений, совпадающих с направлениями касательных к оболочке в данном узле.In each node 3 of the lattice four elements intersect, belonging to two arches of different families (directions). Each of the arches of the shell is located along the line of its large circle of a spherical surface, therefore, in each node 3 elements are located along the lines of only two intersecting directions that coincide with the directions tangent to the shell in this node.
В каждом узле элементы размещают только по двум пересекающимся направлениям. Таким образом, фактически имеет место пересечение в узле не четырех, а только двух элементов, потому что каждая пара совпадающих по направлениям элементов может (при их неразрезности) составлять один общий элемент. По существу при наличии только двухIn each node, elements are placed in only two intersecting directions. Thus, in fact, there is an intersection in the node of not four, but only two elements, because each pair of elements coinciding in the directions can (if they are continuous) form one common element. Essentially with only two
направлений, входящнх в узел соединения элементов, имеет место уже не пространственный сложный, а плоский простой узел со всеми вытекающими отсюда последствиями. Такое совпадение направлений элементов в узлах их пересечений возможно только при одновременном выполнении двух условий: во-первых, геодезическая сетка должна иметь четырехзтольные ячейки, во-вторых, линии сетки в каждом узле должны совпадать с направлениями только двух касательных к поверхности этой сетки, проходящих через центр узла. Линиями такой сетки могут быть только линии больших окружностей, пересекающихся между собой в узлах.of directions included in the node connecting the elements, there is no longer a complex spatial, but a flat simple site with all the ensuing consequences. Such a coincidence of the directions of the elements at the nodes of their intersections is possible only if two conditions are satisfied simultaneously: firstly, the geodesic grid must have four-section cells, and secondly, the grid lines in each node must coincide with the directions of only two tangents to the surface of this grid passing through the center of the node. The lines of such a grid can only be lines of large circles intersecting each other at nodes.
Для повышения заводской готовности и обеспечения максимальной транспортабельности, сборности и разборности конструкции арки выполнены из коротких элементов-косяков-стержней-пластин полной заводской готовности, а концы элементов одного направления закреплены к серединам элементов другого направления в щахматном порядке.To increase the factory readiness and ensure maximum transportability, prefabrication and collapsibility, the arch designs are made of short elements-jambs-rods-plates of full factory readiness, and the ends of the elements of one direction are fixed to the midpoints of the elements of the other direction in a chessboard pattern.
Все элементы такой сферической оболочки-купола при действии вертикальных нагрузок работают в основном на сжатие.All elements of such a spherical shell-dome under the action of vertical loads work mainly on compression.
Наличие в каждом пересечении (узле 3) только двух направлений элементов фактически превращает сложный узел пространственной конструкции в плоский простейший узел соединения элементов между собой.The presence in each intersection (node 3) of only two directions of elements actually turns a complex node of a spatial structure into a flat simple elementary node connecting elements to each other.
Все элементы в оболочке совмещают функции основных несущих конструктивных элементов каркаса и являются одновременно прогонами, по которым устраивается кровля или настил под кровлю.All elements in the shell combine the functions of the main load-bearing structural elements of the frame and are at the same time girders, along which the roof or flooring under the roof is arranged.
Поскольку данная оболочка представляет собой систему перекрестных арок, работающих примерно на одни и те же усилия сжатия, достигается наиболее целесообразное распределение усилий в элементах и, как следствие, наименьшая материалоемкость конструкции. В высоких оболочках с вырезами по четьфем сторонам (см. фиг. 8, 9, 10) вSince this shell is a system of cross arches working on approximately the same compression forces, the most appropriate distribution of forces in the elements is achieved and, as a result, the smallest material consumption of the structure. In high shells with cuts on the four sides (see Fig. 8, 9, 10) in
арках от действия вертикальных нагрузок могут возникать существенные изгибающие моменты, которые необходимо учитывать в реальном проектировании.In arches from the action of vertical loads, significant bending moments can arise, which must be taken into account in real design.
Для дополнительного уменьшения материалоемкости и повышения жесткости оболочки в отдельные ячейки его сетки можно устанавливать диагональные растяжки или распорки по расчету в зависимости от действующих нагрузок.To further reduce material consumption and increase the rigidity of the shell, it is possible to install diagonal extensions or struts according to the calculation depending on the current loads in individual cells of its mesh.
Узлы соединений элементов между собой могут быть как разъемными (для сборноразборных конструкций), так и неразъемными, обеспечивающими монолитность всей конструкции. Конструкция в целом может составляться из отдельных элементов длиной, равной длине двух ячеек сетки. В этом случае имеем кружально-сетчатый сферический купол-оболочку. В этом случае возможен монтаж участков-секторов, объединяемых между собой на строительной площадке.The nodes of the elements interconnected can be both detachable (for collapsible structures), and one-piece, ensuring the integrity of the entire structure. The design as a whole can be composed of individual elements with a length equal to the length of two mesh cells. In this case, we have a circular-mesh spherical dome-shell. In this case, it is possible to install sectors, sectors, interconnected at the construction site.
Использование заявляемой полезной модели по сравнению с аналогами обеспечивает снижение затрат на изготовление и монтаж, а также уменьшение материалоемкости (более, чем на 30 %) при одновременном еще более существенном снижении затрат на изготовление конструкции.The use of the claimed utility model in comparison with analogues provides a reduction in the cost of manufacturing and installation, as well as a reduction in material consumption (more than 30%) while at the same time an even more significant reduction in the cost of manufacturing the structure.
Простота изготовления, высокая индустриальность и низкая материалоемкость конструкции при ее высокой эстетичности будут способствовать существенному расширению области ее применения: садовая беседка, пленочная теплица, отдельный крытый павильон, купола церквей и храмов, сборно-разборная опалубка для бетонирования железобетонных подземных и надземных купольных перекрытий, быстровозводимый каркас большепролетных легких конструкций и т.д.Simplicity of manufacture, high industrialization and low material consumption of the structure, while its high aesthetics will contribute to a significant expansion of its field of application: garden gazebo, film greenhouse, separate indoor pavilion, domes of churches and temples, collapsible formwork for concrete reinforced concrete underground and aboveground domed ceilings, prefabricated frame of large-span light structures, etc.
Данная оболочка может изготавливаться не только из металла, дерева, пластмасс, но также из железобетонных элементов.This shell can be made not only of metal, wood, plastic, but also of reinforced concrete elements.
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003124538/20U RU38346U1 (en) | 2003-08-08 | 2003-08-08 | SPHERICAL SHELL |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003124538/20U RU38346U1 (en) | 2003-08-08 | 2003-08-08 | SPHERICAL SHELL |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU38346U1 true RU38346U1 (en) | 2004-06-10 |
Family
ID=36048489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003124538/20U RU38346U1 (en) | 2003-08-08 | 2003-08-08 | SPHERICAL SHELL |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU38346U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU210615U1 (en) * | 2021-11-29 | 2022-04-22 | Ольга Ивановна Бояринцева | One piece geodesic dome |
-
2003
- 2003-08-08 RU RU2003124538/20U patent/RU38346U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU210615U1 (en) * | 2021-11-29 | 2022-04-22 | Ольга Ивановна Бояринцева | One piece geodesic dome |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105926765A (en) | Inverted umbrella-shaped regular polygon steel structure module and installing method thereof | |
| US3942291A (en) | Artificial land structure framework | |
| RU38346U1 (en) | SPHERICAL SHELL | |
| CN109898659B (en) | Spiral rising type multi-space structure system | |
| Schlaich et al. | Lightweight structures | |
| US3192668A (en) | Dome building construction | |
| JP3681888B2 (en) | Roof structure | |
| US20210032855A1 (en) | Construction System | |
| Agerskov | Optimum geometry design of double-layer space trusses | |
| RU2755174C9 (en) | Ribbed dome made of glued wooden arch trusses | |
| RU2396396C1 (en) | Combined arch cable coat | |
| NO346236B1 (en) | A system comprising at least four triangular pyramid-shaped support structures, and a method of making the same | |
| Mısırlısoy | Analysis of the Structure and Design Relationship between Contemporary Extensions and Remodeled Masonry Buildings | |
| Knebel et al. | The structural making of the Eden Domes | |
| CN205935403U (en) | Cellular material herringbone roof beam sequential structure and no purlin girder roof truss structure that forms thereof | |
| Adriaenssens et al. | Nervi’s cantilevering stadium roofs: discipline of economy leads to inspiration | |
| Irfan et al. | Assessment of behavior of steel space frames with two-way orthogonal latticed grids and orthogonal square pyramid space grids | |
| RU2725356C1 (en) | Building frame module | |
| Makowski | History of development of various types of braced barrel vaults and review of recent achievements all over the world | |
| Lan | A retrospective view of Olympic structures in China | |
| Topbas et al. | Exploring Folded Plate Design in Realized Works of Varied Scale and Materials | |
| CN109372097B (en) | Assembled concrete truss building structure | |
| Khatiwada | Diagonally Operating Knotted Overlay (DOKO) Structural System | |
| RU8010U1 (en) | BUILDING VOLUME DESIGN | |
| RU44336U1 (en) | COMPOSITE SPATIAL BUILDING ELEMENT WITH DISCRETE CONNECTIONS FOR CREATION FROM THEM FULL-BUILDING BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS OF DIFFERENT VIEW |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20040809 |
|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20060809 |