SU990992A1

SU990992A1 - Prestrained dome and method of erecting same

Info

Publication number: SU990992A1
Application number: SU813288803A
Authority: SU
Inventors: Александр Аркадьевич Пятницкий
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева
Priority date: 1981-05-07
Filing date: 1981-05-07
Publication date: 1983-01-23

Description

- , - Изобретение относитс к строитель ству , а более конкретно к конструкций предварительно-напр женного купольного покрыти . Известно купольное покрытие, включающее радиальные ребра, кольцевые ребра, опорные кольца, св зи и прогоны . Профилированный настил и подвесной потолок выполн ют ограждающие функции Г1 Недостатком конструкции вл етс низка технологичность, св занна с необходимостью изготовлени большого числа сборочных элементов, различных длин и сечений. Профилированный настил и подвесной потолок не включаютс в работу несущих конструкций и лишь догружают их Возможности использовани тонколистового материала ограничены из-за отсутстви предварительного напр жени . Указанные недостатки частично устран ютс в случае применени куполов в форме выпукло-вогнутой линзы с предварительно-напр женными внешней и внутренней оболочками. Наиболее бльфзким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс купольное покрытие , включакмцее внешнюю оболочку и каркас, расположенные между оболочками и радиальные и кольцевые ребра с несимметричным поперечным сечением и опорное кольцо, при этом радиус кривизны внешней оболочки меньше радиуса кривизны внутренней оболочки. Ребра имеют вид трехгранных пространственных брусьев. Ввиду необходимости креплени к ним внутренней оболочки ребра установлены более развитой частью вниз Г2. Известен способ монтажа предварительно-напр женного купольного покрыти , включающий установку опорного кольца, радиальных ребер, кольцевых ребер, внутренней и внешней оболочки 3990 и создание предварительного напр жени путем подачи во внутреннюю полость купола, в надувные Г5аллоны, избыточного давлени Г2|. Недостатком известной конструкции 5 вл етс наличие в ней двух несущих систем, перва из которых - внешн оболочка, а втора - каркас с присоединенной к нему внутренней оболочкой . Напр гающие элементы (надувные в баллоны) выполн ют лишь распорное действие и не включаютс в работу несущих систем. Все это вл етс нарушением принципа концентрации материала и ведет в конечном итоге к увелимению стоимости конструкции. Кроме того, расположение ребер более развит той частью вниз невыгодно с точки зрени работы их на изгиб .и сжатие и увеличивает материалоемкость каркаса. Из-за трудной доступности к баллонам и шлангам эксплуатаци конструкции становитс крайне неудобной. Недостатком способа монтажа конст рукции вл етс сложность систему преднапр жени , делающа монтаж доро госто щим и трудоемким. Больша суммарна поверхность и большое число соединений, к которым предъ вл етс .требование герметичности, усложн ет контроль качества монтажных работ. Целью изобретени вл етс снижение материалоемкости, трудоемкости изготовлени и улучшени эксплуатаци . онных качеств. Указанна цель достигаетс тем, что в предварительно-напр женном куполе в форме выпукло-вогнутой линзы, включающем внешнюю и внутреннюю обо лочки, расположенные между ними ради альные и кольцевые ребра с несимметричным поперечным сечением и опорное кольцо, при этом радиус кривизны внешней оболочки меньше радиуса кривизны внутренней оболочки, внутренн и внешн оболочки соединены с образованием герметичной полости с пониженным атмосферным давлением, при этом опорное кольцо выполнено со ставным из верхней и нижней частей, между которыми закреплена внутренн оболочка, а ребра размещены вверх развитой частью сечени , причем внешн оболочка прикреплена к верхней части опорного .кольца и ребер. Внешн оболочка может быть выпол нена из отдельных листов. 92 Внутренн оболочка может быть закреплена между верхней и нижней частью опорного кольца. Кроме того, согласно способу монтажа предварительно-напр женного купола , включающему установку опорного кольца, радиальных ребер, кольцевых ребер, внутренней и .внешней оболочки и создание предварительного напр жени , перед созданием предварительного напр жени прикрепл ют внешнюю оболочку к ребрам и верхней части опорного кольца, зажимают внутреннюю оболочку между част ми опорного кольца , герметизируют полость между внешней и внутренней оболочками, после чего откачивают воздух из полости, понижа давление. На фиг. 1 изображен купол, план; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 2; на фиг. k - сечение Б-Б на фиг. 3. Купол имеет радиальные ребра 1 и кольцевые ребра 2. Внешн оболочка 3 прикреплена к ребрам с помощью точечной сварки 4, а к опорному кольцу с помощью- непрерывного сварного шва 5Внутренн оболочка 6 закреплена по всему периметру контура между верхней 7 и нижней 8 част ми опорного кольца с помощью болтов 9- Между верхней частью опорного кольца и внутрен-, ней оболочкой размещена употн юща прокладка 10. Сборка конструкции ведетс следующим образом. Монтируетс нижн часть 8 опорного кольца, на него выкладываетс внутренн оболочка 6, уплотн юща прокладка 10 и устанавливаетс верхн часть 7 опорного кольца. Обе части ст гиваютс болтами 9. Далее монтируютс радиальные ребра 1 и кольцевые ребра 2. К ребрам прикрепл етс внешн оболочка 3. Внутреннюю полость купола соедин ют трубкой 11 с вакуумметром 12 и вакуумным насосом 13. Насос создает в полости пониженное давление , колеблющеес в пределах 0,0900 ,101 МПа. Избыточное атмосферное давление напр гает купол. В напр женной системе внешн оболочка и каркас воспринимают симметричные нагрузки от снега и собственного веса. Кроме того, чейки каркаса , ст нутые внешней оболочкой, работают на сдвиг и воспринимают несимметричные ветровые нагрузки, действующие на купол. Таким образом, напр женна внешн оболочка замен ет сис тему св зей между ребрами. В процесс предварительного напр жени внешн оболочка и каркас распирают опорное кольцо, а внутренн оболочка ст гивает его. Так как радиус кривизны внутренней оболочки больше радиуса кривизны внешней оболочки, ст гивание опорного кольца, возникающее в результате предварительного напр жени , больше распора. Разница этих двух величин идет на погашение распора от внешних нагрузок. Предлагаемый способ монтажа купол1 ного покрыти менее трудоемок. Не. требуетс устройства многочисленных баллонов и разветвленной системы соединительных шлангов. Поверхность, к которой предъ вл ютс требовани герметичности , уменьшаетс в 2-3 раза, повышаетс надежность конструкции и улучшаютс ее эксплуатационные качест ва. По сравнению с куполами известной конструкции в данном куполе значителв но расшир ютс возможности применени тонколистового высокопрочного материала . При этом внешн и внутренн оболочки выполн ют не только ограждающие , но и несущие функции. Необходимость установки профилированного настила , прогонов, подвесок, св зей между ребрами и подвесного потолка .отпадает . Таким .образом, материалоемкость купола может быть уменьшена до 25 а стоимость изготовлени до 30. Внут ренн полость купола с разр женным воздухом снижает теплопотери покрыти и вдвое уменьшает затраты на его теплоизол цию . Технологические или эстетические требовани сферичности внутренней поверхности покрыти наиболее Г1росто достигаютс в предлагаемой конструкции, внутренн оболочка которой под действием атмосферного давлени занимает строго сферическую форму. Конструкци может также найти применение в резервуарах, подвергающихс сейсмическим воздействи м. В заполненном резервуаре волны жидкости , подн тые землетр сением, вызывают гидродинамические удары о покрытие , и требуетс значительное его усиление . В предлагаемой конструкции внутренн оболочка вл етс демпфе ром и см гчает удары. Счита , что стоимость одной тонны купольных покрытий 350 руб., а средн экономи от внедрени изобретени 151, экономический эффект составл ет 52,5 руб. на 1 т конструкций. Ориентировочна годова потребность только в металлических купольных покрыти х составл ет 30000 т. Таким образом, ожидаемый годовой экономический эффект от максимального объема использовани изобретени в металлических конструкци х составл ет более полутора миллионов рублей. В перспективе объем использовани купольных покрытий значительно увеличитс . формула изобретени 1. Предварительно-напр женный купол в форме выпукло-вогнутой линзы, включающий внешнюю и внутреннюю обо .почки, расположенные между ними радиальные и кольцевые ребра с несимметричным поперечным сечением и опорное кольцо, при этом радиус кривизны внешней оболочки меньше радиуса кривизны внутренней оболочки, отличающийс тем, что, с целью снижени материалоемкости, трудоемкости изготовлени и улучшени эксплуатационных качеств, внутренн и внешн оболочки соединены с образованием герметичной полости с пониженным атмосферным давлением при этом опорное кольцо выполнено составным из верхней и нижней частей, между которыми закреплена внутренн оболочка, а ребра размещены вверх развитой частью сечени , причем внешн , оболочка прикреплена к верхней части опорного кольца и ребер. 2., Купол по п. 1, о т п и ч а ю щ и и с Тем, что внешн оболочка выполнена из отдельных листов. 3. Купол по п. 1,отличающий с тем, что внутренн оболочка закреплена между верхней и нижней частью опорного кольца. i. Способ монтажа предварительнонапр женного купола, включающий установку опорного кольца, радиальных ребер , кольцевых ребер, внутренней и внешней оболочки и создание предварительного напр жени , отличающийс тем, что, с целью снижени материалоемкости, трудоемкости, изготовлени и улучшени эксплуатационных качеств, перед созданием предварительного напр жени прикрепл ют внешнюю обо/ючку к ребрам и верхней-, - The invention relates to the construction, and more specifically to the construction of a pre-stressed dome coating. A dome covering including radial ribs, annular ribs, support rings, links and girders is known. Profiled flooring and suspended ceilings serve as enclosing functions. G1 The disadvantage of the design is low manufacturability due to the need to manufacture a large number of assembly elements of various lengths and sections. Profiled flooring and suspended ceiling are not included in the work of load-bearing structures and only load them. The possibilities for using sheet material are limited due to the lack of prestressing. These drawbacks are partially eliminated when domes are used in the form of a convex-concave lens with pre-stressed outer and inner shells. The most obvious to the invention in its technical essence and the achieved result is the dome cover, including the outer shell and the frame located between the shells and the radial and annular ribs with asymmetrical cross section and the supporting ring, while the radius of curvature of the outer shell is less than the radius of curvature of the inner shell. The ribs have the appearance of triangular spatial bars. Due to the need to attach the inner shell of the ribs to them, they are installed with a more developed part downwards Г2. A known method of mounting a prestressed dome covering includes installing a support ring, radial ribs, annular ribs, the inner and outer shell 3990 and creating a prestress by supplying the dome into the inflatable G5allon with an overpressure G2 |. A disadvantage of the known construction 5 is the presence in it of two carrier systems, the first of which is the outer shell, and the second is the frame with the inner shell attached to it. The tension elements (inflatable in balloons) perform only an expansion action and are not included in the operation of the carrier systems. All this is a violation of the principle of material concentration and leads ultimately to an increase in the cost of construction. In addition, the location of the ribs is more developed that part is unprofitable from the point of view of their bending and compression, and increases the frame material consumption. Due to the difficult accessibility to the cylinders and hoses, the operation of the structure becomes extremely inconvenient. A disadvantage of the method of mounting the structure is the complexity of the prestressing system, which makes installation expensive and time consuming. The large total surface and the large number of connections to which the tightness requirement is imposed complicates the quality control of the installation work. The aim of the invention is to reduce the consumption of materials, the laboriousness of manufacturing and improve operation. onny qualities. This goal is achieved by the fact that in a pre-stressed dome in the form of a convex-concave lens that includes an outer and an inner shell, between them are radial and annular ribs with an asymmetrical cross-section and an anchor ring, while the radius of curvature of the outer shell is less than the radius the curvature of the inner shell, the inner and outer shell are connected to form an airtight cavity with a reduced atmospheric pressure, while the support ring is made with a fixed upper and lower parts, between which The inner shell is fixed with ribs, and the ribs are placed upwards with a developed part of the section, with the outer shell attached to the upper part of the support ring and ribs. The outer casing can be made from individual sheets. 92 The inner shell can be fixed between the upper and lower part of the support ring. In addition, according to the method of assembling a pre-stressed dome, including the installation of a support ring, radial ribs, annular ribs, the inner and outer shell, and the creation of pre-stress, before creating the pre-stress, the outer shell is attached to the ribs and the upper part of the support ring , clamping the inner shell between the parts of the support ring, sealing the cavity between the outer and inner shells, after which the air is pumped out of the cavity, lowering the pressure. FIG. 1 shows a dome, a plan; in fig. 2 is a section A-A in FIG. one; in fig. 3, node I in FIG. 2; in fig. k is a section BB in FIG. 3. The dome has radial ribs 1 and annular ribs 2. The outer sheath 3 is attached to the ribs by spot welding 4, and to the support ring by a continuous weld 5 the inner sheath 6 is fixed along the entire perimeter of the contour between the upper 7 and lower 8 parts bearing ring with bolts 9- A sealing gasket 10 is placed between the upper part of the support ring and the inner shell 10. The assembly of the structure is carried out as follows. The lower part 8 of the support ring is mounted, the inner shell 6 is laid on it, the sealing gasket 10 and the upper part 7 of the support ring is installed. Both parts are bolted 9. Next, radial ribs 1 and annular ribs 2 are mounted. An outer sheath 3 is attached to the ribs. The internal cavity of the dome is connected by a tube 11 with a vacuum gauge 12 and a vacuum pump 13. The pump creates a reduced pressure in the cavity, varying within 0.0900, 101 MPa. Excessive atmospheric pressure strains the dome. In a stressed system, the outer shell and carcass perceive symmetrical loads from snow and its own weight. In addition, the skeleton cells, strung by the outer casing, are shear and perceive the asymmetrical wind loads acting on the dome. Thus, the stressed outer shell replaces the system of connections between the ribs. In the prestressing process, the outer shell and the frame extend the support ring, and the inner shell tightens it. Since the radius of curvature of the inner shell is larger than the radius of curvature of the outer shell, the tightening of the support ring, resulting from the prestressing, is greater than the thrust. The difference of these two values goes to the repayment of the thrust from external loads. The proposed method of mounting the dome cover is less labor intensive. Not. multiple cylinders and an extensive connecting hose system are required. The surface to which the requirements of tightness are imposed decreases by a factor of 2–3, the reliability of the structure increases and its operational qualities improve. Compared to domes of known construction, this dome significantly expands the possibilities of using thin-sheet high-strength material. In this case, the outer and inner shells perform not only enclosing, but also supporting functions. The need to install profiled flooring, girders, hangers, links between the ribs and the suspended ceiling. Thus, the material consumption of the dome can be reduced to 25 and the manufacturing cost to 30. The internal cavity of the dome with discharged air reduces the heat loss of the coating and halves the cost of its heat insulation. The technological or aesthetic requirements of the sphericity of the inner surface of the coating are most easily achieved in the proposed design, the inner shell of which under the action of atmospheric pressure takes a strictly spherical shape. The design can also be used in tanks subjected to seismic effects. In a filled tank, liquid waves, raised by an earthquake, cause hydrodynamic impacts on the coating, and considerable reinforcement is required. In the proposed construction, the inner shell is a damper and cushions shocks. Considering that the cost of one ton of dome coverings is 350 rubles, and the average savings from the implementation of the invention 151, the economic effect is 52.5 rubles. per 1 ton of structures. The estimated annual need only for metal dome covers is 30,000 tons. Thus, the expected annual economic effect from the maximum use of the invention in metal structures is more than one and a half million rubles. In the future, the volume of use of domes will increase significantly. invention 1. Pre-stressed dome in the form of a convex-concave lens, including outer and inner arms, between the radial and annular ribs with asymmetrical cross-section and support ring, while the radius of curvature of the outer shell is less than the radius of curvature of the inner shell , characterized in that, in order to reduce the material intensity, the labor intensity of manufacturing and improve performance, the inner and outer shells are connected to form a sealed cavity with a reduced With this atmospheric pressure, the support ring is made up of upper and lower parts, between which the inner shell is fixed, and the ribs are placed upwards with a developed part of the cross section, with the outer shell attached to the upper part of the support ring and ribs. 2., The dome according to Claim 3. The dome according to claim 1, characterized in that the inner shell is fixed between the upper and lower parts of the support ring. i. A method of assembling a pre-stressed dome, including the installation of a support ring, radial ribs, annular ribs, inner and outer envelopes and the creation of pre-stress, characterized in that, in order to reduce the material intensity, labor intensity, production and improvement of performance, before creating the pre-stress Attach the outer ob / yuch to the ribs and the upper

части опорного кольца, зажимают знутреннюю оболочку между част ми опорного кольца, герметизируют полость между внешней и внутренней оболочками, после чего откачивают воздух из полост;й , понижа давление.parts of the support ring, clamping the inner shell between the parts of the support ring, sealing the cavity between the outer and inner shells, and then pumping air out of the cavity; and lowering the pressure.

Источники -информации, прин тые во внимание при экспертизеSources - information taken into account in the examination

1.Липницкий М.Е. Купола. М., СИ, Э73, с. 6k-7Q.1. Lipnitsky ME Domes M., SI, E73, p. 6k-7Q.

2.Авторское свидетельство СССР (Г 231086, кл. Е fli В 7/08, 1967.2. Authors certificate of the USSR (G 231086, class E. fli On 7/08, 1967.

еe

ji.... 1. ч 1ц.. vafji .... 1. h 1ts .. vaf

VV

юй yu

Claims

Claim

1. A prestressed dome in the form of a convex-concave lens, comprising an outer and inner shell, radial and annular ribs between them with an asymmetric cross section and a support ring, while the radius of curvature of the outer shell is less than the radius of curvature of the inner shell, characterized in that , in order to reduce material consumption, the complexity of manufacturing and improve performance, the inner and outer shells are connected with the formation of a sealed cavity with low atmospheric pressure ; wherein the support ring is made integral of the upper and lower parts, between which the inner shell is fixed, and the ribs are placed upward by the developed part of the section, the outer shell attached to the upper part of the support ring and ribs.

2. Dome pop. ^ characterized in that the outer shell is made of separate sheets.

3 · Dome pop. ^ characterized in that the inner shell is fixed between the upper and lower parts of the support ring.

4. A method of mounting a prestressed dome, including installing a support ring, radial ribs, annular ribs, inner and outer shell and creating a prestress, characterized in that, in order to reduce the material consumption, the complexity of manufacturing and improve performance, before creating a preliminary stresses attach the outer shell to the ribs and upper

7 990992 8 colors of the support ring, clamping the bend- Sources of information, the uterine membrane between the parts of the bearing, taken into account during the examination of the ring, seal the cavity between 1. Lipnitsky M.E. Domes. M., SI, do outer and inner shells, .1973 "p. 64-70.

then they pump air out of the air. 5 2. Copyright certificate of the USSR lost, lowering pressure. Ν ’231086 cl. E 04 B 7/08, 1967