СЕТЧАТАЯ ОБОЛОЧКА

Полезная модель «Сетчатой оболочки» относится к различным областям техники, в частности к конструкциям сферических оболочек в области строительства и может быть использована для покрытий стержневыми сетчатыми оболочками зданий различного назначения, в том числе промышленных зданий.
Сетчатые оболочки - это многогранники, вписанные чаще всего в сферическую поверхность вращения. Сетка обычно образуется из треугольников, трапеций, ромбов, пятиугольников, шестиугольников и других фигур. Стержни решетки в узлах сетчатых оболочек соединяются шарнирно.
Несмотря на внешнюю ажурность и легкость сетчатых оболочек, их изготовление до сих пор остается крайне дорогостоящим и трудоемким делом. Именно сложность технологии строительства сдерживает более широкое применение этих конструкций. Главная проблема любых сетчатых оболочек -узлы соединения перекрещивающихся стержней.
Известна пространственная конструкция сетчатой оболочки, смонтированной из множества прямых стержневых элементов, соединенных концевыми частями с узловыми элементами с помощью высокопрочных гибких соединительных элементов, не допускающих сжатия (заявка Японии N 63-21777, кл. 4 Е04B).
Недостатком известной сетчатой оболочки является сложность монтажа конструкции, связанная с необходимостью проведения работ по соединению стержневых элементов между собой на высоте в проектном положении, что снижает эффективность оболочек в целом.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой конструкции является сетчатая оболочка, состоящая из стержневых элементов и шарниров, образующих плоскую решетку с возможностью трансформирования ее в форму сферической поверхности вращения, в которой плоская решетка образована по меньшей мере из трех фрагментов, соединенных шарнирами в равносторонний треугольник в виде решетки с треугольными ячейками, причем каждый фрагмент состоит из трех пространственных шестизвенных механизмов, соединенных шарнирами в равносторонний треугольник в виде решетки с треугольными ячейками, при этом стержневые элементы, являющиеся звеньями пространственных шестизвенных механизмов, выполнены одинаковой длины, продольные оси стержневых элементов, прилегающих к шарниру, перпендикулярны осям шарниров и выполнены с возможностью пересечения с ними, а оси шарниров стержневых элементов развернуты на различные углы, в первом случае на угол 90°, во втором случае на угол 60°. (патент РФ N 2665638, кл. Е04 В1/32, "Сетчатая оболочка". Опубл. 29.07.2018. Бюл. №25).
Недостатком известной конструкции является сложность монтажа конструкции, связанная с необходимостью проведения работ по фиксированию сетчатой оболочки в проектном положении, например, опорным узлом основания, что усложняет конструкцию и ограничивает функциональные возможности оболочки при трансформировании из плоского вида в заданную форму, снижая эффективность оболочки в целом.
Решаемой задачей полезной модели является упрощение конструкции, позволяющее расширить функциональные возможности ее трансформирования из плоского вида в заданную форму, и в целом повысить эффективность оболочки при трансформировании в форму сферической поверхности.
Техническим результатом от использования полезной модели является создание простой сетчатой оболочки с возможностью трансформирования из плоского вида в форму сферической поверхности вращения и фиксации ее в проектном положении, а также эффективной сферической оболочки за счет расширения функциональных возможностей оболочки при трансформировании в проектное положение.
Технический результат достигается тем, что в Сетчатой оболочке, состоящей из стержневых элементов и шарниров, образующих фрагменты плоской решетки с возможностью трансформирования ее в форму сферической поверхности вращения, фрагменты плоской решетки состоят из трех пространственных шестизвенных механизмов, с стержневыми элементами, являющимися звеньями пространственного шестизвенного механизма, согласно которой, плоская решетка выполнена в виде цветка с лепестками, при этом цветок выполнен от трех до семи лепестков, а каждый лепесток состоит из нескольких фрагментов, от одного до n-го количества пространственных шестизвенных механизмов, которые соединены в равносторонний треугольник или в равнобедренную трапецию или в равносторонний треугольник и равнобедренную трапецию шарнирами, с возможностью фиксации оболочки в трансформируемое проектное положение до ее монтажа.
Для пояснения технической сущности, предлагаемой полезной модели рассмотрим чертежи:
фиг. 1 - плоская решетка в виде цветка с пятью лепестками;
фиг. 2 - фрагмент плоской решетки в виде равностороннего треугольника;
фиг. 3 - фрагмент плоской решетки в виде равнобедренной трапеции;
фиг. 4 - пространственный шестизвенный механизм;
фиг. 5 - плоская решетка из пяти фрагментов в виде равносторонних треугольников;
фиг. 6 - сетчатая оболочка из пяти фрагментов в виде равносторонних треугольников в проектном положении;
фиг. 7 - сетчатая оболочка из четырех* фрагментов в виде равносторонних треугольников в проектном положении;
фиг. 8 - сетчатая оболочка из десяти фрагментов в виде равносторонних треугольников в проектном положении
фиг. 9 - сетчатая оболочка из пяти фрагментов в виде равносторонних треугольников и пяти фрагментов в виде равнобоких трапеций в проектном положении;
фиг. 10 - сетчатая оболочка из семи фрагментов в виде равносторонних треугольников в проектном положении.
На прилагаемых чертежах обозначено:
1 - фрагмент плоской решетки сетчатой оболочки;
2 - шарниры, соединяющие фрагменты плоской решетки в цветок;
3 - пространственный шестизвенный механизм;
4 - шарниры, соединяющие пространственные шестизвенные механизмы;
5 - стержневой элемент, как звено пространственного механизма;
6 - шарниры, соединяющие стержневые элементы пространственного механизма;
7 - шарниры, соединяющие фрагменты плоской решетки сетчатой оболочки.
Плоская решетка сетчатой оболочки, показанная на фиг. 1, состоит, например из пяти лепестков 1, соединенных в цветок в шарнире 2.
Фрагмент плоской решетки, показанный на фиг. 2, состоит из трех пространственных шестизвенных механизмов 3, соединенных тремя шарнирами 4 в равносторонний треугольник в виде решетки с треугольными ячейками.
Фрагмент плоской решетки, показанный на фиг. 3, состоит из трех пространственных шестизвенных механизмов 3, соединенных тремя шарнирами 4 в равнобедренную трапецию в виде решетки с треугольными ячейками.
Пространственный шестизвенный механизм, показанный на фиг. 4, состоит из шести стержневых элементов 5, соединенных шестью шарнирами 6 в равносторонний треугольник, при этом стержневые элементы, являющиеся звеньями пространственного шестизвенного механизма выполнены одинаковой длины, продольные оси стержневых элементов, прилегающих к шарниру, перпендикулярны осям этих шарниров и выполнены с возможностью пересечения с ними, а оси шарниров стержневых элементов развернуты на различные углы, в первом случае на угол 90°, во втором случае на угол 60°.
Трансформирование сетчатой оболочки производят следующим образом:
Стержневые элементы 5 раскладывают в плоскую решетку, показанную на фиг. 5, собирают шестизвенные пространственные механизмы 3, для этого соединяют концы стержневых элементов 5 в шарнирах 6, собирают фрагменты решетки сетчатой оболочки 1, для этого соединяют шестизвенные пространственные механизмы 3 в шарнирах 4, собирают решетку сетчатой оболочки в цветок для этого соединяют фрагменты решетки сетчатой оболочки 1 в шарнире 2. Полученная плоская решетка сетчатой оболочки является сборкой состоящей, например, из пяти фрагментов 1 (см. фиг. 5).
Синхронным вращением, по меньшей мере, одного стержневого элемента 5 каждого из пяти фрагментов 1 трансформируют плоскую решетку в форму сферической поверхности вращения. Соединением фрагментов 1 шарнирами 7 получают сетчатую оболочку в проектном, положении до монтажа, показанную на фиг. 6. При этом отпадает необходимость, проведения работ по фиксированию стержневых элементов 5 на высоте в проектном положении сетчатой, оболочки, что упрощает монтаж и расширяет функциональные возможности при трансформировании.
Новизна
Полезная модель позволяет создать простую сетчатую оболочку, способную трансформироваться из плоского вида в форму сферической поверхности вращения с возможностью фиксирования в проектном положении до монтажа, имеющем в своем составе различное количество лепестков и фрагментов.
Далее на фиг. 7…10 приведены примерные варианты исполнения предложенной полезной модели.
На фиг. 7 показан вариант сетчатой оболочки из четырех фрагментов в виде равносторонних треугольников в проектном положении.
На фиг. 8 показан вариант сетчатой оболочки из десяти фрагментов в виде равносторонних треугольников в проектном положении.
На фиг. 9 показан вариант сетчатой оболочки из пяти фрагментов в виде равносторонних треугольников и пяти фрагментов в виде равнобоких трапеций в проектном положении.
На фиг. 10 - показан вариант сетчатая оболочка из семи фрагментов в виде равнобедренных треугольников в проектном положении.
Представленные варианты полезной модели показывают на возможность создания простой сетчатой оболочки, способной трансформироваться из плоского вида в форму сферической поверхности вращения и фиксироваться в проектном положении до монтажа, имеющем в своем составе различное количество фрагментов.
По своим технико-экономическим преимуществам по сравнению с известными аналогами заявляемая полезная модель благодаря конструктивным особенностям позволяет создать простую сетчатую оболочку, способную трансформироваться из плоского вида в форму сферической поверхности вращения путем фиксации шарнирами за счет расширения функциональных возможностей при трансформировании в проектное положение до монтажа.