ПОКРЫТИЕ ИЗ ТРЕХГРАННЫХ ФЕРМ
COATING FROM TRIHEDRAL TRUSSES

Изобретение относится к области строительства, а более конкретно к строительным металлическим несущим конструкциям покрытий производственных и общественных зданий, и может быть использовано в качестве конструкций перекрытий, элементов комбинированных систем с возможностью подвески технологических устройств, грузоподъемных механизмов.
В настоящее время известны устройства трехгранных ферм с трубчатыми поясами составного сечения из швеллеров и равнополочных уголков и наклонной раскосной решеткой из одиночных равнополочных уголков с узловым стыковым примыканием по патенту на изобретение RU №2188287, МПК Е04С 3/04; опубл. 27.08.2002. По верхним поясам укладывается беспрогонное кровельное покрытие на основе профилированного настила. Каждая отдельная трехгранная ферма покрытия состоит из двух верхних коробчатых поясов и одного нижнего, также коробчатого, пояса, соединенных между собой раскосной решеткой. Все пояса имеют пентагональное (пятигранное) сечение и выполнены, каждый, из жестко соединенных между собой швеллера и уголка. Раскосная решетка выполнена из одиночных уголков, прикрепленных полками к полкам поясных уголков. Стенки швеллеров верхних поясов расположены вертикально, а стенка нижнего швеллера горизонтально. Верхние пояса объединены по полкам швеллеров профнастилом. За счет вертикальной ориентации стенок швеллеров верхних поясов повышается значение момента сопротивления и радиуса инерции пентагонального сечения. Недостатком данной конструкции является использование бесфасоночных узловых сопряжений со стыковым примыканием раскосов к граням поясов составного сечения, требующих подгонки и точности торцевой резки элементов раскосной решетки, что повышает трудоемкость изготовления.
Прототипом заявляемой конструкции покрытия является покрытие с поясами пятигранного трубчатого сечения из прокатного швеллера и прокатного уголка и наклонной раскосной решетки из одиночных прокатных уголков с узловым примыканием внахлест по патенту RU №49859, МПК7 Е04С 3/04; опубл. 10.12.2005. Каждая пространственная трехгранная ферма состоит из одного нижнего и двух верхних поясов трубчатого пятигранного сечения, выполненных из жестко соединенных между собой швеллеров и уголков. Пояса составного сечения соединяются треугольной раскосной решеткой из одиночных уголков к полкам поясных уголков внахлест. Сечения всех трубчатых поясов имеют одинаковую ориентацию в пространстве, а именно: стенки швеллеров расположены горизонтально, а обушки уголков направлены вниз. Использование в нижнем поясе трубчатого составного стержня повышает расход металла и увеличивает трудоемкость изготовления.
Задача изобретения состоит в создании более простой и экономичной конструкции покрытия путем снижения его материалоемкости и трудоемкости изготовления при одновременном сохранении несущей способности и жесткости конструкции.
Задача решается следующим образом.
Заявляемое покрытие из трехгранных ферм, как и прототип, содержит объединенные профилированным настилом пространственные трехгранные фермы. Каждая ферма включает в себя верхние трубчатые пояса пятигранного составного сечения, выполненные из жестко соединенных между собой прокатных швеллеров и уголков, и нижний пояс, содержащий одиночный уголок, направленный обушком вниз. Раскосная решетка состоит из одиночных уголков и жестко соединена с полками поясных уголков внахлест.
В отличие от прототипа стенки швеллеров верхних поясов установлены вертикально и ориентированы внутрь трехгранной фермы навстречу друг другу.
Пространственное положение трубчатого составного профиля с вертикальной ориентацией стенок швеллеров верхних поясов обеспечивает максимальное значение момента инерции сечения, что позволяет наиболее полно использовать материал, увеличивая несущую способность конструкции. Выполнение нижнего пояса фермы только из одиночного уголка дополнительно позволяет снизить материалоемкость конструкции и трудоемкость ее изготовления. В конечном итоге конструкция покрытия более экономична в сравнении с прототипом.
Заявляемое покрытие явным образом не следует из уровня техники. Среди известных технических решений покрытий из трехгранных ферм с поясами составного трубчатого сечения не обнаружено конструкций ферм с вертикальным расположением стенок швеллеров, направленных внутрь фермы и навстречу друг другу, с примыканием раскосных уголков внахлест.
Предлагаемая конструкция позволяет осуществить полное заводское изготовление и сборку трехгранной фермы, удобна при транспортировке и монтаже. Также возможно изготовление таких конструкций на оборудованной специальными кондукторами монтажной площадке. Таким образом, при сохранении и соблюдении всех необходимых рабочих параметров заявляемая конструкция требует в сравнении с прототипом меньших затрат на изготовление, обеспечивает простоту сборки, что в итоге приводит к снижению стоимости при сохранении несущей способности и жесткости конструкции.
На фиг. 1 изображен общий вид покрытия из трехгранных ферм; на фиг. 2 изображен общий вид наклонной плоскости трехгранной фермы; на фиг. 3 - поперечный разрез трехгранной фермы.
Трехгранная ферма содержит два верхних пояса 1, нижний пояс 2 и раскосы 3. Верхний пояс 1 состоит из состыкованного швеллера и уголка при вертикальной ориентации стенки швеллера; нижний пояс 2 состоит из одиночного уголка с ориентацией обушка вниз; раскосная решетка 3 - из одиночных уголков. Полки уголков раскосной решетки 3 прикреплены непосредственно на полках поясных уголков (фиг. 3) посредством сварки внахлест. Верхние пояса трехгранных ферм в горизонтальной плоскости связаны сплошным кровельным профнастилом 4 (фиг. 1), который завершает формирование покрытия из трехгранных ферм.
Изготовление покрытия из трехгранных ферм производят следующим образом: швеллер и уголок стыкуют между собой продольными сварными швами и образуют трубчатые верхние пояса 1 пятигранного составного сечения. Два верхних пояса 1 устанавливают с вертикальной ориентацией стенки швеллера (как показано на фиг. 3). Уголок нижнего пояса 2 ориентируют обушком вниз. При этом полки швеллеров верхних поясов 1 служат опорами для кровельного профнастила, а наклон плоскостей полок поясных уголков пятигранных профиля 1 соответствует образованию требуемых плоскостей элементов раскосной решетки 3 для осуществления примыкания внахлест. Полки уголков раскосной решетки 3 непосредственно укладывают на полки поясных уголков и приваривают. Образуется бесфасоночная пространственная трехгранная ферма заводской готовности. Бесфасоночные узлы сопряжения обеспечивают жесткость, уменьшают податливость узловых сопряжений и снижают общую деформативность конструкции. Эта ферма удобна при транспортировке: ее габариты и устройство позволяют перевозить одновременно несколько ферм за счет их укладки "елочкой" в транспортное средство. На монтажной площадке к верхним поясам пространственной фермы крепится профнастил 4, завершая формирование трехгранной пространственной фермы покрытия. Следующая трехгранная ферма покрытия устанавливается так, что между ними образуется свободное пространство, подлежащее перекрытию кровельным профнастилом 4.
Это позволяет в покрытии из трехгранных ферм снизить металлоемкость, трудоемкость и конечную стоимость. Покрытие из трехгранных ферм работает как пространственная стержневая система с неразрезными поясами и примыкающими раскосами. Верхний пояс 1 работает как сжато-изогнутый стержень. Нижний пояс 2 работает как растянутый стержень. Примыкающие раскосы работают в сложных условиях, определяемых растяжением или сжатием при изгибающих узловых моментах. Профнастил работает на изгиб как однопролетная или многопролетная гофрированная пластина. Покрытие из трехгранных ферм отличается повышенной пространственной жесткостью как на стадии монтажа, так и в условиях эксплуатации и является индустриальной и технологичной конструктивной формой.