МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ НЕСУЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ ПОКРЫТИЯ
METAL BEARING STRUCTURE OF COVER

Изобретение относится к строительству, в частности к легким металлическим конструкциям, и может быть использовано при устройстве несущих конструкций покрытий зданий и сооружений.
Известно техническое решение устройства металлической рамы каркаса здания, выполненной симметрично относительно вертикальной оси, которая включает двускатный ригель, жестко прикрепленный к наклонным стойкам с образованием консоли, при этом к каждой консоли прикреплены две вертикальные затяжки, выходящие за плоскость рамы, нижние концы которых прикреплены к узлу опирания наклонной стойки на фундамент, а сам этот узел снабжен вмонтированной в фундамент затяжкой, воспринимающей распор (Конструкции гражданских зданий. / Под ред. М.С.Туполева. Изд. 2-ое. - М.: Стройиздат, 1973. - с.102, рис.IX. 6, д).
Недостатком такой рамы являются сложность узлов соединения ее элементов, а также невозможность быстрого монтажа и демонтажа конструкций из-за вмонтированной в фундамент затяжки.
Наиболее близким решением является металлическая рама каркаса здания, включающая стойки, двускатный ригель и затяжку, соединенную с ригелем через жестко прикрепленные к нему в карнизных узлах накладки, а этими же узлами ригель с затяжкой шарнирно прикреплен к стойкам, при этом между ригелем и затяжкой установлены жестко прикрепленные к ним распорки (авторское свидетельство СССР №1506970, кл. Е04В 1/21, 1991).
Недостатком такой рамы является сложность узлов соединения и повышенная металлоемкость ригеля рамы.
Металлическая несущая конструкция покрытия содержит двускатную малоуклонную балку переменной жесткости, опертую на участках наибольшей жесткости на подкосы с образованием консолей, концы которых соединены с верхними концами надколенников, нижние концы подкосов и надколенников соединены в узлах опирания конструкции на колонны и связаны затяжкой.
Технический результат изобретения заключается в снижении затрат на изготовление, транспортировку, монтаж и эксплуатацию несущей конструкции покрытия.
Отличительная особенность конструкции заключается в том, что изменение жесткости балки по длине осуществляется с учетом оптимального распределения внутренних усилий. Балка двутаврового сечения усилена с помощью привариваемых листовых накладок переменной ширины. Подкосы, затяжка и надколенники выполнены из труб и двутавров. Узлы соединений - шарнирные. Предложенная конструкция, являясь весьма простой, эффективна по затратам на изготовление, транспортирование, монтаж и эксплуатацию.
На фиг.1 изображена металлическая несущая конструкция покрытия, на фиг.2 - узел 1 и на фиг.3 - узел 2.
Металлическая несущая конструкция покрытия состоит из двускатной малоуклонной балки 1 переменной жесткости, опертой на участках наибольшей жесткости на подкосы 4 с образованием консолей, концы которых соединены с верхними концами надколенников 2, нижние концы подкосов 4 и надколенников 2 соединены затяжкой 5 в узлах опирания конструкции на колонны 6. Переменная жесткость балки осуществляется путем приваривания к верхнему и нижнему поясам двутавровой балки 1 листовых накладок 3 переменной ширины.
В процессе восприятия нагрузок балка 1 работает по трехпролетной схеме, где крайними опорами являются надколенники 2, а промежуточными - подкосы 4. Балка 1 испытывает следующие внутренние усилия: изгибающий момент и поперечную силу по всей длине, сжатие на участке между подкосами 4 и растяжение на участках между подкосами 4 и надколенниками 2. Подкосы 4 сжаты, надколенники 2 и затяжка 5 растянуты.
Оптимизация расчетной схемы конструкции достигается путем минимизации площади эпюры моментов в балке при ее работе по неразрезной трехпролетной схеме. Подбор длины и размеров сечений накладок 3 позволяет добиться оптимального распределения изгибающих моментов в балке 1, а угол наклона подкосов 4 и высоты надколенников 2 - продольных усилий в балке 1, подкосах 4 и затяжке 5.
Дополнительно в конструкции повышена жесткость за счет предварительного напряжения, осуществляемого путем замыкания монтажных зазоров между балкой 1 и надколенниками 2, а также между фланцами 9 затяжки 5.
Способ устройства несущей конструкции покрытия осуществляется следующим образом. Несущая конструкция полностью собирается на земле. К надколенникам 2 крепится балка переменной жесткости 1. Между балкой и надколенником устанавливается монтажная прокладка 7 из металлического листа. Балка переменной жесткости 1 соединяется с надколенниками 2 с помощью болтов. Устанавливаются подкосы 4 и соединяются с балкой переменной жесткости 1 и надколенниками 2 с помощью болтов или сварки. Монтируется затяжка 5, состоящая из двух одинаковых элементов. Элементы затяжки 5 привариваются к узлам сопряжения надколенников 2 и подкосов 4. Между собой элементы затяжки соединяются с помощью фланцев 9 на высокопрочных болтах. Между фланцев устанавливается монтажная прокладка 8 из металлического листа. После полного монтажа конструкции на земле, вынимается монтажная прокладка 7 между надколенником 2 и балкой переменной жесткости 1 и производится подтяжка конца балки 1 к надколеннику 2. При этом конструкция получает строительный подъем в пролетной части. Несущая конструкция монтируется на колонны 6 и закрепляется на оголовках колонн с помощью болтов. Из плоскости рамы устойчивость конструкции обеспечивается расчалками (первая и вторая конструкция) или связями с ранее смонтированными конструкциями (промежуточная конструкция). После монтажа конструкции на проектной отметке вынимается монтажная прокладка 8 и производится натяжение высокопрочных болтов фланцевого соединения 9 контрольным усилием закручивания гаек до плотного соприкасания пластин фланцевого соединения элементов затяжки 5. Конструкция получает предварительное напряжение, увеличивается жесткость конструкции и строительный подъем в пролете.