КОНСОЛЬНАЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-СТЕРЖНЕВАЯ КОНСТРУКЦИЯ ПОКРЫТИЯ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в качестве несущих конструкций покрытий промышленных и гражданских зданий и сооружений, в частности, таких, как покрытия зрительских трибун стадионов или других спортивных строений.
Известна пространственно-стержневая конструкция в виде трубчатых структур из короткоразмерных элементов и коннекторов, изготавливаемых по унифицированному сортаменту системы «МАрхИ», «Кисловодск» [1. Стержни и узловые элементы системы МАРХИ. ТУ 5285-001-4753297-09; 2. Трофимов В.И., Каминский A.M. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений: Учебное пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2002. - С. 132-139].
Недостатком известной конструкции является сравнительно небольшая несущая способность соединительных болтов унифицированного сортамента, вследствие чего для перекрытия больших пролетов или протяженных консольных свесов необходимо понижение усилий в поясах пролетных или консольных конструкций различными инженерными приемами (двух- и трехъярусные структурные плиты, подвеска плиты вантовой системой, всиарушенность покрытия и т.п.), что негативно влияет на технико-экономические характеристики несущих конструкций.
Наиболее близкое техническое решение (прототип) представляет собой пространственно-стержневую конструкцию в виде типовой структурной плиты системы «Кисловодск» с консольными свесами до 6…7,5 м и опиранием на колонны через решетчатые капители, которые фактически являются нижним ярусом несущего каркаса покрытия [Металлические конструкции. В 3 т.Т. 2. Конструкции зданий: Учебник для вузов / Под ред. В.В. Горева. М.: Высшая школа, 2004. - С. 320, рис. 7.17, д].
Недостатком прототипа является его типовое конструктивное решение с укороченными консолями, применение которого в покрытиях зрительских трибун стадионов и других спортивных сооружений из-за колонн и решетчатых капителей сужает обзор и ограничивает свободу планировки. В качестве примера такого, не самого успешного использования типового модуля системы «Кисловодск» здесь можно привести спортивный зал стадиона «Трудовые резервы» в городе-курорте Кисловодск (фиг. 5), где отдельные участки зрительской трибуны оказались загороженными колоннами с решетчатыми капителями.
Задачей предложенного технического решения является расширение планировочных возможностей консольной пространственно-стержневой конструкции покрытия из стержневых и узловых элементов унифицированного сортамента системы «Кисловодск», «МАрхИ».
Для достижения технического результата консольная пространственно-стержневая конструкция покрытия, включающая структурную плиту из стержневых и узловых элементов унифицированного сортамента системы «Кисловодск», «МАрхИ», колонны, прогоны и профилированный настил, согласно полезной модели, выполнена из продольных и поперечных трехгранных ферм, образующих разреженную структуру, объединяющую нижний и верхний ярусы. Продольные трехгранные фермы нижнего яруса расположены по всей длине покрытия и образуют основу его консольной системы, защемление которой на колоннах обеспечивают продольные трехгранные фермы верхнего яруса, ограниченные длиной опорной зоны. Поперечные трехгранные фермы соединяют продольные трехгранные фермы нижнего яруса и формируют опорный контур, связанный с колоннами в зоне защемления. Профилированный настил размещен между структурами верхнего и нижнего ярусов, а прогоны под настилом одновременно выполняют функции верхних поясов нижней структуры и нижних поясов верхней структуры.
На фиг. 1 показан вид сверху консольной пространственно-стержневой конструкции покрытия (пунктирными линиями представлены следы трехгранных ферм верхнего яруса); на фиг. 2 - вид сверху консольной пространственно-стержневой конструкции покрытия для криволинейного участка спортивного сооружения (стадиона); на фиг. 3 - вид с поперечного торца покрытия; на фиг. 4 - вид с продольного торца покрытия; на фиг. 5 снимок зрительской трибуны под консольной частью типовой секции (блока) покрытия системы «Кисловодск»; на фиг. 6 - снимок одноярусной модификации консольной пространственно-стержневой конструкции покрытия с вылетом длиной 18 м.
Консольная пространственно-стержневая конструкция покрытия целиком выполнена из стержневых и узловых элементов унифицированного сортамента системы «Кисловодск», «МАрхИ» с использованием продольных и поперечных трехгранных ферм, скомпонованных в виде единой разреженной двухъярусной структуры. Продольные трехгранные фермы 1 нижнего яруса расположены по всей длине покрытия и образуют основу его консольной системы. Поперечные трехгранные фермы 2 соединяют продольные трехгранные фермы 1 нижнего яруса и формируют опорный контур, связанный с колоннами 3. Продольные трехгранные фермы 4 верхнего яруса, ограниченные длиной опорной зоны, обеспечивают защемление консольной системы из продольных трехгранных ферм 1 нижнего яруса. Основой кровельного ограждения служит профилированный настил 5, который опирается на прогонно-поясные стержни 6, воспринимающие кроме продольных усилий поперечные местные нагрузки. Профилированный настил 5 размещен между структурами верхнего и нижнего ярусов, а прогоны 6 под настилом одновременно выполняют функции верхних поясов нижней структуры и нижних поясов верхней структуры. Узловые элементы верхней и нижней структур стянуты шпильками, пропущенными сквозь листы настила 5, прогонно-поясные стержни 6 и втулки 7, предохраняющие гофры профилированных листов от смятия и обеспечивающие герметичность настила.
На криволинейных участках спортивного сооружения (стадиона) можно использовать консольную пространственно-стержневую конструкцию покрытия, имеющую в плане форму трапеции. Такая конструкция отличается от рядовой прогонно-поясными стержнями 6, консольные свесы которых линейно изменяются по длине покрытия.
Длина вылета консольной пространственно-стержневой конструкции покрытия лимитирована несущей способностью на растяжение резьбовых (болтовых) соединений стержневых и узловых элементов унифицированного сортамента системы «Кисловодск», «МАрхИ». Элементы, изготавливаемые на Кисловодском заводе металлических конструкций, имеют максимальный калибр резьбовых соединений МЗО с расчетным значением несущей способности на растяжение, равным 37,63 тс. Опыт проектирования покрытия зрительской трибуны стадиона «Центральный» в Пятигорске показал, что такая несущая способность резьбовых соединений обеспечивает вылет консоли одноярусной модификации пространственно-стержневой конструкции длиной 12…18 м (фиг. 6). В двухъярусной модификации по предложенному техническому решению консольный вылет может быть удлинен до 24…30 м.