КАРКАСНО-ВАНТОВОЕ СООРУЖЕНИЕ С КРОВЛЕЙ И КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА КАРКАСНО-ВАНТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ С КРОВЛЕЙ

Предлагаемая полезная модель относится к области строительства быстро монтируемых сооружений с кровлей, используемых при любой погоде, что позволяет эксплуатировать это сооружение для многих функциональных целей, прежде всего, в качестве недорогих спортивных площадок (мини-стадионов) с возможностью их установок на сравнительно небольших площадках (дворах, школьных площадках, парках пустырях и т.п.), что способно быстро и без больших затрат решить актуальную социальную проблему отвлечения детей и подростков от «улицы», помочь им с пользой для здоровья (и в целом для оздоровления нации) проводить и планировать свое свободное время занятием разными и на свой выбор видами спорта, одновременно проводимыми в одном месте на базе комплексной системы таких сооружений. Заявляемая полезная модель может эффективно быть использована также для иных целей там, где требуется быстрый монтаж сооружения с кровлей, не требующий громоздкого и дорогого оборудования и специального обслуживающего персонала, в частности, во время экспедиций, археологических раскопках, съемочных площадках и т.п.
Известно складное тентовое сооружение [1], которое имеет складной каркас из группы несущих арок с системой шарнирных узлов. Однако известное сооружение достаточно громоздко для транспортировки и имеет недостаточно высокую надежность и безопасность при эксплуатации.
Известно складное тентовое сооружение [2], которое содержит каркасные элементы с тентом; каркасные элементы имеют полые оси с нарезкой для соединения
смежных арочных элементов. Однако известное сооружение имеет недостаточно высокие эксплуатационные характеристики для транспортировки и сохранности.
Известно каркасное сооружение с кровлей [3], которое имеет покатую кровлю и элементы крепления. Однако известное сооружение имеет недостаточно высокую транспортабельность, надежность и безопасность при сооружении и эксплуатации.
Известна каркасно-тентовая конструкция [4] в виде накрытых от дождя и солнца площадей и площадок, павильонов, ангаров, кафе и пр., предназначенная для быстрого монтажа крытого помещения. Известная каркасно-тентовая конструкция по решению технической задачи наиболее близкая к заявляемой полезной модели и выбрана в качестве прототипа. Известная каркасно-тентовая конструкция содержит арочный каркас, установленный на переносных балластных опорах. Арочная конструкция с двумя частями боковой поверхности тентовой крыши близка по форме к гиперболическому параболоиду и цилиндру между ними и работает как аэродинамическая труба, имеющая два поджатия потока с расширением в цилиндрической части по ходу набегающего на переднюю или заднюю арки воздушного потока ветра. Известная каркасно-тентовая конструкция предназначена, в основном, для работы в условиях жаркого климата.
Недостатками известной конструкции являются: наличие бетонного фундамента, что ограничивает область монтажа, мобильность и быстрый монтаж. Кроме того, в известной конструкции имеются значительные трудности в транспортировке - высота в коньке известной конструкции порядка 15-27 метров, что требует специальное оборудование (как минимум, монтажный кран); помимо этого, большие габариты и большой вес делают известную конструкцию громоздкой, менее надежной и небезопасной в эксплуатации; она более подвержена при аварийных ситуациях, если еще учесть, что держится рассматриваемая конструкция, в основном, на растянутых тросах.
Заявляемая полезная модель свободна от перечисленных недостатков.
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в уменьшении габаритов и веса устройства, повышении надежности и безопасности за счет упрощения конструкции, а также в сокращении времени приведения сооружения в рабочее положение и удешевлении его монтажа и эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что в соответствии с заявляемой полезной моделью, содержащей систему несущих каркасных конструкций
в виде ферм, фундамент и кровлю, фермы каркасной конструкции имеют сложную форму, фундамент выполнен в виде системы труб, уложенных по периметру возводимого помещения, с прорезями в местах крепления нижних концов ферм, которые установлены в задаваемом положении с помощью вантовых соединений, и укреплены попарно, причем в верхней части фермы укреплены друг с другом, и нижние части ферм закреплены на фундаменте узловыми соединениями, которые выполнены в виде полуцилиндра с возможностью его проскальзывания по трубе фундамента и пластин с обеих сторон, закрепленных по образующим полуцилиндра и имеющими симметрично расположенные друг относительно друга отверстия для крепления нижних концов ферм, диаметр полуцилиндра узлового соединения больше диаметра трубы фундамента на величину равную двойной толщине стенок трубы фундамента, а в верхней части в виде шарнирного или винтового соединения.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что вантовое соединение выполнено в виде системы тросов с талрепами или лебедок или иных натяжных систем.
Помимо того, указанный технический результат достигается тем, что фермы выполнены в виде системы труб, имеющих наибольшее расстояние друг от друга в центральной части ферм и которые плавно соединены в нижней и верхней частях ферм.
Кроме этого, указанный технический результат достигается тем, что кровля выполнена из мягкого материала.
Вместе с тем, указанный технический результат достигается тем, что в качестве мягкого материала берут мягкий пластик или поливинилхлорид или брезент или парашютную или металлизированную или иную ткань, способную принять задаваемую фермами и вантами форму, и/или их сочетание.
Указанный технический результат достигается тем, что, в соответствии с заявляемой полезной моделью, комплексная система каркасно-вантовых сооружений с кровлей состоит из не менее двух заявленных каркасно-вантовых сооружений, соединенных между собой общим помещением, образуемым короткими сторонами фундамента двух каркасно-вантовых помещений.
Кроме этого, указанный технический результат достигается тем, что, в соответствии с заявляемой полезной моделью общее помещение, образуемое короткими сторонами фундамента, имеет форму, задаваемую количеством
соединяемых между собой короткими сторонами фундамента каркасно-вантовых сооружений.
Предлагаемая полезная модель поясняется Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3.
На Фиг.1 изображен общий вид каркасно-вантового сооружения (для большей наглядности основных узловых соединений - без кровли).
На Фиг.2 представлен фрагмент фундамента каркасно-вантового сооружения с узловым соединением фермы с фундаментом.
На Фиг.3 изображена схема расположения комплексной системы каркасно-вантовых сооружений (в качестве примеров общее помещение имеет, с одной стороны, форму в виде квадрата, и с другой стороны - более сложную форму - в виде многоугольника).
Рассмотрим подробнее заявляемую конструкцию каркасно-вантового сооружения.
Конструкция каркасно-вантового сооружения (Фиг.1) состоит из фундамента 1, выполненного в виде уложенных по периметру возводимого сооружения системы труб с установленными на них фермами 2, имеющих наибольшее расстояние друг от друга в центральной части ферм, которые плавно соединены в нижней части ферм посредством узловых соединений 3 и шарнирного соединения 4 в верхней части ферм. К верхней и средней частям ферм подсоединены тросы 5 (с талрепами), выполняющие функцию вантов.
Узловое соединение нижней части ферм показано на Фиг.2; оно представляет собой, в частности, расположенную на фундаменте 1 часть цилиндрической поверхности 6, диаметр которой больше диаметра трубы фундамента 1 на величину, сопоставимую двойной толщине стенок трубы фундамента 1, имеющим симметрично расположенные друг относительно друга пластины 7 с отверстиями 8 для крепления нижних концов ферм 2.
На Фиг 3 изображена схема расположения комплексной системы каркасно-вантовых сооружений. Как видно из Фиг.3, каркасно-вантовые сооружения 9, описанные выше (Фиг.1-Фиг.2) в количестве не менее двух сооружений соединены между собой общим помещением 10, образуемым короткими сторонами фундамента 1 этих двух каркасно-вантовых сооружений. Форма помещения будет меняться в зависимости от количества соединенных между собой каркасно-вантовых сооружений.
Монтаж заявляемой полезной модели осуществляется следующим образом.
На выбранной для сооружения площадке укладывают трубы фундамента 1 по периметру возводимого каркасно-вантового сооружения. В местах крепления нижних концов ферм 2 на трубах фундамента 1 устанавливают узловые соединения 3 и закрепляют их на трубах фундамента 1 болтами. Верхние концы ферм 2 соединяют шарнирными соединениями 4 и укладывают в центральной части периметра укрываемой площадки, а нижние концы ферм 2 закрепляют узловыми соединениями 3 на трубах фундамента 1. К верхним концам ферм 2, а также к их серединным частям крепят тросы 5. К трубам, из которых изготовлена каждая из ферм 2, обращенным внутрь покрываемой площадки, крепится мягкая кровля. Натягивая концы тросов 5, переводят пары ферм 2 из горизонтального состояния в положение, определяемое предельным натяжением мягкой кровли.
Демонтаж возведенного сооружения производят в обратном порядке.
Заявляемая полезная модель имеет высокую надежность, и она безопасна в эксплуатации. Безопасность нахождения внутри каркасно-вантового сооружения определяется технической невозможностью складывания ферм 2 внутрь покрываемой площадки и трехкратной страховкой от складывания ферм 2 наружу покрываемой площадки горизонтальными отрезками тросов.
Заявляемая полезная модель, в отличие от прототипа, способна к быстрому монтажу и демонтажу, она не требует специального фундамента, специального оборудования и специального технического обслуживания, вследствие чего имеет невысокую стоимость, мобильность, небольшой вес, габариты и высокую транспортабельность.
Пример конкретной реализации.
Апробирование заявляемой полезной модели осуществлялось на макетном образце, предназначенном для спортивных тренировок, в котором высокая устойчивость достигалась креплением кровли, выполненной из мягкого материала, в частности, парашютного шелка с водоотталкивающей пропиткой, к четырем металлическим фермам, которые, в свою очередь, были посажены на прямоугольное основание из стальных труб и растянуты металлическими тросами (с талрепами). Такое сооружение не требует демонтажа, поскольку возможно его круглогодичное использование, т.к. спортивные тренировки возможны в любую погоду. Фундамент для заявляемой полезной модели не требуется, что существенно удешевляет и упрощает заявленную полезную модель (в отличие от аналогов, предполагающих изготовление бетонного, ленточного или из иного материала фундамента с
предварительным расчетом состава грунта, промерзания почвы, действующих отрывных сил и т.п. требуемых при расчете фундамента характеристик.
Энергозатраты в заявляемой полезной модели также сведены к минимуму, что удешевляет сооружение, поскольку не требуется, в отличие от известных сооружений, электроэнергии на поддержание оболочки, а вместе с этим - не требуется также и дополнительное помещение для специального оборудования. Это
Предлагаемая в заявленной полезной модели конструкция каркаса также влияет на удешевление сооружения, а также ее надежность, безопасность и транспортабельность. В отличие от известных аналогов, каркас в заявленной полезной модели образован четырьмя фермами, которые соединены попарно и растянуты тросами. Для перекрытия стандартной, например, теннисной площадки (в испытуемом макете теннисная площадка имела размеры: 17×37 метров и высоту в коньке 8 метров), одна ферма имеет длину не более 11 метров. Установка ферм состоит из сборки пар на земле с последующим их подъемом, например, обычной ручной лебедкой.
Проблема инсоляции в апробированном макете решена оптимально: заявляемая полезная модель не требует использования искусственного освещения в светлое время суток. Это значительная экономия электроэнергии, особенно в летний период, что достигается за счет оптимальной комбинации в кровле прозрачных вставок из специальных тканей с высокой световой проницаемостью.
Техника безопасности в апробированном макете соблюдена системой «вход-выход», который в макете является свободным, и один из них может быть использован как основной, а другой как аварийный.
Особенности заявленной полезной модели позволяют собирать (монтировать) компактное и оригинальное, в т.ч. по дизайну, сооружение в виде нескольких попарно расположенных групп, отдельно изолированных друг от друга сооружений, общее помещение у которых выполняет функцию самостоятельного помещения с общим доступом из каждого сооружения, что позволяет вести индивидуальные занятия с новичками, не мешая при этом тренировкам разными видами спорта, проводимыми одновременно в основных помещениях.
Такое мобильное, легко транспортируемое и легко раскладываемое помещение может быть установлено на любой свободной площадке во дворе домов, школ, прилегающих пустырей, парков и т.п. для занятия детей и подростков разными видами
спорта, способными отвлечь их от «улицы» и/или непроизводительной траты свободного времени.
Сфера использования заявляемой полезной модели, безусловно, намного шире, чем приведенный пример с макетом полезной модели, апробированной для привлечения к занятиям спортом детей и подростков, потому что основные ее достоинства - мобильность, малые затраты, отсутствие необходимости привлечения дорогого оборудования, специального обслуживающего персонала, а также дешевый и быстрый монтаж и демонтаж, комфортность в эксплуатации и т.п. качественные и количественные характеристики, делают полезную модель привлекательной для использования ее в экспедициях, съемочных площадках, парках, например, для развлекательных мероприятий и других.
Используемые источники информации:
1. Беккер Г.Н. А.С. №1159997, Бюл. №21 от 07.06.85.
2. Бут В.И. А.С. №1763627, Бюл. №35 от 23.09.92.
3. Патент США №5.941.264.
4. Андрющенко В.В. и др. патент РФ №2 280130; Бюл. №20 от 20.07.06 (прототип).