Пространственная ферма

Полезная модель относится к области мостов специального назначения или к строительству эстакад, а в частности к опорным конструкциям для инженерных сетей, систем связи, кабельных, технологических и сантехнических коммуникациям (трубопроводам).
Известна конструкция колонны кабельной эстакады [RU 208859 U1, С. А. Жукова, С. Н. Богданов], содержащая четыре стальные стойки, соединенные друг с другом с помощью стальных раскосов и поперечин с образованием конструкции по существу в виде параллелепипеда, четыре стальные пятки, каждая из которых приварена к своей стойке снизу; стальной оголовок, приваренный к стойкам сверху. Стойки, раскосы и поперечины выполнены в виде труб с прямоугольным сечением. В верхней и нижней частях колонны поперечины образуют по существу прямоугольник, углами закрепленный на стойках. Оголовок содержит овальные отверстия, раскосы образуют зигзагообразную линию между стойками на двух противоположных сторонах параллелепипеда и упираются в поперечины.
Недостатки данной конструкции:
большая трудоемкость в изготовление конструкции (резка, сварочные работы);
большое количество элементов, из которых состоит колонны, причем элементы не универсальные и имеют разные габаритные размеры;
конструкция разработана только для вертикальной колонны эстакады и не применима к горизонтальному прогону эстакады;
значительные затраты на транспортировку к месту строительно-монтажных работ, так как колонна транспортируются в собранном виде, а не поэлементно;
неремонтопригодная конструкция, так как при повреждении любой части колонны (раскосов, поперечины, стойки) необходимо выполнять огневые работы, использовать сварочный прибор, что в итоге нарушит горячеоцинкованное покрытие металла, и тем самым будет сокращен срок службы конструкции, а следовательно, и ее надежность;
отсутствует узел заземления конструкции к общему контуру заземления, что приводит к появлению новых операций на строительной площадке (сверление, приварка) и нарушения заводской конструкции.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является расширение ассортимента аналогичных пространственных ферм.
Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в реализации заявленной задачи путем применения для пространственных сборных секций с Х-образным раскосом, связывающий скобами с болтовым соединением плоские фермы.
Технический результат достигается тем, что в конструкции пространственной фермы, состоящей из набора сборных секций, которые соединены между собой болтовыми соединениями, новым является, что сборная секция образована минимум одной плоской фермой, которая состоит из двух профильных труб, которые жестко связаны между собой V-образным раскосом с помощью сварного соединений, две плоские фермы объединены между собой Х-образным раскосом скобой с помощью болтового соединения, при этом на торцах профильных труб плоских ферм установлены опорные пластины со сквозными отверстиями таким образом, что обеспечивается болтовое соединение сборной секции при вертикальном размещении к фундаменту или к дополнительной сборной секции, или соединение к горизонтальному прогону эстакады. При горизонтальном размещении с соседей сборной секции горизонтального прогона у торцов профильной трубы размещают опорные косынки с отверстием, обеспечивающие увеличение механической прочности стойки, и возможность присоединения заземляющего проводника. Опорные пластины, опорные косынки присоединены к профильной требе с помощью сварного соединения.
Опорные пластины, опорные косынки и V - образные раскосы, присоединенные к профильной трубе при помощи сварного соединения, образуют плоскую ферму для сборной секции.
С целью повышения срока эксплуатации и защиты от коррозии конструкции все унифицированные металлические элементы секции покрываются горячим цинкованием в заводских условиях.
Конструктивное выполнение пространственной фермы настоящей полезной модели обеспечивает снижение собственного веса при сохранении прочности и устойчивости, повышения скорости строительно-монтажных работ, возможность ее использования для сбора эстакады под трубопровод и под кабельные линии связи, а также создания подиумов и площадок обслуживания оборудования за счет использования унифицированных сборных секций, которые состоят из минимального количества следующих элементов - универсальные плоские фермы, Х образные раскосы, что в целом упрощает ее конструкцию. Использование для жесткой связи элементов сборных секций скоб с болтовым соединением позволяет сократить время строительно-монтажных работ. Пространственную ферму можно использовать как в качестве вертикальной колоны эстакады, так и в качестве горизонтального прогона эстакады без изменения конструкции. Увеличение срока службы пространственной универсальной фермы обеспечивается за счет применения горячеоцинкованного покрытия поверхности металла.
Полезная модель позволяет сократить транспортные расходы сборных секций за счет уменьшения упаковочных габаритов частей фермы в таре за счет снижения габаритных размеров самих составных частей фермы.
Использование болтовых соединений и их количества для элементов сборных секций сокращает сроки строительства объекта, дополнительно к этому использование унифицированных частей сборных секций позволяет снизить себестоимость их производства на заводе.
Заявленная конструкция пространственной фермы позволяет использовать ее как вертикальную колонну, так и горизонтальным прогоном, варианты показаны на фиг. 12.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена плоская ферма высотой 3 м.
На фиг. 2 изображено основание плоской фермы.
На фиг. 3 изображен Х-образный раскос.
На фиг. 4 изображен Х-образный раскос вид с торца.
На фиг. 5 изображена колонная кабельной эстакады, состоящая из одной сборной секции, состоящей из двух плоских ферм, высотой 3 м.
На фиг. 6 показаны варианты размеров сборных секций для пространственной фермы.
На фиг. 7 изображена кабельная эстакада, состоящая из колонн и горизонтальных прогонов, сборные секций которых, состоят из двух плоских ферм, высотой 3 м.
На фиг. 8 изображена кабельная эстакада, состоящая из колонн и горизонтальных прогонов, сборные секций колонны, состоят из двух плоских ферм, высотой 3 м, сборные секций прогона, состоят из одной плоской фермы, высотой 3 м.
На фиг. 9 изображена кабельная эстакада, состоящая из колонн и горизонтальных прогонов, сборные секций которых, состоят из одной плоской фермы, высотой 3 м.
На фиг. 10 изображен общий вид сборной секции, состоящей из двух плоских ферм, высотой 3 м.
На фиг. 11 изображен общий вид сборной секции, состоящей из одной плоской фермы, высотой 3 м.
На фиг. 12 изображена варианты исполнения кабельной эстакады с использованием пространственной фермы.
На фиг. 1 цифрами обозначены: 1 - профильная труба; 2 - опорная пластина; 3 - опорная косынка с одним сквозными отверстием; 4 - V-образный раскос, 5 - узел заземления с одним сквозным отверстием.
На фиг. 2 цифрами обозначены: 2 - опорная пластина; 4 - V-образный раскос; 6 - сквозное отверстие для крепления скобой сборной секции к элементам эстакады; 7 - сквозное отверстие для крепления сборной секции к фундаменту; 8 - сквозное отверстие.
На фиг. 3 показано: 9 - профильная труба Х-образного раскоса; 11 - опорная пластина Х-образного раскоса.
На фиг. 4 показано: 9 - профильная труба Х-образного раскоса; 11 - опорная пластина Х-образного раскоса; 10 - сквозное отверстие; 12 - сквозное отверстие для соединения плоской фермы скобой.
На фиг. 5 показано: 1 - профильная труба; 2 - опорная пластина; 3 - опорная косынка с одним сквозным отверстием; 5 - узел заземления с одним сквозным отверстием; 14 - Х-образный раскос; 15 - скоба.
На фиг. 7 показано: 5 - узел заземления с одним сквозным отверстием; 14 - Х-образный раскос; 15 - скоба; 16 - фундамент; 17 - анкерный болт с гайкой, с шайбой и со стопорной шайбой для соединения колонны с фундаментом; 18 - жесткий заземляющий проводник с болтовым соединением или сварным соединением; 19 - гибкий заземляющий проводник с болтовым соединением; 20 - болт с гайкой, с шайбой и со стопорной шайбой для соединения сборных секций.
На фиг. 8 показано: 5 - узел заземления с одним сквозным отверстием; 14 - Х-образный раскос; 15 - скоба; 16 - фундамент; 17 - анкерный болт с гайкой, с шайбой и со стопорной шайбой для соединения колонны с фундаментом; 18 - жесткий заземляющий проводник с болтовым соединением или сварным соединением; 19 - гибкий заземляющий проводник с болтовым соединением; 20 - болт с гайкой, с шайбой и со стопорной шайбой для соединения сборных секций.
На фиг. 9 показано: 5 - узел заземления с одним сквозным отверстием; 15 - скоба; 16 - фундамент; 17 - анкерный болт с гайкой, с шайбой и со стопорной шайбой для соединения колонны с фундаментом; 18 - жесткий заземляющий проводник с болтовым соединением или сварным соединением; 19 - гибкий заземляющий проводник с болтовым соединением; 20 - болт с гайкой, с шайбой и со стопорной шайбой для соединения сборных секций.
На фиг. 10 показано: 1 - профильная труба; 2 - опорная пластина; 3 - опорная косынка с одним сквозным отверстием; 4 - V-образный раскос; 5 - узел заземления с одним сквозным отверстием; 14 - Х-образный раскос; 15 - скоба.
На фиг. 11 показано: 1 - профильная труба; 2 - опорная пластина; 3 - опорная косынка с одним сквозным отверстием; 4 - V-образный раскос; 5 - узел заземления с одним сквозным отверстием; 15 - скоба.
На фиг. 12 показано: 21 - колонная кабельной эстакады, состоящая из одной сборной секции, состоящей из двух плоских ферм, высотой 3 м; 22 - колонная кабельной эстакады, состоящая из одной сборной секции, состоящей из одной плоской фермы, высотой 3 м; 23 - горизонтальный прогон эстакады, состоящая из трех сборных секции, состоящих из двух плоских ферм, длиной 3 м; 24 - горизонтальный прогон эстакады, состоящий из семи сборных секции, состоящих из одной плоской фермы, длиной 3 м.
Осуществление полезной модели.
Кабельная эстакада - надземное кабельное сооружение. Кабельные эстакады применяются на различных крупных промышленных, металлургических, химических, энергетических и нефтегазовых предприятиях, где территория крайне насыщена различными коммуникациями, и подземный вид прокладки кабеля затруднен и менее надежен.
Кабельная эстакада состоит из вертикальных колонн и горизонтальных прогонов, опирающихся на колонны и закрепленных на них.
Унифицированные элементы сборной секции - плоская ферма, Х-образные раскосы, скобы с болтовым соединением изготавливаются на заводе по чертежам из профильной трубы квадратного сечения.
Опорные косынки, опорные пластины, опорные пластины Х-образного раскоса и узлы заземления изготавливают из листа горючего проката.
Опорная пластина предназначена для болтового соединения плоской фермы к фундаменту, к дополнительной плоской ферме, или к горизонтальному прогону кабельной эстакады. Опорная пластина установлена на торцах профильной трубы плоской фермы, перпендикулярно ее оси. Опорная пластина представляет из себя пластину с тринадцатью сквозными отверстиями: одно сквозное отверстие по центру для снижения общего веса конструкции и покрытие поверхности металла внутри профильной трубы горячим цинкованием, четыре других сквозных отверстий для болтового соединения сборной секции к фундаменту или к другой сборной секции, восемь сквозных отверстий для крепления горизонтального прогона кабельной эстакады скобами с болтовым соединением.
Опорная косынка предназначена, во-первых, для повышения механической прочности несущего элемента, а во вторых для присоединения заземляющего проводника болтовым соединением. Опорные косынки размещают у торцов профильной трубы пространственной фермы длинной стороной вдоль пространенной фермы, по одной опорной косынке на каждой стороне профильной трубы.
Узел заземления предназначен для присоединения заземляющим проводником, пространственных ферм между собой или к фундаменту, для создания электрической связи всех сборных секций и видимого присоединения. К узлу заземления возможно присоединение заземляющего проводника с помощью болтового соединения или приваркой.
Заземляющим проводником называется проводник, соединяющий заземляемые части с заземлителем, он может быть выполнен из металлической полосы или гибкого провода.
Узел заземления представляет собой S-образную пластину, с одним сквозным отверстием для болтового присоединения гибкого или жесткого заземляющего проводника. Узел заземления устанавливают у одного конца у косынки и приваривают к профильной трубе пространственной колоны. К узлу заземления заземляющий проводник можно приварить жесткий заземляющий проводник, например оцинкованную стальную полосу, размером 40×4 мм или 50×4 мм. После приварки заземляющего проводника к узлу заземления поверхность метала, в районе сварочного шва зачищают, грунтуют и покрывают спрей-краской.
Сборная секция образуется минимум одной плоской фермой, которая состоит из двух профильных труб 1, связанных между собой V - образным раскосом 4 с помощью сварных соединений. Количество V - образного раскоса 2 определяет, длину плоской фермы, Угол и длина V-образного раскоса определяет ширину плоской фермы. Высота колоны задается, исходя из условий прохождения трассы кабельной эстакады при пересечениях коммуникаций и действующей нормативно-технической документации, и определяется в основном длиной плоской фермы. Согласно фиг. 6, заявленная пространственная ферма может иметь разные высоты, высота находится в диапазоне от 0,5 до 3 м. Высота вертикальной колонны, состоящей из сборных секций находится диапазоне от 0,5 до 8 м. Заявленная конструкция обеспечивает достаточную прочность для всего вышеуказанного диапазона высот.
К торцам плоской фермы приваривают опорные пластины 2 с тринадцатью сквозными отверстиями, одно центральное отверстие 8 для циркуляции воздуха внутри профильной трубы 1 и уменьшения общего веса колонны и четыре сквозных отверстий 7 для болтового соединения несущего элемента с фундаментом, с дополнительной плоской фермой или с горизонтальным прогоном эстакады, еще восемь сквозных отверстий 6 для крепления скобой сборной секции к элементам эстакады. Сквозных отверстий в опорной пластине 2 может быть больше, и схема размещения сквозных отверстий может отличаться в зависимости от присоединяемой конструкции. Перпендикулярно опорной пластине 2 вдоль плоской фермы 1 у торцов приваривают по одной опорных косынки 3 с трех сторон профильной трубы 1.
Х - образный раскос состоит из профильных труб Х-образного раскоса 9 и опорных пластин Х-образного раскоса 11.
Опорные пластины Х-образного раскоса 11 выполняют из листа горячего проката. В опорных пластинах Х-образного раскоса 11 выполнено три отверстия, два отверстия 12 для крепления к плоской ферме скобой 15 через болтовое соединение, одно сквозное отверстие 10 для снижения общего веса конструкции.
Все унифицированные элементы сборной секции изготавливают из стальных профильных труб квадратного сечения, предпочтительно материал труб один из следующий: сталь марки Ст3 или 09Г2С, AISI 304, AISI 316, AISI 321.
Для изготовления плоской фермы 1 используют профильную стальную трубу квадратного сечения, с толщиной стенки от 3 до 8 мм, предпочтительно 6 мм, при этом толщина стенок профильной трубы для V - образных раскосов и X - образных раскосов от 2 до 6 мм, предпочтительно 6 мм; толщина опорной пластины от 10 до 20 мм, предпочтительно 10 мм, толщина опорных косынок от 10 до 16 мм, предпочтительно 8 мм.
Плоскую ферму 1 изготавливают предпочтительно из профильных труб с размерами 60×60×4 мм (длина х ширина х толщина), или 80×80×6 мм, или 100×100×6 мм, или 120×120×8 мм.
V - образный раскос 7 и Х - образный раскос 5 изготавливают предпочтительно из труб с размерами 40×40×6 мм, 30×30×4 мм.
Размеры профильных труб могут быть и другие.
Указанные в полезной модели параметры обеспечивают легкость конструкции при достаточной жесткости и прочности и быстрого выполнения строительно-монтажных работ при применении в кабельных эстакадах.
Операции изготовления конструкции следующие (фиг.10):
1. Подготавливают стальные профильные трубы с заданными параметрами, например 60×60×4 мм, 80×80×6 мм, 100×100×6 мм, 120×120×8 мм.
2. Нарезают следующие элементы:
четыре профильные трубы, с заданной длиной, например 3 м;
восемь опорных пластины 2, с заданными габаритными размерами, например 220×220 мм;
двенадцать опорных косынки 3, с заданными габаритными размерами, например 125×60 мм;
двенадцать профильных труб для образования V-образных раскосов 5 с заданной длиной, например 0,63 м;
четыре профильных трубы для образования V-образных раскосов 5 с заданной длиной, например 0,29 м;
две парильных трубы для Х образные раскоса 7 с заданной длиной, например 0,54 м;
две парильных трубы для Х образные раскоса 7 с заданной длиной, например 0,31 м;
восемь опорных пластины для Х-образного раскоса, с заданными габаритными размерами, например 130х50 мм;
четыре узла заземления 13, с заданными габаритами, например 225×70 мм;
3. Сверлят отверстия в опорных пластинах 2, опорных косынках 3.
4. Сверлят отверстия в опорных пластинах Х-образного раскоса 11.
5. Сверлят отверстие в узлах заземления 13.
6. К одной профильной трубе 1 приваривают две опорных пластины 2, двенадцать опорных косынок 3, два узла заземления 13, согласно фиг.1.
7. Сваривают из профильной трубы 9 и сборных пластин 11 два Х-образные раскосы 14.
8. Покрывают все элементы сборной секции горячеоцинкованным покрытием.
Вариант 1 осуществления
В данном варианте раскосы колоны покрыты органопластиками, такое решение, во-первых, обеспечивает высокую защиту самых нагруженных элементов от неблагоприятных условий окружающей среды, во-вторых, обеспечивает повышенную прочность растягивающим усилиям при сохранении небольшого веса. Толщина покрытия может составлять от 0,1 до 2 мм.
Вариант 2 осуществления
В данном варианте в Х-образные раскосы 14 выполнены из титана или алюминия.
Благодаря меньшей плотности алюминия и титана удается повысить надежность изделия, обеспечивая не большой вес.
Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидными другие варианты осуществления полезной модели, не выходящие за переделы сущности и объема данной полезной модели.
Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключат множественности элементов, если отдельно не указано иное.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и что данная полезная модель не должна ограничиваться конкретными показателями и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.
Сборка пространственной фермы на объекте:
Размещают горизонтально на ровной площадке четыре плоских фермы. Связывают плоские фермы по две штуки жестко между собой X-образными раскосами 14 скобами при помощи болтовых соединений, образуя две сборные секции. Стыкуют две сборные секции с помощью болтового соединения 20, образуя пространственную ферму, которую можно установить вертикально на фундамент и использовать, как колонну для эстакады или можно использовать как горизонтальный прогон для кабельной эстакады. Соединяют дополнительно две сборные секции заземляющим проводником 18 не менее чем в двух местах через узлы заземления 5 болтовым соединением;
Для варианта использования пространственной фермы в виде вертикальной колонны для кабельной эстакады операции следующие.
Устанавливают пространственную ферму на фундамент 16 вертикально с помощью подъемного механизма (автокрана). Крепят пространственную ферму опорными пластинами 2 к фундаменту 16 анкерными болтами 17. Подключают пространственную ферму к контуру заземления не менее, чем в двух местах через узел заземления 5, приваркой или болтовым соединением. Место приварки заземляющего проводника к узлу заземления грунтуют и красят цинковой спрей-краской.
Для вариант использования пространственной универсальной фермы в виде горизонтального прогона для кабельной эстакады, следующие операции. Устанавливают пространственную ферму на смонтированные колоны кабельной эстакады с помощью подъемного механизма (автокрана). Крепят горизонтальный прогон с помощью скоб к опорным пластинам 2 колонны эстакады. Соединяют горизонтальный прогон к вертикальной колонне заземляющим проводником не менее чем в двух местах через узлы заземления 5 болтовым соединением.
Возможен вариант вертикальной сборки пространственной фермы установки, не выходящий за переделы сущности и объема данной полезной модели.
Таким образом, заявляемая конструкция пространственной фермы высокой заводской готовности из-за сокращения количества элементов сборной секции. На строительной площадке для сборки секции используют всего вида четыре вида элементов: плоская ферма, скоба, Х- образный раскос, что позволяет сократить время строительно-монтажных работ, снизить габаритные размеры элементов и уменьшить их массу, что в комплексе снижает затраты на изготовление и транспортировку к месту строительства и обеспечивает легкость сборки требуемой конфигурации за счет использования болтовых соединений. При необходимости можно разобрать пространственную колонну, перевезти и собрать в новом месте строительства.