Каркас арочного здания

Полезная модель относится к строительным конструкциям, а именно, к каркасам зданий с большими пролетами, работающих преимущественно в условиях динамических нагрузок.
Известны каркасы арочных зданий, включающие арки с поясами и элементами решетки из трубчатых профилей, уголков, швеллеров или двутавров (Металлические конструкции. В 3 т. Т. 2. Конструкции зданий: учебник для строит, вузов / В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов, Г.И. Белый и др.; Под ред. В.В. Горева. - 3-е изд., стер. - М: Высш. Шк., 2004. стр. 255, рис. 5.6).
Недостатком таких технических решений является повышенная материалоемкость каркаса вследствие большого расхода стали на пояса арок, необходимости восприятия усилий распора дополнительными конструкциями и большого количества распорок и связей между поясами арок.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является каркас арочного здания, включающий арки с прогонами, каждая из которых выполнена из сборных секций, состоящих из верхнего и нижнего поясов и раскосов, соединительных фланцев и болтов, сборные секции арок выполнены в виде объемного элемента коробчатого сечения с криволинейными двумя верхними и двумя нижними поясами, а соединительные фланцы выполнены по периметру поперечного сечения сборной секции, причем пояса арки каждой сборной секции как в плоскости арочной конструкции, так и в диагональной плоскости сборной секции соединены с помощью раскосов так, что верхние и нижнее пояса сборной секции арки попарно связаны между собой, а все элементы верхней части арки и верхние прогоны, соединяющие арки друг с другом, образуют единую криволинейную поверхность (RU 28880, Е04В 1/24, 29.01.2003 г.).
Недостатком такого технического решения является повышенная материалоемкость каркаса вследствие большого расхода стали на пояса арок, необходимости восприятия усилий распора дополнительными конструкциями и большого количества распорок и раскосов между поясами арок.
Задача полезной модели - снижение материалоемкости каркаса арочного здания.
Технический результат достигается тем, что каркас арочного здания, включающий арки с прогонами, каждая из которых выполнена из сборных секций, состоящих из верхнего и нижнего поясов и раскосов, соединительных фланцев и болтов, причем пояса арки каждой сборной секции соединены прогонами и распорками, образуя единую криволинейную поверхность, имеет пояса и раскосы из трубчатых профилей, которые в верхнем поясе заполнены бетоном, а в нижнем поясе содержат предварительно напряженные элементы.
Раскосы арок каркаса арочного здания, в которых возникают сжимающие усилия от внешней нагрузки, дополнительно могут содержать бетон.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
- фиг. 1 - общий вид каркас арочного здания;
- фиг. 2 - поперечное сечение 1-1;
- фиг. 3 - поперечное сечение 2-2.
Каркас арочного здания включает арки 1 с прогонами 2, каждая из которых выполнена из сборных секций 3, состоящих из верхнего пояса 4, нижнего пояса 5 и раскосов 6, соединительных фланцев 7 и болтов 8, причем пояса 4, 5 арки 1 каждой сборной секции 3 соединены с помощью прогонов 2 и распорок 9, образуя единую криволинейную поверхность. Пояса 4, 5 и раскосы 6 выполнены из трубчатых профилей, верхний пояс 4 арки 1 заполнен бетоном 10, нижний пояс 5 арки 1 содержит предварительно напряженные элементы 11. Раскосы 6 арки 1, в которых возникают сжимающие усилия от внешней нагрузки, дополнительно могут содержать бетон 10. Предварительно напряженные элементы 11 нижнего пояса 5 располагаются в составе каждой сборной секции 3 арки 1 и могут быть выполнены, например, из трубчатых профилей с резьбовыми натяжителями 12, высокопрочной стрежневой арматуры или канатов. Размеры сборных секций 3 арки 1 определяются условиями их транспортировки.
Выполнение верхнего и нижнего поясов 4 и 5, раскосов 6 арки 1 из стальных труб уменьшает их гибкость, повышает устойчивость и изгибную жесткость, что позволяет уменьшить расход стали и снизить материалоемкость каркаса арочного здания в целом.
Заполнение верхнего пояса 4 и некоторых раскосов 6 арки 1 бетоном 10 повышает их несущую способность при действии внешних нагрузок и местного изгиба стенок сжатой стальной трубы, что позволяет уменьшить расход стали и снизить материалоемкость каркаса арочного здания.
Бетон 10, находясь в герметичном замкнутом контуре стальной трубы верхнего пояса 4 и раскосов 6 арки 1, обладает высокими прочностными характеристиками, не подвержен усадке, что снижает материалоемкость каркаса арочного здания.
Наличие предварительно напряженных элементов 11 с натяжителями 12 в составе нижнего пояса 5 арки 1 позволяет регулировать усилия в арке 1, частично воспринять распорные усилия в арке 1, добиться растягивающих усилий в нижнем поясе 5, как следствие минимизировать количество распорок 9 по нижнему поясу 5, что приводит к уменьшению расхода стали и, как следствие, к снижению материалоемкости каркаса арочного здания.
Несущая способность каркаса арочного здания обеспечивается подбором класса бетона, марки стали, размеров поперечного сечения элементов, величины натяжения предварительно напряженных элементов.
Применение предлагаемого технического решения позволит снизить материалоемкость каркаса арочного здания.