МОДУЛЬНАЯ РЕШЁТЧАТАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована для перекрытия зданий и сооружений, создания навесов для защиты от атмосферных осадков и солнечного излучения, а также для размещения антенных и радиопередающих установок на определенной высоте.
Известны решения, состоящие из прямолинейных стержней, воспринимающих сжимающую нагрузку, и множества гибких тросовых элементов, соединяющих отдельные стержни в единую систему [1, 2, 3]. Недостатки данных решений следующие: повышенная деформативность, неэффективность использования высокопрочных гибких элементов, низкая надежность эксплуатации, повышенная стоимость, сложность конструктивных решений.
Для снижения деформативности жесткие элементы непосредственно соединяются между собой при помощи шарниров [4-5].
Недостаток решения [4], состоящего из жестких решетчатых модулей, соединенных между собой на шарнирах и при помощи гибкого троса, - сложность получения разнообразных конструктивных форм, связанных с необходимостью применения различных по форме модулей.
Решение [5] не достаточно надежно в эксплуатации, т.к. трос (или цепь), объединяющий шарнирно соединенные между собой решетчатые модули, напряжен только внешней нагрузкой (например, собственным весом конструкции). Воздействие на конструкцию нагрузок противоположного знака (например, ветра) может привести к выключению соединительного троса (цепи) из работы вследствие сжатия и к геометрической изменяемости системы.
Решение [6], состоящее из жестких массивных (литых) модулей, соединяемых между собой встык при помощи продольного напрягающего троса, не достаточно надежно в эксплуатации вследствие возможного проскальзывания в узлах соединения модулей. Также, решение [6] сопряжено с существенным перерасходом материалов вследствие массивности используемых модулей.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является модульная строительная конструкция [7], состоящая из гибких поясов, выполненных из тросовых оттяжек, жестких продольных элементов, выполненных из отдельных секций, каждая из которых состоит из стержня, и жестких распорок, соединенных с данными секциями, объединяющих продольные элементы с гибкими поясами. Каждая секция продольного элемента соединена жестко с двумя распорками, лежащими на одной прямой, образуя плоские модули в форме литеры «Т». Плоские модули соединены шарнирно с опорами и соседними модулями. Для обеспечения геометрической неизменяемости плоские модули объединены связями и удерживаются в проектном положении тросовыми оттяжками. Решение [7] принимается за ПРОТОТИП.
Недостатки решения [7] - необходимость применения большого количества связей для обеспечения геометрической неизменяемости конструкции и наличие сжато-изогнутых элементов, работающих менее эффективно, по сравнению с центрально нагруженными стержнями.
Техническая задача полезной модели - упрощение конструктивного решения, сокращение затрат на монтаж строительной конструкции и снижение расхода материалов.
Технический результат полезной модели достигается применением модульной решетчатой строительной конструкции, состоящей из геометрически неизменяемых модулей, объединенных связями, удерживаемых в проектном положении напряженными тросовыми оттяжками, соединенных шарнирно с фундаментами или соседними модулями. Каждый модуль строительной конструкции состоит из шарнирных стержней, образующих две правильные треугольные пирамиды, имеющие общее основание.
Предлагаемое техническое решение описывается следующими графическими материалами:
На фиг. 1 приведена аксонометрическая схема модуля предлагаемой строительной конструкции.
На фиг. 2 приведен вид сверху модуля предлагаемой строительной конструкции и расположение связей (вариант 1).
На фиг. 3 приведена аксонометрическая схема предлагаемой строительной конструкции, состоящей из двух модулей (первый вариант расположения связей).
На фиг. 4 приведена аксонометрическая схема предлагаемой строительной конструкции, состоящей из двух модулей (второй вариант расположения связей).
На фиг. 5 приведен вид сверху модуля предлагаемой строительной конструкции и расположение связей (вариант 2).
Предлагаемое техническое решение (фиг. 1, 2, 3) состоит из геометрически неизменяемых модулей 9, объединенных связями 5 и удерживаемых в проектном положении напряженными тросовыми оттяжками 4.
С фундаментами модули 9 соединены шарнирными узлами 2б, а с соседними модулями - шарнирными узлами 2 и 2а (фиг. 1, 3), конструкция которых известна и не является предметом предлагаемого технического решения.
Для упрощения конструктивного решения и сокращения затрат на монтаж строительной конструкции (вследствие уменьшения количества связей), а также для снижения расхода материалов (вследствие применения центрально нагруженных стержней), каждый модуль 9 строительной конструкции выполнен из шарнирных стержней 1, 1а и 3, образующих две правильные треугольные пирамиды 8 и 8а, имеющие общее основание 7 (фиг. 1).
Тросовые оттяжки 4, для включения их в работу строительной конструкции, напряжены специальными натяжными приспособлениями 6 (например, талрепами или стяжными муфтами), конструкция которых известна и не является предметом предлагаемого технического решения.
Для уменьшения количества элементов и упрощения модульной строительной конструкции, предлагается установить связи-оттяжки 4а (фиг .4, 5), заменяющие связи 5 и оттяжки 4 (по фиг. 1-3).
Предлагаемая модульная строительная конструкция позволяет реализовать прямолинейные и криволинейные решетчатые стойки, арочные и сводчатые конструкции. Достигается это применением тросовых оттяжек 4 (или связей-оттяжек 4а) необходимой длины, совместно с унифицированными (одинаковыми) модулями 9.
Пространственная устойчивость и геометрическая неизменяемость предлагаемой строительной конструкции обеспечена наличием геометрически неизменяемых модулей 9 (жестких дисков), установкой каждого последующего (вышестоящего) модуля на ранее закрепленный от перемещений нижестоящий модуль, постановкой тросовых оттяжек 4, а также связей 5, либо связей-оттяжек 4а, а именно:
- тросовые оттяжки 4, напряженные в процессе монтажа строительной конструкции при помощи специальных приспособлений 6, удерживают от поворота модуль 9 относительно поперечных ортогональных друг другу осей X и Y, проходящих через неподвижные шарнирные опоры 2, принадлежащих плоскости, параллельной плоскости основания 7 модуля 9 (фиг. 1, 2);
- кручению модуля 9 относительно продольной оси Z, проходящей через неподвижные шарнирные опоры 2 перпендикулярно плоскости основания 7, препятствуют связи 5 (фиг. 1, 2);
- связи-оттяжки 4а (фиг. 4, 5) удерживают от поворота модули 9 относительно поперечных осей X и Y, проходящих через неподвижные шарнирные опоры 2, а также препятствуют кручению модулей 9 относительно продольных осей Z.
На строительную площадку предлагаемая модульная решетчатая строительная конструкция поставляется в виде набора одинаковых (унифицированных) модулей 9, связей 5 или связей-оттяжек 4а, а также множества тросовых оттяжек 4 (в общем случае различной длины).
Монтаж предлагаемой строительной конструкции производится следующим образом:
- на шарнирно неподвижную опору 2, принадлежащую ранее установленному и неподвижно закрепленному модулю 9, либо на опоры 2б являющиеся фундаментами строительной конструкции, устанавливается модуль 9. Модуль 9 временно закрепляется от перемещений известными способами;
- устанавливаются тросовые оттяжки 4 и, при необходимости, связи-оттяжки 4а. Производится натяжение 4 и 4а специальными приспособлениями, например, стяжными муфтами;
- при необходимости устанавливаются связи 5;
- производится монтаж следующего модуля аналогичным образом.
К преимуществам предлагаемого технического решения, относятся следующие:
- упрощение конструктивного решения и сокращение затрат на монтаж (вследствие уменьшения количества связей);
- снижение расхода материалов (вследствие применения центрально нагруженных стержней, вместо сжато-изогнутых элементов);
- возможность получения различных конструктивных форм;
- широкая область применения предлагаемого решения: стойки, навесы и арочные конструкции, эксплуатируемые как во временных, так и в постоянных сооружениях;
- возможность унификации элементов (модулей 9);
- возможность демонтажа и возведения на новой площадке с минимальными затратами.
ИСТОЧНИКИ
1. Авторское свидетельство СССР №305248, E04B 7/14, 04.07.1969.
2. Патент США №3169611, 14.03.1960.
3. Патент Франции №1377290, E04B, 10.04.1963.
4. Патент США №4259825, E04H 12/18, 07.04.1981.
5. Патент США №6131357, E04C 3/02, 17.10.2000.
6. Патент США №7634874, E04H 12/18, 22.12.2009.
7. Заявка РФ №2013117672/03(026121), 16.04.2013. (Прототип).