ПОКРЫТИЕ ИЗ ТРЕХГРАННЫХ ФЕРМ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области строительства, а более конкретно к несущим металлическим конструкциям покрытия производственных и общественных зданий.
Известны конструкции бесфасонных покрытий из трехгранных ферм с поясами и наклонной решеткой из круглых труб (Беленя Е.И. и др. металлические конструкции, специальный курс, - М: 1982 с.57-60). По верхним поясам этих ферм уложены прогоны, на которые опираются ограждающие конструкции. Недостатком таких покрытий является большое количество прогонов и сложность выполнения пространственных узлов сопряжении труб, что ведет к повышенному расходу металла и трудоемкости изготовления.
Известно покрытие из трехгранных ферм по патенту РФ на изобретение №2188287. Каждая отдельная трехгранная ферма покрытия состоит из двух верхних коробчатых поясов и одного нижнего, также коробчатого пояса, соединенных между собой раскосной решеткой. Все коробчатые пояса имеют пентагональное сечение и выполнены каждый из жестко соединенных между собой швеллера и уголка. Раскосная решетка выполнена из одиночных уголков, приваренных полками к полкам поясных уголков. Стенки швеллеров верхних поясов расположены вертикально, а стенки нижнего пояса горизонтально. Верхние пояса объединены по полкам профнастилом. Недостатком данной фермы является сложность ее сборки и разборки, например, в полевых условиях.
Известны также устройства беспрогонных фасонных покрытий из трехгранных ферм с коробчатыми сечениями двух верхних поясов прямоугольного сечения, образованных из состыкованных перьями уголков и нижним поясом из одиночного уголка, к которым с помощью фасонок прикреплены раскосы. (Авторское свидетельство СССР на изобретение №1544921). Это устройство принято за прототип заявляемой модели по всем четырем вариантам. Металлоемкость покрытия по прототипу ниже, чем в покрытии по патенту №2188287. Недостатком таких покрытий является трудоемкость изготовления, поскольку для пропуска фасонок необходимо в перьях уголков верхних поясов трехгранной фермы выполнять соответствующие вырезы, а фасонок в покрытии большое количество.
Задача полезной модели состоит в том, чтобы при низкой металлоемкости и сохранении несущей способности снизить трудоемкость и упростить процесс сборки покрытия.
Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в объединении поясов трехгранной фермы с фасонками в один несущий элемент конструкции.
Задача решена следующим образом: как и прототип, заявленная модель по первому варианту содержит: покрытие из трехгранных ферм, объединенных профнастилом, каждая из которых содержит два верхних коробчатых пояса прямоугольного сечения, нижний пояс и раскосы, прикрепленные к поясам посредством фасонок. В отличие от прототипа в полезной модели по первому варианту фасонки выполнены в виде дискретных уголков, приваренных перьями к верхним и нижнему поясам трехгранной фермы, при этом нижний пояс выполнен в виде швеллера, стенка которого обращена к верхним поясам трехгранной фермы.
Покрытие из трехгранных ферм по второму варианту, как и прототип, объединено профнастилом и каждая трехгранная ферма содержит два верхних коробчатых пояса прямоугольного сечения, нижний пояс и раскосы, прикрепленные к поясам посредством фасонок. В отличие от прототипа в покрытии по второму варианту заявляемой полезной модели фасонки выполнены в виде дискретных уголков, приваренных перьями к верхним и нижнему поясам трехгранной фермы, при этом нижний пояс выполнен из круглой трубы.
Заявляемое устройство по третьему варианту имеет общее с прототипом варианту то, что в покрытии из трехгранных ферм, объединенных профнастилом, каждая трехгранная ферма содержит два верхних коробчатых пояса прямоугольного сечения, нижний пояс и раскосы, прикрепленные к поясам посредством фасонок. В отличие от прототипа фасонки выполнены в виде дискретных уголков, приваренных перьями к верхним и нижним поясам трехгранной фермы, при этом нижний пояс выполнен в виде спаренных полками уголков, свободные полки которых обращены к верхним поясам трехгранной фермы.
В покрытии из трехгранных ферм, объединенных профнастилом по четвертому варианту, каждая трехгранная ферма, как и прототип, содержит два верхних коробчатых пояса прямоугольного сечения, нижний пояс и раскосы, прикрепленные к поясам посредством фасонок. В отличие от прототипа фасонки выполнены в виде
дискретных уголков, приваренных перьями к верхним и нижнему поясам трехгранной фермы, при этом нижний пояс выполнен в виде двутавра.
В заявляемых вариантах покрытия из трехгранных ферм раскосы могут быть выполнены в виде уголков или в виде круглых труб. Возможно выполнение верхних и нижнего поясов трехгранной формы из стали разных марок.
Предлагаемая полезная модель позволяет осуществить как полное заводское, так и полное монтажное изготовление, удобна при транспортировке и монтаже. Таким образом, при сохранении и соблюдении всех необходимых рабочих параметров заявленная конструкция в сравнении с прототипом более простая в монтаже за счет отсутствия дополнительных операций по вырезке мест для крепления фасонок. Как следствие уменьшается трудоемкость. Во всех вариантах исполнения предложенная конструкция позволяет выполнить монтаж из наиболее доступных видов проката, обеспечивает возможность замены сварного соединения болтовым, позволяет применять разные марки стали. Во всех вариантах покрытия дискретные уголки, прочно закрепленные на поясах, выполняют не только роль соединительного элемента, но и посаженные на пояса образуют с поясом единый несущий элемент. Это, в свою очередь, повышает несущую способность при малой металлоемкости. То, что сборка предложенного покрытия по каждому из вариантов менее трудоемка в сравнении с прототипом, является очевидным фактом. То, что предложенная конструкция позволяет применить для изготовления верхних и нижних поясов сталь разных марок, делает конструкцию более дешевой.
Как видно, все заявляемые варианты покрытия из трехгранных ферм имеют одно и то же назначение, решают одну и ту же задачу и при реализации достигается один и тот же технический результат. Варианты объединены единым творческим замыслом, поэтому полезная модель соответствует требованию «единства полезной модели».
Полезная модель поясняется чертежами
На фигуре 1 изображен общий вид трехгранных ферм заявляемого покрытия; на фигуре 2 разрез А-А покрытия из трехгранных ферм. На фигуре 3 изображено соединение раскоса из уголка с верхним поясом на болтах. На фигуре 4 изображен вид В-В фигуры 3. На фигуре 5 - общий вид узла соединения раскоса из уголка с верхним поясом на сварке. На фигуре 6 - общий вид узла соединения раскоса из круглой трубы с верхним поясом на болтах. На фигуре 7 - общий вид узла соединения раскоса из круглой трубы с верхним поясом на сварке. На фигуре 8 изображено соединение раскоса с нижним поясом по первому варианту. На фигуре 9 изображено соединение раскоса с нижним поясом по второму варианту. На фигуре 10 изображено соединение раскоса с нижним
поясом по третьему варианту. На фигуре 11 изображено соединение раскоса с нижним поясом по четвертому варианту.
Трехгранная ферма заявляемого покрытия по всем вариантам содержит два верхних пояса 1, нижний пояс 2 и раскосы 3 (фигура 1). Верхний пояс 1 может быть выполнен как из готового стального проката, так и выполнен из состыкованных перьями уголков, как в прототипе. Нижний пояс 2 выполнен в виде швеллера (фигура 8), или в виде круглой трубы (фигура 9), или в виде спаренных уголков (фигура 10), или в виде двутавра (фигура 11). Раскосы 3 закреплены на верхних поясах 1 с помощью фасонок в виде дискретных уголков 4. Крепление возможно с помощью болтов 5 (фигуры 3, 4, 6) или с помощью сварки (фигуры 5, 7). На нижних поясах раскосы 3 закреплены с помощью фасонок в виде дискретных уголков 6. Профнастил 7 завершает формирование покрытия из трехгранных ферм.
Изготовление заявляемого покрытия по каждому из вариантов производят следующим образом.
Изготовление верхнего пояса: готовый стальной прокат прямоугольного сечения или состыкованные перьями уголки и дискретный уголок 4 стыкуют между собой сварными швами. Грани верхних поясов 1 служат опорами для настила 7. Наклон полок дискретных уголков 4, 6, приваренных к верхним и нижним поясам, соответствует требуемым плоскостям элементов раскосной решетки. Элементы раскосной решетки (раскосы 3), выполненные либо из уголков, либо из круглой трубы, соединяют с фасонками 4 с помощью сварки или болтов 5. Нижний пояс 2 (швеллер, или трубу, или спаренные уголки, или двутавр в зависимости от варианта выполнения) стыкуют с дискретным уголком 6. Раскосы 3 приваривают к полкам дискретных уголков 6.
Конструкция покрытия во всех вариантах исполнения не требует изготовления прогонов; достаточно перекрытия профнастилом, который одновременно совмещает несущие и ограждающие функции.
Покрытие работает как пространственная стержневая система. Верхний пояс 1 работает как сжато-изогнутый стержень. Нижний пояс 2 работает как растянутый стержень, примыкающие раскосы 3 работают в условиях растяжения или сжатия. Профнастил 7 работает на изгиб. Такая конструкция обеспечивает прочность при сжатии с изгибом и одновременно пространственную жесткость, а значит и повышенную несущую способность для всех заявленных вариантов покрытия из трехгранных ферм.