СПОСОБ СБОРКИ КАРКАСА СТАЛЬНОЙ ТЕНТОВОЙ КОНСТРУКЦИИ
METHOD TO ASSEMBLE CARCASS OF STEEL TENT STRUCTURE

Изобретение относится к области строительства, касается быстровозводимых зданий и сооружений различного назначения, пригодных для различных спортивных, хозяйственных, производственных и других нужд, в виде накрытых от воздействия погодных условий, площадок различных размеров.
Известна быстросборная каркасно-тентовая конструкция по патенту РФ на полезную модель №77883 М.кл. E04B 1/342 и технология ее сборки. Каркасно-тентовая конструкция содержит каркас, состоящий из прямоугольного в плане основания, полукруглых ферм, соединенных между собой обрешеткой, и ветровых стоек - по две на каждый торец конструкции, и тент ПВХ. Между ветровыми стойками закреплены направляющие, выполненные с возможностью установки створок раздвижной двери, при этом каждая ферма состоит из трех частей: средней и двух боковых, выполненных в виде опорных стоек и части кровли, причем обрешетка выполнена с возможностью крепления к ферме с помощью Г-образного уголкового соединения на обрешетке и петлевого соединительного элемента фермы, а опорные стойки соединены по диагонали жесткостными элементами. Фермы установлены на расстоянии 2,5 м друг от друга. Обрешетка выполнена из трубы круглого или квадратного сечения. Жесткостные элементы представляют собой стальные тросы или тяжи с затяжкой талрепами. Конструкция собирается из прямоугольного в плане основания и полукруглых ферм пролетом 10 м. Фермы устанавливаются на расстоянии 2,5 м друг от друга. Отдельные части фермы соединяются между собой с помощью болтовых соединений через накладки. Между собой фермы соединены стальной обрешеткой, выполненной из трубы круглого сечения диаметром 50 мм или квадратного сечения.
К недостаткам известного способа сборки каркаса можно отнести сложности, связанные с подъемом ферм и необходимостью осуществлять сборочные операции на высоте в 3,5-4 метра.
Известна более совершенная конструкция каркаса ангара и более совершенная технология его сборки. См. патент РФ на изобретение №2449093 - прототип. Каркас быстровозводимого сооружения подкосно-ригельного типа, включающий шарнирно соединенные элементы арочно-рамной конструкции, так что стойки сопряжены с ригелями шарнирно, подкосы с ригелями и стойками также соединены шарнирно, имеются шарниры центральный и опорные, при этом каркас выполнен с дополнительными поворотными шарнирами в ригеле между стойкой и примыканием подкоса, а также в пределах длины подкоса, причем участки подкосов, примыкающие к ригелю, жестко присоединены к нему так, что вместе с элементами стойки и ригеля образуют ячейку выпуклого четырехзвенного механизма, геометрия которого обеспечивает возможность конструкции до монтажа опираться на площадку шарнирными узлами подкосов, а центральный шарнир при этом находится выше опорных шарниров. Каркас выполнен с дополнительными ячейками четырехзвенного механизма, которые объединены с основными по типу пантографа. Каркас выполнен в виде пространственного блока, который включает, по крайней мере, две рамы, соединенные связями.
Способ монтажа каркаса быстровозводимого сооружения включает раскладку элементов на площадке, соединение элементов в узлах, установку каркаса на фундамент и подъем в проектное положение, при этом подъем каркаса производят за счет сближения и стягивания противоположных узлов ячеек четырехзвенного механизма, например, с помощью лебедок.
К недостаткам известного способа-прототипа можно отнести ненадежность конструкции, связанной с постоянным напряжением стянутых узлов, и возможность изменения геометрии и жесткости конструкции в шарнирных соединениях. К тому же установка дополнительных соединительных связей по окончательной фиксации положения конструкции предполагает длительную работу сборщиков на высоте.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение технологии сборки элементов каркаса и осуществление сборки на рабочей сборочной площадке на доступной для сборщиков высоте. Поставленный технический результат достигается сочетанием общих с прототипом известных признаков, включающих установку каркаса на фундамент, соединение элементов каркаса друг с другом и натяжение тента ПВХ и новых признаков, заключающихся в том, что сборку каркаса ангара осуществляют секциями, содержащими, по меньшей мере, по две арки, путем шарнирного крепления оснований каждой арки на опорных пятах одной продольной стороны фундамента, после чего на каждом из несущих элементов оснований арки в заданном порядке закрепляют несущие элементы дугообразных и прямолинейных пролетов, заканчивающихся вторым основанием, которое закрепляют на опорной пяте противоположной стороны фундамента, при этом, присоединение пролетов каждой секции арок осуществляют последовательно на доступной для сборщика высоте, приподнимая каждый раз собранные элементы конструкции на требуемую высоту за счет шарнирного соединения оснований секции с пятами фундамента, после чего арки и секции каркаса ангара соединяют друг с другом при помощи поперечных балок.
Пролеты каждой арки друг с другом соединяют при помощи направляющих смонтированных на боковых сторонах несущих элементов одного пролета и соответствующих отверстий в них для болтовых соединений через вмонтированный в полость несущего элемента другого пролета антидеформационный узел.
Направляющие несущих элементов с отверстиями для болтовых соединений закрепляют на боковых их сторонах и выполняют в виде пластин или в виде уголков.
Антидеформационный узел выполняют в виде двух пластин и соединяют их друг с другом при помощи, по меньшей мере, одной распорной втулки, при этом в пластинах выполняют отверстия для болтов совпадающие с отверстиями втулок.
Несущие элементы пролетов выполняют в виде труб прямоугольного или круглого поперечного сечения.
Для повышения жесткости соединенных арок каркаса, по меньшей мере, в трех промежутках ферм - в двух по краям и в одном в центре каркаса между соседними поперечными балками, под углом преимущественно в 45° устанавливают стяжки.
Новизной предлагаемого изобретения является сборка каркаса секциями, содержащими, по меньшей мере, по две арки, путем шарнирного крепления оснований каждой арки на опорных пятах одной продольной стороны фундамента, после чего на каждом из несущих элементов оснований арки в заданном порядке закрепляют несущие элементы дугообразных и прямолинейных пролетов, заканчивающихся вторым основанием, которое закрепляют на опорной пяте противоположной стороны фундамента, при этом, присоединение пролетов каждой секции арок осуществляют последовательно на доступной для сборщика высоте, приподнимая каждый раз собранные элементы конструкции на требуемую высоту за счет шарнирного соединения оснований секции с пятами фундамента, при этом арки и секции каркаса ангара соединяют друг с другом при помощи поперечных балок.
Сборка каркаса ангара секциями, содержащими, по меньшей мере, по две арки, путем шарнирного крепления на одной стороне фундамента оснований каждой арки на опорных пятах позволяет одновременно собирать две, три, четыре и более арок ангара одновременно. После прикрепления к основаниям, например, дугообразных пролетов за счет шарнирного соединения основания с пятой арки секции и за счет изменившейся геометрии приподнимаются, а другой край этих присоединенных пролетов остается на уровне пола и после подъема секции грузоподъемным механизмом на доступную для сборщика высоту появляется возможность прикрепить к уже прикрепленному дугообразному пролету другие один или два прямых пролета и т.д.
Признаки соединения пролетов каждой арки друг с другом при помощи направляющих смонтированных на боковых сторонах несущих элементов одного пролета и соответствующих отверстий в них для болтовых соединений, с вмонтированным в полость несущего элемента другого пролета антидеформационного узла, закрепление направляющих несущих элементов с отверстиями для болтовых соединений на боковых их сторонах и выполнение в виде пластин или в виде уголков, выполнение антидеформационного узла в виде двух пластин, соединяемых  друг с другом при помощи, по меньшей мере, одной распорной втулки, с выполнением в пластинах отверстий для болтов совпадающих с отверстиями втулок, являются признаками дополнительными, способствующими достижению поставленного изобретением технического результата и направленными на более конкретное раскрытие основных признаков.
Выполнение несущих элементов пролетов в виде труб прямоугольного или круглого поперечного сечений, установка, по меньшей мере, в трех промежутках ферм - в двух по краям и в одном в центре каркаса между соседними поперечными балками, под углом преимущественно в 45° стяжек позволяет выполнить каркас устойчивым к нагрузкам, жестким и прочным.
Согласно проведенным патентно-информационным исследованиям предложенного сочетания известных признаков с новыми в источниках научно-технической и патентной информации не обнаружено, что позволяет отнести их к обладающим новизной. Совокупность новых и известных признаков предлагаемого способа не вытекает явным образом из существующего уровня техники, что позволяет отнести их к имеющим изобретательский уровень. Описание технологии осуществления предлагаемого способа позволяет отнести ее к промышленно выполнимым.
На прилагаемых графических материалах представлена последовательность сборки каркаса.
На фиг.1 схематично изображен общий вид каркаса, собранного по предлагаемому способу.
На фиг.2 схематично показаны три основания арок, шарнирно закрепленные на пятах одной продольной стороны фундамента соединенные поперечными балками.
На фиг.3 схематично показаны три основания арок, шарнирно закрепленные на пятах одной продольной стороны фундамента с прикрепленными к ним дугообразными пролетами и соединенные между собой поперечными балками.
На фиг.4 схематично показаны три основания арок, шарнирно закрепленные на пятах одной продольной стороны фундамента с прикрепленными к ним по одному дугообразному пролету и двумя прямыми пролетами и соединенные между собой поперечными балками.
На фиг.5 схематично показаны три основания арок, шарнирно закрепленные на пятах одной продольной стороны фундамента с прикрепленными к ним по одному дугообразному пролету, двумя прямыми и снова по одному дугообразному пролету и соединенные между собой поперечными балками.
На фиг.6 схематично показаны три основания арок, шарнирно закрепленные на пятах одной продольной стороны фундамента с прикрепленными к ним по одному дугообразному пролету, двумя прямыми, снова по одному дугообразному и вновь с двумя прямыми пролетами и соединенные между собой поперечными балками.
На фиг.7 схематично показаны три основания арок, шарнирно закрепленные на пятах одной продольной стороны фундамента с прикрепленными к ним по одному дугообразному пролету, двумя прямыми, снова по одному дугообразному, вновь с двумя прямыми пролетами и еще одним дугообразным пролетом, соединенные между собой поперечными балками.
На фиг.8 показано замковое соединение тента ПВХ с профильными накладками.
На фиг.9 показаны варианты направляющих, выполненных закрепленными на боковых сторонах несущего трубчатого элемента.
На фиг.10 показана последовательная установка антидеформационного узла в полость несущего элемента.
На фиг.11 показан карман тента ПВХ с размещенной в нем натяжной балкой.
Предлагаемый способ сборки осуществляют при помощи конструктивных элементов каркаса, состоящих из треугольной формы основания 1 с опорной пластиной 2, обеспечивающей шарнирное соединение 3 с пятой 4 фундамента 5. К основанию 1 арки каркаса последовательно в зависимости от требуемых размеров ангара, прикрепляют дугообразный 6, затем один, два или более прямых 7 пролета, затем вновь дугообразный 8 пролет, формирующий верх каркаса и вновь один, два или более прямых пролета 9, дугообразный 10 и основание 11, устанавливаемое на другой продольной стороне фундамента 5. Арки между собой соединены балками 12 при помощи соединительных элементов, выполненных в виде уголка 13 с отверстиями 14 для болтового соединения. Между соединительными балками, по меньшей мере, в трех промежутках между арками - в двух по краям каркаса и в одном в центре каркаса по диагонали установлены стяжки 15. В нижней части арок смонтированы натяжные балки 16 натяжения тента 17, который закрепляется на наружных поверхностях арок при помощи замкового соединения, выполненного в виде профильной накладки 18, закрепляемой на верхней поверхности арок и прутковой вставки-кедера 19 с закрепленным на ней тентом 17. Каждый несущий трубчатый элемент 20 пролета и основания снабжен направляющими, выполненными в виде жестко закрепленных на их боковых сторонах пластин 21 или уголков 13. Для предотвращения деформации трубчатого несущего элемента каждый из них в месте болтового соединения снабжен антидеформационным узлом 22, выполненным в виде двух пластин 23, связанных друг с другом при помощи, по меньшей мере, одной распорной втулки 24, с выполненными отверстиями 25 для болтов.
Боковые стороны каркаса выполнены из продольных и поперечных балок, предназначенных для установки дверей и закрепления тента.
Предлагаемый способ сборки каркаса осуществляется следующим образом:
При изготовлении фундамента 5 требуемых размеров по его периметру на заданном расстоянии устанавливают опорные пяты 4, к которым на продольной стороне фундамента 5 при помощи шарнирного соединения закрепляют, по меньшей мере, два основания 1 арок, объединяемых в секции. В зависимости от возможностей грузоподъемного механизма, принимаемого участие в сборке, количество одновременно закрепляемых на фундаменте оснований может быть, и три, и четыре, и пять, и более. Поскольку основание 1 одним краем закреплено шарнирно на фундаменте 5, то второй его край находится на полу сборочной площадки. Приподнимая основания 1 всех двух, трех и более арок на удобную для работы сборщика от пола высоту, например на монтажный стол, приступают к присоединению к основаниям 1 дугообразных пролетов 6. При этом на боковых сторонах несущих элементов оснований 1 и пролетов 6 выполнены направляющие в виде уголков 13 и/или пластин 22 с отверстиями для болтового соединения. При стыковке несущих элементов оснований 1 и пролетов 6 в полость одного из них, на котором нет направляющих, устанавливают антидеформационные узлы 22, которые предотвращают деформацию трубчатых несущих элементов при стягивании болтами и обеспечивают надежное их соединение. Все частично собранные арки соединяют между собой поперечными балками 12.
После закрепления дугообразных пролетов 6 на основаниях 1 частично собранная конструкция каркаса принимает вид, показанный на фиг.3. Далее к дугообразным пролетам прикрепляют при помощи направляющих, антидеформационных узлов 22 и болтовых соединений по два прямых 7 пролета, см. фиг.4. Далее, приподнимая собранную таким образом конструкцию на удобную для работы сборщиков высоту - на монтажный стол, к крайним прямым пролетам 7 прикрепляют дугообразный пролет 8 формирующий верх каркаса, и соединяют арки поперечными балками 12. Далее к дугообразному пролету 8 присоединяют два прямых пролета 9 и дугообразный пролет 10. Последним конструктивным элементом, присоединяемым к аркам секции, являются основания 11, закрепляемые на противоположной стороне фундамента 5.
В такой же последовательности осуществляют сборку других секций каркаса, включающих по две, три и более арок. На наружную поверхность собранного каркаса при помощи профильных накладок 18 и прутковых вставок-кедеров 19 закрепляют тент 17. На торцевые стороны каркаса при помощи поперечных и продольных балок устанавливают двери и закрепляют тент.
Пролеты каждой арки друг с другом соединяют при помощи направляющих смонтированных на боковых сторонах несущих элементов одного пролета и соответствующих отверстий в них для болтовых соединений, при этом в полость несущего элемента другого пролета вмонтирован антидеформационный узел 22.
Направляющие несущих элементов с отверстиями для болтовых соединений, жестко закрепленные на боковых их сторонах и выполненные в виде пластин 21 или в виде уголков 13, позволяют закреплять несущие элементы 20 оснований и пролетов друг с другом, а также присоединять поперечные балки и стяжки.
Выполнение антидеформационного узла 22 в виде двух пластин, соединенных друг с другом при помощи, по меньшей мере, одной распорной втулки с отверстиями для болтов, совпадающими с отверстиями втулок, позволяют в зависимости от габаритов каркаса ангара выбирать требуемую жесткость антидеформационных узлов 22 путем выполнения в них двух и более распорных втулок.
Несущие элементы пролетов в вариантном исполнении могут быть выполнены в виде труб прямоугольного или круглого поперечного сечения.
Для повышения жесткости соединенных арок каркаса ангара в промежутках между арками - в двух по краям и в одном в центре каркаса между соседними поперечными балками, под углом преимущественно в 45° устанавливают стяжки 15, обеспечивающие жесткость конструкции.
Конкретный пример осуществления предлагаемого способа.
При изготовлении фундамента 5 с размерами 30 метров на 40 метров по его периметру на заданном расстоянии установили 9 опорных пят 4 на каждой продольной стороне фундамента 5. К опорным пятам 4 при помощи шарнирного соединения закрепили по четыре основания 1, объединяемых в дальнейшем в секции. Свободные края оснований 1 находились на полу сборочной площадки. Все основания 1 соединили поперечными балками 12, объединяя их в секцию. Затем, приподняв основания 1 секции на удобную для работы сборщика от пола высоту - на монтажный стол высотой 80 см, приступили к присоединению к основаниям 1 дугообразных пролетов 6, на боковых сторонах несущих элементов которых были закреплены направляющие в виде уголков 13. В полости несущих элементов оснований 1 вмонтированы антидеформационные узлы 22, которые предотвратили деформацию трубчатых несущих элементов при стягивании их болтами и обеспечили надежное их соединение. Все частично собранные в секцию элементы конструкции соединили между собой поперечными балками 12. Далее, приподняв собранную конструкцию на удобную для работы сборщиков высоту, на монтажный стол, к дугообразным пролетам 6 прикрепили при помощи направляющих, антидеформационных узлов 22 и болтовых соединений по два прямых пролета 7. Далее, приподняв собранную таким образом конструкцию на удобную для работы сборщиков высоту, к крайним прямым пролетам 7 прикрепили дугообразный пролет 8, формирующий верх каркаса, и соединили арки поперечными балками 12. Далее к дугообразному пролету 8 присоединили два прямых пролета 9 и дугообразный пролет 10.
Последним конструктивным элементом, присоединяемым к аркам секции, были основания 11, закрепляемые на противоположной стороне фундамента 5. После сборки каркаса ангара на наружной поверхности арок при помощи профильных накладок 18 и прутковых вставок-кедеров 19 закрепили тент 17, натяжение которого осуществили при помощи болтовых соединений и натяжных балок 16. На торцевые стороны каркаса при помощи поперечных и продольных балок установили двери и закрепили тент, профлист или сэндвич-панель.
В настоящее время на предприятии изготовлено и собрано по предлагаемой технологии несколько каркасов ангаров различных размеров, которые проходят испытания. По окончании испытаний будет принято решение о широком использовании предлагаемого способа.