МНОГОСЕКЦИОННАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
MULTI-SECTION BUILDING STRUCTURE

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано 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.
Недостаток решения [7] - повышенная стоимость из-за наличия большого количества элементов, напрягающих тросовые оттяжки.
Техническая задача изобретения - уменьшение стоимости строительной конструкции путем применения инвентарных приспособлений, напрягающих тросовые оттяжки, а также сокращение затрат на ее транспортировку на строительную площадку.
Технический результат изобретения достигается применением многосекционной строительной конструкции, состоящей из гибких поясов, выполненных из напряженных тросовых оттяжек, соединенных с плоскими секциями, которые объединены связями и соединены шарнирно с фундаментами или соседними секциями. Каждая плоская секция состоит из распорки и двух стержней, расположенных под углом друг к другу, шарнирно соединенных между собой и с центром распорки. Напряжение тросовых оттяжек производится увеличением высот плоских секций путем перемещения одной из опор каждой секции.
Предлагаемое техническое решение описывается следующими графическими материалами:
На фиг. 1 приведен фрагмент предлагаемой строительной конструкции в процессе создания предварительных напряжений в тросовых оттяжках (вид сбоку).
На фиг. 2 приведен фрагмент предлагаемой строительной конструкции, состоящий из двух параллельных секций, объединенных связями (аксонометрическая схема).
На фиг. 3 приведен пример применения предлагаемого технического решения в конструкции стойки (вид сбоку).
На фиг. 4 приведена секция предлагаемой строительной конструкции в сложенном положении, подготовленном для транспортировки.
Предлагаемое техническое решение состоит из гибких поясов, выполненных из напряженных тросовых оттяжек 4, соединенных с плоскими секциями 9, которые объединены связями 7, 8 и соединены шарнирно с фундаментами или соседними секциями 10 (фиг. 1, 2).
Каждая плоская секция 9 состоит из распорки 3 и двух стержней 1, расположенных под углом друг к другу, шарнирно соединенных между собой и с центром распорки 3 в узле 2. С фундаментами или соседними секциями 10 стержни 1 соединены шарнирными узлами 2б и 2в.
Связи 7, выполненные из шарнирных стержней, объединяют соседние распорки 3, соединяясь с ними в шарнирных узлах 2а, образуя плоские жесткие диски 11 (фиг. 2).
Напряжение тросовых оттяжек 4 производится увеличением высот плоских секций 9 путем перемещения шарнирно подвижной временной опоры 2г по консольному участку 3а распорки 3 до совмещения с шарнирным узлом 2в (фиг. 1). Консольный участок 3а снабжен направляющей, конструкция которой известна и не является предметом предлагаемого технического решения.
Перемещение узла 2г по направлению к узлу 2в производится напрягающим тросом 5 при помощи натяжного приспособления 6 (например, стяжной муфты), конструкция которого известна и не является предметом предлагаемого технического решения.
Пространственная устойчивость и геометрическая неизменяемость предлагаемой строительной конструкции обеспечена установкой каждой последующей (вышестоящей) секции 9 на ранее закрепленные от перемещений нижестоящие конструкции (фундаменты, либо соседние плоские секции) 10, а также постановкой связей 7, 8 и тросовых оттяжек 4, а именно (фиг. 2):
- оттяжки 4, напряженные в процессе монтажа строительной конструкции, удерживают от поворота распорки 3 относительно поперечных осей Y, проходящих через неподвижные шарниры 2;
- связи 8 совместно с жесткими дисками 11 удерживают от поворота плоские секции 9 относительно поперечных осей X;
- жесткие диски 11, установленные на две шарнирно неподвижные опоры 2, предотвращают вращение относительно продольных осей Z.
На строительную площадку предлагаемая строительная конструкция поставляется в виде набора одинаковых (унифицированных) плоских секций 9 в сложенном (упакованном) состоянии (фиг. 4), связей 7, 8 и тросовых оттяжек 4, а также инвентарных напрягающих приспособлений (трос 5 и натяжное приспособление 6).
Монтаж предлагаемой строительной конструкции производится следующим образом (фиг. 1, 2):
- на установленные и закрепленные от перемещений опоры 10 (фундаменты, либо ранее смонтированные секции) монтируются плоские секции 9. Плоские секции 9 устанавливаются на шарнирно неподвижные 26 и подвижные 2г опоры, после чего временно закрепляются от перемещений известными способами (например, в кондукторах, либо поддерживаются грузоподъемными механизмами при помощи траверс);
- устанавливаются связи 7 и 8, а также тросовые оттяжки 4;
- устанавливаются напрягающие тросы 5 с натяжными приспособлениями 6. Производится перемещение подвижных опор 2г по консольным участкам с направляющими 3а, в направлении узлов 2в. В результате высоты монтируемых плоских секций увеличиваются, а в тросовых оттяжках 4 возникают предварительные напряжения;
- подвижные опоры 2г по достижению узлов 2в фиксируются неподвижно известными способами (например, на сварке или болтовым соединением), после чего инвентарные напрягающие тросы 5 с натяжными приспособлениями 6 демонтируются (для использования при монтаже следующей секции). Оставшиеся консольные участки 3а либо срезаются, либо применяются для крепления ламп освещения, оборудования или прочих элементов, используемых при эксплуатации предлагаемой строительной конструкции.
К преимуществам предлагаемого технического решения относятся следующие:
- технологичность создания предварительных напряжений, возможность применения инвентарных напрягающих приспособлений;
- компактность секций, подготовленных для транспортировки на строительную площадку (фиг. 4);
- возможность унификации элементов;
- возможность демонтажа и возведения на новой площадке с минимальными затратами;
- возможность получения различных конструктивных форм и широкая область применения.
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).