ПОКРЫТИЕ ИЗ ТРЕХГРАННЫХ ФЕРМ

Покрытие из трехгранных ферм, объединенных профнастилом, каждая из которых включает верхние и нижний трубчатые пояса пентагонального сечения, выполненные из жестко соединенных между собой швеллеров и уголков, и раскосную решетку из одиночных уголков, жестко соединенных с полками поясных уголков, отличающееся тем, что поясные уголки направлены обушком вниз, а полки раскосной решетки размещены непосредственно на полках поясных уголков.
Изобретение относится к области строительства, а более конкретно к строительным металлическим несущим конструкциям покрытий производственных и общественных зданий, а также могут быть использованы в качестве конструкций перекрытий, элементов комбинированных систем для подвески технологических устройств.
В настоящее время известны устройства бесфасоночных покрытий из трехгранных ферм с поясами и наклонной решеткой из круглых труб [1]. По верхним поясам укладывается прогоны, на которые, в свою очередь, опираются кровельное покрытие. Недостатками таких конструкций является значительное количество прогонов, сложности, связанные с исполнением узловых пространственных сопряжении труб, что приводит к повышению расхода металла и к увеличению трудоемкости. Известны устройства беспрогонных покрытий из трехгранных ферм [2] с коробчатым сечением двух верхних поясов, образованных из состыкованных уголков, и нижним поясом из одиночного уголка, к которым с помощью фасонок прикреплены раскосы. Недостатком таких покрытий является большое количество фасонок, что ведет повышенному расходу материала и трудоемкости изготовления.
Прототипом заявляемой конструкции покрытия является покрытие из трехгранных ферм, которое объединено профнастилом и содержит верхние и нижние пояса коробчатого (трубчатого) пентагонального сечения, выполненные
из жестко соединенных между собой швеллеров и уголков. Уголок нижнего пояса направлен обушком вверх, а стенки швеллеров верхних поясов и нижнего расположены ортогонально. Верхние и нижний пояса соединены с раскосной решеткой, выполненной из одиночных уголков. Раскосная решетка прикреплена торцами этих уголков к полкам поясных уголков [3]. Пентагональные сечения двух верхних поясов ориентированы с вертикальной постановкой стенок швеллера наружу, аналогичное сечение нижнего пояса -только с горизонтальной постановкой стенки швеллера. Таким образом, все обушки поясных уголков, находящихся в составе пятигранного сечения направлены вовнутрь трехгранной фермы. Недостатками данной конструкции следует признать то, что требуется дополнительная обрезка под углом сопряжения элементов раскосной решетки, возникают сложности с производством сварных швов для примыкания раскосов к поясу, которые сказываются на ограничении несущей способности узлового сопряжения, повышении деформативности всей конструкции, что влияет на надежность работы всей конструкции.
Задача изобретения состоит в том, чтобы снизить деформативность конструкции, а также упростить технологию и снизить трудоемкость изготовления покрытия при сохранении его несущей способности.
Задача решается следующим образом. Также как и в прототипе, трехгранные фермы объединены профнастилом. В состав каждой фермы входят верхние и нижний трубчатые пояса пентагонального сечения, образованные из жестко соединенных между собой швеллера и уголка, соединяющая их в
единую конструкцию, раскосная решетка из одиночных уголков, полки которых жестко соединены с полками поясных уголков. Но в отличие от прототипа поясные уголки направлены обушком вниз, а полки раскосной решетки размещены непосредственно на полках поясных уголков. Отличия от прототипа потверждают новизну заявляемого устройства.
Благодаря этим отличиям обеспечивается следующее:
- ориентация сечений поясов одинакова - стенки швеллеров в составе сечения ориентированы горизонтально вверх;
- элементы раскосной решетки не нуждаются в дополнительной обработке для осуществления примыкания к полкам поясных уголков при их соединении, то есть потребность резки концевых частей под углом примыкания отпадает;
- соединение элементов раскосной решетки к поясам производится простым наложением на полки поясных уголков, что позволяет их жестко закрепить посредством сварного соединения по перу и обушку уголка раскосной решетки.
Таким образом, одинаковая ориентация сечений поясов из пятигранной трубы позволяет несложно осуществлять примыкание и жесткое соединение элементов раскосной решетки, которые практически не нуждаются в обработке. Это позволяет снизить деформативность конструкции поскольку образуются достаточно жесткие узловые сопряжения и уменьшается их податливость. При этом значительно уменьшается трудоемкость изготовления, технология изготовления время подготовительных работ, так как предлагаемая
конструкция проста в изготовлении и позволяет осуществить полное заводское изготовление и сборку трехгранной фермы, удобна при транспортировке и монтаже. Также возможно изготовление таких конструкций на оборудованной специальными кондукторами монтажной площадке.
За счет жесткости узловых сопряжении появляется возможность уменьшить длину элементов раскосной решетки, но при этом сохранить высокую несущую способность покрытия.
При этом расчет параметров узловых соединений заявляемой конструкции отличается простотой.
Таким образом, в сравнении с прототипом заявляемая конструкция при сохранении необходимых рабочих параметров менее трудоемкая, проста в сборке и обладает более низкой металлоемкостью.
Из уровня техники не выявлены конструкции из трехгранных ферм, в которых все уголки поясов пентагонального сечения направлены обушком вниз. Это позволяет судить о наличии изобретательского уровня у заявляемой конструкции, поскольку явным образом не следует из уровня техники.
На фигуре 1 изображен - общий вид покрытия из трехгранных ферм; на фигуре 2 изображен поперечный разрез покрытия из трехгранных ферм.
Трехгранная ферма содержит два верхних пояса 1, нижний пояс 2 и раскосы 3. Верхний пояс 1 состоит из состыкованного швеллера и уголка при горизонтальной ориентации стенки швеллера; нижний пояс 2 - при аналогичной ориентации стенки швеллера; раскосы 3 - из одиночных уголков. Полки уголков 3 размещены непосредственно на полках поясных уголков
(фиг.2) и закреплены посредством сварки. Верхние пояса трехгранных ферм в горизонтальной плоскости связаны сплошным профнастилом 4 (фиг.2), который завершает формирование покрытия из трехгранных ферм. Между смежными трехгранными фермами не требуется размещения элементов 2 и 3 (фиг.1); достаточно перекрыть это свободное пространство настилом 4.
Изготовление покрытия из трехгранных ферм производят следующим образом: швеллер и уголок стыкуют между собой продольными сварными швами и образуют элементы поясов 1 и 2 пятигранного профиля сечения. Два верхних пояса 1 устанавливают с горизонтальной ориентацией стенки швеллера (как показано на фиг.3); нижний пояс 2 - также с горизонтальной ориентацией стенки швеллера. При этом стенки швеллеров верхних поясов 1 служат опорами для настила 4, а наклон плоскостей поясных уголков пятигранных профилей 1 и 2 соответствует требуемым плоскостям элементов раскосной решетки 3 для осуществления примыкания. Элементы раскосной решетки 3, выполненные из одиночных уголков, полки которых непосредственно размещают и приваривают по перу и обушку на полках поясных уголков соответственно верхнего 1 и нижнего 2 поясов. Образуется бесфасоночная пространственная трехгранная ферма полной заводской готовности. Бесфасоночные узлы достаточно жесткие, чтобы уменьшить податливость узловых сопряжении и снизить общую деформативность конструкции. Уменьшение значений расчетных длин элементов раскосной решетки за счет жесткости узловых сопряжении является эффективным средством снижения металлоемкости для раскосов, подбор сечений которых лимитируется предельной
гибкостью. Эта ферма удобна при транспортировке: ее габариты и устройство позволяют перевозить одновременно несколько ферм за счет их укладки "елочкой" в транспортное средство. На монтажной площадке к верхним поясам пространственной фермы без прогонов устанавливается и крепится профнастил 4 и образуется трехгранный блок покрытия. Он устанавливается в проектное положение. Следующий блок покрытия устанавливается так, что между ними образуется свободное пространство, не заполненное стержневыми элементами: достаточно перекрыть его лишь профнастилом 4, который одновременно совмещает несущие и ограждающие функции.
Это позволяет сократить количество элементов в покрытии из трехгранных ферм, снизить металлоемкость, трудоемкость и конечную стоимость. Конвейерная сборка и блочный монтаж дополнительно упрощают процесс изготовления и монтажа, делают его технологичным и менее трудоемким. Покрытие из трехгранных ферм работает как пространственная стержневая система с неразрезными поясами и примыкающими раскосами. 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 4 работает на изгиб как однопролетная или многопролетная гофрированная пластина. Конструктивные решения бесфасоночных узлов снижают общую деформативность конструкции. Покрытие из трехгранных ферм отличается повышенной пространственной жесткостью, как на стадии монтажа, так и в условиях эксплуатации и является индустриальной и технологичной конструктивной формой.