КАРКАСНО-ТЕНТОВЫЙ АРОЧНЫЙ АНГАР

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного производства, а именно к изготовлению и использованию каркасно-тентовых конструкций, которые могут быть использованы в качестве легких быстромонтируемых сооружений сельскохозяйственного назначения, пригодных для хозяйственных, производственных и других нужд в частности для откорма и выращивания животных или для хранения и переработки зерна и как временное укрытие от внешних воздействий при производстве различного вида сельскохозяйственных работ.
Известна «Быстро сборная каркасно-тентовая конструкция» по патенту ПМ №77883 М., кл. Е04В 1/342. Каркасно-тентовая конструкция содержит каркас, состоящий из прямоугольного в плане основания из стального профиля сечением 50 × 50 мм. с пролетом полукруглых решетчатых ферм шириной 10 метров, соединенных между собой обрешеткой и ветровых стоек - по две на каждый торец конструкции и тент ПВХ. При этом каждая решетчатая ферма состоит из трех частей: средней и двух боковых, выполненных в виде опорных стоек и части кровли. К основанию фермы закрепляются с помощью двух пальцев, а 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. Жесткостные элементы представляют собой стальные тросы или тяжи с затяжкой талрепами. Фермы устанавливаются на расстоянии 2,5 м друг от друга. Отдельные части фермы соединяются между собой через накладки. Между собой фермы соединены стальной обрешеткой, выполненной из труб диаметром 50 мм.
К недостаткам конструкции можно отнести низкую надежностью при воздействии на нее нагрузок из-за отсутствия фундамента, при сложности изготовления решетчатых ферм и крепления их к основанию при помощи двух пальцев.
Известна также конструкция каркаса ангара и технология его сборки. (Патент РФ на изобретение №2449093). Каркас быстровозводимого сооружения подкосно-ригельного типа, включает шарнирно соединенные элементы арочно-рамной конструкции, где 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. Монтаж каркаса 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 конструкции можно отнести сложность узлов ячеек и ненадежность, связанную 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 с использованием кранов и подъемников.
Известна также «Стальная тентовая конструкция» патент РФ №2553700, содержащая сложные фермы, выполненные в виде соединенных трех пролетов, содержащих по продольным сторонам трубчатые несущие элементы, соединенные между собой обрешеткой и смонтированные через опорные пяты на фундаменте, причем каждая ферма выполнена в виде соединенных при помощи направляющих трубчатых несущих элементов опорных стоек, при этом по меньшей мере одна опорная стойка каждой фермы шарнирно соединена с опорной пятой, смонтированной на фундаменте, а для предотвращения деформации трубчатых несущих элементов опорных стоек, прямых и дугообразных пролетов узел их соединения выполнен анти деформационным и распорным посредством вмонтирования в полость трубчатых несущих элементов, связанных друг с другом при помощи по меньшей мере одной втулки, при этом на наружной поверхности несущих элементов стоек и пролетов закреплен тент ПВХ. Тент ПВХ выполнен в виде отдельных полотен шириной, равной расстоянию между фермами и закреплен на наружной поверхности несущих элементов стоек, пролетов при помощи замковых соединений, выполненных в виде двухстороннего алюминиевого профиля с продольными пазами на боковых сторонах, соответствующих профилю кедера, закрепленного на боковых сторонах тента, на котором также смонтированы натяжные балки, связанные при помощи болтов с натяжными балками, смонтированными между опорными стойками каждой фермы, при этом расстояние между фермами может быть от 3 до 5 метров.
Недостатками конструкции следует считать сложность изготовления и монтирования секций каркаса на опорных пятах и тента из за наличия шарниров и пазов в замковых соединениях при значительной ширине пролетов.
Задачей полезной модели является создание более простой и надежной, функциональной более стойкой к нагрузкам каркасной конструкции из упрощенных ферм - арок для ускоренной сборки надежно и просто фиксируемых на раме и фундаменте для быстровозводимого многофункционального ангара шириной не мене 10 метров при длине по требованию заказчика, собираемого при минимуме номенклатуры комплектующих деталей при использовании легко монтируемого огнестойкого светопроницаемого тента повышенной прочности и надежности не требующего для сборки больших кранов и подъемников.
2
Проведенные прочностные расчеты показали, что поставленный технический результат для однотрубного составного арочного ангара шириной 11,6 метра, длинной порядка 80,8 метра, достигается тем, что каркас ангара собран из однотрубных сборных арок из четырех однотипных гнутых дугообразных секций, соединенных между собой через переходные вставки - втулки болтами и закрепленные внизу на наклонных опорных стаканах с шагом 1,5 метра, а опорные наклонные стаканы закреплены на продольных балках рамы, установленной на опорных стойках, забетонированных в ленточно-столбовом фундаменте, при этом торцевые арки усилены вертикальными стойками на высоту пролета, забетонированными в фундаменте и оборудованы воротами и поворотными вентиляционными окнами, при этом сборные арки между собой соединены продольными распорными балками, а каждая арка выполнена в виде соединенных при помощи направляющих трубчатых несущих элементов опорных секций, дугообразных пролетов с выполненными отверстиями для болтов, при этом на наружной поверхности несущих элементов стоек пролетов арок и балок закреплено тентовое покрытие из огнестойкого многослойного армированного полихлорвинилового полотна, при этом однотрубные сборные арки собраны из четырех гнутых дугообразных секций из труб диаметром 76×3 мм, а торцовые арки из труб 76×5 мм, гнутых по радиусу 6400 мм и имеющих на концах отверстия под болты крепления и соединения с опорными наклонными стаканами, а наклонные опорные стаканы закреплены на продольных балках рамы с наклоном 14 градусов к центру ангара на отметке высоты 1500 мм, причем продольные балки выполнены из квадратных труб 120×120×5 мм и закреплены на вертикальных стойках таково же сечения, забетонированных в фундаменте высотой 400 мм при нижней отметке -1500 мм, при этом вертикальные стойки торцевых арок выполнены из трубы 80×80×4 при высоте 4000 мм с приваренными накладками для установка ворот, вентиляционных окон и узлов крепления тента и двумя поперечными балками из труб 40×40, установленных одна на уровне фундамента, а другая на уровне продольных опорных балок, а огнестойкий многослойный армированный полихлорвиниловый тент выполнен в виде единого сваренного из отдельных полос полотна, шириной 3,65 метра и закреплен на наружной поверхности несущих элементов арок, стоек и пролетов при помощи соединения, выполненного в виде соответствующих профилю, закрепленного на боковых сторонах тента, на котором также смонтированы натяжные балки, связанные при помощи болтов с натяжными балками, смонтированными между опорными стойками каждой фермы, при этом используют в качестве полотна тентовое покрытие типа NOVASHIELD, плотностью порядка 356-410 г/м при ширине полотна 3,65 метра и толщиной порядка 0,5 мм с нижним температурным пределом -60°С.
Основные конструктивные размеры, как ширина пролета 11,6 метра, шаг арок 1,5 метра, диаметры труб арок, размеры продольных балок и стоек обоснованы расчетами и моделированием в 3D формате.
Новизной предложенного каркасно-тентового арочного ангара является выполнение каждой арки в виде соединенных при помощи направляющих втулок и болтов четырех одинаковых дугообразных трубчатых пролетов, при этом крайние дугообразные трубчатые элементы арки надеты свободными концами на наклонные опорные стаканы, закрепленные на продольных квадратных балках рамы, установленной через опорные стойки на ленточного-столбчатом фундаменте, причем опорные стойки забетонированы в фундаменте, при этом на наружной поверхности несущих элементов стоек и пролетов закреплен сплошной сваренный из полос армированный тент из синтетического полотна.
Проведенные расчеты и натурная проверка, показали, что, выполнение каждой сборной арки в виде соединенных при помощи направляющих втулок с болтовым соединением, дугообразных трубчатых пролетов и соединение каждой сборной арки с опорными наклонными стаканами на продольных балках рамы, указанных размеров, смонтированных через опорные стойки на фундаменте с закреплением арок на опорных стаканах болтами через фиксирующие отверстия, позволяет собирать надежную конструкцию арочного ангара различной длинны дополняя ее дугообразными трубчатыми арками (пролетами), при этом наличие наклонных опорных стаканов с фиксирующими отверстиями под болты крепления позволяет присоединить к ним через опорные стойки конструкции дополнительные арки объединив их в прочный каркас ангара и осуществлять последовательную сборку, собирая конструкцию на требуемую длину.
Наличие несущих элементов опорных стоек с продольных сторон пролетов в местах болтового соединения предотвращает деформацию несущих элементов в местах их соединения и позволяет получить жесткую надежную прочно соединенную на болтах конструкцию.
Признаки выполнения направляющих трубчатых несущих элементов каждого дугообразного пролета и опорных стоек арок с одной их стороны в виде жестко закрепленных по боковым сторонам несущих элементов, а с другой стороны выполнение в несущих элементах пролетов и стоек отверстий для болтовых соединений, выполнение тента в виде сплошного полотна, закрепленного на наружной поверхности несущих элементов стоек и Пролетов при помощи соединения на каждой арки и на тенте натяжных балок, связанных друг с другом при помощи болтов, являются признаками, раскрывающими конкретное выполнение конструкции и способствуют достижению поставленного технического результата.
Выполнение расстояния между сборными трубчатыми гнутыми арками равным 1,5 метра позволяет увеличивать кратно его длину без ущерба надежности и жесткости всей конструкции ангара.
Основные узлы и детали ангара схематично показаны ниже.
На Фиг. 1 показан эскиз общего вида каркасно тентового арочного ангара без тента с шириной пролета 11,6 метра (аксонометрия).
На Фиг. 2 показан эскиз общего вида каркасно тентового арочного ангара без тента с шириной пролета 11,6 метра (вид спереди на фундаменте).
На Фиг. 3 показаны чертежи наклонного опорного стакана крепления трубчатой арки к продольной балке ангара (отдельно и в сборе).
На Фиг. 4 показаны чертежи секции (однотрубного гнутого пролета) для сборки четырех секционной трубчатой арки.
На Фиг. 5 показана поперечная распорная балка.
На Фиг. 6 показаны направляющие втулки для сборки торцовых арок В и промежуточных арок А.
На Фиг. 7 показаны опорная стойка для торцевых арочных пролетов А, В - рама вентиляционного окна, Г и Д - конструкция ворот торцевой арки.
Предлагаемый каркасно-тентовый арочный ангар Фиг. 1 и Фиг. 2 состоит из трубчатых арок собранных из четырех одинаковых однотрубных гнутых элементов 1 с соединительными втулками 2, установленных на опорных стаканах 3, обеспечивающими соединение арки со стаканом 3, с опорной продольной балкой 4 закрепленной на опорных стойках 5, забетонированных в фундаменте 6. Арки между собой соединены распорными балками 7 при помощи соединительных элементов, выполненных в виде труб с отверстиями для болтового соединения. В нижней части арок смонтированы натяжные балки натяжения тента (не показано), который закрепляется на наружных поверхностях несущих элементов стоек и пролетов при помощи соединения, выполненного в виде накладок, закрепляемых на верхней поверхности арок и прутковой вставки с закрепленным на ней тентом. Торцовые стороны каркаса ангара дополнены двумя продольными балками 7 размером 40 × 40 мм, и вертикальными стойками 8 предназначенными для установки дверей 9 и рамы 10 для установки вентиляционного окна и закрепления тента.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При изготовлении фундамента 6 высотой 400 мм и требуемых размеров по его периметру на заданном расстоянии устанавливают опорные стойки 5, к которым по продольным сторонам фундамента 6 на высоте 1200 мм, закрепляют две продольные балки 4 для крепления наклонных опорных стаканов 3, устанавливаемых по ширине пролетов арок (ферм). Приподнимая незакрепленные края собранных арок, приступают к присоединению дугообразных арок из четырех гнутых элементов 1 к опорным стаканам 3. При этом на боковых сторонах несущих элементов пролетов закреплены направляющие - распорные трубы 7 с отверстиями для болтового соединения. Все частично собранные фермы соединяют между собой поперечными балками 7.
После закрепления дугообразных сборных арок частично собранная конструкция каркаса принимает вид, показанный на фиг. 1. К крайним торцовым пролетам прикрепляют следующий дугообразный пролет, и соединяют арки поперечными балками 7. В такой же последовательности осуществляют сборку других секций каркаса. На наружную поверхность собранного каркаса при помощи накладок и прутковых вставок закрепляют тент. На торцевые стороны каркаса при помощи поперечных 8 и вертикальных 9 балок устанавливают двери 10 и вентиляционное окно 11 также закрепляют тент.
Пролеты каждой арки друг с другом соединяют при помощи направляющих 7, и соответствующих отверстий в них для болтовых соединений.
Выполнение узла сборки арки из четырех секций 1 при помощи соединительных втулок 2 с отверстиями для болтов, совпадающими с отверстиями втулок и отводами, позволяет в зависимости от габаритов каркаса выбирать требуемую жесткость узлов путем соединения двух и более распорных балок 7 с торцовой или серидинными арками.
Гнутые несущие элементы арок в вариантном исполнении могут быть выполнены в виде труб прямоугольного или круглого поперечного сечения.
Выполнение тента в виде цельного, сваренного из полос, полотна, закрепленного на наружной поверхности несущих элементов каркаса при помощи принятого соединения, выполненного в виде профильной накладки, закрепленного на боковых сторонах тента, позволяет в сочетании с имеющимися между опорными стойками каждой сборной арки фермы и на тенте натяжными балками, связанными друг с другом при помощи болтов, надежно закреплять в соединениях тент и при помощи натяжных балок обеспечивать необходимое его натяжение.
Согласно проведенного литературного обзора и патентно-информационного поиска сочетания известных общих с прототипом и новых признаков предлагаемой разработке в источниках информации не обнаружено, что позволяет сделать вывод о их новизне. Указанное сочетание не вытекает явным образом из существующего уровня техники, что позволяет отнести их к имеющим изобретательский и технический уровень новизны, а описание работы конструкции с использованием предлагаемых существенных признаков позволяет отнести их к промышленно выполнимым.
В настоящее время на предприятии изготовлено и собрано несколько экспериментальных каркасно-тентовых арочных ангаров различных размеров по длине, которые проходят испытания. По окончании испытаний будет принято решение о широком использовании предлагаемой оригинальной конструкции каркасно тентового арочного ангара.