Элемент каркаса зданий

Полезная модель относится к области строительства, а именно к пространственным составным коробчатым опорным элементам каркаса зданий и сооружений (колонны, арки, портальные рамы, балки и т.п.).
Из существующего перечня аналогичных технических решений известен пространственный каркас сооружения, имеющий шестиугольную сотовую структуру, решетчатые грани которой раскреплены диагональными элементами жесткости (а.с. СССР №601363; Пространственный каркас сооружения; Е04В 1/18; 1978). Недостаток данного технического решения, препятствующий получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, заключается в малой изгибной жесткости решетчатых элементов каркаса и его значительной общей деформативности.
Также известно решение пространственного двухпоясного решетчатого каркаса купольного покрытия, образованного пересекающимися пространственными стержнями из трехгранных ферм (Трущев А.Г. Пространственные металлические конструкции: Учеб. пособие для вузов. - М.: Стройиздат, 1983. - с. 152, рис. XII.24). Недостаток данного решения заключается в малой местной жесткости решетчатого каркаса.
Известна конструкция строительного элемента замкнутого коробчатого сечения, ограниченного соединенными по боковым продольным сторонам профилированными листами трапециедального сечения (а.с. СССР №855146; Пустотелый строительный элемент; Е04С 3/00; 1981). К недостаткам известного решения следует отнести малую местную жесткость тонкостенных оболочек, ограничивающих коробчатую конструкцию элемента, и, как следствие, ее низкую общую жесткость.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является строительный элемент замкнутого коробчатого сечения типа балки, содержащий два ряда оболочек в виде четырехугольных отсеков гиперболического параболоида, раскрепленных по двум продольным торцам плоскими торцевыми пластинами (а.с. СССР №1157191; Строительный элемент типа коробчатой балки; Е04С 3/04, 3/06; 1985). Недостатком данного технического решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, следует считать малую жесткость элемента при включении в работу плоских торцевых пластин на изгиб, смятие и кручение вдоль продольной оси конструкции.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является увеличение местной и общей жесткости элемента каркаса зданий и сооружений.
Данная задача решается за счет того, что в элементе каркаса зданий, включающем четырехугольные оболочки двоякой кривизны с прямыми контурными кромками, соединенные по кромкам с образованием конструкции коробчатого поперечного сечения, оболочки элемента соединены в замкнутые трубчатые кольцевые ярусы с поперечными многоугольными основаниями, состыкованные по кромкам оснований вдоль продольной оси элемента и составленные из боковых складчатых блоков, при этом каждый складчатый блок состоит из двух боковых складок, образованных двумя парами состыкованных контурных оболочек, причем к внутренним кромкам обеих боковых складок каждого блока присоединена центральная ромбовидная оболочка, крайние вершины которой совмещены с серединами противолежащих сторон блока.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является увеличение местной и общей жесткости элемента каркаса зданий и сооружений за счет введения дополнительных ребер жесткости и придания результирующей объемной структуре элемента полной геометрической неизменяемости.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На фиг. 1 изображены общий вид элемента каркаса зданий с вынесенным складчатым блоком, а также его возможное квадратное поперечное сечение (каждый трубчатый ярус содержит по четыре складчатых блока).
Элемент каркаса зданий включает четырехугольные оболочки 1, 8 двоякой кривизны с прямыми контурными кромками, соединенные по кромкам с образованием конструкции коробчатого поперечного сечения. Оболочки 1, 8 элемента соединены в замкнутые трубчатые кольцевые ярусы 2 с поперечными многоугольными основаниями 3, состыкованные по кромкам оснований 3 вдоль продольной оси элемента и составленные из боковых складчатых блоков 4. Каждый складчатый блок 4 состоит из двух боковых складок 5, образованных двумя парами состыкованных контурных оболочек 1; причем к внутренним кромкам 6 обеих боковых складок 5 каждого блока 4 присоединена центральная ромбовидная оболочка 7, крайние вершины которой совмещены с серединами противолежащих сторон блока (и, соответственно, противолежащих сторон многоугольных оснований 3 какого-либо трубчатого яруса 2).
Трубчатые кольцевые ярусы 2 элемента каркаса могут состоять из трех и более складчатых блоков 4, соединенных по боковым кромкам 8 контурных оболочек 1. Внутренняя полость собранной трубчатой оболочки элемента каркаса может быть целиком заполнена, например, бетоном. Составная трубчатая форма элемента каркаса может также выполняться пустотелой либо с внутренними диафрагмами-перемычками или какими-либо каркасными деталями.
Контурные оболочки 1 и центральные ромбовидные оболочки 8 выполняются в виде отсеков поверхностей двоякой гауссовой кривизны, изготавливаются, например, из железобетона, стыкуются друг с другом по прямолинейным кромкам и соединяются по выпускам арматуры сваркой.