СТРОИТЕЛЬНЫЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к строительству, в частности к металлическим оболочкам специальных сооружений типа башен, емкостей для сыпучих материалов.
Известен строительный металлический элемент в виде оболочки, выполненный из листового материала, в мостах соединения, которых с наружной стороны установлены накладки в виде ребер жесткости [1]. Недостатком данного решения является сложность монтажа узлов сопряжения ребер и листового металла оболочки за счет болтовых соединений, соединяющих накладки и листовой металл, а также высокая трудоемкость ее возведения.
Известен строительный металлический элемент в виде оболочки, подкрепленной ребрами, выполненной в виде ленты, расположенной по восходящей спирали, кромки которой соединены между собой [2]. Недостатком этого решения является сложность монтажа, трудоемкость узлов сопряжения, невысокая несущая способность и жесткость.
Известен строительный металлический элемент, выполненный в виде тонкостенной замкнутой цилиндрической оболочки с подкрепляющими элементами, установленными вдоль ее образующих, и имеющих С-образный профиль [3]. Данное техническое решение характеризуется низкой местной устойчивостью и жесткостью. При этом эффективность подкрепления указанными профилями снижается по мере роста поперечного сечения оболочки, что приводит к значительному расходу металла. Из-за резкого перехода продольных кромок профилей в оболочку, которые эксцентрично прикреплены относительно толщины металлической оболочки, в месте прикрепления профиля к оболочке возникают дополнительные напряжения.
Задача полезной модели - повышение жесткости и местной устойчивости при снижении металлоемкости, а также уменьшения напряжений в месте примыкания продольных элементов С-образного профиля к цилиндрической металлической оболочке.
Указанная задача достигается тем, что в строительном металлическом элементе, включающем тонкостенную замкнутую цилиндрическую оболочку с подкрепляющими элементами вдоль её образующих С-образного профиля, подкрепляющие элементы выполнены с продольными гофрами волнистой конфигурации, причем продольные кромки подкрепляющих элементов отогнуты и имеют сегментообразное поперечное сечение.
На фиг.1 - общий вид строительного металлического элемента, разрез 1-1;
на фиг.2 - узел А на фиг.1: подкрепляющие элементы 3 с продольными гофрами волнистой конфигурации без заполнения замкнутых контуров 5
(фиг.2,а) и с заполнением замкнутых контуров 5 материалом 6 (фиг.2,б) и стержнями 7 (фиг.2,в) в сочетании с материалом 6;
на фиг.3 пример применения строительного металлического элемента 1 в оболочечных башнях;
на фиг.4 и фиг.5 - примеры компоновки емкостей для сыпучих материалов из строительных металлических элементов 1.
На фигурах обозначено: 1 - строительный металлический элемент; 2 -замкнутая цилиндрическая оболочка; 3 - подкрепляющие продольные элементы С-образного профиля с гофрами волнистой конфигурации; 4 - продольные сегментообразные кромки; 5 - замкнутые контуры; 6 - материал, например легкий бетон; 7 - стержни, например стальные или базальтовые.
Строительный металлический элемент 1, включает тонкостенную замкнутую цилиндрическую оболочку 2 с подкрепляющими элементами 3 расположенными вдоль ее образующих С-образного профиля (фиг.1). При этом подкрепляющие элементы 3 выполнены с продольными гофрами волнистой конфигурации, а продольные кромки 4 отогнуты и имеют сегментообразное поперечное сечение.
Замкнутые контуры 5, образованные цилиндрической оболочкой 2 и продольными элементами 3 могут быть заполнены материалом 6, например легким бетоном (фиг.2,б), что, существенно повысит их жесткость и снизит материалоемкость строительного металлического элемента 1. В замкнутые контуры 5 можно поставить стержни 7, например, стальные или базальтовые, с последующим заполнением материалом 6 (фиг.2,в). В результате увеличится несущая способность как одного элемента, так и в целом сооружения состоящего из нескольких строительных металлических элементов 1.
На фиг.3-5 приведены примеры использования строительных металлических элементов 1 в практике проектирования оболочечных конструкций, например, при компоновке оболочечных башен или емкостей для сыпучих материалов.
На фиг.4, а представлены трех ярусные емкости для сыпучих материалов, состоящие из строительных металлических элементов 1. Вертикальные сжимающие нагрузки, действующие по периметру цилиндрической оболочки, эффективно воспринимаются подкрепляющими элементами 3 с гофрами волнистой конфигурации. При этом замкнутые контуры 5 нижнего яруса могут быть заполнены материалом 6 с образованием каркаса, что существенно повышает пространственную жесткость и несущую способность всего сооружения при одновременном снижении удельного расхода металла. Кроме того, замкнутые контуры могут быть использованы для вентилирования содержимого в емкостях.
На фиг.5 приведена емкость, предназначенная для сыпучих материалов, состоящая из крупноразмерного строительного металлического элемента диаметром 12...24 м с продольными подкрепляющими элементами С-образного профиля с продольными гофрами волнистой конфигурации. Замкнутые
контуры с подкрепляющими элементами, имеющие продольные кромки сегментообразного поперечного сечения позволяют более равномерно перераспределять напряжения в месте примыкания элементов к цилиндрической оболочке 2, повышая местную устойчивость как контуров 5, так и части оболочки между ними.
Повышенная жесткость основной цилиндрической оболочки подкрепляющими элементами С-образного профиля с продольными гофрами позволяет существенно уменьшить толщину стенки, как основной оболочки, так и подкрепляющих элементов и тем самым снизить удельный расход металла на строительный металлический элемент и в целом на оболочечное сооружение.
Источники информации
1. Патент ФРГ №887436, кл.47f 7/30, 1949.
2. Патент Швейцарии №512689, кл. Е 04 Н 7/22, 1972.
3. А.с.№613049. Строительный элемент, кл. Е 04 С 3/07, 1978.