РАМНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ПОКРЫТИЯ БОЛЬШЕПРОЛЕТНОГО ЗДАНИЯ

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к покрытиям зданий и сооружений, и может быть использовано при строительстве большепролетных покрытий, в частности ангаров.
Известна арочная ферма по авторскому свидетельству СССР №102577, кл. 37 В 3/01, заявлена в 1954 г., образованная по двухшарнирной, один раз статически непреодолимой схеме, узлы фермы соединены односторонними связями, вследствие чего при возникновении в каком-либо поясном стержне усилие того знака, на который работа его невозможна, он выключается из работы, образуя третий шарнир, а арочная ферма превращается при этом из двухшарнирной в трехшарнирную, что обеспечивает дальнейшую устойчивость фермы и работу остальных стержней на усилия заданного знака.
Конструкция данной арочной фермы не позволяет регулировать конструктивную высоту строящегося большепролетного покрытия ангара, является материалоемкой и затратной при сборке и монтаже.
Известна блок-ферма покрытия по патенту Российской Федерации №2275478, Кл. Е04В 7/08, 7/20, 2006 г., включающий верхний пояс из профилированного листа, образующий наружную поверхность криволинейной формы, нижний стержневой пояс и подкрепляющие раскосы, верхний пояс блок-фермы образован шарнирно соединенными между собой пространственными блоками, каждые из которых выполнен из двух взаимовыпуклых в продольном направлении профилированных листов, соединенных пространственной стержневой решеткой.
Конструкция данной блок-фермы не обеспечивает надлежащую надежность для большепролетных зданий и в большей мере подходит для сооружения облегченных построек.
Известно покрытие ангара по патенту Российской Федерации №2018597, кл. Е04В 7/14, 1994 г., принятое заявителем за прототип. Он включает поперечную несущую конструкцию, опирающуюся на пилоны, и продольные балки, опирающиеся на торцевую стенку и поддерживаемые в пролете главной несущей конструкцией, главная поперечная несущая конструкция располагается на расстоянии ¼-1/5 глубины ангара от его ворот и выполняется в виде висячего моста, состоящего из двух спаренных кабелей, соединяющих вершины пилонов, и подвешенной к кабелям балки жесткости из двух коробчатых оболочек, соединенных между собой коробчатыми распорками, являющимися продолжением продольных балок, а габариты поперечных сечений коробчатых балок, распорок и продольных балок одинаковы между собой, балка жесткости висячего моста имеет ломаное очертание, соответствующее профилю размещенных в ангаре самолетов.
Однако, при заложенной надежности покрытия, его относительно невысокой трудоемкости строительства и невысоких эксплуатационных расходах, покрытие имеет большие габаритные размеры секций, большую конструктивную высоту, создающие при эксплуатации в зимнее время «снежные мешки», которые в свою очередь создают дополнительные непредсказуемые нагрузки и, как следствие, повышающие материалоемкость.
Кроме того, известно, что для значительной части большепролетных покрытий ангаров основной нагрузкой является собственная масса несущих и ограждающих конструкций и снеговая нагрузка. Поэтому снижение собственной массы конструкции большепролетных покрытий ангара уменьшает усилия в ее элементах и, как следствие, материалоемкость, что в свою очередь снижает нагрузку от ее веса и дополнительно уменьшает материалоемкость.
Технической задачей изобретения является уменьшение конструктивной высоты большепролетного покрытия ангара, снижение ее материалоемкости, ликвидация «снежных мешков», снижение трудозатрат, материальных затрат при сборке и монтаже покрытия ангара, снижение габаритных размеров секций покрытия, улучшение транспортабельности, уменьшение высоты отапливаемого помещения ангара, полезно эксплуатировать объемы и как следствие, снижения эксплуатационных затрат.
С помощью вариации величины предварительного напряжения в нижнем поясе большепролетного покрытия ангара, решается задача оптимального соотношения между долей распора, передаваемого через колонны на фундаменты, и его частью, обеспечиваемой предварительным напряжением нижнего пояса большепролетного покрытия ангара. Таким образом, в предлагаемой конструкции большепролетного покрытия ангара максимальное число элементов покрытия ангара работает на растяжение, что приводит к экономии металла и обеспечивает рациональные условия использования высокопрочных сталей и канатов.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении рамная конструкция покрытия снабжена несущими опорными узлами, а каждая балка снабжена несущими канатами, которые размещены в нижнем поясе балки, каждая пара проектных фундаментов под колонны снабжена системой несущих канатов, которые размещены ниже конструкции пола, причем одни несущие опорные узлы выполнены по внешнему контуру каждой колонны и предназначены для закрепления несущих канатов, которые размещены в нижнем поясе каждой балки, другие несущие опорные узлы выполнены по внешнему контуру каждой пары проектных фундаментов под колонны и предназначены для закрепления системы несущих канатов, которые размещены ниже конструкции пола, одна половина колонн выполнена подвижной, а другая половина колонн выполнена неподвижной, причем каждая балка выполнена в виде соединения двух балок, по высоте одна из которых соединена с подвижной колонной, а другая - с неподвижной колонной.
Кроме того, каждая неподвижная колонна установлена на шарнире, а каждая подвижная колонна снабжена шарниром и размещена на подвижной опоре-тележке.
Кроме того, каждая балка перекрытия выполнена, по меньшей мере, из двух составленных по высоте балок с гофростенкой.
На фиг.1 изображена рамная конструкция покрытия большепролетного здания, балка покрытия которого выполнена в виде соединения двух балок;
на фиг.2 изображено соединение балок покрытия между собой поперечной несущей конструкцией;
на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1, балка покрытия, составленная по высоте, например, из трех балок с гофростенкой;
на фиг.4 - узел I на фиг.1, размещение свободных концов балок с монтажными катками и пропущенными в них несущими канатами на столе подъемного механизма;
на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.3 - профиль гофростенки.
Элементы конструкции большепролетных покрытий ангара изготавливают в заводских условиях, типовых габаритных размеров, позволяющих осуществлять беспрепятственную транспортировку от завода-изготовителя до объекта к месту сборки и монтажа.
На строительной площадке, до сборки конструкции покрытия ангара, выполняют фундаменты, неподвижные и скользящие опоры для колонн, твердое покрытие полов в ангаре с системой несущих канатов, уложенных в каналах под полом. Затем на уровне поверхности строительной площадки (пола ангара) осуществляют сборку покрытия ангара из отдельных секций и элементов, включая систему связей, балок покрытия, защитное покрытие кровли.
Рамная конструкция покрытия большепролетного здания включает балки покрытия, которые могут быть выполнены или цельными, в виде одной цельной балки, или собранной из двух балок 1 и 2, имеющих нижний пояс 3 и верхний пояс 4. Балки 1 и 2 покрытия соединены между собой поперечной несущей конструкцией 5 и посредством несущих опорных узлов 6 соединены с колоннами 7 и 8.
Соединенные между собой балки 1 и 2 покрытия накрыты защитным покрытием, которое образует крышу 9 здания, а конструкции, которые прикреплены к колоннам 7 и 8, образуют наружные стены 10 здания.
Колонна 7 установлена на шарнире 11, который неподвижно размещен на проектном фундаменте 12, а колонна 8 установлена на шарнире 13, который размещен на подвижной опоре-тележке 14. Тележка 14 установлена с возможностью перемещения по направляющей скользящей опоре 15 посредством системы несущих канатов 16 и лебедки 17 до закрепления колонны 8 на проектном фундаменте 18.
На нижнем поясе 3 балки 1 и 2 покрытия выполнены пустотелые каналы 19, которые предназначены для размещены несущих канатов 20. Несущие канаты 20 балки 1 и 2 размещены в нижнем поясе 3 с возможностью натяжения посредством лебедки 21. Причем лебедка 21 осуществляет контроль постоянного натяжения несущих канатов 20 балок 1 и 2 на протяжении всего их подъема на проектную высоту.
Балка 1 и 2 покрытия по внешнему контуру колонн 7 или 8 снабжена несущими опорными узлами 6, которые предназначены для обеспечения закрепления и фиксации несущих канатов 20 по достижении проектной высоты покрытия. Каждая пара проектных фундаментов 12 и 18 под колонны 7 и 8 снабжена несущими опорными узлами 22, которые выполнены по внешнему контуру каждой пары проектных фундаментов 12 и 18 под колонн 7 и 8 и предназначены для обеспечения закрепления системы несущих канатов 16, которые размещены ниже конструкции пола.
Для обеспечения подъема балок 1 и 2 покрытия и сокращения затрат при монтаже здания используют систему подъемных механизмов 23 выполненных в виде, например, системы домкратов, которые устанавливают в средней части пролета здания.
Для исключения трения и облегчения подъема на свободных концах балок 1 и 2 установлены монтажные катки 24.
Возможен поочередный подъем и дальнейший монтаж каждой балки 1 и 2 в отдельности. При этом поднятую на проектную высоту балку, например, 1 фиксируют и удерживают в этом положении, например, временным монтажным приспособлением 25, до поднятия второй балки, после чего их скрепляют.
Монтаж рамной конструкции покрытия большепролетного здания осуществляют следующим образом.
Изготовление рамной конструкции покрытия большепролетного здания, балки покрытия которого выполняют из двух балок 1 и 2, изготовленных с гофростенкой 26, а колонны выполняют: одну половину подвижными, а другую половину неподвижными. В данном случае покрытие большепролетного здания собирают на уровне поверхности строительной площадки.
Колонну 7 устанавливают на шарнир 11, который неподвижно закрепляют на проектном фундаменте 12, а колонну 8 устанавливают на шарнир 13, который размещают на подвижной опоре-тележке 14. Тележку 14 подсоединяют к системе несущих канатов 16, к которым подсоединена лебедка 17. В центре пролета ангара на подготовленном полу устанавливают подъемный механизм 23.
Балку 1 посредством несущего опорного элемента 6 соединяют с колонной 7, а балку 2 также посредством несущего опорного элемента 6 соединяют с колонной 8. На свободных концах балок 1 и 2 устанавливают монтажные катки 24 для исключения трения и облегчения подъема. Причем свободные концы балок 1 и 2 размещают на опорном столе подъемного механизма 23.
По нижнему поясу балок 1 и 2 по пустотелым каналам 19 пропускают несущие канаты 20 и соединяют их с лебедкой 21.
Затем, размещенные таким образом балки 1 и 2, посредством подъемного механизма 23 поднимают вверх и одновременно посредством лебедки 17 тянут систему несущих канатов 16, которые, в свою очередь, тянут тележку 14, на которой установлена подвижная колонна 8. Тележку 14 перемещают по направляющей скользящей опоре 15 до момента фиксации колонны 8 на проектном фундаменте 18.
Концы балок 1 и 2, поднятые до проектной высоты, стыкуют в этом положении и скрепляют между собой.
При раздельном подъеме балок 1 и 2, одну из них, например, балку 1, поднятую до проектной высоты, фиксируют и удерживают в этом положении временным монтажным приспособлением 25 до поднятия балки 2 на туже высоту с последующей стыковкой с балкой 1 и скреплением между собой.
После этого в нижнем поясе каждой балки покрытия с помощью затяжек из несущих канатов 20 создают предварительное напряжение в этих канатах 20 и несущих конструкциях покрытия здания. Затем пустотелые каналы 19 заполняют либо раствором, либо бетоном.
По внешнему контуру проектных фундаментов 12 и 18 колонн 7 и 8 с помощью затяжек из системы несущих канатов 16, которые расположены ниже конструкции пола, создают предварительное напряжение в этих канатах и закрепляют их в несущих опорных узлах 22. Затем поднятое на проектную высоту покрытие здания закрепляют на проектных фундаментах и демонтируют подъемные механизмы и временные монтажные приспособления и выполняют все дальнейшие и необходимые работы для завершения изготовления покрытия большепролетного здания.
Использование предлагаемого технического решения позволило уменьшить конструктивную высоту покрытия большепролетного здания, снизить затраты при сборке и монтаже покрытия здания, снизить габаритные размеры секций покрытия, упростить транспортабельность, уменьшить высоту отдельных конструкций отапливаемого помещения здания, эффективно эксплуатировать объемы и, как следствие, снизить эксплуатационные затраты.