СТЕРЖНЕВОЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ НА ЛЕДЯНЫХ ОБРАЗОВАНИЯХ АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ROD CONSTRUCTION ELEMENT FOR ERECTING BUILDINGS AND STRUCTURES ON ICE FORMATIONS OF ARCTIC ZONE OF RUSSIAN FEDERATION

Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению зданий и сооружений из металлических конструкций.
Одним из приоритетных направлений государственной политики является социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации, определяемая стратегия развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года. Цитируется по: URL: www.minregion.ru/upload/02_dtp/l01001_str.doc (дата обращения: 23.11.2014).
Актуальность разработок в данной области обусловлена необходимостью строительства объектов с высокими прочностными и эксплуатационными характеристиками не только на территории суши, но и на ледяных образованиях Арктической зоны РФ. Поскольку архитектурно-планировочные решения для обеспечения внутреннего процесса в гражданских и военных объектах предполагают большие пролеты в зданиях и сооружениях, а Арктическая зона РФ характеризуется суровыми климатическими условиями - интенсивными ветровыми воздействиями, обильными снеговыми осадками и др., к элементам возводимых объектов предъявляются высокие требования статической, динамической прочности и устойчивости. Большой потенциал для строительства на вечномерзлых грунтах и ледяных образованиях имеет технология быстровозводимых зданий, сооружений с использованием легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), изготовленных по технологии холодного формирования профилей. Однако практика показывает, что прочностные и эксплуатационные характеристики известных конструктивных решений из ЛСТК относительно невысокие. Основные проблемы развития этого направления связаны с ограниченностью известных технических решений и обоснованностью теорий расчета стержневых элементов, характеризующихся высокой деформативностью профилей.
Из уровня техники известны стержневые элементы, изложенные в Брудка Я., Лубиньски М.: Легкие стальные конструкции. Изд. 2-е, доп. Пер. с польск. Под ред. С.С. Кармилова. М.: Стройиздат, 1974, Трофимов В.И. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений (разработка конструкций, исследования, расчет, изготовление, монтаж): Учеб. пособ. - М.: АСВ, 2002. - 576 с. Однако такие решения не обладают высокой прочностью.
Задачей изобретения является создание стержневого строительного элемента для возведения зданий, сооружений на ледяных образованиях Арктической зоны Российской Федерации.
Технический результат заключается в повышении прочностных и эксплуатационных характеристик стержней, уменьшении кручения в стержнях, увеличении несущей способности, жесткости, устойчивости, снижении веса, стоимости и расхода материала на изготовление стержневого элемента, в создании возможности варьирования механическими характеристиками стержневых элементов исходя из расчетных требований в рамках требований к унификации в строительстве, а также снижении веса, стоимости элемента и расхода материала на его изготовление за счет варьирования механическими характеристиками стержня и его элементов.
Конструкция изобретения приведена на чертеже, где:
1 - стержневой элемент;
2 - пластинчатый элемент;
3 - отверстия.
Изобретение состоит из нескольких стержней одинаковых и/или различных профилей, расположенных вплотную и/или через расстояние друг от друга, которые соединены между собой и/или в плоскости одного стержня пластинчатыми элементами. Таким образом, в работу стержня вступают элементы добавленных стержней и пластинчатые элементы, которые значительно повысят прочностные и эксплуатационные характеристики стержней, а именно: уменьшат кручение, увеличат несущую способность, жесткость и устойчивость.
Напряженно-деформируемое состояние стержней в значительной степени зависит от вида и места приложения нагрузки, вида сечения профилей, входящих в ее конструкцию, расстояния между ними, их ориентации относительно друг друга и способа крепления стержневых и пластинчатых элементов. Вариация возможности добавления или исключения из общей композиции стержня пластинчатых элементов, возможности использования различных профилей, их ориентации и расстояния их взаимного расположения относительно друг друга позволяют получить более точные механические характеристики стержневых элементов исходя из расчетных требований в рамках требований к унификации в строительстве, что приведет к снижению веса, стоимости элемента за счет возможности добавления или удаления пластинчатых элементов, расхода материала на изготовление стержневого элемента и снижению его стоимости за счет снижения расхода материала на его изготовление.
При креплении пластинчатого элемента в плоскости одного стержня пластинчатые элементы могут выступать в качестве дополнительной стенки, что приведет к повышению механических характеристик и создаст возможность варьирования ими (уменьшать или увеличивать) в рамках унификации размеров.
Толщины пластинчатых элементов могут быть различны и определяются расчетом в зависимости от требований к несущей способности, жесткости, устойчивости стержня. Данная вариация механическими характеристиками стержневых элементов также позволяет снизить вес, стоимость элемента и расход материала на его изготовление и создаст возможность варьирования ими в рамках требований к унификации размеров в строительстве.
Стержневые и/или пластинчатые элементы могут иметь перфорацию и/или отверстия одинаковой и/или различной геометрической формы. Пластинчатые элементы могут быть сплошными и/или прерывистыми вдоль длины стержня, то есть к стержням крепится не одна, а несколько пластин. Указанные отличительные признаки позволяют снизить вес, стоимость и расход материала на изготовление стержневого элемента.
Соединение стержней с пластинчатыми элементами может быть различным, например сварным, и/или заклепочным,
и/или винтовым способами, что также влияет на общую композицию стержневого элемента.
Общая композиция стержня, состоящая из перечисленных отличительных признаков, позволяет достичь синергетического эффекта - взаимное усиление действия, направленное на достижение технического результата, то есть, комбинация известных и/или отличительных признаков совместно дает больший эффект, чем сумма этих признаков по отдельности. Данный эффект обусловлен спецификой работы стержней и их отдельных элементов заявленного изобретения. Так, например, в случаях, когда ресурс несущей способности отдельного стержневого элемента или пластинчатого элемента стержня еще не исчерпан, общая композиция стержня или ее отдельные элементы теряют устойчивость. Вертикальные и горизонтальные пластинчатые элементы совместно обеспечивают геометрическую неизменяемость стержневого элемента, значительно уменьшают кручение в тонкостенных стержнях, что позволяет использовать максимальный ресурс несущей способности стержня. Таким образом, совместная работа пластинчатых и стержневых элементов в предложенном изобретении позволяет достичь более высоких механических характеристик, чем при их использовании по отдельности.
Стержневой строительный элемент для возведения зданий, сооружений на ледяных образованиях Арктической зоны Российской Федерации может использоваться в промышленном и гражданском строительстве.