Пространственное покрытие

 

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ПОКРЫТИЕ, опертое по углам, преимущественно квадратного плана, содержащее контурные и расположенные з контуре перекрестные } есущие элементы в количестве не менее трех,выполненные в виде вертикально или наклонно установленных равновысоких ферм с верхними и нижними поясами, о тл и чающееся тем, что, с целью снижения материалоемкости путем оптимального перераспределения усилий, в местах пересечения одноименных поясов разноудаленных от контура внутренних перекрестных несущих элементов установлены прокладки, толщину которых определяют по формуле й,-Р,Л„ Р2б12 -. РП,П .,-P,b2,1-Pjb,j + ,,. i .,,.. Р„4. (Л Г1П } где i, ,Aj,j..., толщина проС кладок соответственно в первом, втором и т.д. пересечениях; PI т 5 ,РП лишние связи перекрестной CHCTei i, являквциеся внутренними усилиями; й„ ,й,2 ,...,Д,- перемещения от сд единичных сил, соответственно от Р, 1 в первом пересечении, от Pg 1 00 в первом пересечении и т.д. ел

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЩЕЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) .

4(51) Е 04 В 7/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (q | и+ 1 2 | 12 ° A < n

Р1 Ъ2 Р2 Ъ 22 П 2n

° Ьll 1 I 46 Р2 02 Рп Тiп j

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3607082/29-33 (22) 17.06.83 (46) 23.01.85. Бюл ) . 3 (72) А.Я. Прицкер, В.В. Трофимович и М..А. Давллтов (71) Государственный проектный институт "Укрпроектстальконструкция" и Киевский ордена Трудового Красного

Знамени инженерно-строительный

/ институт (53) 69.024.4(088. 8) (56) 1. Диденко В.Н. Приближенный метод расчета решетчатых пространственных плит на вертикальную распределенную нагрузку. Реферативная информация ДИНИС Госстроя СССР, - сер. VIII, 1976, вып. 12, с. 20-24.

2. Авторское свидетельство СССР

В 554369, кл . Е 04 В 7/14, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 992689, кл . Е 04 В 7/14, 1982 (прототип). (54)(57) ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ПОКРЫТИЕ, опертое по углам, преимущественно квадратного плана, содержащее кон-. турные и расположенные в контуре перекрестные несущие элементы в количестве не менее трех, выполненные в виде вертикально или наклонно установленных равновысоких ферм с верхними и нижними поясами, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения материалоемкости путем оптимального перераспределения усилий, в местах пересечения одноименных поясов раэноудаленных от контура внутренних перекрестных несущих элементов установлены прокладки, толщину которых определяют по формуле где Ь,, Ь, ..., Ь „— толщина прокладок соответственно в первом, втором и т.д. пересечениях;

Р1,Р, -.,Рп — лишние связи перекрестной системы, являющиеся внутренними усилиями;

Ьи,й <2, ...,Ь|,) — перемещения от единичных сил, соответственно от

1 =1 в первом пересечении, от 0 1 в первом пересечении и т.д.

35875

30

50

3 11

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для покрытий пр омышл е нных, сел ьс ко хоз яйственных и общественных зданий.

Известно пространственное решетчатое покрытие типа структур, включающее верхние и нижние пояса и систему подкосов (11, Недостатком т акого покрытия я вляется то, что при опирании блока по углам несущие элементы поясов и раскосы, находящиеся у контура, имеют большие усилия:; чем аналогичные элементы в центре блока. Резкое уменьшение усилий в поясах по направлению от контура блока к центру требует соответствующего изменения элементов их площади сечения, что приводит к большему ассортименту стержневых элементов и разновидности узловых соединений. Это приводит к трудоемкости изготовления и монтажа покрытия в целом, а при его унификации — к возрастанию расхода материала.

Известно пространственное покрытие, включающее пояса в виде перекрестных элементов, соединенных стой ками и раскосами, и настил, прикреппенный к одному из поясов. Ðàñкосы выполнены из предварительно напряженных гибких элементов, один из концов которых прикреплен к настилу, а другие — к точкам пересечения одного нз поясов (21, Недостатком этого покрытия являет. ся трудоемкость создания преднапряжения и сборки пространственного блока. Дпя преднапряжения нужны специальные приспособления и создание специальных узлов крепления гибких элементов к настилу.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пространственное покрытие, опертое по углам, преимущественно квадратного плана, содержащее контурные и расположенные в контуре перекрестные несущие элементы в количестве не менее трех, выполненные в виде вертикально или наклонно установленных равновысоких ферм с верхними и нижними поясами. Одноименные пояса всех внутренних несущих элементов выполнены с равновеликими сечениями, при этом площади сечения поясов контурных несущих элементов и площади сечения поясов внутренних несущих перекрестных элементов связаны соотношением F„/Р8=0,5n+05(n+2), что приводит к определенному вырав— ниванию усилий, где и — число членений несущими элементами стороны плана покрытия на одинаковые или почти одинаковые отрезки, при n>4; Г 1, — пло— щадь поперечного сечения пояса каждо—

ro иэ контурных несущих элементов;

F> — площадь поперечного сечения пояса каждого из внутренних несущих элементов )3)

Недостатком известной конструкции является то, что различия в уси— лиях в расположенных внутри контура перекрестных несущих элементах, хотя и намного меньше, чем в описанных конструкциях, однако, все же имеют место. Находящиеся у контура, несущие перекрестные элементы имеют большие усилия, чем аналогичные в центре блока. Отмеченное обстоятельство приводит к различным сечениям в раэлич— ных несущих элементах покрытия и к увеличению сечений при унификации.

Цель изобретения — снижение материалоемкости путем оптимального перераспределения усилий.

Цель достигается тем, что в пространственном покрытии, опертом по углам, преимущественно квадратного пла. на, содержащем контурные и расположенные в контуре перекрестные несущие элементы в количестве не менее трех, выполненные в виде вертикально или наклонно установленных равновысоких ферм с верхними и нижними поясами, в местах пер есечения одноименных поясов разноудаленных от контура внутренних перекрестных несущих элементов установлены прокладки, толщину которых определяют по формуле

1 4 2 12 " И 111и 2 Р1 2 + Р2 22 И 2И

Р И1 2 П2 " И ИИ 0 где h 2,...,11 и — толщина .прокладок соответственно в первом, втором и т.д. пересечениях;

P Р ... P — лишние связи переи крестной системы; перемещения, от единичных сил соответственно от

P =1 в первом пересечении, от Р

1 в первом пересечении и т.д.

На фиг. 1 показана принципиачь— ная схема предлагаемого покрытия;

1135 з на фиг ° 2 — узел пересечения ферм, общий вид.

Пространственное покрытие включает контурные 1 и расположенные внутри контура фермы 2 и 3, являю-. щиеся равновысокими и расположенные в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Фермы одного направле— ния смещены по вертикали относительно ферм другого направления на габарит верхнего пояса последних.

В узлах между одноименными (верхними и верхними, нижними и нижними) поясами 4 и 5 в местах пересечения ферм 2 и 3, расположенных внутри контура и разноудаленных от него, установлены прокладки 6 и 7. Прокладки 6 расположены в местах примыкания раскосов 8 и 9. Для установки прокладок 6 пояса ферм перемещают во взаимно противоположных направлениях (вертикально} и в образовавшиеся зазоры между поясами устанавливают прокладки. В .результате усилия в элементах пересекающихся ферм перераспределяются. При этом прокладки

6 являются рабочими 1,преднапрягающими конструкцию), а прокладки 7— конструктивными .

Для выбора толщины прокладок не.обходимо найти значения Р1, Р

Р, кот орые о бе с пе ч ат р а с пр ед еле ни е усилий, при которых расход материала покрытия будет наименьшим. Такая задача оптимизации реализуется при помощи поэтапного решения основной

35 задачи линейного программирования, т. е. минимизирует ся целевая функция (F„, P ), выражающая объем либо стоимость материала.

В результате решения задачи линейного программирования определяются оптимальные значения усилий P и-пло1 щади поперечных сечений F; .

Система ограничений, которая выра45 жает требования прочности и устойчивости элементов конструкций, записывается для характерных сечений.

Для i-го характерного растянутого элемента (сечения):

В Г,- Nhl Р„-(N<<„g „ О (2)

Дпя i-го характерного сжатого элемента: и ; Й; F; - 2. N „; Р„-(М с„,);„» 0 ) 875 где n — степень статической неоп, ределимости; коэффициент продол ьного из ги ба i — го элемента;

B, — расчетное сопротивление стали;

N — усилия в к-м сечении от едик ничного значения усилия P =1

Э

Рк — искомое начальное усилие;

Г„ — площадь поперечного сечения

i-ro элемента; (. zz, „- наибольшее положительное н (растягивающее) усилие элемента статически неопределимой системы;

" н, ) ° — наибольшее отрицательное (сжимающее) усилие элемента статически неопределимой систе мы.

Конструктивные ограничения, выражающие требования унификации сечений элементов или постоянство сечений элементов, имеют следующий вид:

F, (1Д» О

F =F е, где е — номер группы унифицированных элементов.

Выражение целевой функции — объема материала системы, составляется как сумма произведений площадей поперечных сечений участков постоянного сечения на их длины: Z =K. 4,1 Fe, (5)

qz3 где (; — конструктивный коэффициент;

Ь вЂ” дли на i- ro у част ка.

Решается основная задача линейного программирования, при соблюдении ограничений (3 ) и (4) минимизируется целевая функция (5) . Определяются неизвестные Р„и Р . Зная единичные перемещения и усилия Р; определяют толщину прокладок. В результате реализации предлагаемого решения достиг. куты одинаковые значения усилий в элементах ферм, в то время, как в известном покрытии (3) разница между усилиями — 8-18Х. При этом укаэанный результат распространяется на все виды конструкций несущих элементов, решетчатые фермы, сплошностенчатые балки, балки с перфорированной стенкой и т.п. Соответственно снижается расход стали, трудоемкость изготовления и монтажа.

1135875

ФаЛ

Составитель В. Виниченко

Редактор Н. Данкулич Техред А. Кикемезей Корректор В. I ирняк

Заказ 10260/22 Тираж 696

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4