Мембранное покрытие, эллиптическое в плане

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве покрытия большепролетного ангара. Целью изобретения является использование мембранного покрытия в качестве покрытия ангара при одновременной оптимизации внутреннего объема, сокращение расхода материалов и улучшение эксплуатационных качеств покрытия. Покрытие включает четыре наклонные арки внешнего опорного контура, попарно опирающиеся на четыре фундамента, две наклонные рамы, поддерживающие центральную пространственную решетчатую конструкцию нулевой гауссовой кривизны и четыре мембранные оболочки отрицательной гауссовой кривизны с формообразующей ортогональной сеткой. Наружные арки наклонены под углом 50 - 65° к горизонту и образуют четыре воротных проема для пропуска самолетов в ангар. Наклонные рамы состоят из горизонтальных ригелей и наклонных стоек, верх которых соединен оттяжками из полосовой стали с фундаментами смежных контурных наружных арок. 6 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве покрытия большепролетного ангара.

Известно мембранное покрытие, эллиптическое в плане, включающее мембранные оболочки с ортогональной сеткой, опирающиеся на криволинейный внешний опорный контур, состоящий из арок, имеющий кривизну в двух направлениях, и на внутренние висячие контурные элементы, концы которых поддерживаются наклоненными рамами, каждая из которых образована стойками и ригелем.

Данное техническое решение не может быть использовано в качестве покрытия ангара, так как наружный криволинейный опорный контур, имеющий кривизну в двух ортогональных направлениях, является неустойчивым и в целях обеспечения устойчивости его необходимо поддерживать в пролете часто расположенными колонками или другими опорами, что неприемлемо для ангарных сооружений, имеющих большеразмерные воротные проемы.

Указанное изобретение имеет следующие недостатки.

Пpи заявленных геометрических соотношениях угол наклона консольной рамы, поддерживающей внутренние контурные элементы, получается небольшим (около 30^о), а длина наклонных пилонов - весьма существенной. Для обеспечения прочности и жесткости наклонной рамы в этом случае необходимо устраивать внутри помещения дополнительные стойки, а пилоны наклонной рамы должны иметь очень мощное поперечное сечение и весьма материалоемки. Седловидные мембранные оболочки имеют острые входящие углы в месте соединения пилонов с наружными контурными арками. Как показывает практика эксплуатации покрытий аналогичной конфигурации (например, Велотрек в Крылатском) в таких острых углах при отсутствии дополнительных мероприятий по стабилизации мембраны возможна потеря устойчивости тонколистовой оболочки, сопровождающаяся образованием складок на ее поверхности, что значительно ухудшает эксплуатационные качества кровельного покрытия.

Целью изобретения является использование мембранного покрытия в качестве покрытия ангара при одновременной оптимизации внутреннего объема, сокращение расхода материалов и улучшение эксплуатационных качеств покрытия.

Для реализации данной цели в мембранном покрытии, включающем мембранные оболочки с ортогональной сеткой, опирающиеся на криволинейный внешний опорный контур, состоящий из арок, и на внутренние висячие контурные элементы, концы которых поддерживают наклонными рамами, каждая из которых образована стойками и ригелем, каждая арка внешнего опорного контура расположена в одной плоскости, составляющей угол с горизонтом в 50-65^о, а стойки наклонной рамы составляют с горизонтом угол, равный на менее 60^о, причем вершины стоек соединены с оттяжками из полосовой стали, которые закреплены в местах соединения двух смежных арок, кроме того, соседние мембранные оболочки сочленены на оттяжках.

Для восприятия распора арок, который может оказаться весьма существенным и требует больших фундаментов, стойки наклонной рамы помещены внутрь ангара, а угол их наклона увеличен до 60^о и более (в прототипе - 30^о). Верх стоек соединен оттяжками из полосовой стали с фундаментами смежных арок наружного контура.

Такой конструктивный прием позволяет существенно облегчить фундаменты наружных арок, так как их распор воспринимается оттяжками наклонной рамы.

Растянутые полосовые оттяжки одновременно служат радиальными контурными элементами сочлененных мембранных оболочек. Наличие значительных растягивающих усилий в радиальных контурных элементах оказывает при этом сильное стабилизирующее влияние на сжатые участки седловидных мембранных оболочек и исключает потерю устойчивости стального листа в зонах покрытия, примыкающих к острым входящим углам.

Помимо такого значительного локального стабилизирующего эффекта в предлагаемом техническом решении достигается также общая стабилизация всей седловидной мембранной оболочки по ее выпуклым направлениям. Это объясняется двумя факторами: во-первых, наличием по коротким сторонам контура весьма стабильных растянутых элементов, органически входящих в тело оболочки, во-вторых, возникновением в выпуклом направлении растягивающих усилий, вызванных его включением в восприятие распора наружных контурных арок.

Увеличение свободного внутреннего пространства ангара достигается в предлагаемом техническом решении за счет исключения промежуточных опор пилонов наклонной рамы.

На фиг. 1 представлен общий вид покрытия ангара; на фиг.2 - план покрытия; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - вид Б на фиг.2; на фиг.5 - вид В на фиг.2; на фиг.6 - узел I на фиг.2, Покрытие включает четыре наклонные арки 1 внешнего опорного контура, попарно опирающиеся на четыре фундамента 2, две наклонные рамы 3, поддерживающие центральную пространственную решетчатую конструкцию 4 нулевой гауссовой кривизны и четыре мембранные оболочки 5 отрицательной гауссовой кривизны с формообразующей ортогональной сеткой.

Оси наружных контурных арок представляют собой плоские кривые, лежащие в плоскостях, наклоненных к горизонту под углом 50-65^о. Наружные арки 1 не имеют промежуточных опор в пролете и образуют четыре воротных проема 6 для пропуска самолетов в ангар. Выбранный угол наклона наружных арок 1 позволяет осуществить внешний водоотвод с поверхности покрытия и обеспечивает соотношение стрелок вогнутого и выпуклого направлений седловидных мембранных оболочек 5 в интервале 0,7-1,5, что гарантирует стабильность этих оболочек. В то же время при углах наклона наружных арок 1 в 50-65^о воротные проемы 6 хорошо соответствуют форме самолета, что способствует сокращению теплопотерь при открывании ворот для ввода и вывода самолетов из ангара.

Наклонные рамы 3 состоят из горизонтальных ригелей 7 и наклонных стоек 8, верх которых соединен оттяжками 9 из полосовой стали с фундаментами 2 смежных контурных наружных арок 1. Оттяжки 9 одновременно служат радиальным контурным элементом, на котором сочленяются соседние мембранные оболочки 5. Верхние концы оттяжек 9 закреплены на конце стоек 8, а нижние заанкерены в фундаментах 2 наружных контурных арок 1. При этом равнодействующая 10 распоров 11, 12 двух соседних арок 1 уравновешивается натяжением 13 оттяжек 9, что существенно облегчает фундаменты 2. Стальные стойки 8 наклонной рамы 3 наклонены к горизонту под углом не менее 60^о, что с одной стороны способствует увеличению свободного внутреннего пространства ангара по сравнению с исходным техническим решением, с другой - не приводит к появлению в стойках очень больших сжимающих усилий. Так как стойки 8 работают только на сжатие, жесткая заделка их в грунте не требуется, что значительно сокращает объемы фундаментов и земляных работ.

Конструкция центральной части покрытия и способ его монтажа аналогичны авт.св. N 1599495.

Формула изобретения

МЕМБРАННОЕ ПОКРЫТИЕ, ЭЛЛИПТИЧЕСКОЕ В ПЛАНЕ, включающее мембранные оболочки с ортогональной сеткой, опирающиеся на криволинейный внешний опорный контур, состоящий из арок, и на внутренние висячие контурные элементы, концы которых поддерживаются наклонными рамами, каждая из которых образована стойками и ригелем, отличающееся тем, что каждая арка внешнего опорного контура расположена в одной плоскости, составляющей угол с горизонтом в 50 - 65^o, а стойки наклонной рамы составляют с горизонтом угол не менее 60^o, причем вершины стоек соединены оттяжками из полосовой стали, закрепленными в местах соединения двух смежных арок, при этом соседние мембранные оболочки сочленены на о

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6