Многофункциональный несущий элемент конструкций зданий и сооружений

 

Изобретение относится к общему и специальному машиностроению, к промышленному и гражданскому строительству и, в частности, может найти применение в качестве многофункционального несущего элемента конструкций зданий и сооружений. Технический результат изобретения заключается в обеспечении высокой несущей способности элемента конструкции при повышении внешней нагрузки, статической или переменной. Многофункциональный несущий элемент конструкций зданий и сооружений содержит заключенные в оболочку металлическую центровую пластину, охватываемую боковыми металлическими пластинами, опирающимися на эластичные оболочки, нагруженные внутренним давлением, создаваемым внешним источником давления. Введено несколько активных механизмов сопротивления, размещенных в продольной плоскости центровой пластины в местах ожидаемого растяжения и сжатия центровой пластины при внешнем нагружении, при этом активные механизмы сопротивления выполнены в виде размещенного в корпусе с рабочим телом многосекционного поршневого набора с штоком, при этом полости корпуса через распределительные трубопроводы и коллектор связаны с внешними источниками давления, а поршни или сам шток и каждая секция корпуса связаны с металлическими пластинами. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к общему и специальному машиностроению, к промышленному и гражданскому строительству и, в частности, может найти применение в качестве многофункционального несущего элемента конструкций зданий и сооружений (МНЕКЗИС).

Известна мостовая ферма крана, состоящая из главной и вспомогательной балок, в полости коробчатой балки с помощью сварки укреплены элементы, увеличивающие ее прочность в отношении скручивания и выпучивания (патент ФРГ N 2853658 от 27.01.1983 г. по МПК7 B 66 C 6/00).

Существующие несущие элементы рассчитаны на максимальную нагрузку соответствующим запасом прочности. Такую нагрузку они испытывают крайне редко, но весовой балласт носят постоянно.

Известен несущий элемент конструкций зданий или сооружений, содержащий заключенные в оболочку несущую центровую пластину, охватываемую боковыми разгружающими пластинами с положительным радиусом кривизны, опирающимися на эластичные оболочки, нагруженные внутренним давлением, создаваемым внешним источником давления (патент РФ N 2Т44119 от 28.08.1998 г. по МПК7 E 04 C 3/07).

Описанный несущий элемент принят за прототип.

Известная конструкция несущего элемента не может решить тот широкий спектр задач, где стыкуются противоречивые проблемы: снижение веса и стоимости конструкции с увеличением ее прочности, надежности и других потребительских качеств.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая конструкция, является обеспечение дальнейшего пропорционального повышения устойчивости несущего элемента при повышении внешней нагрузки статической или переменной.

Поставленная задача решается тем, что в многофункциональный несущий элемент конструкций зданий и сооружений, содержащий заключенные в оболочку несущую центровую пластину, охватываемую боковыми разгружающими пластинами с положительным радиусом кривизны, опирающимися на эластичные оболочки, нагруженные внутренним давлением, создаваемым внешним источником давления, введены один, два или несколько активных механизмов сопротивления, размещенных в продольной плоскости центровой пластины в местах ожидаемого наибольшего растяжения и сжатия центровой пластины при внешнем напряжении, при этом активные механизмы сопротивления выполнены в виде размещенного в корпусе с рабочим телом многосекционного поршневого (диафрагменного) набора со штоком, причем секции корпуса через распределительный трубопровод и коллектор связаны с внешним источником давления, а поршни и сам шток, а также каждая секция корпуса жестко связаны с центровыми пластинами.

В качестве рабочего тела могут быть использованы жидкость, порошковые расширяющиеся и твердеющие массы, например, алебастр, газообразные вещества или их комбинации в зависимости от характера эксплуатации (стационарный объект или подвижный).

Связь поршней или самого штока и каждой секции корпуса с металлическими пластинами осуществлена, например, с помощью замков.

Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 - изображено поперечное сечение многофункционального несущего элемента конструкций зданий и сооружений; на фиг. 2 - принципиальная схема продольного сечения активного механизма сопротивления с симметричными относительно оси вала поршнями и несимметричными; на фиг. 3 - продольное сечение секции активного механизма сопротивления; на фиг. 4, 4а - эпюра распределения сил при нагружении многофункционального несущего элемента конструкций зданий и сооружений.

Многофункциональный несущий элемент конструкций зданий и сооружений содержит заключенные в оболочку 1 металлическую центровую пластину 2, охватываемую боковыми металлическими пластинами 3 с положительным радиусом кривизны, опирающимися на эластичные оболочки 4, нагруженные внутренним давлением, создаваемым внешним источником давления 5. Введены один, два или несколько активных механизмов 6 сопротивления, размещенных в продольной плоскости центровой пластины 2 в местах ожидаемого растяжения и сжатия центровой пластины 2 при внешнем нагружении, при этом активные механизмы сопротивления 6 выполнены в виде размещенного в корпусе 7 с рабочим телом 8 многосекционного поршневого набора 9 со штоком 10, при этом полости корпуса 7 через распределительные трубопроводы 11 и коллектор 12 связаны с внешними источниками давления 13, а поршни 9 или сам шток 10 и каждая секция корпуса 7 связаны с металлическими пластинами 2, 3.

В качестве рабочего тела 8 могут быть использованы жидкости, порошковые твердеющие и расширяющиеся массы, например, алебастр, газообразные вещества или их комбинации в зависимости от характера эксплуатации (стационарный или транспортный).

Связь поршней 9 или самого штока 10 и каждой секции корпуса 7 с металлическими пластинами 2, 3 осуществлена с помощью, например, замков 14.

Работа многофункционального несущего элемента конструкций зданий и сооружений осуществляется следующим образом. При действии внешней нагрузки, которая может быть концентрированной, распределенной или смешанной, начнет деформироваться центровая пластина 2, устойчивость которой страхуется боковыми пластинами 3, которые в свою очередь, подпираются перпендикулярно плоскости центровой пластины 2 распределенным давлением в эластичных оболочках 4, которое создается от внешнего источника давления 5 или, например, расширяющимся рабочим телом типа алебастра пропорционально внешней нагрузке.

В свою очередь эластичная оболочка 4 опирается на внешнюю оболочку 1, которая формирует внешний элемент корпуса многофункционального несущего элемента конструкций зданий и сооружений.

Активные механизмы 6 сопротивления воспринимают осевые нагрузки и, как показано на фиг. 4 схематично, внешняя нагрузка деформирует элемент балки таким образом, что нейтральная ось изгибается по радиусу R, не меняя линейных размеров. В то же время оболочка на радиусе R1 сжимается, а на радиусе R2 растягивается.

Для компенсации указанных деформаций в конструкции многофункционального несущего элемента конструкций зданий и сооружений предусмотрена система активных механизмов 6 сопротивления, в которых давление поступает от внешнего источника 13 пропорционально внешней нагрузке для транспортных систем, или постоянно от механики расширившейся порошковой массы под максимальную внешнюю нагрузку - для стационарных систем.

Работа многосекционного поршневого набора 9 функционально связана с внешней нагрузкой и, в частности, с изменением линейных размеров дуг R1 и R. Эпюра сжатых и растянутых волокон на фиг. 4 показывает характер действующих сил и механизм разгрузки сжатых и растянутых волокон.

МНЕКЗИС за счет компактной системы распределения нагрузки (давления рабочего тела) от внешних источников по коллектору 12 и распределительные трубопроводы 11 регулируют воздействие на сжатую и растянутую части центральной пластины 2 и боковых пластин 3.

Работа МНЕКЗИС в условиях концентрации нагрузки ближе к середине пролета будет сопряжена с концентрацией наивысшего напряжения именно здесь, как показано на фиг. 4. С целью разгрузки конструкцией многосекционного поршневого набора 9 предусматривается более мелкий шаг между поршнями в зоне наивысшей концентрации напряжения или за счет увеличения диаметра поршневого набора 9 либо локальным повышением давления в системе поршневого набора 9.

Таким образом, предложенная конструкция многофункционального несущего элемента конструкций зданий и сооружений обеспечивает высокую устойчивость несущего элемента при повышении внешней нагрузки статической или переменной.

Формула изобретения

1. Многофункциональный несущий элемент конструкций зданий и сооружений, содержащий заключенные в оболочку несущую центровую пластину, охватываемую боковыми разгружающими пластинами с положительным радиусом кривизны, опирающимися на эластичные оболочки, нагруженные внутренним давлением, создаваемым внешним источником давления, отличающийся тем, что введены один, два или несколько активных механизмов сопротивления, размещенных в продольной плоскости центровой пластины в местах ожидаемого наибольшего растяжения и сжатия центровой пластины при внешнем нагружении, при этом активные механизмы сопротивления выполнены в виде размещенного в корпусе с рабочим телом многосекционного поршневого манжетного набора с штоком, при чем секции корпуса через распределительные трубопроводы и коллектор связаны с внешним источником давления, а поршни каждой секции и сам шток, а также каждая секция корпуса жестко связаны с разгружающими пластинами.

2. Несущий элемент по п.1, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела могут быть использованы жидкость, порошковые расширяющиеся и твердеющие массы, например алебастр, газообразные вещества или их комбинации в зависимости от характера эксплуатации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к различным областям машиностроения и строительства, где применяются рамы в качестве несущего элемента под узлы и агрегаты двигателей и элементы трансмиссии

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве несущих опор или стоек здания, например опорных стоек, при теплоизоляции стен, в оконных проемах в качестве дренажных или сливных труб

Изобретение относится к строительству, в частности к металлическим балкам, стенка которых подкреплена ребрами жесткости, и может быть использовано в качестве основной несущей конструкции в перекрытиях и покрытиях зданий и сооружений

Каркас // 1779725

Изобретение относится к области строительства

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в перекрытиях, покрытиях или же в качестве подкрановой балки при легком режиме работы кранов

Изобретение относится к опорным элементам для строительства стен, содержащих строительные панели, а также их изготовления

Изобретение относится к производству тонкостенных профильных элементов и может быть использовано в строительстве и других областях промышленности

Изобретение относится к специальному строительству и может найти широкое применение в мостостроении, а также при сооружении эстакадных монорельсовых дорог

Изобретение относится к мостостроению, а именно к металлическим пролетным строениям, которые могут найти применение в эстакадах, пешеходных мостах или галереях

Балка // 2276239
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущей конструкции различных зданий и сооружений

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к оборудованию для изготовления термопрофилей С и U образного поперечного сечения на линиях автоматических холодного профилирования

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям термопрофилей сетчатых С или П-образного поперечного сечения, используемых в качестве несущих элементов каркасов быстровозводимых зданий, кровель, фасадов и балконных стен, где необходимо исключить влияние «мостиков холода», а также к способу изготовления термопрофилей сетчатых

Изобретение относится к области строительства, в частности к гнутому стальному профилю и составному строительному элементу на его основе

Изобретение относится к области строительства, в частности к балке с гофрированной асимметричным профилем стенкой

Изобретение относится к длинномерному полому многостороннему профилю. Технический результат: снижение трудоемкости при соединении профиля к другим компонентам, снижение трудовых затрат. Длинномерный полый многосторонний профиль, предназначенный для использования в опорных конструкциях трубопроводов и кабелепроводов, имеет по меньшей мере три стороны, причем по меньшей мере на одной из сторон профиля предусмотрено болтовое отверстие и по меньшей мере на одной из сторон профиля предусмотрено установочное отверстие. Две соседние стороны, расположенные, по существу, под прямым углом друг к другу, имеют болтовые отверстия, длина которых в продольном направлении профиля больше, чем в поперечном направлении профиля, при этом третья сторона профиля имеет установочное отверстие, которое обеспечивает прохождение болта через установочное отверстие в болтовые отверстия на обеих соседних сторонах, расположенных, по существу, под прямым углом друг к другу. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх