Арочное покрытие

 

Изобретение относится к строительству, а именно к покрытию зданий и сооружений, и может быть использовано в промышленном и сельскохозяйственном строительстве при устройстве холодных и теплых покрытий быстровозводимых зданий. Техническим результатом изобретения является создание более эффективной конструкции за счет возможности перекрытия больших пролетов, не ограниченных длиной выпускаемых профилированных листов, увеличения полезной высоты здания, а также создание архитектурно выразительной конструкции, психологически благоприятной для находящихся внутри здания людей. Покрытие здания выполняется в виде арочных блок-секций, пояса которых образованы из нескольких изначально плоских профилированных листов, упруго изогнутых в соответствии с криволинейной формой поясов в процессе изготовления арочного покрытия. Профилированные листы соединены между собой в продольном направлении с нахлестом после придания выгиба каждому из них, а пояса соединены пространственной стержневой системой. 7 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве при возведении холодных и теплых быстровозводимых зданий, например, складов, павильонов, хранилищ, помещений для техники, заправочных станций и др.

Известно несколько типов конструктивных решений арочных зданий, в которых применен принцип совмещения несущих и ограждающих функций. Первым являются складчатые оболочки [см. Прицкер А.Я. Бескаркасные складчатые здания из легких конструкций /Промышленное строительство 10, 1974; А.с. СССР 1013591. Складчатое бескаркасное покрытие полигонального или арочного очертания /Государственный проектный институт "Укрпроектстальконструкция", авт. Аденский В.А., Прицкер А.Я., Фридман А.Я., Холчев А.М., опубл. БИ 10, 1985 г.].

Недостатком такого вида покрытий является повышенный расход материала из-за относительно большой толщины листовой заготовки (1,4-2 мм) и из-за отношения истинной поверхности покрытия к поверхности ограждения в пределах 1,5-1,7, обусловленного большой высотой складок. Кроме того, из-за возникновения максимальных напряжений в местах перегиба средняя часть стенки складки не напряжена, следовательно, несущая способность материала используется нерационально.

Другим известным типом подобных зданий является конструкция бескаркасных цилиндрических оболочек из холодноформованных стальных профилей, производимых непосредственно на строительной площадке из рулонной оцинкованной стали шириной 600 мм и толщиной 0,8-1 мм, прокатанных по криволинейной форме с образованием вертикальных боковых граней и нанесением поперечного рифления, которое уменьшает длину внутренней поверхности профиля, за счет чего он получает кривизну [см. Айрумян Э.Л., Емелин Е.И., Барсков Д.П. Устойчивость оболочек из гофрированных стальных профилей /Промышленное строительство 11, 1990; Тамцлон Ф.Ф. Исследования цилиндрических покрытий из вальцованных профилированных листов /Изв. Вузов. Строительство, 1995, 10; Зильберберг С.Д., Огай К.А., Федотов В.П. Эффективные хранилища из легких арочных металлических конструкций /Промышленное и гражданское строительство 11, 1988]. Конструкции таких арок могут быть однослойными (холодный вариант) и трехслойными (теплый вариант).

Недостатком такого типа конструкций является необходимость наличия дорогостоящего передвижного профилегибочного агрегата и монтажного кромкогибочного инструмента, и в результате высокая стоимость здания, а также повышенная деформативность и низкая несущая способность конструкции оболочки из-за поперечного гофрирования сечения несущего профиля. Кроме этого, в поперечных гофрах оболочки происходит скопление атмосферной влаги, что приводит к преждевременной коррозии.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является пространственная плита покрытия линзообразной формы, включающая верхний и нижний пояса из профилированных листов, соединенные между собой в пролете посредством промежуточных элементов [А.С. СССР 1479584. Пространственная плита покрытия и способ ее установки / Гос. проектный, научно-исследовательский и конструкторский институт "Красноярский Промстройниипроект", авт. В.П. Григорьев, С.В. Григорьев, опубл. 15.05.89, БИ 18].

Недостатками указанного технического решения являются ограниченность пролета конструкции длиной выпускаемых профилированных листов, а также уменьшение полезной высоты здания, обусловленное выгнутостью вниз нижнего пояса, что также создает у находящихся внутри здания людей видимость большого прогиба конструкции и вызывает чувство тревоги.

Целью изобретения является создание более эффективной конструкции за счет возможности перекрытия больших пролетов, не ограниченных длиной выпускаемых профилированных листов, увеличения полезной высоты здания, а также создание архитектурно выразительной конструкции, психологически благоприятной для находящихся внутри здания людей.

Цель достигается тем, что покрытие здания выполняется в виде двухслойных арочных секций, пространственные пояса которых образованы из нескольких состыкованных в продольном направлении изначально плоских профилированных листов, изогнутых в соответствии с криволинейной формой поясов в процессе изготовления путем их упругого деформирования и объединенных размещенной между поясами пространственной стержневой системой, причем профилированные листы, образующие пояса, соединяются между собой после придания выгиба каждому из них в отдельности и сохранения такого изогнутого положения.

Выполнение покрытия в виде двухслойных арочных секций, пояса которых образованы из нескольких стыкованных в продольном направлении упруго изогнутых профилированных листов, соединенных между собой после упругого деформирования каждого из них, объединенных пространственной стержневой системой, позволяет создавать сводчатые покрытия, пролет которых не ограничен длиной выпускаемых профилированных листов. Кроме этого, сводчатые покрытия увеличивают полезную высоту здания, имеют архитектурную выразительность и психологически благоприятны для находящихся внутри здания людей.

На фиг. 1 изображена аксонометрия блок-секции арочного покрытия, на фиг. 2 - узел стыкования профилированных листов в продольном направлении блок-секции арочного покрытия, на фиг. 3 - блок-секция арочного покрытия, вид сбоку, на фиг. 4 - поперечный разрез 5-1 блок-секции арочного покрытия на фиг. 3, на фиг. 5 - фрагмент продольного разреза 2-2 блок-секции арочного покрытия на фиг. 4, на фиг. 6 - эпюра изгибающих моментов в поясах арочного покрытия от конструктивного упругого выгиба профилированных листов, на фиг. 7 - схема членения блок-секции арочного покрытия на отправочные марки.

Арочное покрытие включает двухслойные арочные блок-секции, состоящие из криволинейных верхнего 1 и нижнего 2 поясов, образованных стыкованными в продольном направлении упруго изогнутыми стандартными профилированными листами 3, соединенными между собой после упругого деформирования каждого из них в отдельности и фиксирования изогнутого положения с помощью, например, фиксаторов сборочного стенда 4 (см. фиг. 1). Соединение профилированных листов 3 в продольном направлении производится с нахлестом листов друг на друга, при этом гофры одного профилированного листа 3 размещаются в гофрах другого профилированного листа 3 и соединяются по ширине сечения стыка при помощи, например, метизов 5 (см. фиг. 2), клееболтового соединения, точечной или шовной сварки, пайки и др. Такое соединение обеспечивает совместность работы стыкуемых профилированных листов 3 и неразрезность каждого из поясов 1 и 2 по длине.

Верхний 1 и нижний 2 пояса объединены пространственной стержневой системой, состоящей из пространственных стоек 6 и раскосов 7 (см. фиг. 1, 3, 4, 5). Система пространственных стоек 6 и раскосов 7 обеспечивает постоянность геометрической формы верхнего 1 и нижнего 2 поясов после сборки арочного покрытия.

Вариантом сборки арочного покрытия может быть соединение на стройплощадке изготовленных в заводских условиях отправочных марок 8.

В случае необходимости создания теплой кровли утеплитель может располагаться поверх нижнего пояса 2 арочного покрытия, находясь, таким образом, в полости конструкции.

Важной особенностью изготовления арочного покрытия является то, что соединение профилированных листов 3, формирующих верхний 1 и нижний 2 пояса, между собой производится после придания выгиба каждому из них в отдельности и сохранения такого изогнутого положения, например, при помощи фиксаторов сборочного стенда 4 (см. фиг. 1). При этом в каждом отдельном из стыкуемых профилированных листов 3 эпюра изгибающих моментов от конструктивного выгиба, полученного приложением к профилированному листу 3 равномерно распределенной нагрузки, имеет максимальное значение в середине и нулевое на концах (см. фиг. 6). Такой способ придания криволинейной формы поясам позволяет достичь предельных величин конструктивного выгиба для каждого из профилированных листов 3, образующих верхний 1 и нижний 2 пояса арочного покрытия, и, следовательно, получить арочное покрытие большей вспарушенности, чем в случае придания выгиба профлистам, которые уже были предварительно объединены между собой. После сборки конструкции характер распределения в профилированных листах 3 изгибающих моментов от конструктивного выгиба, представленный на фиг. 6, сохраняется благодаря сохранению изогнутой формы верхнего 1 и нижнего 2 поясов при помощи системы пространственных стоек 6 и раскосов 7.

Необходимость выполнения соединения профилированных листов 3 после придания выгиба каждому из них требует наличия специального сборочного стенда, позволяющего фиксировать выгнутое положение профилированных листов 3 перед их соединением в процессе сборки арочного покрытия, например, при помощи фиксаторов сборочного стенда 4 (см. фиг. 2).

Сборка двухслойных блок-секций арочного покрытия может выполняться двумя способами.

При сборке арочного покрытия первым способом проектное очертание придается сразу обоим поясам: верхнему 1 и нижнему 2. Профилированные листы 3, формирующие верхний 1 и нижний 2 пояса, фиксируются в изогнутом положении, повторяющем проектное очертание поясов 1 и 2. После этого осуществляется соединение профилированных листов 3 между собой в продольном направлении. Затем между собранными поясами 1 и 2 устанавливаются пространственные стойки 6, которые раскрепляются раскосами 7. После окончания сборки арочного покрытия верхний и нижний пояса освобождаются от фиксаторов сборочного стенда 4.

При осуществлении второго способа сборки проектное очертание при помощи фиксаторов сборочного стенда 4 придается только нижнему поясу 2. После придания профилированным листам 3, образующим нижний пояс 2, проектного очертания при помощи фиксаторов сборочного стенда 4 производится соединение профилированных листов 3 между собой в продольном направлении и крепление пространственных стоек 6 к нижнему поясу 2. После выверки проектного положения свободных концов пространственных стоек 6 они раскрепляются путем постановки раскосов 7. Затем производится поочередное притягивание и крепление профилированных листов 3, образующих верхний пояс 1, к свободным концам пространственных стоек 6. В результате профилированные листы 3 приобретают проектное очертание формируемого ими верхнего пояса 1, определяемое положением пространственных стоек 6. По окончании сборки арочного покрытия нижний пояс 2 освобождается от фиксаторов сборочного стенда 4.

Сборка двухслойных блок-секций арочного покрытия может выполняться любым из описанных способов как в заводских условиях, так и на строительной площадке. Кроме этого, возможен вариант сборки отправочных марок 8 в заводских условиях с последующей их доставкой и соединением на строительной площадке (см. фиг. 7).

Арочное покрытие собирается из двухслойных арочных блок-секций, стыкованных в продольном направлении здания.

Предложенное арочное покрытие позволяет создать эффективную конструкцию, совмещающую несущие и ограждающие функции, пролет которой не ограничен длиной выпускаемых профилированных листов, увеличить полезную высоту перекрываемого здания, а также создать архитектурно выразительную сводчатую конструкцию, психологически благоприятную для находящихся внутри здания людей.

Формула изобретения

Арочное покрытие, включающее два объединенных между собой пространственных криволинейных пояса: верхний и нижний, отличающееся тем, что покрытие выполнено в виде арочных блок-секций, пояса которых образованы из нескольких изначально плоских профилированных листов, упруго изогнутых в соответствии с криволинейной формой поясов в процессе изготовления арочного покрытия, причем профилированные листы соединены между собой в продольном направлении с нахлестом после придания выгиба каждому из них, а пояса объединены пространственной стержневой системой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7