Складная строительная структура
Изобретение относится к области строительства, в частности к пространственным складным конструкциям. Технический результат изобретения заключается в повышении технологичности изготовления конструкции и повышении плотности складывания при транспортировке. Складная строительная структура содержит складные модули из стержней, являющихся ребрами, соединенными шарнирно в вершинах и основаниях пирамид. Пирамида выполнена четырехугольной, две противоположные стороны основания пирамиды выполнены в виде общих стержней оснований пирамид смежных модулей; на каждом общем стержне оснований пирамид шарнирно закреплено по два ребра боковой грани каждого модуля. Соединенные в вершинах пирамид ребра боковых граней каждого модуля установлены шарнирно на общем стержне вершин пирамид, направление которого совпадает с направлением общих стержней оснований пирамид. Общие стержни оснований пирамид соединены, по меньшей мере, двумя жесткими тягами, каждая из которых выполнена разборной или съемной, по меньшей мере, с одного из общих стержней оснований пирамид. Общие стержни вершин пирамид соединены, по меньшей мере, двумя жесткими тягами, каждая из которых выполнена разборной или съемной, по меньшей мере, с одного из общих стержней вершин пирамид. 4 з.п. ф-лы, 13 ил.
Изобретение относится к трехмерным конструкциям и может быть использовано в строительстве и как макет для моделирования пространственных конструкций.
Известна складная строительная структура, содержащая складные модули, состоящие из элементов в виде треугольников, шарнирно соединенных между собой с возможностью складывания (патент РФ №20578859, Е04В 1/343, Е04В 7/00). Возможности использования известной структуры в строительстве ограничены тем, что в качестве элементов в виде треугольников применяется только листовой материал.
Наиболее близка к предлагаемой складная строительная структура, содержащая складные модули из стержней, являющихся ребрами, соединенными шарнирно в вершинах и основаниях пирамид, при этом часть ребер выполнена разборными (патент США №4655022, US, C1, 52/646). Возможности использования известной структуры в строительстве ограничены тем, что с ее помощью весьма сложно создать трехмерную конструкцию с плоским основанием, которую можно было бы использовать в качестве арматурного каркаса, например, для фундаментов и стен зданий.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей складных строительных структур. Техническим результатом от использования изобретения является получение трехмерных конструкций с плоским основанием, а также трехмерных конструкций с формой, близкой к цилиндрической и конической.
Задача решена и технический результат достигнут за счет того, что в складной строительной структуре, содержащей складные модули из стержней, являющихся ребрами, соединенными шарнирно в вершинах и основаниях пирамид, при этом часть ребер выполнена разборными, согласно изобретению пирамида выполнена четырехугольной, две противоположные стороны основания пирамиды выполнены в виде общих стержней оснований пирамид смежных модулей, на каждом общем стержне оснований пирамид шарнирно закреплено по два ребра боковой грани каждого модуля, соединенные в вершинах пирамид ребра боковых граней каждого модуля установлены шарнирно на общем стержне вершин пирамид, направление которого совпадает с направлением общих стержней оснований пирамид, общие стержни оснований пирамид соединены, по меньшей мере, двумя жесткими тягами, каждая из которых выполнена, разборной или съемной, по меньшей мере, с одного из общих стержней оснований пирамид, общие стержни вершин пирамид соединены, по меньшей мере, двумя жесткими тягами, каждая из которых выполнена разборной или съемной, по меньшей мере, с одного из общих стержней вершин пирамид. Направление общих стержней оснований и вершин пирамид может быть взаимно параллельно и прямолинейно, а длина жестких тяг, соединяющих общие стержни оснований пирамид, равна длине жестких тяг, соединяющих общие стержни вершин пирамид, при этом структура имеет плоское основание, приближенно вписанное в контур параллелограмма. Направление общих стержней оснований и вершин пирамид может быть взаимно параллельно и прямолинейно, а длина жестких тяг, соединяющих общие стержни оснований пирамид не равна длине жестких тяг, соединяющих общие стержни вершин пирамид, при этом структура имеет поверхность, приближенно вписанную в контур цилиндрической поверхности, в том числе цилиндра. Направление общих стержней оснований и вершин пирамид может быть прямолинейно, но взаимно не параллельно, а длина жестких тяг, соединяющих общие стержни оснований пирамид, равна длине жестких тяг, соединяющих общие стержни вершин пирамид, при этом структура имеет плоское основание, приближенно вписанное в контур кольца или части кольца. Направление общих стержней оснований и вершин пирамид может быть прямолинейно, но взаимно не параллельно, а длина жестких тяг, соединяющих общие стержни оснований пирамид не равна длине жестких тяг, соединяющих общие стержни вершин пирамид, при этом структура имеет поверхность, приближенно вписанную в контур усеченного конуса или части усеченного конуса.
На фиг.1 показан в виде схемы фрагмент собранной и развернутой на плоскости складной строительной структуры; на фиг.2 показан в виде схемы фрагмент собранной и подготовленной к транспортировке складной строительной структуры; на фиг.3 показан в виде схемы модуль складной строительной структуры, собранный в пространственную конструкцию; на фиг.4 показан разрез фрагмента складной строительной структуры, собранного в пространственную конструкцию с плоским основанием; на фиг.5 - вид сверху на фиг.4; на фиг.6 показана тяга, выполненная съемной с одного из общих стержней 2 или 3 оснований или вершин пирамид; на фиг.7 показана разъемная тяга; на фиг.8 - разрез А-А на фиг.7; на фиг.9 - поперечный разрез складной строительной структуры, имеющей поверхность, приближенно вписанную в контур цилиндра или конуса; на фиг.10 - поперечный разрез складной строительной структуры, имеющей поверхность, приближенно вписанную в контур кольца с плоским основанием; на фиг.11 - пример выполнения ребра боковой грани; на фиг.12 - разрез Б-Б на фиг.11 с примерами поперечного сечения ребра; а - круглое сплошное; б - квадратное сплошное; в - шестигранное сплошное; г - цилиндрическая труба; д - квадратная труба; на фиг.13 - пример выполнения фрагмента здания.
Складная строительная структура составлена из стержней, являющихся ребрами 1, соединенными шарнирно в вершинах и основаниях четырехугольных пирамид, каждая из которых является отдельным модулем. Две противоположные стороны основания пирамиды выполнены в виде общих стержней 2 оснований пирамид смежных модулей. На каждом общем стержне 2 оснований пирамид шарнирно закреплено по два ребра 1 боковой грани каждого модуля. Соединенные в вершинах пирамид ребра 1 боковых граней каждого модуля установлены шарнирно на общем стержне 3 вершин пирамид, направление которого совпадает с направлением общих стержней 2 оснований пирамид. Общие стержни 2 оснований пирамид соединены, по меньшей мере, двумя жесткими тягами 4, каждая из которых выполнена разборной или съемной. Общие стержни 3 вершин пирамид соединены жесткими тягами 5, каждая из которых выполнена разборной или съемной. Съемная тяга 5 (фиг.4 и 6) имеет на одном конце отверстие 6, а на другом наклонный паз 7. Пример выполнения жесткой тяги разборной показан на фиг.7 и 8. В этом случае тяга состоит из двух стержней 8 и 9, снабженных отверстиями 10. При сборке складной строительной структуры в пространственную конструкцию стержни 8 и 9 соединяются с помощью винтового соединения или заклепок 11 (фиг.8). Направление общих стержней 2 и 3 оснований и вершин пирамид может быть взаимно параллельно и прямолинейно, а длина жестких тяг 4, соединяющих общие стержни 2 оснований пирамид равна длине жестких тяг 5, соединяющих общие стержни 3 вершин пирамид, при этом структура имеет плоское основание, приближенно вписанное в контур параллелограмма (фиг.4 и 5). Направление общих стержней 2 и 3 оснований и вершин пирамид может быть взаимно параллельно и прямолинейно, а длина жестких тяг 4, соединяющих общие стержни 2 оснований пирамид, не равна длине жестких тяг 5, соединяющих общие стержни 3 вершин пирамид, при этом структура имеет поверхность, приближенно вписанную в контур цилиндрической поверхности, в том числе цилиндра (фиг.9). Направление общих стержней 2 и 3 оснований и вершин пирамид может быть прямолинейно, но взаимно не параллельно, а длина жестких тяг 4, соединяющих общие стержни 2 оснований пирамид, равна длине жестких тяг 5, соединяющих общие стержни 3 вершин пирамид, при этом структура имеет плоское основание, приближенно вписанное в контур кольца (фиг.10). Направление общих стержней оснований и вершин пирамид может быть прямолинейно, но взаимно не параллельно, а длина жестких тяг 4, соединяющих общие стержни 2 оснований пирамид, не равна длине жестких тяг 5, соединяющих общие стержни 3 вершин пирамид, при этом структура имеет поверхность, приближенно вписанную в контур усеченного конуса (фиг.9). Ребра 1 (фиг.11 и 12) могут быть выполнены в виде стержней, например, имеющих следующие сечения: а - круглое сплошное; б - квадратное сплошное; в - шестигранное сплошное; г - цилиндрическая труба; д - квадратная труба. В этом случае на концах ребра 1 расположены плоские элементы 12 с отверстиями 13. Плоские элементы 12 могут быть получены путем расплющивания концов стержня или приваркой готовых пластин.
Возможность использования предлагаемой складной строительной структуры показана на примере фрагмента здания (фиг.13). Фундамент здания 14 и стены 15 выполнены из складной строительной структуры, собранной в пространственную конструкцию с плоским основанием. Функцию крыши 16 здания выполняет складная строительная структура, имеющая поверхность, приближенно вписанную в контур цилиндрической поверхности.
Таким образом, изобретение позволяет решить задачу расширения функциональных возможностей складной строительной структуры, дать экономический эффект за счет повышения технологичности изготовления и сборки изделий и за счет повышения плотности складывания изделий при транспортировке, решить задачу проектирования и возведения складных конструкций сложной формы.
1. Складная строительная структура, содержащая складные модули из стержней, являющихся ребрами, соединенными шарнирно в вершинах и основаниях пирамид, при этом часть ребер выполнена разборными, отличающаяся тем, что пирамида выполнена четырехугольной, две противоположные стороны основания пирамиды выполнены в виде общих стержней оснований пирамид смежных модулей, на каждом общем стержне оснований пирамид шарнирно закреплено по два ребра боковой грани каждого модуля, соединенные в вершинах пирамид ребра боковых граней каждого модуля установлены шарнирно на общем стержне вершин пирамид, направление которого совпадает с направлением общих стержней оснований пирамид, общие стержни оснований пирамид соединены, по меньшей мере, двумя жесткими тягами, каждая из которых выполнена разборной или съемной, по меньшей мере, с одного из общих стержней оснований пирамид, общие стержни вершин пирамид соединены, по меньшей мере, двумя жесткими тягами, каждая из которых выполнена разборной или съемной, по меньшей мере, с одного из общих стержней вершин пирамид.
2. Структура по п.1, отличающаяся тем, что направление общих стержней оснований и вершин пирамид взаимно параллельно и прямолинейно, длина жестких тяг, соединяющих общие стержни оснований пирамид, равна длине жестких тяг, соединяющих общие стержни вершин пирамид, при этом структура имеет плоское основание, приближенно вписанное в контур параллелограмма.
3. Структура по п.1, отличающаяся тем, что направление общих стержней оснований и вершин пирамид взаимно параллельно и прямолинейно, длина жестких тяг, соединяющих общие стержни оснований пирамид не равна длине жестких тяг, соединяющих общие стержни вершин пирамид, при этом структура имеет поверхность, приближенно вписанную в контур цилиндрической поверхности, в том числе цилиндра.
4. Структура по п.1, отличающаяся тем, что направление общих стержней оснований и вершин пирамид прямолинейно, но взаимно не параллельно, длина жестких тяг, соединяющих общие стержни оснований пирамид, равна длине жестких тяг, соединяющих общие стержни вершин пирамид, при этом структура имеет плоское основание, приближенно вписанное в контур кольца или части кольца.
5. Структура по п.1, отличающаяся тем, что направление общих стержней оснований и вершин пирамид прямолинейно, но взаимно не параллельно, длина жестких тяг, соединяющих общие стержни оснований пирамид не равна длине жестких тяг, соединяющих общие стержни вершин пирамид, при этом структура имеет поверхность, приближенно вписанную в контур усеченного конуса или части усеченного конуса.
