Каркас быстровозводимого сооружения и способ его монтажа

Изобретение относится к области строительства, в частности к каркасу быстровозводимого сооружения и способу его монтажа. Технический результат заключается в снижении трудоемкости и простоте возведения. Каркас сооружения включает шарнирно соединенные элементы арочно-рамной конструкции. Стойки с ригелями, подкосы с ригелями и стойками соединены шарнирно. Каркас содержит центральный и опорные шарниры. Каркас выполнен с поворотными шарнирами в ригеле между стойкой и примыканием подкоса, а также в пределах длины подкоса. Участки подкосов, примыкающие к ригелю, жестко присоединены к нему так, что вместе с элементами стойки и ригеля образуют ячейку выпуклого четырехзвенного механизма. Геометрия механизма обеспечивает возможность конструкции до монтажа опираться на площадку шарнирными узлами подкосов. При этом центральный шарнир находится выше опорных шарниров. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Изобретение относится к области строительства и касается быстровозводимых зданий и сооружений различного назначения.

Известна конструкция каркаса подкосно-ригельного типа (см., например, В.Ф.Иванов. «Деревянные конструкции». Ленинград, 1956, с.163, рис.118).

Монтаж такого рода конструкций может осуществляться путем объединительной сборки элементов конструкции на земле и подъема в проектное положение за счет стягивания опорных частей конструкции в горизонтальном направлении (см., например, авторское свидетельство СССР №42687, кл. E04B, 1/32, 1987).

К недостаткам известных решений следует отнести сложность и трудоемкость возведения, вызванные необходимостью перемещать по земле опорные части каркаса и затем фиксировать последние в требуемых узлах крепления к основанию.

Кроме того, указанный способ монтажа требует дополнительной площади за пределами пятна застройки, что не всегда возможно.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где схематически изображено:

на фиг.1 - вид конструкции с наклонными стойками в проектном положении;

на фиг.2 - то же, перед подъемом в проектное положение;

на фиг.3 - вид конструкции с вертикальными стойками в проектном положении;

на фиг.4 - то же, перед подъемом в проектное положение;

на фиг.5 - вид конструкции с дополнительными ячейками четырехзвенного механизма, которые объединены с основными по типу пантографа в проектном положении;

на фиг.6 - то же, перед подъемом в проектное положение;

на фиг.7 - вид конструкции в виде пространственного блока в проектном положении;

на фиг.8 - то же, перед подъемом в проектное положение;

на фиг.9 - вид конструкции в виде радиального купола;

на фиг.10 - то же, в процессе трансформации;

на фиг.11 - то же, перед подъемом в проектное положение;

на фиг.12 представлен пример конструктивного решения арочного каркаса.

На указанных чертежах каркас быстровозводимого сооружения включает стойки 1, ригели 2, подкосы 3. Подкосы 3 выполнены с поворотными шарнирами 5 у стойки 1 и в пределах длины 6. Стойки 1 соединены с ригелями 2 шарнирами 7. В ригелях между стойками и примыканиями подкосов имеются шарниры 8.

Конструкция имеет опорные шарниры 9 и центральный шарнир 10.

Предложенное решение может выполняться в виде пространственного блока, который включает, по крайней мере, две рамы, соединенные связями (см. фиг.7 и 8). Последние включают диагональные связи 11 и распорки 12.

Участки подкосов 3, примыкающие к ригелям 2, жестко соединены с ригелями таким образом, что вместе с элементами стойки 1 и ригеля 2 образуют ячейку выпуклого четырехзвенного механизма abcd. Поскольку четырехзвенный механизм является системой с одной степенью свободы, конструкция может трансформироваться упорядоченно за счет изменения длин диагоналей четырехугольника abcd. Такая трансформация достигается стягиванием противоположных узлов ячейки abcd, b и d, например, с помощью лебедки или полиспаста. Могут быть при этом использованы и другие приспособления, например винтовые стяжки.

Необходимым условием работы конструкции является рациональный выбор геометрии, которая бы обеспечивала, чтобы на всех стадиях трансформации центральный шарнир 10 был выше опорных шарниров 9. Это вызвано следующими доводами. В противном случае, если центральный шарнир расположен ниже опорных шарниров, стягивание противоположных узлов ячейки abcd, b и d приведет к увеличению расстояний между центральным и опорными узлами и исключит трансформацию необходимой формы. От величины превышения центрального шарнира над опорными зависит величина усилия, необходимого для стягивания противоположных узлов ячейки abcd. Нетрудно убедиться в том, что когда центральный шарнир находится на одном уровне с опорными шарнирами, усилие для стягивания противоположных узлов ячейки abcd будет бесконечно большим. Чем больше величина указанного превышения, тем меньше требуемое для стягивания узлов усилие.

С целью уменьшения длины монтажных элементов каркас предложенной конструкции может быть выполнен с дополнительными ячейками четырехзвенного механизма, которые объединены с основными по типу пантографа (см. фиг.5 и 6). На указанных схемах помимо основных ячеек abcd имеются дополнительные ячейки cefg. Данная конструкция может, как показано на схемах, собираться из отдельных фермочек треугольной формы и отдельных стержней, соединяемых в узлах посредством цилиндрических «пальцев» или болтов.

Монтаж предложенной конструкции выполняется следующим образом. Элементы каркаса доставляют на строительную площадку, собирают в узлах, закрепляют шарнирно к опорам. При монтаже укрупненных блоков устанавливают связи и распорки. Затем с помощью лебедок или полиспастов, тросы которых прикрепляют к узлам четырехзвенных механизмов, стягивают узлы так, что вертикально ориентированные диагонали укорачивают свою длину. Это приводит каркас в проектное положение. Затем производится окончательная фиксация конструкции. Это может осуществляться установкой дополнительных связей или болтов в шарнирных фланцевых соединениях. Кроме описанного способа эти каркасы могут монтироваться традиционно с помощью крана - одним подъемом после предварительной сборки на площадке.

В случае необходимости при предварительной сборке к каркасу можно присоединять элементы кровельного ограждения. Это повышает эффективность монажа.

Помимо вновь возводимых сооружений различного назначения данные конструкции могут эффективно применяться при реконструкции несущих каркасов внутри здания, например при замене существующих конструкций без разборки кровли для монтажа краном.

Конструкции предложенного типа могут выполняться из разнообразных материалов: металла, дерева, пластмасс и т.п.

1. Каркас быстровозводимого сооружения подкосно-ригельного типа, включающий шарнирно соединенные элементы арочно-рамной конструкции, так что стойки сопряжены с ригелями шарнирно, подкосы с ригелями и стойками также соединены шарнирно, имеются шарниры центральный и опорные, отличающийся тем, что выполнен с дополнительными поворотными шарнирами в ригеле между стойкой и примыканием подкоса, а также в пределах длины подкоса, причем участки подкосов, примыкающие к ригелю, жестко присоединены к нему так, что вместе с элементами стойки и ригеля образуют ячейку выпуклого четырехзвенного механизма, геометрия которого обеспечивает возможность конструкции до монтажа опираться на площадку шарнирными узлами подкосов, а центральный шарнир при этом находится выше опорных шарниров.

2. Каркас по п.1, отличающийся тем, что выполнен с дополнительными ячейками четырехзвенного механизма, которые объединены с основными по типу пантографа.

3. Каркас по п.1, отличающийся тем, что выполнен в виде пространственного блока, который включает, по крайней мере, две рамы, соединенные связями.

4. Каркас по п.1, отличающийся тем, что выполнен в виде радиального купола.

5. Способ монтажа каркаса быстровозводимого сооружения по п.1, включающий раскладку элементов на площадке, соединение элементов в узлах, подъем каркаса в проектное положение, отличающийся тем, что подъем каркаса производят за счет сближения противоположных узлов ячеек четырехзвенного механизма, например, с помощью лебедок.