Трансформируемая строительная конструкция

Авторы патента:

Захаров Александр Олегович (RU)

Чесноков Андрей Владимирович (RU)

E04B1/343 - конструкции, отличающиеся подвижными, разборными или складными частями, например для обеспечения транспортировки (подвижные части крыш E04B 7/16; плавучие сооружения B63B; малогабаритные сооружения заводского изготовления, транспортируемые целиком E04H 1/12; малогабаритные гаражи E04H 6/02; палатки, тенты или навесы вообще E04H 15/00)

Владельцы патента RU 2528732:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО ЛГТУ) (RU)

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для перекрытия зданий и сооружений, а также для создания трансформируемых навесов, по мере необходимости изменяющихся от полностью закрытого до открытого состояния. Строительная конструкция покрытия содержит трансформируемые в пространстве стойки, состоящие из неизменяемых модулей, соединенных между собой шарнирно. Данные модули состоят из распорок и балок. Каждая тройка последовательно расположенных модулей объединена двумя тросами, неподвижно закрепленными за первый и третий модули и свободно опирающимися на блоки, установленные на среднем модуле. Изменение пространственного положения стоек производится поворотом любого модуля, кроме опорного. Изобретение позволяет упростить трансформируемую строительную конструкцию, повысить ее функциональность и эксплуатационную надежность. 12 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для перекрытия постоянных и временных зданий и сооружений, для защиты от атмосферных осадков и солнечного излучения, а также для создания трансформируемых навесов.

Известна пневматическая арка, содержащая напрягаемый трос в своем внутреннем пространстве [1]. При натяжении троса кривизна арки изменяется. Это позволяет регулировать пролет и высоту конструкции. Недостатками данного решения являются малая несущая способность арки и образование складок на ее поверхности при натяжении троса.

Известны решения [2, 3], состоящие из отдельных секций, включающих полости для напрягающего гибкого элемента (стального троса). При натяжении троса отдельные секции поворачиваются относительно друг друга с образованием арочной формы.

Известны решения [4, 5], состоящие из совокупности жестких и гибких элементов (стальных тросов). Тросы, пропущенные через систему блоков, закрепленных на жестких элементах, напрягаются специальными приспособлениями. Это вызывает взаимное перемещение жестких элементов относительно друг друга с образованием арочной системы.

Известно решение [6], состоящее из совокупности шарнирных стержней, распорок и гибких элементов (стальных тросов). Распорки состоят из двух частей, которые объединяются между собой в результате напряжения троса. Тросы, пропущенные через систему блоков, закрепленных на стойках, а также через направляющие в стойках, напрягаются специальными приспособлениями. Это вызывает взаимное перемещение элементов системы относительно друг друга с образованием арочной формы.

Преимуществом решений [2-6] является возможность применения малого количества напрягающих приспособлений, которые могут быть размещены на нулевой отметке, что упрощает и удешевляет работы по возведению конструкций. Основным недостатком является ограниченная область эксплуатации, так как после монтажа и напряжения данных конструкций их геометрическая форма либо не может быть изменена (решения [2, 3, 6]), либо может быть изменена не существенно (решения [4, 5]), путем дополнительного натяжения или ослабления несущих тросов.

Вместе с тем при эксплуатации зданий и сооружений возникает потребность изменения местоположения и формы основных ограждающих конструкций. Различные ярмарки, выставки или спортивные состязания могут потребовать устройства временных навесов, защитных козырьков или покрытий в целом. С другой стороны, многие мероприятия, проводимые на открытом воздухе, напротив, не нуждаются в подобного рода защитных сооружениях, и наличие каких-либо конструкций покрытия в данном случае нежелательно.

Решение, позволяющее изменять перекрываемую площадь в широких пределах, предложено в [7]. Его недостатком является возможность создавать только «полузакрытые» навесы, либо необходимость применения дополнительного стенового ограждения, ухудшающего эксплуатацию сооружения.

Другое решение состоит из плоских наклонных или криволинейных (полуарочных) панелей, закрепленных за шарнирные опоры, которые позволяют вращаться панелям относительно вертикальных осей [8]. Панели установлены в два параллельных ряда. Данное решение позволяет по мере необходимости полностью или частично перекрывать эксплуатируемые площади, а также создавать открытые области, подверженные непосредственному воздействию окружающей среды.

Недостатки решения [8] следующие:

- сложность надежной гидроизоляции полностью закрытого покрытия, состоящего из множества отдельных поворотных элементов;

- ухудшенная архитектурная выразительность и увеличенные габаритные размеры предлагаемой системы, находящейся в полностью открытом состоянии (в положении, когда поворотные панели выстраиваются вдоль прямых, соединяющих их опоры);

- пониженная несущая способность из-за значительной длины элементов, работающих на сжатие с изгибом, либо малые пролеты сооружения, назначаемые из условия ограничения расчетных длин элементов и изгибающих моментов в них.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является конструкция, состоящая из трансформируемых в пространстве стоек с закрепленной на них тентовой оболочкой [9]. Каждая стойка выполнена в виде гирлянды, состоящей из нанизанных на трос жестких элементов с возможностью изменения пространственного положения стойки в зависимости от натяжения троса. Наружные концы тросов соединены между собой упругими металлическими дугами. Данное решение позволяет оперативно изменять форму покрытия, переходя от полностью закрытого положения к открытому навесу или козырьку. Решение [9] принимается за прототип.

Недостатки решения [9] следующие:

- наличие внутренней массивной опорной конструкции, ухудшающей эксплуатационные качества сооружения;

- невозможность применения данного решения в сооружениях на прямоугольном или квадратном планах;

- недостаточная надежность эксплуатации, так как до полного натяжения тросов и выпрямления стоек между элементами стоек сохраняются конструктивные зазоры, необходимые для дальнейшего натяжения;

- возможность образования складок на тентовом покрытии при натяжении тросов и уменьшении длины опорных стоек (ребер).

Техническая задача изобретения - упрощение и повышение надежности эксплуатации трансформируемой строительной конструкции, а также повышение функциональности зданий и сооружений за счет обеспечения возможности проведения мероприятий как в крытых помещениях, так и на открытом воздухе.

Технический результат изобретения достигается применением трансформируемой строительной конструкции, содержащей стойки, трансформируемые в пространстве и состоящие из неизменяемых модулей, соединенных между собой шарнирно. Данные модули состоят из распорок и балок. Каждая тройка последовательно расположенных модулей объединена двумя тросами, неподвижно закрепленными за первый и третий модули и свободно опирающимися на блоки, установленные на среднем модуле. Изменение пространственного положения стоек производится поворотом любого модуля, кроме опорного.

Предлагаемое техническое решение описывается следующими графическими материалами.

На фиг.1 приведена трансформируемая стойка предлагаемой строительной конструкции в вертикальном положении.

На фиг.2 приведен опорный модуль предлагаемой строительной конструкции.

На фиг.2а, 2б, 2в приведены варианты неизменяемых модулей предлагаемой строительной конструкции, кроме опорного.

На фиг.3 приведен вариант установки связей между элементами стоек предлагаемой строительной конструкции.

На фиг.4, 4а приведены возможные решения, обеспечивающие поворот первого модуля предлагаемой строительной конструкции относительно шарнира опорного модуля.

На фиг.5, 5а приведены варианты трансформируемой стойки предлагаемой строительной конструкции в наклонных положениях.

На фиг.6, 6а приведен пример возможного применения предлагаемой строительной конструкции.

Предлагаемое техническое решение состоит из трансформируемых стоек, способных изменять свое положение в пространстве по мере необходимости в процессе эксплуатации.

Трансформируемая стойка (фиг.1) состоит из ряда неизменяемых модулей 1, шарнирно соединенных между собой в узлах 2. Модули состоят из одной или двух распорок 5, опирающихся на шарнирные опоры или соединенных с балкой 3 (фиг.2, 2а, 2б, 2в)

Каждая тройка последовательно расположенных модулей (фиг.1) образует группу, объединенную двумя тросами 4_iл и 4_iп, где i - номер среднего модуля в группе, считая опорный модуль нулевым. Тросы 4_iл и 4_iп неподвижно закреплены за первый модуль в группе в точках А_(i-1)л и А_(i-1)п, а также за третий модуль в группе в точках С_iп и С_iл, соответственно. Также данные тросы, 4_iл и 4_iп, свободно опираются на блоки второго (среднего) модуля в данной группе в точках D_iл, В_iп и D_iп, В_iл соответственно.

Для обеспечения геометрической неизменяемости предлагаемой трансформируемой конструкции необходимо объединить связями 6, 7 и 8 две соседние стойки (фиг.3), а также закрепить от поворота любой из модулей, кроме опорного.

Трансформация предлагаемой строительной конструкции производится поворотом любого из модулей, кроме опорного, относительно шарнира, соединяющего данный модуль с предшествующим (нижестоящим). Наиболее целесообразно производить поворот первого модуля, ближе всех расположенного к нулевой отметке. Поворот можно производить различными способами, например, установив привод в узел 2а (фиг.1), а также при помощи оттяжек 40 л и 40п (фиг.4) или 40 (фиг.4а) и одного или двух натяжных приспособлений 9 или 9а.

Поворот предлагаемой конструкции может производиться как по часовой стрелке, так и в обратную сторону (фиг.5 и 5а). Элементы покрытия 10 следует располагать на «нулевой линии» предлагаемой конструкции, либо на поверхностях, не меняющих свои размеры (фиг.5 и 5а). Возможно размещение элементов покрытия из гибких тентовых материалов на наружных поверхностях трансформируемой конструкции при условии обеспечения необходимых компенсаторов материала (не показаны).

Предлагаемое техническое решение может использоваться для покрытия внутренних площадей 11а (фиг.6) различных сооружений, полностью отделенных от внешней окружающей среды в течение определенного срока, либо для защиты территории 11б, примыкающей к сооружению, от непосредственного влияния атмосферных осадков и солнечной радиации (фиг.6а).

Работа (трансформация) предлагаемой строительной конструкции может совершаться, например, следующим образом. Одно из стяжных приспособлений 9 (фиг.4) производит натяжение троса 40п, при этом второе приспособление 9 синхронно освобождает трос 40л. Это приводит к повороту первого модуля 1 относительно шарнира 2 (фиг.1) по часовой стрелке. В результате блок D_1п перемещается по тросу 4_1п вниз, что приводит к сокращению длины участка D_1п-А_0п и удлинению участка троса С_1л-В_1л. Также, блок D_1л перемещается по тросу 4_1л вверх, что приводит к удлинению участка D_1л-А_0л и сокращению участка троса C_1п-В_1п. В результате перемещается и поворачивается следующий по счету модуль и т.д.

Для сохранения предлагаемой строительной конструкцией определенного неизменного положения в пространстве необходимо зафиксировать тросы 4_0л и 4_0п при помощи стяжных элементов 9.

К преимуществам технического решения, предлагаемого в данном изобретении, относятся следующие:

- простота эксплуатации системы, т.к. для перехода конструкции из одного равновесного состояния в другое и для сохранения достигнутого равновесного состояния требуется натяжение (или фиксация) тросов только одного яруса (модуля);

- возможность перекрытия прямоугольных в плане зданий и сооружений;

- отсутствие необходимых внутренних опор благоприятствует свободной планировке в перекрываемом сооружении;

- повышенная надежность, так как в системе на всех этапах трансформации из одного положения в другое отсутствуют монтажные зазоры в узлах.

Источники информации

1. А.с. 400677 СССР, E04B 1/345. Пневматическая арка / А.Н. Кульнев (СССР), 23.11.1971.

2. А.с. 1081312 СССР, Е04С 3/10. Предварительно напряженная решетчатая конструкция / В.В. Горев, С.Н. Косых, В.В. Михайлов (СССР), 01.10.1982.

3. Пат. 4284094 США, E04B 1/344, E04H 15/48, E04H 15/34, E04B 001/32, E04B 001/347, E04B 001/344, E04B 007/10. Tent structure with support arches / R. Behrend (ФРГ), 25.06.1979.

4. Пат. 4325207 США, E04G 11/00, E04G 21/18, E04B 1/32, E04G 11/48, E04B 7/08, E04B 1/35, E04B 001/32, E04C 003/46. Arch forming assembly / L. Russell и др. (Канада), 02.05.1980.

5. Пат. 4373305 США, E04B 1/344, E04B 1/32, E04C 3/38, E04B 001/32, E04C 003/46. Arch forming structure / L. Russell (Канада), 06.02.1981.

6. Пат. 7533498 США, E04B 1/34, E04H 15/00. Mechanically deployable expandable and collapsible structure and method for deploying a structure/ T.R. Zeigler, 18.02.2004.

7. A.c. 1609927 СССР, E04H 15/48, E04F 10/10. Укрытие / B.C. Чернохаев (СССР), 11.02.1988.

8. Пат. 4977713 США, A01G 9/24, E04B 1/346, E04B 1/18, E04B 1/344, E04B 1/343, E04B 1/32, E04B 7/16, E04H 3/14, E04H 3/16, E04B 001/346. Convertible and reversible solar shed or ceiling / S. M. Zveibil (Бразилия), 28.07.1989.

9. Пат. 2331744 РФ, E04F 10/10, E04B 1/32. Трансформируемое покрытие / В.Н. Гребнев, Я.В. Гребнев, В.Г. Рыбаков (РФ), 11.12.2006. (Прототип).

Трансформируемая строительная конструкция, содержащая стойки, трансформируемые в пространстве и состоящие из неизменяемых модулей, соединенных между собой с применением тросов, отличающаяся тем, что неизменяемые модули, состоящие из распорок и балок, соединены между собой шарнирно, а каждая тройка последовательно расположенных модулей объединена двумя тросами, неподвижно закрепленными за первый и третий модули и свободно опирающимися на блоки, установленные на среднем модуле, при этом изменение пространственного положения стоек производится поворотом любого модуля, кроме опорного.

Изобретение относится к конструкциям, предназначенным для снижения скорости спускаемых космических объектов в атмосфере. Развертываемое тормозное устройство состоит из жесткого лобового экрана, к которому крепится гибкая оболочка, покрытая с внешней стороны гибким теплозащитным чехлом.

Кабина для модульных распределительных устройств вторичного распределения // 2524222

Изобретение относится к кабинам для модульных распределительных устройств вторичного распределения, применяемым для защиты распределительных устройств как от неблагоприятных погодных условий, так и от несанкционированных обследований распределительных устройств высокого, среднего и низкого напряжения, а также от случайного доступа неуправомоченных лиц или диких животных и птиц.

Сооружение, имеющее множество уровней и способ его возведения // 2518580

Изобретение относится к области строительства, в частности к сооружению, имеющему множество использованных уровней, и способу его возведения. Технический результат изобретения заключается в создании гибкой системы монтажа.

Сборно-разборное сооружение на санях // 2492297

Изобретение относится к области строительства, в частности к сборно-разборному сооружению на санях. .

Быстровозводимое здание с двускатной или мансардной крышей и способ его монтажа // 2479696

Изобретение относится к области строительства, в частности к быстровозводимому зданию с двускатной или мансардной крышей и способу его монтажа. .

Раскладное фортификационное сооружение // 2469155

Изобретение относится к области строительства, в частности к раскладному фортификационному сооружению. .

Рамнопанельная блок-секция сборно-разборного здания // 2460853

Изобретение относится к области строительства, в частности к рамно-панельной блок-секции сборно-разборного здания. .

Способ трансформирования быстровозводимого сборно-разборного модульного здания и мобильный дом-трансформер // 2453663

Изобретение относится к области строительства, в частности к трансформируемому дому. .

Каркас быстровозводимого сооружения и способ его монтажа // 2449093

Изобретение относится к области строительства, в частности к каркасу быстровозводимого сооружения и способу его монтажа. .

Быстровозводимое самомонтируемое малоэтажное складываемое здание с мансардой // 2445423

Изобретение относится к области строительства, в частности к быстровозводимому самомонтируемому малоэтажному складываемому зданию с мансардой. .

Комбинированная оболочка // 2533961

Изобретение относится к области строительных конструкций. Комбинированная оболочка выполнена из слоя, примыкающего к среде с меньшим давлением, и внутреннего слоя в виде сотовой конструкции. Комбинированная оболочка содержит источник газообразования, клапаны сброса избыточного давления и размещенное внутри пружинное устройство для ее раскрытия и наполнения. Жесткость каждого последующего слоя, примыкающего к среде с меньшим давлением, меньше жесткости предыдущего слоя. Изобретение направлено на использование на большой глубине и в космическом пространстве. 25 з.п. ф-лы, 11 ил.

Мультифункциональный строительный комплекс // 2537447

Изобретение относится к быстровозводимым строительным конструкциям. Мультифункциональный строительный комплекс состоит из конструктивных элементов и устройств с электронной системой контроля и управления. Элементы и устройства выполнены в виде телескопических вертикальных и горизонтальных балок, ферм, элементов и устройств. Вертикальные балки и фермы установлены по периметру возводимой строительной конструкции и соединены между собой горизонтальными телескопическими балками и фермами, зафиксированы в необходимых положениях с помощью гидравлического, пневматического и электромеханического оборудования. Изобретение позволяет сократить сроки возведения строительной конструкции. 6 ил.

Способ сборки каркаса стальной тентовой конструкции // 2542060

Изобретение относится к области строительства, касается быстровозводимых зданий и сооружений различного назначения, пригодных для различных хозяйственных и производственных нужд в виде накрытых от природных осадков, ветра складских ангаров, гаражей. Способ сборки каркаса стальной тентовой конструкции включает установку каркаса на фундамент, соединение элементов каркаса друг с другом и натяжение тента ПВХ, при этом сборку каркаса осуществляют секциями, содержащими, по меньшей мере, по две арки, путем шарнирного крепления оснований каждой арки на опорных пятах одной продольной стороны фундамента, после чего на каждом из несущих элементов оснований арки в заданном порядке закрепляют несущие элементы дугообразных и прямолинейных пролетов, заканчивающихся вторым основанием, которое закрепляют на опорной пяте противоположной стороны фундамента, при этом, присоединение пролетов каждой секции арок осуществляют последовательно на доступной для сборщика высоте, приподнимая каждый раз собранные элементы конструкции на требуемую высоту за счет шарнирного соединения оснований секции с пятами фундамента, после чего арки и секции каркаса соединяют друг с другом при помощи поперечных балок. 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

Малоэтажное индивидуальное жилое здание в форме многогранника // 2552251

Изобретение относится к области строительства жилых бескаркасных зданий симметричной композиции. Малоэтажное индивидуальное жилое здание в форме многогранника включает несущие периферийную, центральную и радиальные стены, перегородки, перекрытия из трапециевидных элементов, лестничный узел, крышу, фундамент и, по крайней мере, одно крыльцо, а также системы энергетического и водоснабжения, канализации и отопления. Лестничный узел имеет центральные этажные грузовые проемы. Радиальные стены установлены с угловым шагом в 90 градусов. Трапециевидные элементы каждого перекрытия имеют угол между боковыми сторонами в 30 градусов и выполнены, по крайней мере, двух типоразмеров по длине - неконсольных, обеспечивающих образование лестничных проемов, и консольных, внутренние торцы которых образуют этажные участки грузового проема. Часть помещений между смежными радиальными стенами образована двумя радиальными перегородками с угловым шагом в 30 градусов или одной радиальной перегородкой, образующей с одной из смежных радиальных стен угол в 60 градусов. Изобретение позволяет повысить функциональность здания, ограничить количество используемых при его возведении видов строительных элементов простой конфигурации, обеспечить технологичность их изготовления и упростить монтаж. 20 з.п. ф-лы, 36 ил.

Способ формирования сталетрубобетонной арки // 2553688

Изобретение относится к строительству, в частности к способу формирования сталетрубобетонной арки. Технический результат изобретения заключается в снижении материалоемкости конструкции. Способ формирования арки, состоящей из очерченных по параболе несущих элементов в виде овальной трубы, затяжки из трубы, подвески и треугольной решетки, заключается в том, что опирают пяты арки на опорные столики пары колонн сооружения и соединяют пяты и верхний пояс с оголовками колонн. Присоединяют к патрубкам трубчатых элементов арки гибкие бетонопроводы и, управляя с пульта насосной станцией, нагнетают, инжектируют способом «снизу вверх» в трубчатые полости арки мелкозернистый расширяющийся бетон. Каждая арка превращается из пары параболических треугольников в монолитную сталетрубобетонную арочную конструкцию. Конструкция преднапрягается с помощью подвески. Напрягающим элементом является талреп. 12 ил.

Профиль быстросборных конструкций // 2561823

Изобретение относится к строительству, а именно к профилям, применяемым для возведения быстросборных конструкций. Технический результат изобретения заключается в расширении эксплуатационных возможностей за счет возможности использования профиля без крепежных элементов. Профиль быстросборных конструкций в поперечном сечении выполнен крестообразным в виде четырех взаимно перпендикулярных лучей, на конце одного из которых выполнены первое и второе ответвления, направленные в противоположные стороны и параллельные и второму и третьему лучам, а на конце третьего луча выполнено третье ответвление, направленное в противоположную от второго ответвления сторону и параллельное четвертому лучу. 1 ил.

Металлический профиль быстросборных конструкций // 2561824

Изобретение относится к строительству, а именно к металлическим профилям, применяемым для возведения быстросборных конструкций. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей за счет применения профиля без крепежных элементов. Металлический профиль быстросборных конструкций имеет поперечное сечение, вписанное в квадрат; в поперечном сечении профиль выполнен крестообразным в виде четырех взаимно перпендикулярных лучей, на конце одного из которых выполнены первое и второе ответвления, направленные в противоположные стороны и параллельные и второму, и третьему лучам; на конце третьего луча выполнено третье ответвление, направленное в противоположную от второго ответвления сторону и параллельное четвертому лучу, а расстояния между вторым лучом и первым ответвлением, между третьим лучом и вторым ответвлением и между четвертым лучом и третьим ответвлением выполнены равными между собой. 1 ил.

Каркас быстровозводимого сооружения и способ его монтажа // 2564292

Изобретение относится к строительству, в частности к несущим каркасам быстровозводимых зданий и сооружений. Каркас включает шарнирно соединенные элементы арочно-рамной конструкции в виде поясов с раскосами, образующие ячейки четырехзвенных механизмов, опорные шарниры и центральный шарнир, расположенный выше опорных шарниров. Ячейки четырехзвенных механизмов образованы элементами поясов и восходящих раскосов, причем смежные ячейки объединены в кинематическую цепь таким образом, что имеют общие элементы в виде восходящих раскосов, а нисходящие раскосы расположены по диагоналям четырехзвенных ячеек. Предложен способ монтажа каркаса. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 24 ил.

Способ монтажа модульного коммерческого объекта // 2572581

Изобретение относится к способу монтажа модульного коммерческого объекта. Способ сооружения модульной, экологически безопасной мобильной топливораздаточной станции включает размещение компонентов станции в отдельных модулях. Каждый из указанных отдельных модулей содержит связанный с ним рамный узел. Модули транспортируют к месту назначения. Разъемно соединяют вместе некоторые из указанных отдельных модулей посредством указанных рамных узлов для формирования первой рабочей платформы. Поднимают указанную первую рабочую платформу на первую опорную конструкцию, содержащую группу стоек. Каждую стойку из указанной группы стоек указанной первой опорной конструкции оснащают колесным узлом, который выполнен с возможностью поддержания указанной мобильной топливораздаточной станции и для содействия ее перемещению. Изобретение позволяет повысить экологическую безопасность и мобильность станции, сократить расходы и сроки ее монтажа. 11 з.п. ф-лы, 43 ил.

Способ температурного зонирования складских помещений с помощью сборно-разборного теплоизолирующего экрана // 2578084

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий и предназначено для создания зон с различной температурой в пределах одного помещения, в частности склада. Неэксплуатируемую часть складского помещения предлагается зонировать при помощи сборно-разборного теплоизолирующего экрана, прикрепляемого к установленным стеллажным конструкциям, и перемещать его по мере заполнения складской площади продукцией. Технический результат - уменьшение отапливаемого объема помещения способом, не требующим проведения строительных работ, и, как следствие, снижение стоимости строительства и эксплуатации здания.