Регулируемая конструкция фермы

Изобретение относится к области строительства, а именно к стержневым конструкциям ферм. Технический результат изобретения заключается в равномерном распределении усилий в стержнях фермы. Регулируемая конструкция фермы состоит из треугольников, каждый из которых образован тремя связанными между собой стержнями, снабженными тензодатчиками. Каждый стержень выполнен из двух частей, встречные концы которых объединены компенсатором усилий, изготовленным в виде муфты, соединенной с этими концами. На муфте установлен привод, управляемый шаговым двигателем для обеспечения ее вращения. Все тензодатчики соединены с входами блока управления с программным обеспечением, выходы которого соединены со всеми шаговыми двигателями компенсаторов усилий в стержнях. 2 ил.

 

Изобретение относится строительным стержневым конструкциям, в частности к фермам.

Известно устройство для измерения деформаций строительных конструкций, включающее нагружающее устройство, рабочие тензорезисторы, расположенные непосредственно на испытываемой конструкции, блок измерения и программного обеспечения, блок компенсационных тензорезисторов и два температурных датчика (Патент РФ №86008 U1, дата публикации 20.08.2009, авторы: Плевков B.C. и др., RU).

Известна полезная модель для определения параметров напряженно-деформированного состояния в силовых соединительных узлах пространственных конструкций, выполненная из оптически чувствительного материала с соблюдением геометрического подобия по отношению к натурной конструкции с применением метода «замораживания» деформаций (Патент РФ №123934 U1, G01N 3/00, 2013).

Известна установка для демонстрации реакций стержней и замкнутого плана сил, содержащая стержни, соединенные со станиной и между собой посредством шарниров, к внутреннему из которых подвешен груз, причем стойка станины и стержни выполнены из трубчатого профиля с продольными окнами по бокам и стрелками на концах, внутри которых расположены неоновые лампы, включенные в электрическую цепь и высвечивающие при возникновении реакции стержней (Патент РФ №49991 U1, G01N 3/00, 2005).

Известна регулируемая ферма, позволяющая проводить исследования по выявлению зависимостей усилий в стержнях от изменения расстояния между опорами фермы, при этом ферма содержит между опорами телескопический стержень, выполненный с возможностью изменения и фиксирования его длины с помощью клеммы, а все стержни снабжены тензодатчиками (Патент РФ №41366 U1, кл. G01N 3/00, 2004 г. - прототип).

Общим недостатком известных устройств является ограниченность в регулировании усилий в стержнях с целью равномерного их распределения в конструкции фермы.

Техническим результатом является равномерное распределение усилий в стержнях фермы.

Технический результат достигается тем, что регулируемая конструкция фермы, состоящая из треугольников, каждый из которых образован тремя связанными между собой стержнями, которые снабжены тензодатчиками, согласно изобретению имеет блок управления с программным обеспечением, а каждый стержень выполнен из двух частей, встречные концы, которых объединены компенсатором усилий, изготовленного в виде муфты соединенной с этими концами с помощью винтового соединения, при этом на муфте установлен привод, управляемый шаговым двигателем для обеспечения ее вращения, причем все тензодатчики соединены с входами блока управления с программным обеспечением, выходы которого соединены со всеми шаговыми двигателями компенсаторов усилий в стержнях.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что по сравнению с известными техническими решениями обеспечивается возможность равномерного распределения усилий в стержнях конструкции фермы.

По данным научно-технической и патентной литературы не обнаружена аналогичная заявляемой совокупность признаков, позволяющая получить технический результат, который ранее не достигался известными средствами, что позволяет судить об изобретательском уровне заявляемого предложения.

Предлагаемое устройство работоспособно и может быть использовано в строительстве при сооружении ферм, что соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 - представлена общая схема регулируемой конструкции фермы; на фиг.2 - изображен компенсатор усилий стержня фермы.

Регулируемая конструкция фермы, состоит из треугольников, каждый из которых образован тремя связанными между собой стержнями 1, которые снабжены тензодатчиками 2. Ферма имеет блок управления 3 с программным обеспечением. Каждый стержень 1 выполнен из двух частей. Их встречные концы 4 и 5 объединены компенсатором усилий 6, изготовленного в виде муфты 7 соединенной с этими концами с помощью винтового соединения 8. На муфте 7 установлен привод 9 управляемый шаговым двигателем 10 для обеспечения ее вращения, Все тензодатчики 2 соединены с входами блока управления 3 с программным обеспечением, выходы которого соединены с шаговыми двигателями 10 компенсаторов усилий в стержнях 1.

Регулируемая конструкция фермы работает следующим образом. Тензодатчик 2 на каждом стержне 1 фермы оперативно отслеживает напряженно-деформированное состояние его. Компенсаторы усилий 6 в виде муфты 7 на стержне 1, за счет винтового соединения 8 встречных концов 4 и 5 стержня 1 с муфтой 7 обеспечивают возможность в небольших пределах регулировать длину стрежня 1, а следовательно и усилие в нем. Тензодатчики 2 подключаются к входам блока управления 3, где с помощью программного обеспечения производится оценка полученных показаний с тензодатчиков 2 и расчет требуемых изменений длин стержней (усилий в них). Затем с блока управления 3 сигналы передаются на соответствующие шаговые двигатели 10, которые управляют приводами 9, обеспечивающие вращение муфты 7 на требуемый шаг, компенсируя усилия в стержнях 1, путем изменения их длин, приводя конструкцию фермы в требуемое состояние.

Таким образом, для равномерного распределения усилий в ферме, необходимо определить, в какой мере нужно удлинить или укоротить каждый стержень, чтобы усилия во всех стрежнях стали одинаковыми или получили запланированную величину.

При использовании заявляемой регулируемой конструкции фермы получают следующие положительные эффекты:

1) все стержни фермы равномерно нагружены;

2) заявляемая ферма способна приспосабливаться к изменяющимся условиям, путем перераспределения усилий между элементами;

3) способна приспосабливаться к изменяющимся условиям путем изменения формы всей конструкции в целом (например: при изменении нагрузки Р (фиг.1) на ферму она получает прогиб Δр, в следствии получает Δк - компенсирующий прогиб от воздействия компенсаторов путем изменения длин стержней);

4) за счет установленных на всех стрежнях тензодатчиков, подключенных к блоку управления, выполняется оперативное отслеживание состояние фермы;

5) регулируя компенсатором усилий длину стержней (величину усилий в них), можно улучшить распределение усилий между стержнями при разрушении одного или нескольких в результате аварии или теракта;

6) для того, чтобы собственная частота фермы, нагруженная периодически действующей силой, не совпадала резонансной, можно не только изменить массу или жесткость конструкции, но и изменить распределение усилий в стержнях;

7) в статически неопределимых системах, т.е. в фермах могут возникать температурные и монтажные напряжения, которые за счет регулировки усилий устраняет этот недостаток.

Регулируемая конструкция фермы, состоящая из треугольников, каждый из которых образован тремя связанными между собой стержнями, которые снабжены тензодатчиками, отличающаяся тем, что имеет блок управления с программным обеспечением, а каждый стержень выполнен из двух частей, встречные концы которых объединены компенсатором усилий, изготовленным в виде муфты, соединенной с этими концами с помощью винтового соединения, при этом на муфте установлен привод, сообщенный с шаговым двигателем для обеспечения ее вращения, причем все тензодатчики соединены с входами блока управления с программным обеспечением, выходы которого соединены со всеми шаговыми двигателями компенсаторов усилий в стержнях.