Десятистержневая строительная арка

Авторы патента:

E04B1/32 - арочные строительные конструкции; сводчатые строительные конструкции; складные конструкции (сводчатые крыши E04B 7/08)

Владельцы патента RU 2780448:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" (RU)

Изобретение относится к области строительства, а именно к стержневым арочным конструкциям. Технический результат изобретения заключается в увеличении несущей способности арки. Строительная арка содержит трехузловые опорные стержни, связанные в шарнирные узлы трехузловым промежуточным стержнем, соединенным в шарнир вертикальным стержнем с промежуточными стержнями, в свою очередь соединенными с опорными стержнями. Промежуточные стержни представляют собой трехузловые стержни, соединенные с дополнительными стержнями, при этом промежуточные трехузловые стержни соединены дополнительными дуговыми стержнями в шарнир с опорными стержнями и образуют четыре замкнутых четырехстержневых контура. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к стержневым арочным конструкциям.

Известна восьмистержневая строительная арка, состоящая из стержней, связанных в шарнирные узлы, в которой дополнительные стержни выполнены трехузловыми дугообразными и соединены с опорными стержнями, а между собой - линейно-дуговым стержнем, при этом, опорные и дополнительные стержни связаны между собой трехузловыми промежуточными стержнями и в совокупности с линейно-дуговым стержнем образуют трехъярусную систему. (RU №2708433 МПК Е04В 1/32, опубл. 06.12.2019).

Таким образом, наличие трех ярусов является недостатком арки, так как это ограничивает величину внешнего нагружения за счет увеличения веса самой конструкции.

Известна также шестистержневая строительная арка, являющаяся наиболее близкой по технической сущности, состоящая из стержней, связанных в шарнирные узлы, в которой опорные стержни соединены между собой четырьмя дополнительными стержнями, образующими два внутренних замкнутых четырехстержневых контура, опирающихся на опорные стержни (RU №2682290 МПК Е04В 1/32, опубл. 18.03.2019).

Недостатком такой арки является небольшое расстояние между опорами.

Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в увеличении несущей способности арки при значительном увеличении расстояния между опорами.

Существующая техническая проблема решается тем, что в известной строительной арке, содержащей трехузловые опорные стержни, связанные в шарнирные узлы трехузловым промежуточным стержнем, соединенным в шарнир вертикальным стержнем с промежуточными стержнями, в свою очередь соединенными с опорными стержнями, согласно изобретению, промежуточные стержни представляют собой трехузловые стержни, соединенные с дополнительными стержнями, при этом промежуточные трехузловые стержни соединены дополнительными дуговыми стержнями в шарнир с опорными стержнями и образуют четыре замкнутых четырехстержневых контура.

Увеличение несущей способности конструкции достигается введением в схему четырех внутренних замкнутых четырехстержневых контуров, которые образуют между собой жесткие стержневые системы, опирающиеся на внутренние по отношению ко всей арке стержни, повышают ее жесткость и не нарушают ее геометрическую неизменяемость и статическую определимость, что доказывается структурной формулой П.Л. Чебышева (Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Учебник для ВТУЗов, 4-е изд. - М.: Наука, 1988; с. 46, формула 2.8)

где W - степень подвижности системы, n - число стержней конструкции, р₅ - количество шарниров.

В предлагаемой схеме имеется десять стержней n=10 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) и р₅=15 (А, В, С, D, Е, F, G, I, N, Е, K, R, М, О, L), тогда по зависимости (1) получаем подвижность: W=3⋅10-2⋅15=0. Нулевая подвижность свидетельствует о геометрической неизменяемости и статической определимости конструкции.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где изображена десятистержневая арка.

Предлагаемая десятистержневая строительная арка состоит из опорных стержней 1 и 2, выполненных трехузловыми, шарнирно соединенных с трехузловым промежуточным стержнем 3, соединенным в шарнир вертикальным стержнем 4 с промежуточными трехузловыми стержнями 5 и 6, которые соединены с дополнительными стержнями 7 и 8. Промежуточные стержни 5 и 6 соединены в шарнир дополнительными дуговыми стержнями 9 и 10 с опорными стержнями 1 и 2 и образуют четыре замкнутых четырехстержневых контура.

Дополнительные дугообразные трехузловые стержни 9 и 10 в шарнирах В и F соединены с опорными стержнями 1 и 2. В свою очередь дополнительные стержни 9 и 10 имеют шарнирную связь с линейно-дуговым стержнем 3 в точках D и I. Вертикальное линейное звено 4, играющее роль дополнительной жесткости в конструкции, является центральным, соединяющим звенья 3, 5 и 6 в шарнирах G, P и О.

В совокупности система имеет четыре неизменяемых замкнутых контура (CNBE, образованного звеньями 1, 9, 5, 7; PEDG, звенья 9, 3, 4, 5; OGFK, звенья 3, 10, 6, 4; IMRK, звенья 10, 2, 8, 6).

Наличие в конструкции арки четырех внутренних неизменяемых замкнутых контуров, образующих между собой жесткие стержневые системы, опирающиеся на внутренние по отношению ко всей арке стержни, в значительной степени позволяет увеличить несущую способность конструкции

Десятистержневая строительная арка, содержащая трехузловые опорные стержни, связанные в шарнирные узлы трехузловым промежуточным стержнем, соединенным в шарнир вертикальным стержнем с промежуточными стержнями, в свою очередь соединенными с опорными стержнями, отличающаяся тем, что промежуточные стержни представляют собой трехузловые стержни, соединенные с дополнительными стержнями, при этом промежуточные трехузловые стержни соединены дуговыми дополнительными стержнями в шарнир с опорными стержнями и образуют четыре замкнутых четырехстержневых контура.

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкции арочно-кольцевого здания. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности здания.

Большепролетное арочное покрытие с ломаной затяжкой // 2775853

Изобретение относится к области строительства, в частности к большепролетным арочным покрытиям. Технический результат изобретения заключается в снижении материалоемкости покрытия.

Узел соединения модульных конструкций и купольная конструкция, содержащая данный узел // 2773892

Изобретение относится к узлу соединения модульных конструкций и купольной конструкции, включающей такой узел. Узел соединения модульных конструкций, содержащий корпус дисковой формы с центральным отверстием, вставленные в центральное отверстие диска закрывающие корпус с торцевых сторон внутреннюю и внешнюю крышки, причем в диске корпуса с одной его торцевой стороны равномерно по окружности выполнены шесть одинаковых углублений с образованием между ними шести выступов, ограниченных внутренним ободом диска, при этом в краях каждого из углублений, со стороны выступа, выполнены сквозные отверстия в диске, в которых установлены фиксаторы, выполненные с возможностью при своем повороте входить и зажимать своим выступом установленные в указанные углубления модульные конструкции треугольной формы посредством выполненных в их угловой части паза и двух выступающих фиксируемых профилей.

Арочное здание // 2767814

Изобретение относится к области строительства, а именно к арочным зданиям с полигональными арками из однотипных прямолинейных элементов. Технический результат изобретения – снижение материалоемкости здания.

Ребристый купол из клеедеревянных арочных ферм // 2755174

Изобретение относится к области строительства, в частности к ребристому куполу из клееных ферм. Технический результат заключается в повышении пространственной жесткости и устойчивости купола.

Плетёная пространственная конструкция лямина (варианты) // 2753557

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструктивным элементам. Конструкция содержит линейные элементы конечной длины, изогнутые в пространстве, называемые кривыми стержнями.

Быстровозводимый каркас // 2752828

Изобретение относится к строительству, а именно к устройству быстровозводимых сборно-разборных конструкций. Техническим результатом является расширение арсенала сборно-разборных быстровозводимых каркасов, а именно создание быстровозводимого каркаса простой конструкции, обеспечивающего получение сферического купола с применением одинаковых элементов, что способствует упрощению сборки каркаса.

Полигональная арка // 2750773

Изобретение относится к области строительства. Технический результат заключается в исключении фасонок, соединяющих однотипные элементы, и уменьшении в узле их соединения до одного центрального болта, вокруг которого по окружности располагаются крепежные болты.

Крепление для соединения деревянных элементов в "звезду" // 2731551

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в пространственных стержневых деревянных каркасах зданий и сооружений купольного очертания для образования соединительных узлов в виде «звезды». Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств для снижения трудозатрат при монтаже узлового соединения деревянных элементов в «звезду» за счет конструктивного усовершенствования узлового соединения и использования элементов крепления полной заводской готовности, характеризующихся простотой изготовления и сборки в узловое соединение.

Многофункциональное здание // 2730070

Изобретение относится к строительству, а именно к многофункциональным строительным зданиям куполообразной формы. Многофункциональное здание для размещения торговых, культурно-просветительских площадей, океанариума и аквапарка отличается тем, что несущие конструкции здания выполнены куполообразной формы, а в центре здания выполнена центральная монолитная опора, которая является единой с монолитной плитой фундамента.