Ангар
Полезная модель относится к области строительства, а точнее к ангарам с металлическим несущим каркасом. Предложен ангар с металлической кровлей и каркасом и блочным или монолитным бетонным или железобетонным фундаментом, в котором поперечные элементы упомянутого каркаса, выполнены из сборных бесшарнирных рам, установленных с бесшарнирной опорой на фундамент, содержащих стропильные балки и колонны, соединенные между собой посредством жестких стыков и примыканий, при этом базы упомянутых колонн соединены между собой металлической стяжкой. Технический результат - увеличении жесткости рам одновременно с уменьшением материалоемкости колонн и стропил по металлу без использования предварительного напряжения конструкций, снижение затрат бетона..
Полезная модель относится к области строительства, а точнее к ангарам с металлическим несущим каркасом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны сборные ангары арочного типа, в которых несущая конструкция представляет собой аркаду, с несущими элементами из металлического профиля или металлических ферм, закрепленных на железобетонном фундаменте и покрытых металлическими листами.
Известно хозяйственное помещение арочного типа из железобетона, в котором сборная несущая конструкция представляет собой аркаду, образованную из трехшарнирных железобетонных арок, каждая из которых состоит из двух полуарок, соединенных внизу металлическими стяжками, а вверху - металлическими растяжками, причем торцовые арки прикреплены двумя растяжками к опорам-столбам (А.С. СССР 
128218). Для известной конструкция характерна высокая материалоемкость каркаса по бетону, и, как следствие массивность конструкции, повышенные требования к прочности фундамента и грузоподъемности монтажного оборудования, ненадежность верхнего шарнира, высокая чувствительность к температурным и деформационным воздействиям, низкая сейсмостойкость.
Известен большепролетный ангар с металлической кровлей и каркасом и железобетонным фундаментом, в котором поперечные элементы упомянутого каркаса, выполнены из сборных рам, содержащих горизонтальные балки и колонны, при этом базы упомянутых колонн в каждой из рам стянуты между собой стальным канатом (заявка Японии 8-310396, публикация 10-152895). Соединение баз колонн в рамах натянутым стальным канатом позволяет создать усилие в горизонтальных балках большепролетных рам, которое компенсирует их провисание под действием собственного веса, и позволяет уменьшить и распределить распорные усилия в базах колонн, а также снизить материалоемкость фундамента по бетону. Недостаток известной конструкции состоит в исключительной сложности монтажа: вначале рамы собирают на земле, поднимают вертикально, так чтобы анкерные фундаментные болты продеть в отверстия в базах колонн, затем базы поперечных стоек (колонн) каждой из рам стягивают навстречу друг другу стальными канатами, чтобы компенсировать провисание, после чего затягивают анкерные болты и бетонируют пол.
Таким образом, несмотря на известность конструкций, в которых основания трехшарнирных железобетонных арок для повышения жесткости соединены посредством металлических стяжек, а также конструкций на основе металлических бесшарнирных рам, в которых базы колонн связаны посредством натянутого металлического каната, до настоящего времени не было известно о легких конструкциях на основе ненапряженных металлических бесшарнирных рам, в которых металлоемкость колонн и материалоемкость фундамента по бетону была бы уменьшена за счет ненатянутых металлических стяжек.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Терминам и выражениям, используемым в настоящем тексте, придают следующее значение.
«Ангар» - каркасное строительное сооружение.
«Рама» - поперечный элемент каркаса, содержащий стропильные балки, и колонны.
«Колонна» - вертикальный несущий элемент рамы, стойка рамы.
«Прогон» - горизонтальный продольный элемент каркаса, соединяющий стропильные балки между собой.
«Горизонтальные балки» - горизонтальный продольный элемент каркаса, соединяющий колонны между собой для придания ангару устойчивости к ветровым нагрузкам со стороны торцов.
Остальные термины и выражения используются в обычном для своего контекста и данной области техники смысле, который хорошо известен специалистам и не требует пояснений.
Задача настоящей полезной модели состоит в повышении жесткости ненапряженных металлических рам, в снижении материалоемкости фундамента ангаров по бетону, в повышении прочности колонн по отношении к боковым ветровым нагрузкам, в уменьшении материалоемкости колонн и общей площади их поперечного сечения.
Технический результат состоит в увеличении жесткости рам одновременно с уменьшением материалоемкости колонн и стропил по металлу без использования предварительного напряжения конструкций, снижение затрат бетона. Кроме того, в предлагаемом решении не требуется оборудование для стягивания колонн металлическим канатом. Стальная полоса при тех же прочностных характеристиках дешевле стального каната. Ненапряженные конструкции полезной модели не столь требовательны к прочности болтовых и/или сварных соединений, как напряженные конструкции аналога. Ненапряженные конструкции полезной модели при той же площади поперечного сечения нагруженных элементов не столь требовательны к прочностным характеристикам и дефектам материала, как предварительно напряженные элементы.
Поставленные задачи решены благодаря тому, что в ангаре с металлической кровлей и каркасом и блочным или монолитным бетонным или железобетонным фундаментом, поперечные элементы упомянутого каркаса, выполнены из сборных бесшарнирных рам, установленных с бесшарнирной опорой на фундамент, содержащих стропильные балки и колонны, соединенные между собой посредством жестких стыков и примыканий, при этом базы упомянутых колонн соединены между собой металлической стяжкой.
Необходимо понимать, что в настоящем тексте ангар охарактеризован только такими признаками, которые достаточны для решения поставленной задачи и реализации назначения; специального упоминания всех без исключения признаков и утилитарных характеристик ангара не требуется, если специалистам должно быть известно, что изделия того же рода обладают такими признаками и утилитарными характеристиками и без них не реализуется основное назначение; тем более не требуется ограничивать обобщенные признаки какими-то конкретными вариантами, если таковые должны быть известны специалистам и (или) могут быть подобраны по известным правилам.
Как будет понятно специалисту в данной области техники, поставленная задача решается за счет всей совокупности признаков ангара, в то время как вышеупомянутый технический результат достигается за счет соединения баз колонн в рамах посредством стяжки.
Упомянутые конструктивные элементы могут быть воплощены в различных предпочтительных и частных формах, при этом во многих из этих форм воплощения помимо вышеупомянутого технического результата, может достигаться один или несколько дополнительных технических результатов.
В одной из частных форм выполнения, упомянутые продольные элементы каркаса представляют собой прогоны и горизонтальные балки.
В еще одной из частных форм выполнения, балки и/или колонны упомянутых рам выполнены из металлических двутавров и/или швеллеров.
В другой частной форме выполнения, колонны упомянутых рам выполнены коробчатыми с замкнутым поперечным сечением.
В одной из частных форм выполнения, разъемные элементы балок и/или колонн в упомянутых рамах соединены между собой посредством жестких фланцевых стыков.
В еще одной из частных форм выполнения, коньковый узел стыковки упомянутых стропильных балок содержит один или два фланцевых стыков.
В другой частной форме выполнения, узел примыкания балок и колонн в упомянутых рамах содержит один или два фланцевых стыка.
В одной из частных форм выполнения, узел примыкания балок и колонн в упомянутых рамах усилен подкосом.
В еще одной из частных форм выполнения, стыки конькового узла стыковки стропильных балок и/или стыки узла примыкания стропильных балок к колоннам усилены металлическими накладками.
В другой из частных форм выполнения, упомянутые стропильные балки соединены между собой посредством стропильных ригелей для повышения жесткости.
В одной из частных форм выполнения, упомянутые стяжки снабжены регулировочными талрепами.
В еще одной из частных форм выполнения, колонны упомянутых рам соединены между собой вблизи оголовья посредством ригельных балок.
В другой частной форме выполнения, уклон стропильных балок составляет от 10 до 35 градусов.
В одной из частных форм выполнения, колонны упомянутых рам выполнены с уклоном внутрь от 1 до 10 градусов.
В еще одной из частных форм выполнения, пролет между соседними рамами составляет от 3 до 4 метров, а пролет между колоннами рам - от 15 до 20 метров.
В другой частной форме выполнения, колонны выполнены с поперечным сечением, позволяющим выдерживать нагрузки сжатия под действием веса рамы и кровли, а стропильные балки выполнены с сечением, позволяющим выдерживать нагрузку на изгиб.
В одной из частных форм выполнения, стыки элементов упомянутых рам выполнены в местах, подвергающихся наименьшему воздействию изгибающих усилий.
В еще одной из частных форм выполнения, упомянутая стяжка снабжена полимерной оболочкой для защиты от коррозии.
В другой частной форме выполнения, упомянутая стяжка установлена ниже уровня пола.
Следует понимать, что вышеописанный ангар может обладать всеми или только некоторыми из признаков вышеописанных частных и предпочтительных форм выполнения, при условии, что такие признаки совместимы друг с другом.
Поставленная задача также решена благодаря тому, что в способе монтажа вышеописанного ангара вначале формируют фундамент ангара, стыкуют колонны и стропильные балки между собой посредством жестких фланцевых соединений, с образованием рамы, приваривают упомянутую стяжку к основаниям противолежащих колонн, укладывают рамы в проектное положение, поднимают и устанавливают их (рамы) в вертикальной плоскости и жестко крепят основания колонн к бетонному фундаменту посредством на анкерные болты.
Вышеописанные технические решения могут применяться для возведения зданий и сооружений сельскохозяйственного назначения, для хранения сельхозпродукции, для выращивания крупного и мелкого рогатого скота, свиней и птицы, для переработки сельхозпродукции, в том числе производства животных кормов и продуктов питания человека.
Конструкция и использование устройства наглядно иллюстрируется фигурой 1 на примере одной из частных форм выполнения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фигуре 1 изображена рама.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Нижеследующие примеры даются только для иллюстрации принципов конструирования и работы устройства; ничто в настоящем разделе не должно быть истолковано как ограничение объема притязаний.
Ангар согласно настоящей полезной модели содержит: металлическую кровлю и каркас с блочным или монолитным бетонным или железобетонным фундаментом, в котором поперечные элементы упомянутого каркаса, выполнены из сборных бесшарнирных рам, установленных с бесшарнирной опорой на фундамент, содержащих стропильные балки и колонны, соединенные между собой посредством жестких стыков и примыканий, при этом базы упомянутых колонн соединены между собой металлической стяжкой
Ангар согласно настоящей полезной модели возводят следующим образом:
устанавливают опалубку стаканов фундамента, заливают бетоном, устанавливаю закладные под анкера крепления колонн и выдерживают необходимое время для затвердевания бетона. Стаканы фундамента соединяют друг с другом железобетонными блоками в направлении вдоль корпуса путем сварки. На фундаментные стаканы устанавливают предварительно собранные металлические рамные конструкции и крепят их посредством анкеров. Базы колонн рам соединяют попарно в направлении поперек корпуса металлическими полосами (стяжками) 8×50 мм посредством сварки полос (стяжек) с базами колонн. Полосы (стяжки) покрывают антикоррозийным составом.
Как было рассчитано при возведении ангара площадью 2000 кв.м. экономия бетона составляет 150 м3, экономия металла - 14,7 т (по сравнению с ангаром аналогичной конструкции без стяжек).
Вышеприведенное описание следует толковать лишь как иллюстративное, не описывающее все и/или каждый возможный вариант воплощения полезной модели, ибо такое описание было бы невыполнимым. Вышеописанную полезную модель можно воплотить самыми различными способами, в том числе посредством замены ее существенных признаков уже известными эквивалентами или эквивалентами, которые станут известны в будущем. Все такие модификации, тем не менее, охраняются нижеприведенной формулой полезной модели.
1. Ангар с металлической кровлей и каркасом и блочным или монолитным бетонным или железобетонным фундаментом, в котором поперечные элементы упомянутого каркаса выполнены из сборных бесшарнирных рам, установленных с бесшарнирной опорой на фундамент, содержащих стропильные балки и колонны, соединенные между собой посредством жестких стыков и примыканий, при этом базы упомянутых колонн соединены между собой металлической стяжкой.
2. Ангар по п.1, в котором упомянутые продольные элементы каркаса представляют собой прогоны и горизонтальные балки.
3. Ангар по п.1, в котором балки и/или колонны упомянутых рам выполнены из металлических двутавров и/или швеллеров.
4. Ангар по п.1, в котором колонны упомянутых рам выполнены коробчатыми с замкнутым поперечным сечением.
5. Ангар по п.1, в котором разъемные элементы балок и/или колонн в упомянутых рамах соединены между собой посредством жестких фланцевых стыков.
6. Ангар по п.1, в котором коньковый узел стыковки упомянутых стропильных балок содержит один или два фланцевых стыка.
7. Ангар по п.1, в котором узел примыкания балок и колонн в упомянутых рамах содержит один или два фланцевых стыка.
8. Ангар по п.1, в котором узел примыкания балок и колонн в упомянутых рамах усилен подкосом.
9. Ангар по п.1, в котором стыки конькового узла стыковки упомянутых стропильных балок и/или стыки узла примыкания упомянутых стропильных балок к упомянутым колоннам усилены металлическими накладками.
10. Ангар по п.1, в котором упомянутые стропильные балки соединены между собой посредством стропильных ригелей для повышения жесткости.
11. Ангар по п.1, в котором упомянутые стяжки снабжены регулировочными талрепами.
12. Ангар по п.1, в котором колонны упомянутых рам соединены между собой вблизи оголовья посредством ригельных балок.
13. Ангар по п.1, в котором уклон упомянутых стропильных балок составляет от 10 до 35º.
14. Ангар по п.1, в котором колонны упомянутых рам выполнены с уклоном внутрь от 1 до 10º.
15. Ангар по п.1, в котором пролет между соседними рамами составляет от 3 до 4 м, а пролет между колоннами рам - от 15 до 20 м.
16. Ангар по п.1, в котором упомянутые колонны выполнены с поперечным сечением, позволяющим выдерживать нагрузки сжатия под действием веса рамы и кровли, а упомянутые стропильные балки выполнены с сечением, позволяющим выдерживать нагрузку на изгиб.
17. Ангар по п.1, в котором стыки элементов упомянутых рам выполнены в местах, подвергающихся наименьшему воздействию изгибающих усилий.
18. Ангар по п.1, в котором упомянутая стяжка снабжена полимерной оболочкой для защиты от коррозии.
19. Ангар по п.1, в котором упомянутая стяжка установлена ниже уровня пола.
