Модуль (блок) покрытия (перекрытия) из перекрестных ферм типа "пятигорск"

Предполагаемое изобретение относится к области строительства и может быть использовано преимущественно для покрытий (перекрытий) зданий и сооружений. Технический результат заключается в повышении степени унификации и расширении области применения несущих конструкций из перекрестных систем. Модуль (блок) покрытия (перекрытия) из перекрестных ферм, преимущественно квадратный в плане и опертый по углам, включает установленные вертикально равновысокие контурные и расположенные внутри контура перекрестные несущие элементы с одноименными поясами, выполненными с равновеликими сечениями. При числе ячеек в поясных сетках 3×3 во всех несущих элементах использованы одинаковые фермы, сдвоенные по контуру и одиночные внутри контура, причем сдвоенные по контуру фермы жестко скреплены друг с другом на всей длине их пролета в единое целое и под нагрузкой работают аналогично решетчатым конструкциям из парных профилей. При числе ячеек 2×2 во всех несущих элементах также применены одинаковые фермы, одиночные по контуру и внутри него.

Предполагаемое изобретение относится к области строительства и может быть использовано преимущественно для покрытий (перекрытий) зданий и сооружений.

Известна пространственная решетчатая несущая конструкция, включающая систему перекрестных ферм, в которой верхние и нижние пояса ферм одного направления расположены над одноименными поясами ферм другого направления. Узлы перекрестных ферм совмещены по вертикали, а раскосы решетки вышележащей фермы в узлах смещены от оси узлов на ширину верхнего пояса нижележащей фермы. Нижние пояса вышележащих ферм выполнены съемными, а фермы соединены через верхние пояса (Аденский В.А., Гринберг М.Л., Прицкер А.Я., Шимановский В.Н., Трофимов В.И., Штепа Б.А. Пространственная решетчатая несущая конструкция. - Авторское свидетельство 964083, 1982, бюллетень 37).

Такая конструкция, имея поэтажное пересечение поясов, при больших пролетах и значительном числе ячеек в поясных сетках требует соблюдения повышенной точности изготовления и монтажа. При этом съемные пояса ферм одного направления необходимо пропустить сквозь фермы другого направления и соединить как в узлах пересечения поясов, так и в узлах треугольной решетки, что также увеличивает трудоемкость конструкции.

Известно пространственное покрытие, преимущественно квадратное в плане при опирании по углам, из перекрестных элементов: контурных, внутренних (основных) и дополнительных. В состав покрытия входят также элементы ограждения. Дополнительные элементы выполняют роль прогонов, а основным видом ограждающих элементов является стальной настил из профилированных листов. Контурные и внутренние несущие элементы выполняются в виде ферм, при этом элементы ограждения вместе с дополнительными могут совмещать в себе функцию несущих (Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП П-23-81* «Стальные конструкции») / ЦНИИСК им. Кучеренко. - М.: ЦИТП, 1989. - С.80, рис.38).

Данная конструкция при равномерной нагрузке на покрытие имеет внутренние основные элементы, значительно перегруженные ближе к середине по сравнению с приконтурными элементами. Их унификация обычно выполняется в большую сторону, что сопровождается ростом жесткостей поясов, соответствующим повышением степени различий усилий и в целом увеличивает материалоемкость конструкции. Отказ от унификации в целях уменьшения расхода конструкционного материала приводит к резкому увеличению трудоемкости конструкции из-за большого числа типоразмеров сечений элементов.

Наиболее близким к предлагаемому является пространственное покрытие, преимущественно квадратное в плане, включающее равновысокие контурные и расположенные внутри контура перекрестные несущие элементы, одноименные пояса которых выполнены с равновеликими сечениями. При этом площади сечения поясов контурных несущих элементов А_к и площади сечения поясов внутренних несущих перекрестных элементов А _в связаны соотношением:

А_к/А _в=0,5n0,5(n+2),

где n - число членений несущими элементами стороны плана покрытия на одинаковые или почти одинаковые отрезки, 4n (Аденский В.А., Гринберг М.Л., Прицкер А.Я., Шиманоский В.Н., Трофимов В.И., Штепа Б.А., Пименов И.Л., Чаадаев В.К. Пространственное покрытие. - Авторское свидетельство 992689, 1983, бюллетень 4).

Основным недостатком данного покрытия является то, что приведенное в нем соотношение позволяет унифицировать между собой только внутренние несущие элементы, затрудняя их применение в составе контурных элементов и снижая тем самым степень унификации конструкции. Кроме того, отмеченное соотношение сформулировано для перекрестных систем с числом ячеек n×n=4×4 и более, что сужает область применения, так как здесь пропущено начало ряда, когда n×n=2×2 и n×n=3×3.

Технический результат, достигаемый при реализации предполагаемого изобретения, заключается в повышении степени унификации и расширении области применения несущих конструкций из перекрестных систем.

Указанный технический результат достигается тем, что в модуле (блоке) покрытия (перекрытия) из перекрестных ферм, преимущественно квадратном в плане и опертом по углам, включающем установленные вертикально равновысокие контурные и расположенные внутри контура перекрестные несущие элементы с одноименными поясами, выполненными с равновеликими сечениями, при числе ячеек в поясных сетках 3×3 во всех несущих элементах использованы одинаковые фермы, сдвоенные по контуру и одиночные внутри контура, причем сдвоенные по контуру фермы жестко скреплены друг с другом на всей длине их пролета в единое целое и под нагрузкой работают аналогично решетчатым конструкциям из парных профилей, а при числе ячеек 2×2 во всех несущих элементах также применены одинаковые фермы, одиночные по контуру и внутри него.

Предлагаемый модуль (блок) покрытия (перекрытия) из перекрестных ферм имеет достаточно универсальное решение, при реализации которого по контуру и внутри него можно использовать одинаковые несущие элементы, что повышает степень унификации конструкций. Такое решение осуществимо в перекрестных системах с минимальным числом ячеек в поясных сетках, что охватывает простейшие структуры с самого начала их ряда и расширяет область применения конструкций. Эта область может включать модули двухэтажной компоновки, где система перекрестных ферм покрытия, одинаковых по контуру и внутри него, состоит из 2×2 ячеек, а система перекрестных ферм перекрытия из-за большей интенсивности распределенной нагрузки содержит 3×3 ячеек. Здесь внутри контура те же фермы, что и в покрытии, а по контуру они сдвоены.

Предполагаемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 показан предлагаемый модуль из перекрестных ферм с числом ячеек пхп=2х2, вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - предлагаемый модуль из перекрестных ферм с числом ячеек n×n=3×3, вид сверху; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.4; на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.4; на фиг.7 - предлагаемый модуль из перекрестных ферм с числом ячеек n×n=2×2 и дополнительными элементами (прогонами), вид сверху; на фиг.8 -разрез Д-Д на фиг.7; на фиг.9 - разрез Е-Е на фиг.7; на фиг.10 - разрез Ж-Ж на фиг.7; на фиг.11 - предлагаемый модуль из перекрестных ферм с числом ячеек n×n=3×3 и дополнительными элементами (прогонами), вид сверху; на фиг.12 - разрез И-И на фиг.11, на фиг.13 - разрез К-К на фиг.11; на фиг.14 -разрез Л-Л на фиг.11; на фиг.15 - снимок общего вида двухэтажных модулей в процессе строительства складского здания; на фиг.16 - снимок блока перекрытия в интерьере офисного здания.

Преимущественно квадратный в плане и опертый по углам, предлагаемый модуль (блок) покрытия (перекрытия) из перекрестных ферм 1 включает непосредственно уложенные по ним элементы ограждения 2. При числе ячеек n×n=2×2 по контуру и внутри него фермы нагружены примерно в равной степени под действием нагрузки, распределенной равномерно. Под действием такой нагрузки при числе ячеек n×n=3×3 внутренние фермы нагружены примерно в два раза меньше контурных. Поэтому в предлагаемом модуле (блоке) по его контуру одиночные фермы 1 сдвоены и жестко скреплены друг с другом на всей длине их пролета в единое целое, например посредством прерывистых сварных швов. При значительном шаге перекрестных ферм 1, а также при действии нагрузок большой интенсивности для облегчения элементов ограждения 2 под них в модуле (блоке) можно устанавливать дополнительные несущие элементы 3 в виде прогонов. Для унификации прогонов 3 с верхними поясами перекрестных ферм 1 в состав предлагаемого модуля (блока) целесообразно включить подкосные элементы 4. Элементы ограждения 2 опираются непосредственно на верхние пояса перекрестных ферм 1 и прогоны 3, совмещая в себе функцию несущих.

Предлагаемый модуль (блок) может иметь как одноэтажные, так и двухэтажные модификации, в которых перекрестные системы покрытий и перекрытий с числом ячеек n×n=2×2 и n×n=3×3 компонуются из одинаковых ферм. Так, например, в двухэтажном модуле офисного здания с размерами в плане 8x8 м перекрестные системы скомпонованы из одинаковых ферм высотой h=l/20=0,4 м (1 - длина пролета, 1=8 м), а расчетные характеристики имеют следующие значения:

покрытие - n×n=2×2, р=200 кгс/м², N _к=-11520 кгс, М_к=22,21 кгс·м, _к=0,99R_y,

N_B =-7720 кгс, М_в=44,42 кгс·м, _в=0,76R_y;

перекрытие - n×n=3×3, р=350 кгс/м², N_к=-16420 кгс, М_к=46,21 кгс·м, _K=0,73R_y,

N_в =-8270 кгс, М_в=92,42 кгс·м, _B=0,97 R_y,

где р - интенсивность равномерно распределенной расчетной нагрузки; N _к (N_в), М_к (М_в), _к (_в) - продольная сила (минус относится к сжатию), изгибающий момент, напряжение соответственно в средней панели верхнего пояса контурной (внутренней) фермы; R_y - расчетное сопротивление конструкционного материала, R_y =2100 кгс/см².

Как видно, повышение степени унификации несущих конструкций, реализованное в предлагаемом модуле, сопровождается рациональным распределением конструкционного материала, свойственным перекрестным фермам. Достигнутый результат расширяет область эффективного применения перекрестных систем до самого начала их ряда, когда число ячеек в поясных сетках минимально. Причем область рационального использования таких систем расширяется также за счет включения малых пролетов. Повышенная унификация и расширенная применимость несущих элементов покрытия (перекрытия) дает возможность снизить также трудоемкость изготовления и монтажа конструкций, что улучшает их технико-экономические характеристики и обеспечивает стабильность спроса на них.

Модуль (блок) покрытия (перекрытия) из перекрестных ферм, преимущественно квадратный в плане и опертый по углам, включающий установленные вертикально равновысокие контурные и расположенные внутри контура перекрестные несущие элементы с одноименными поясами, выполненными с равновеликими сечениями, отличающийся тем, что при числе ячеек в поясных сетках 3×3 во всех несущих элементах использованы одинаковые фермы, сдвоенные по контуру и одиночные внутри контура, причем сдвоенные по контуру фермы жестко скреплены друг с другом на всей длине их пролета в единое целое и под нагрузкой работают аналогично решетчатым конструкциям из парных профилей, а при числе ячеек 2×2 во всех несущих элементах также применены одинаковые фермы, одиночные по контуру и внутри него.