СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННЫМ СОСТОЯНИЕМ РАМЫ ДВУХПРОЛЕТНОГО ЗДАНИЯ ФУНДАМЕНТАМИ С РЕАКТИВНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННЫМ СОСТОЯНИЕМ РАМЫ ДВУХПРОЛЕТНОГО ЗДАНИЯ ФУНДАМЕНТАМИ С РЕАКТИВНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2319811 (13) C2

(51) МПК
E02D 35/00 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 19.01.2009 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005123673/03 
(22) Дата подачи заявки: 2005.07.25 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.07.25 
(43) Дата публикации заявки: 2007.01.27 
(45) Опубликовано: 2008.03.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2225480 C2, 10.03.2004. RU 2139390 C1, 10.10.1999. RU 2123091 C1, 10.12.1998. SU 697643 A1, 15.11.1979. DE 4129995 A1 (BECKER WALTER GMBH), 11.03.1993. 
(72) Автор(ы): Нежданов Кирилл Константинович (RU); Нежданов Алексей Кириллович (RU); Либаров Алексей Владимирович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (RU) 
Адрес для переписки: 440028, г.Пенза, ул. Г. Титова, 28, ПГУАиС,патентный отдел 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННЫМ СОСТОЯНИЕМ РАМЫ ДВУХПРОЛЕТНОГО ЗДАНИЯ ФУНДАМЕНТАМИ С РЕАКТИВНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к металлическим конструкциям, преимущественно промышленных одноэтажных зданий. Способ управления осадкой и креном рамы двухпролетного здания, оборудованного мостовыми кранами, включает монтаж безвыверочным способом центральной и крайних колонн с образованием рамы двухпролетного здания. При этом центральную колонну выполняют ступенчатой с двумя ветвями, которые соединяют решеткой. Крайние колонны также выполняют ступенчатыми. Ригель покрытия, выполненный неразрезным из прокатной балки с лотками в поясах, шарнирно соединяют с крайними колоннами и ветвями верхней части центральной колонны, образуя трехпролетную конструкцию с малым центральным пролетом. Над центральной колонной располагают фонарь, перекрытый двухконсольной балкой, которую соединяют с нижележащим ригелем вертикальными подвесками и наклонными растянутыми раскосами. Ветви центральной колонны и нижнюю часть крайних колонн выполняют из овальных в сечении труб с отношением большего диаметра к меньшему, равным трем, которые плотно заполняют расширяющимся бетоном, самонапрягающимся при расширении. Расстояние между ветвями верхней части центральной колонны выполняют равным 1/10...1/12 пролета рамы. Подкрановые балки устанавливают на консоли центральной колонны с минимальным эксцентриситетом и зазором от грани ее верхней части, а на крайних колоннах - по центру тяжести сечения колонн. Фундаменты-макрорегуляторы всех колонн рамы выполняют с соплами для заполнения рабочим телом из сыпучего материала, пластифицированного глинистой пульпой, и оснащают грунтонасосами с домкратами импульсного действия для управления креном и осадкой всех фундаментов-макрорегуляторов и колонн рамы. Включают домкраты импульсного действия грунтонасосов фундаментов-макрорегуляторов всех колонн рамы, с помощью которых порциями закачивают в сопла фундаментов-макрорегуляторов центральной колонны пластифицированное рабочее тело, создавая реактивную тягу, вверх выдавливают и выдергивают фундаменты-макрорегуляторы из грунта для напряжения рамы, увеличения опорных моментов в ригеле над ветвями центральной колонны и уменьшения пролетных моментов в его крайних пролетах. Технический результат состоит в повышении надежности, снижении материалоемкости и трудоемкости монтажа и обслуживания конструкций. 3 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к металлическим конструкциям, преимущественно промышленных одноэтажных зданий.

Известны многопролетные рамы со ступенчатыми колоннами и фонарями по середине пролета здания, предназначенные для аэрации и освещения [1, с.114, рис.6.2.].

Недостатки известного решения следующие:

- чувствительность рам зданий к неравномерной осадке ввиду их статической неопределимости;

- недостаточная надежность рам одноэтажных зданий особенно с решетчатыми ригелями;

- обрушение каркаса здания происходит в 45...50% случаев из-за обрушения решетчатого ригеля [2, с.198], [3, с.5, рис.1], [4, с.113, рис.58];

- избыточная материалоемкость;

- сложность узлов сопряжения конструкций, вызывающая избыточную трудоемкость и исключающая безвыверочный монтаж конструкций с первой попытки.

Известны также технические решения управления осадкой и креном фундаментов, являющихся макрорегуляторами [5], [6], [7], [8].

В качестве наиболее близкого аналога примем способ восстановления проектного положения фундамента после его неравномерной осадки и крена, разработанный Неждановым К.К. и др. «Фундамент для внецентренно нагруженной колонны» [7, RU 2225480, С2, Е02D 27/00, 27/50. 10.03.2004].

Используем эти известные технические решения.

Техническая задача изобретения - управление и оптимизация напряженного состояния рамы двухпролетного здания посредством управления креном и осадкой фундаментов-макрорегуляторов с реактивным двигателем и повышение ее надежности, снижение материалоемкости и трудоемкости монтажа и обслуживания конструкций.

Способ управления осадкой и креном рамы двухпролетного здания, оборудованного мостовыми кранами, реализуют следующим образом. Безвыверочным способом монтируют центральную и крайнюю колонны с образованием рамы двухпролетного здания.

При этом центральную колонну выполняют ступенчатой с двумя ветвями, которые соединяют решеткой. Крайние колонны также выполняют ступенчатыми.

Ригель покрытия выполнен неразрезным из прокатной балки с лотками в поясах [9]. Шарнирно соединяют его с крайними колоннами и ветвями верхней части центральной колонны, образуя трехпролетную конструкцию с малым центральным пролетом.

Над центральной колонной располагают фонарь, перекрытый двухконсольной балкой, которую соединяют с нижележащим ригелем вертикальными подвесками и наклонными растянутыми раскосами.

Причем ветви центральной колонны и нижнюю часть крайних колонн выполняют из овальных в сечении труб с отношением большего диаметра к меньшему диаметру, равным трем, которые плотно заполняют расширяющимся бетоном, самонапрягающимся при расширении [8]. Расстояние между ветвями верхней части центральной колонны выполняют равным 1/10...1/12 пролета рамы.

Подкрановые балки устанавливают на консоли центральной колонны с минимальным эксцентриситетом и зазором от грани ее верхней части, а на крайних колоннах - по центру тяжести сечения колонн.

Фундаменты-макрорегуляторы [5, 6, 7, 8] всех колонн рамы выполняют с соплами для заполнения рабочим телом из сыпучего материала, пластифицированного глинистой пульпой, и оснащают грунтонасосами с домкратами импульсного действия.

Для управления креном и осадкой всех фундаментов-макрорегуляторов и колонн рамы включают домкраты импульсного действия грунтонасосов фундаментов-макрорегуляторов всех колонн рамы, с помощью которых порциями закачивают в сопла фундаментов-макрорегуляторов центральной колонны пластифицированное рабочее тело, создавая реактивную тягу, вверх.

Выдавливают и выдергивают фундаменты-макрорегуляторы из грунта для напряжения рамы, увеличения опорных моментов в ригеле над ветвями центральной колонны и уменьшения пролетных моментов в его крайних пролетах. Уменьшают этим материалоемкость ригеля и двухпролетной рамы.

Рассчитывают ригель рамы, определяют расчетную величину и выдавливают и выдергивают фундаменты-макрорегуляторы из грунта вверх на расчетную величину .

Малый центральным пролет неразрезного трехпролетного ригеля в три пять раз более жесткий, чем жесткость его крайних пролетов.

Грунтонасосы порциями закачивают в сопла фундамента-макрорегулятора центральной колонны пластифицированное рабочее тело, создают реактивную тягу вверх, управляют креном и осадкой всех колонн рамы.

Фундаменты-макрорегуляторы перемещают центральную колонну из грунта вверх на расчетную величину , увеличивают опорные моменты в ригеле над ветвями центральной колонны и уменьшают пролетные моменты в его крайних пролетах и уменьшают этим материалоемкость ригеля и двухпролетной рамы.

Установка подкрановых балок с минимальным эксцентриситетом приводит к уменьшению материалоемкости. Минимальный эксцентриситет обеспечивают минимальным зазором между выступающей сбоку частью мостового крана и гранью колонны, равным по нормам 60 мм.

Грунтонасосами закачивают в сопла фундаментов-макрорегуляторов центральных колонн рабочее тело. Рабочее тело вытекает из сопел и упрочняет грунтовое основание,

Технический результат изобретения - повышение надежности сооружения, снижение материалоемкости и трудоемкости монтажа и обслуживания конструкций.

На фиг.1 показана рама двухпролетного здания; на фиг.2 - опорный узел подкрановой балки на крайнюю колонну; на фиг.3 - опорный узел подкрановой балки на центральную колонну.

Рама здания содержит две ступенчатые крайние колонны 1 сплошного сечения, ступенчатую центральную колонну 2 решетчатую из овальных в сечении труб. Ригель 3 соединен со всеми колоннами. Над центральной колонной 2 помещен фонарь 4, выполняющий светоаэрационные функции. Нижняя часть крайних колонн 1 наклонена под расчетным углом к вертикали.

Верхняя часть крайней колонны 1 смещена наружу для обеспечения зазора между ее гранью и боковой поверхностью мостового крана. Подкрановая балка 5 установлена над центром тяжести нижней части крайней колонны 1, то есть без эксцентриситета.

Центральная колонна 2 доведена до двухконсольной балки фонаря. Оголовки ветвей центральной колонны 2 соединены с ригелем 3. Концы двухконсольной балки фонаря соединены с нижележащим ригелем 3 вертикальными подвесками 7 и наклонными растянутыми раскосами 8.

Подкрановые балки 9 установлены на консолях центральной колонны 2 с минимальным эксцентриситетом, то есть так, чтобы между выступающей в сторону центральной колонны боковой гранью крана и этой колонной был обеспечен минимально допустимый зазор.

Угол наклона нижней части крайней колонны относительно вертикали определяют расчетом.

Угол назначен таким, чтобы величины изгибающих моментов, возникающих в узле сопряжения крайней колонны с фундаментом-макрорегулятором, стали минимальными, а следовательно, и усилия в анкерных болтах стали минимальными.

Способ управления предварительно напряженным состоянием рамы заключается в следующем.

Монтируют безвыверочным способом [2] центральную колонну 2 и крайние колонны 1 и соединяют их с ригелем 3. Соединяют концы двухконсольной балки фонаря подвесками 7 с нижележащим ригелем рамы и растянутыми раскосами 8 соединяют центральную колонну 2 с этим же ригелем. Этим жесткость и прочность средней части ригеля 3 повышена.

Оснащают фундаменты-макрорегуляторы всех колонн рамы грунтонасосами [10] с домкратами, рассчитывают ригель с малым центральным пролетом, в три пять раз более жестким, чем жесткость крайнего пролета его.

Включают домкраты грунтонасосов и импульсно закачивают в сопла фундаментов-макрорегуляторов центральных колонн сыпучий заполнитель,

создают реактивную тягу, направленную вверх и выдавливают фундаменты-макрорегуляторы из грунта на расчетную величину .

Напрягают всю систему рамы реактивной тягой двигателей фундаментов-макрорегуляторов, увеличивают опорные моменты в ригеле над ветвями центральной колонны и уменьшают пролетные моменты в его крайних пролетах. Преднапрягают раму здания и создают благоприятное напряженное состояние, компенсирующее избыточные напряжения от внешней нагрузки, и этим обеспечивают снижение материалоемкости ригеля и рамы двухпролетного здания.

Таким образом, разработанная рама с регулируемыми внутренними усилиями обеспечивает снижение материалоемкости на 10...12%.

Сопоставление с аналогом показывает следующие существенные технические отличия:

- фундаменты-макрорегуляторы оснащены реактивными двигателями, создающими реактивную тягу вверх;

- сыпучий заполнитель закачивают грунтонасосы [10] домкратами импульсного действия [11] в сопла фундаментов-макрорегуляторов центральных колонн, создают реактивную тягу, выдавливающую фундаменты-макрорегуляторы из грунта вверх на расчетную величину ;

- фундаменты-макрорегуляторы с реактивными двигателями осуществляют предварительное напряжение всей системы рамы;

- фонари помещены над центральной колонной, что позволило включить металл конструкций фонаря в эффективную работу рамы здания как единого целого;

- подкрановые балки на колоннах поставлены с минимально возможными эксцентриситетами и этим уменьшены сосредоточенные моменты, передаваемые на раму;

- крайние колонны рамы смонтированы с расчетным углом к вертикали и этим обеспечена минимизация моментов, возникающих в сопряжении крайних колонн с фундаментом-макрорегулятором.

Экономический эффект возник из-за следующего:

- в несколько раз повышена надежность всей рамы, так как ригель ее выполнен из прокатных балок с лотками в поясах, цельных, неразрезных;

- конструкции фонаря включены в работу рамы;

- реактивные двигатели фундаментов-макрорегуляторов регулируют напряжения в системе рамы и этим оптимизируют ее напряженное состояние и обеспечивают выгодную работу рамы и ее ригеля, усиленного двухконсольной балкой фонаря;

- сосредоточенные моменты в узлах опирания подкрановых балок на консоли колонн минимизированы;

- сосредоточенные моменты, возникающие в узлах сопряжения крайних колонн с фундаментами-макрорегуляторами, также минимизированы; минимизация достигнута расчетным углом наклона нижней части крайней колонны к вертикали.

- рациональное размещение фонарной конструкции позволило лучше использовать объем здания.

Номера элементов

1. Ступенчатые крайние колонны 1 сплошного сечения.

2. Ступенчатые центральные колонны 2 решетчатые из овальных сечений труб.

3. Ригель 3 соединен со всеми колоннами.

4. Фонарь 4 помещен над центральной колонной 2, имеет двухконсольную балку фонаря.

5. Подкрановая балка 5 установлена над центром тяжести нижней части крайней колонны 1.

6. Верхняя часть 6 центральной колонны 2.

7. Вертикальные подвески 7, соединяющие концы 6 двухконсольной балки с нижележащим ригелем 3.

8. Наклонные растянутые раскосы 8.

9. Подкрановые балки 9, установленные на ступенчатые центральнык колонны 2.

Список литературы

1. Металлические конструкции. Ред. Н.П.Мельников. - 2-е изд., переработанное и доп. - М.: Стройиздат, 1980 г.

2. Беляев Б.И., B.C.Корниенко «Причины аварий стальных конструкций и способы их устранения». М.: «Издательство литературы по строительству», 1968 г.

3. М.М.Сахновский, А.М.Титов «Уроки аварий стальных конструкций». Киев: «Издательство Будивельник», 1969 г.

4. А.Н.Шкинев «Аварии на строительных объектах, их причины и способы предупреждения и ликвидации».

5. Нежданов К.К. и др. патент России №2230157 «Способ управления осадкой осевшего фундамента», Бюл. №16, 10.06.2004.

6. Нежданов К.К. и др. патент России №2211288 «Способ управления креном и осадкой массивного сооружения», Бюл. №24, 27.08.2003.

7. Нежданов К.К. и др. патент России №2225480 «Фундамент для внецентренно нагруженной колонны», Бюл. №7, 10.03.2004.

8. Нежданов К.К. и др. патент России №2228408 «Грунтонасос», Бюл №13, 10.05.2004.

9. «Большой энциклопедический словарь». Главный редактор А.М.Прохоров, изд. переработанное и доп. М.: Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 1998 г.

10. Нежданов К.К. и др. патент России №2192381 «Рельсобалочная конструкция», Бюл. №31, 10.11.2002.

11. Нежданов К.К. и др. патент России №2227069 «Прокатная балка», Бюл. №11, 20.04.2004.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ управления осадкой и креном рамы двухпролетного здания, оборудованного мостовыми кранами, включающий монтаж безвыверочным способом центральной и крайних колонн с образованием рамы двухпролетного здания, при этом центральную колонну выполняют ступенчатой с двумя ветвями, которые соединяют решеткой, крайние колонны также выполняют ступенчатыми, ригель покрытия, выполненный неразрезным из прокатной балки с лотками в поясах, шарнирно соединяют с крайними колоннами и ветвями верхней части центральной колонны, образуя трехпролетную конструкцию с малым центральным пролетом, над центральной колонной располагают фонарь, перекрытый двухконсольной балкой, которую соединяют с нижележащим ригелем вертикальными подвесками и наклонными растянутыми раскосами, причем ветви центральной колонны и нижнюю часть крайних колонн выполняют из овальных в сечении труб с отношением большего диаметра к меньшему, равным трем, которые плотно заполняют расширяющимся бетоном, самонапрягающимся при расширении, расстояние между ветвями верхней части центральной колонны выполняют равным 1/10...1/12 пролета рамы, подкрановые балки устанавливают на консоли центральной колонны с минимальным эксцентриситетом и зазором от грани ее верхней части, а на крайних колоннах - по центру тяжести сечения колонн, фундаменты-макрорегуляторы всех колонн рамы выполняют с соплами для заполнения рабочим телом из сыпучего материала, пластифицированного глинистой пульпой, и оснащают грунтонасосами с домкратами импульсного действия для управления креном и осадкой всех фундаментов-макрорегуляторов и колонн рамы, включают домкраты импульсного действия грунтонасосов фундаментов-макрорегуляторов всех колонн рамы, с помощью которых порциями закачивают в сопла фундаментов-макрорегуляторов центральной колонны пластифицированное рабочее тело, создавая реактивную тягу, вверх выдавливают и выдергивают фундаменты-макрорегуляторы из грунта для напряжения рамы, увеличения опорных моментов в ригеле над ветвями центральной колонны и уменьшения пролетных моментов в его крайних пролетах





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru