РАМА ДВУХПРОЛЕТНОГО ЗДАНИЯ

РАМА ДВУХПРОЛЕТНОГО ЗДАНИЯ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2319817 (13) C2

(51) МПК
E04C 3/38 (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: 2005116385/03 
(22) Дата подачи заявки: 2005.05.30 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.05.30 
(43) Дата публикации заявки: 2006.11.20 
(45) Опубликовано: 2008.03.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: БЕЛЕНЯ Е.И. Металлические конструкции. - М.: Стройиздат, 1976, с.310-311, 298, 301, 215-216, 365. RU 2232125 C2, 10.07.2004. RU 2228408 C2, 10.05.2004. SU 897987 A1, 15.01.1982. RU 2033505 C1, 20.04.1995. RU 2192381 C2, 10.11.2002. RU 2167985 C1, 27.05.2001. ЕРМОЛОВ В.В. Инженерные конструкции. - М.: Высшая школа, 1991, с.360-363. ГОРЕВ В.В. Металлические конструкции. - М.: Высшая школа, 2002, с.73-75. 
(72) Автор(ы): Нежданов Кирилл Константинович (RU); Карев Михаил Александрович (RU); Нежданов Алексей Кириллович (RU); Щипалкин Александр Алексеевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (RU) 
Адрес для переписки: 440028, г.Пенза, ул. Титова, 28, ПГУАС 

(54) РАМА ДВУХПРОЛЕТНОГО ЗДАНИЯ

Изобретение относится к металлическим конструкциям преимущественно промышленных одноэтажных зданий. Технический результат - управление креном и осадкой рамы двухпролетного здания, регулирование ее напряженного состояния и снижение ее материалоемкости и трудоемкости монтажа конструкций. Над центральной колонной рамы помещен светоаэрационный фонарь. Центральная колонна доведена до верха фонаря и соединена наклонными тягами с нижележащей трехпролетной балкой ригеля крайних пролетов рамы. Центральная колонна соединена двухконсольной балкой. Концы консолей соединены подвесками с нижележащей трехпролетной балкой ригеля, при этом подкрановые балки размещены на центральной колонне с минимальным зазором от ее грани, на крайних колоннах - по центру тяжести сечения. Рама здания содержит ступенчатые крайние колонны, ступенчатые центральные колонны. Трехпролетный ригель шарнирно соединен с колоннами. Нижние части колонн крайних рядов наклонены к вертикали так, что с увеличением их высоты расстояние между центрами тяжести их сечений уменьшается. Верхние части крайних колонн смещены наружу для обеспечения зазора между боковой поверхностью мостового крана и гранью колонны. Подкрановая балка установлена над центром тяжести нижней части колонны, то есть без эксцентриситета. Центральная колонна доведена до двухконсольной балки фонаря. Ветви центральной колонны соединены с трехпролетной балкой ригеля шарнирно. Концы консолей балки соединены с нижележащим трехпролетной балкой ригеля 3 вертикальными подвесками и наклонными растянутыми раскосами. Колонны рамы жестко соединены с фундаментами-макрорегуляторами. 7 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к металлическим конструкциям преимущественно одноэтажных промышленных зданий.

Известны многопролетные рамы со ступенчатыми колоннами и фонарями посередине пролета здания, предназначенные для аэрации и освещения [1]. Ригели здания решетчатые, то есть фермы. Примем известное решение за аналог.

Недостатки аналога следующие:

- избыточная материалоемкость;

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

- статистические данные [2] показывают, что сжатые элементы решетчатых стальных конструкций обладают меньшими резервами надежности, чем растянутые;

- почти половина всех случаев обрушения каркасов промышленных зданий происходит из-за потери устойчивости решетчатых конструкций [2];

- статически определимая решетчатая конструкция достигает предельного состояния и обрушается при потере устойчивости одного из сжатых элементов!

Технический результат изобретения - управление креном и осадкой рамы двухпролетного здания, регулирование ее напряженного состояния и снижение ее материалоемкости и трудоемкости монтажа конструкций.

Технический результат достигается тем, что рама двухпролетного здания, оборудованного мостовыми кранами, содержит центральную ступенчатую колонну, имеющую две ветви, соединенные решеткой, две ступенчатые крайние колонны, ригель покрытия и фонарь, расположенный над центральной колонной и перекрытый двухконсольной балкой, при этом ветви центральной колонны и нижняя часть крайних колонн выполнены из трубобетонных элементов, овальных в сечении, с отношением большего диаметра к меньшему, равным трем, заполненных расширяющимся бетоном, верхняя часть крайних колонн и балка неразрезного ригеля выполнены из прокатных балок, с лотками в поясах, причем расстояние между трубобетонными ветвями верхней части центральной колонны равно 1/10...1/12 пролета рамы, ригель шарнирно соединен с крайними колоннами и трубобетонными ветвями верхней части центральной колонны, фундаменты-макрорегуляторы всех колонн рамы выполнены с соплами, заполненными балластом из сыпучего материала, пластифицированного глинистой пульпой, и оснащены грунтонасосами, управляющими креном и осадкой всех фундаментов-макрорегуляторов и колонн рамы, причем концы двухконсольной балки ригеля соединены подвесками с ригелем, подкрановые балки установлены на консоли центральной колонны с минимальным эксцентриситетом и зазором от грани ее верхней части, а на крайних колоннах - по центру тяжести сечения колонн.

Все колонны рамы трубобетонные из эллиптических в сечении труб [3] с отношением большего диаметра к меньшему диаметру, равным трем, плотно заполненные расширяющимся бетоном.

Балка неразрезная, трехпролетная, прокатная с лотками в поясах [4]. Причем расстояние между ветвями верхней части центральной колонны равно 1/10...1/12 от крайнего пролета рамы здания.

Неразрезная трехпролетная балка ригеля шарнирно соединена с крайними колоннами и ветвями верхней части центральной колонны и работает как трехпролетная балка с малым центральным пролетом, в три-пять раз более жестким, чем жесткость ее крайнего пролета.

Фундаменты-макрорегуляторы [5], [6], [7] всех колонн рамы выполнены с соплами, заполненными балластом из сыпучего материала, пластифицированного глинистой пульпой, и оснащены грунтонасосами [8], закачивающими пластифицированный балласт в сопла, и управляющими креном и осадкой всех фундаментов-макрорегуляторов и колонн рамы.

Фонарь здания, выполняющий светоаэрационные функции, помещен над центральной колонной и перекрыт двухконсольной балкой с лотками в поясах, причем концы ее консолей соединены подвесками с нижележащей трехпролетной балкой ригеля рамы и усиливают ее. При этом подкрановые балки установлены на центральной колонне с минимальным зазором от грани верхней части, а на крайних колоннах - по центру тяжести их нижнего сечения.

На фиг.1 показана рама двухпролетного здания; на фиг.2 - опорный узел 1 подкрановой балки на центральную колонну; на фиг.3 - опорный узел 2 подкрановой балки на крайнюю колонну; на фиг.4 - сечение А-А; на фиг.5 -сечение Б-Б; на фиг.6 - сечение В-В; на фиг.7 - узел жесткого сопряжения колонны с фундаментом-макрорегулятором.

Рама здания содержит две ступенчатые крайние колонны 1 со сплошным сечением верхней части из прокатных балок с лотками в поясах. Ступенчатая центральная колонна 2 решетчатая. Трехпролетная балка 3 рамы шарнирно соединена с крайними колоннами и с ветвями центральной колонны. Над центральной колонной 2 помещен фонарь 4, выполняющий светоаэрационные функции.

Нижние части крайних колонн 1 и ветви центральной колонны 2 выполнены из овальных в сечении труб, заполненных расширяющимся бетоном. Отношение большого габарита овала к маленькому равно трем.

Нижние части крайних колонн 1 наклонены к вертикали так, что с увеличением их высоты расстояние между центрами тяжести их сечений уменьшается. Верхние части крайних колонн 1 смещены наружу для обеспечения минимального зазора между их гранями и боковой поверхностью мостового крана. Подкрановая балка 5 установлена над центром тяжести нижней части крайней колонны 1, то есть без эксцентриситета.

Подкрановая балка 5 выполнена из прокатных лоткообразных профилей [3], соединенных друг с другом полыми заклепками с замыкающим сердечником.

Центральная колонна 2 доведена до двухконсольной прокатной балки фонаря с лотками в поясах. Ветви центральной колонны 2 соединены с трехпролетной балкой 3 рамы шарнирно. Концы двухконсольной балки фонаря соединены с нижележащей трехпролетной балкой 3 вертикальными подвесками 7 и наклонными растянутыми раскосами 8. Поэтому конструкции фонаря включены в работу трехпролетной балки 3 рамы и укрепляют ее середину.

Подкрановые балки 9 установлены на консолях центральной колонн 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 нижних частей крайних колонн относительно вертикали определяют расчетом.

Угол назначен таким, чтобы величина изгибающего момента, возникающего в узле сопряжения крайней колонны с фундаментом-макрорегулятором, стала минимальной, а следовательно, и усилия в анкерных болтах стали минимальными.

Способ преднапряжения рамы заключается в следующем.

Монтируют фундаменты-макрорегуляторы, а затем безвыверочным способом центральную колонну 2 и крайние колонны 1. Безвыверочно монтируют трехпролетную балку 3 и шарнирно соединяют ее с крайними колоннами и ветвями центральной колонны. Монтируют конструкции фонаря и соединяют концы двухконсольной балки фонаря подвесками 7 с нижележащими трехпролетной балкой 3 и растянутыми раскосами 8 центральной колонны 2 с этой же трехпролетной балкой 3. Этим жесткость и прочность средней части трехпролетной балки 3 значительно повышена.

Рассчитывают требуемую величину поддомкрачивания центральной колонны 2 для создания требуемой величины отрицательных опорных моментов в зоне малого центрального пролета трехпролетной неразрезной балки 3 и уменьшения положительных пролетных моментов.

Оснащают фундаменты-макрорегуляторы центральной колонны рамы грунтонасосами с домкратами-пульсаторами, включают домкраты-пульсаторы и грунтонасосом [8] закачивают в сопла фундамента-макрорегулятора центральной колонны рабочее тело из сыпучего материала, пластифицированного глинистой пульпой, и выдавливают фундамент из грунта вверх на расчетную величину [6].

Напрягают всю систему рамы, увеличивают опорные моменты по модулю в трехпролетной балке над ветвями центральной колонны и уменьшают пролетные моменты в крайних пролетах трехпролетной балки и уменьшают этим материалоемкость ее и рамы двухпролетного здания.

Созданным благоприятным напряженным состоянием компенсируют избыточные напряжения от внешней нагрузки и этим снижают материалоемкость рамы.

Сопоставление с аналогом показывает следующие существенные технические отличия:

- балка неразрезная, трехпролетная, прокатная с лотками в поясах, причем средний пролет балки равен 1/10...1/12 от ее крайнего пролета; поэтому надежность такой неразрезной трехпролетной балки по сравнению с решетчатой конструкцией (фермой) повышена в несколько раз;

- ветви колонны из трубобетонных элементов, овальных в сечении, с отношением большего диаметра к меньшему диаметру, равным трем, и плотно заполненные расширяющимся бетоном, что в несколько раз повышает их огнестойкость;

- верхняя часть крайних колонн сделана из прокатных балок с лотками в поясах, что снижает их материалоемкость на 25...30% по отношению к обычным двутаврам;

- фонари помещены над центральной колонной, поэтому конструкции фонаря эффективно работают в раме здания и усиляют ее;

- фундаменты-макрорегуляторы регулируют напряженное состояние двухпролетной рамы и преднапрягают всю систему;

- подкрановые балки закреплены на колоннах с минимальным эксцентриситетом и этим уменьшены сосредоточенные моменты, передаваемые на консоли рамы. Это приводит к снижению материалоемкости каркаса;

- крайние колонны рамы смонтированы с расчетным углом к вертикали, и этим моменты, возникающие в сопряжении крайней колонны с фундаментом-макрорегулятором, снижены до минимума. Это также приводит к снижению материалоемкости каркаса.

Экономический эффект возник из-за следующего:

- эффективной работы трехпролетной неразрезной балки ригеля с лотками в поясах;

- управления напряженным состоянием двухпролетной рамы и снижения ее материалоемкости;

- включения в работу рамы конструкций фонаря;

- преднапряжения системы рамы, управлением осадкой и креном фундаментами-макрорегуляторами с реактивными двигателями;

- выгодной работы двухконсольной балки фонаря и включения ее в работу трехпролетной балки рамы;

минимизации внешних сосредоточенных крутящих моментов, возникающих в опорных узлах на консолях колонн, приводящей к снижению материалоемкости рамы;

- минимизации сосредоточенных моментов, возникающих в узлах сопряжения крайних колонн с фундаментами-макрорегуляторами;

- минимизация достигнута расчетным углом наклона нижней части крайней колонны к вертикали;

- лучшим использованием объема здания, рациональным размещением фонарной конструкции;

- снижения трудоемкости и изготовления и монтажа конструкций рамы, так как применены прокатные овальные в сечении трубчатые профили и прокатные двутавровые профили с лотками в полках.

Список литературы

1. Под редакцией М.П.Мельникова. Справочник проектировщика. 2 издание, перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1980 (776 стр.).

2. Беляев Б.И., Карниенко B.C. Причины аварий стальных конструкций и способы их устранения. - М.: Издательство литературы по строительству, 1968.

3. К.К. Нежданов и др. Патент России №2192381 "Рельсобалочная конструкция", бюл. №31, 10.11.2002 г.

4. К.К. Нежданов и др. Патент России №2227069 "Прокатная балка", бюл. №11, 20.04.2004 г.

5. К.К. Нежданов и др. Патент России №2230157 "Способ управления осадкой осевшего фундамента", бюл. №16, 10.06.2004 г.

6. К.К. Нежданов и др. Патент России №2211288 "Способ управления креном и осадкой массивного сооружения", бюл. №24, 7.08.2003 г.

7. К.К. Нежданов и др. Патент России №2225480 "Фундамент для внецентренно нагруженной колонны", бюл. №7, 10.03.2004 г.

8. К.К.Нежданов и др. Патент России №2228408 "Грунтонасос", бюл. №13, 10.05.2004 г.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Рама двухпролетного здания, оборудованного мостовыми кранами, содержащая центральную ступенчатую колонну, имеющую две ветви, соединенные решеткой, две ступенчатые крайние колонны, ригель покрытия и фонарь, расположенный над центральной колонной и перекрытый двухконсольной балкой, отличающаяся тем, что ветви центральной колонны и нижняя часть крайних колонн выполнены из трубобетонных элементов, овальных в сечении, с отношением большего диаметра к меньшему, равному трем, заполненных расширяющимся бетоном, верхняя часть крайних колонн и балка неразрезного ригеля выполнены из прокатных балок, с лотками в поясах, причем расстояние между трубобетонными ветвями верхней части центральной колонны равно 1/10...1/12 пролета рамы, ригель шарнирно соединен с крайними колоннами и трубобетонными ветвями верхней части центральной колонны, фундаменты-макрорегуляторы всех колонн рамы выполнены с соплами, заполненными балластом из сыпучего материала, пластифицированного глинистой пульпой, и оснащены грунтонасосами, управляющими креном и осадкой всех фундаментов-макрорегуляторов и колонн рамы, причем концы двухконсольной балки ригеля соединены подвесками с ригелем, подкрановые балки установлены на консоли центральной колонны с минимальным эксцентриситетом и зазором от грани ее верхней части, а на крайних колоннах - по центру тяжести сечения колонн.





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