RU38797U1 - REINFORCED CONCRETE COVERING COVER - Google Patents

Abstract

Сборная железобетонная оболочка покрытия содержит опорный контур, каркас из пересекающиеся между собой тонкостенных железобетонных элементов, в форме выпуклого многогранника, в ячейки которого уложены плиты покрытия, которые размещены в угловых и приконтурных ячейках по периметру каркаса с образованием в центральной части оболочки светового проема. Ячейки каркаса светового проема выполнены в форме ромба и снабжены самоуравновешенной напряженной системой, включающей центральную стойку, натяжное устройство, верхние и нижние металлические стержни, жестко соединенные с линейными железобетонными элементами в углах ромба ячейки каркаса и концами центральной стойки. Световой проем занимает более 50% общей площади оболочки.The prefabricated reinforced concrete coating sheath contains a support contour, a frame of thin-walled reinforced concrete elements intersecting each other, in the form of a convex polyhedron, in whose cells coating plates are placed, which are placed in the corner and contour cells along the perimeter of the frame with the formation of a light opening in the central part of the shell. The cells of the frame of the light opening are made in the form of a rhombus and are equipped with a self-balanced tension system, including a central pillar, a tensioner, upper and lower metal rods rigidly connected to linear reinforced concrete elements at the corners of the rhombus of the frame cell and the ends of the central pillar. The light opening occupies more than 50% of the total shell area.

Description

Полезная модель относится к строительным конструкциям и может быть использована в качестве покрытия зданий и сооружений.The utility model relates to building structures and can be used as a cover for buildings and structures.

Известны сборные железобетонные оболочки покрытий, включающие опорный контур в виде железобетонных или стальных ферм, или ломаных балок, железобетонные ребристые цилиндрические плиты, образующие многогранную оболочку, в направлении большего пролета вписанную в поверхность, представляющую собой выпуклую часть тора. Криволинейные продольные и прямолинейные поперечные ребра панелей образуют ортогональную сетку ребер жесткости оболочки [1].Known prefabricated reinforced concrete shell coatings, including a support contour in the form of reinforced concrete or steel trusses, or broken beams, reinforced concrete ribbed cylindrical plates forming a multifaceted shell, inscribed in the direction of a larger span into the surface, which is a convex part of the torus. Curved longitudinal and rectilinear transverse edges of the panels form an orthogonal network of shell stiffeners [1].

Недостатком известных оболочек является возможность устройства светоаэрационных отверстий ограниченного размера путем удаления полки плиты между ребрами. Причем, без значительного снижения прочности и жесткости покрытия общая площадь отверстий оболочки не превышает 15% от общей площади покрытия. Попытка увеличения световых отверстий приводит к значительному усложнению конструкции и увеличению расхода материалов.A disadvantage of the known shells is the ability to arrange light-aeration holes of a limited size by removing the plate shelf between the ribs. Moreover, without a significant reduction in the strength and stiffness of the coating, the total area of the shell openings does not exceed 15% of the total coating area. An attempt to increase the light holes leads to a significant complication of the design and an increase in the consumption of materials.

Для образования световых проемов используют различного рода стальные напрягаемые самоуравновешенные системы, представляющие собой, сочетание коротких сжатых элементов с растянутыми тросами [2].For the formation of light openings, various types of steel prestressed self-balanced systems are used, which are a combination of short compressed elements with stretched cables [2].

Указанные системы заполняют отдельные ячейки каркаса оболочки, являясь элементами жесткости ячеек, опорами для светопрозрачных ограждающих конструкций.These systems fill individual cells of the shell frame, being elements of cell stiffness, supports for translucent walling.

Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является сборное шатровое покрытие в форме многогранника, включающее опорный контур в виде ферм, железобетонные или стальные ребра жесткости, образующие каркас оболочки, и плоские или ребристые плиты, Closest to the proposed design is a prefabricated tent covering in the form of a polyhedron, including a support contour in the form of trusses, reinforced concrete or steel stiffeners that form the shell frame, and flat or ribbed plates,

уложенные по ребрам и соединенные с ними с помощью закладных деталей. В средней части оболочки ячейки каркаса остаются свободными для образования светоаэрационного отверстия, поверх которого, как правило, устраивается фонарная надстройка [3].laid along the ribs and connected with them using embedded parts. In the middle part of the shell, the cells of the frame remain free to form a light aeration hole, over which, as a rule, a lantern superstructure is arranged [3].

Недостатком конструкции является возможность устройства только небольших по площади световых проемов в средней части покрытия.The disadvantage of the design is the ability to device only a small area of light openings in the middle of the coating.

Техническая задача полезной модели заключается в снижении себестоимости железобетонных оболочек покрытия с большими световыми проемами за счет сокращения объема материалов и снижения веса конструкций, использования высокопрочного бетона, уменьшения числа типоразмеров сборных элементов и упрощения монтажа.The technical task of the utility model is to reduce the cost of reinforced concrete coating shells with large light openings by reducing the volume of materials and reducing the weight of structures, using high-strength concrete, reducing the number of sizes of precast elements and simplifying installation.

Поставленная задача решается таким образом, что в сборной железобетонной оболочке покрытия, включающей опорный контур, каркас из пересекающихся между собой тонкостенных железобетонных элементов, в форме выпуклого многогранника, в ячейки которого уложены плиты покрытия и световой проем, согласно полезной модели, плиты покрытия размещены в угловых и приконтурных ячейках по периметру каркаса с образованием в центральной части оболочки светового проема, ячейки каркаса которого выполнены в форме ромба и снабжены самоуравновешенной напряженной системой, включающей в себя центральную стойку, натяжное устройство, верхние и нижние металлические стержни, жестко соединенные с линейными железобетонными элементами в углах ромба ячейки каркаса и концами центральной стойки. При этом, линейные железобетонные элементы каркаса могут быть выполнены в виде тонкостенных стержней с двутавровым или коробчатым сечением из высокопрочного бетона не менее класса В 60. Причем, в ячейках каркаса светового проема с опорой The problem is solved in such a way that in the prefabricated reinforced concrete coating sheath, including the support contour, a frame of intersecting thin-walled reinforced concrete elements in the form of a convex polyhedron, in whose cells the cover plates and the light opening are laid, according to the utility model, the cover plates are placed in corner and edge cells along the perimeter of the frame with the formation in the central part of the shell of the light opening, the frame cells of which are made in the form of a rhombus and are equipped with a self-balanced tension ennoy system including a central post, the tension device, the upper and lower metal rods, rigidly connected to the linear elements with concrete in the corners of a rhombus frame cell and the ends of the central rack. At the same time, linear reinforced concrete frame elements can be made in the form of thin-walled rods with an I-beam or box section of high-strength concrete of at least class B 60. Moreover, in the cells of the light opening frame with a support

на элементы самоуравновешенной напряженной системы размещены светопрозрачные ограждения.translucent fences are placed on the elements of the self-balanced tension system.

Контурные элементы имеют вид арок или ферм при опирании на четыре угловые опоры или ломаных брусьев при опирании оболочки по контуру на колонны.Contour elements have the form of arches or trusses when resting on four angular supports or broken bars when resting the shell along the contour on the columns.

Образовавшиеся при пересечении линейных элементов каркаса ячейки заполняются плоскими или ребристыми плитами только в угловых и приконтурных зонах. При этом плиты привариваются к стержневому железобетонному каркасу. Свободные от плит ячейки, являющиеся световыми проемами общей площадью 50 и более процентов от площади поверхности всей оболочки, заполняются самоуравновешенными напрягаемыми металлическими системами. Самоуравновешенная металлическая система включает в себя верхние и нижние наклонные металлические стержни, соединенные с углами ячейки в форме ромба и концами центральной металлической стойки, изменение длины которой с помощью натяжного устройства или съемного домкрата, позволяет создать заданный уровень растяжения в наклонных стержнях. Указанная система является элементами жесткости оболочки, что позволяет без тяжелых железобетонных ребер жесткости внутри ячеек каркаса, обеспечивать их неизменяемость, придать устойчивость всей системе оболочки и снизить её вес.The cells formed during the intersection of the linear elements of the carcass are filled with flat or ribbed plates only in the corner and edge zones. In this case, the plates are welded to the core reinforced concrete frame. Cell-free cells, which are light openings with a total area of 50 percent or more of the surface area of the entire casing, are filled with self-balanced, tensioned metal systems. The self-balanced metal system includes upper and lower inclined metal rods connected to the corners of the diamond-shaped cell and the ends of the central metal strut, the change of length of which using a tensioner or a removable jack allows you to create a given level of tension in the inclined rods. The specified system is the elements of shell stiffness, which allows without heavy reinforced concrete stiffening ribs inside the frame cells to ensure their immutability, give stability to the entire shell system and reduce its weight.

На фиг.1 показан план сборной железобетонной многогранной оболочки покрытия; фиг.2 - вид сбоку фиг.1; фиг.3 - А-А фиг.1; фиг.4 - Б-Б фиг.1; фиг.5 - самоуравновешенная напрягаемая металлическая система, вид в плане; фиг.6 - вид сбоку фиг. 5.Figure 1 shows a plan of precast reinforced concrete multifaceted coating shell; figure 2 is a side view of figure 1; figure 3 - aa figure 1; figure 4 - BB figure 1; 5 is a self-balancing prestressed metal system, a plan view; 6 is a side view of FIG. 5.

Оболочка состоит из ребристых плит 1, опирающихся на опорный контур 2, самоуравновешенной напряженной системы 3, каркаса 4 и The shell consists of ribbed plates 1, supported by a support loop 2, a self-balanced tension system 3, frame 4 and

опирается на колонны 5.Самоуравновешенная напряженная система 3 состоит из верхних 6 и нижних 7 металлических стержней, центральной стойки 8leans on columns 5. Self-balanced tension system 3 consists of upper 6 and lower 7 metal rods, central rack 8

Оболочка опирается на колонны 5 и включает в себя угловые зоны, заполненные плоскими или ребристыми плитами 1, приваренными к опорному контуру 2 и железобетонному каркасу 4. Ячейки каркаса заполнены самоуравновешенной напряженной системой 3, которая состоит из тонкостенных железобетонных элементов, соединенных в узлах и образующих в плане ромб, верхних наклонных стержней 6 и нижних наклонных стержней 7, прикрепленных к углам ромбической ячейки, образованной элементами каркаса 4 и вершинами центральной стойки 8, снабженной раздвижным устройством(талрепом) или съемным домкратом 9.The shell rests on columns 5 and includes angular zones filled with flat or ribbed plates 1 welded to the support contour 2 and reinforced concrete frame 4. Cells of the frame are filled with a self-balanced tensioned system 3, which consists of thin-walled reinforced concrete elements connected in nodes and forming in plan rhombus, the upper inclined rods 6 and the lower inclined rods 7 attached to the corners of the rhombic cell formed by the elements of the frame 4 and the vertices of the Central rack 8, equipped with a sliding device tstvom (lanyard) or a removable jack 9.

На фиг.7 показаны примеры конструктивного решения железобетонных многогранных оболочек покрытий на квадратном и прямоугольном планах размерами от 24х24 м до 60х60 м.Figure 7 shows examples of a constructive solution of reinforced concrete polyhedral shell coatings on square and rectangular plans with sizes from 24x24 m to 60x60 m.

Контурные элементы при опирании оболочки по четырем углам имеют вид арок (фиг.2) или ферм.Contour elements when supporting the shell at four corners have the form of arches (figure 2) or trusses.

В сборном варианте стыковые соединения контурного бруса должны быть рассчитаны на значительные растягивающие усилия, возникающие в нем от эксплуатационных нагрузок.In the prefabricated version, the butt joints of the contour bar should be designed for significant tensile forces arising in it from operational loads.

Монтаж железобетонной многогранной оболочки покрытия производится в следующей последовательности.Installation of a reinforced concrete multifaceted coating shell is carried out in the following sequence.

Первоначально на специальном посту ведется сборка укрупненных монтажных элементов, представляющих собой ячейки каркаса 4, собранные в форме ромба, состоящего из четырех одинаковых железобетонных тонкостенных линейных элементов, расположенных в горизонтальной плоскости и соединенных в углах сваркой закладных Initially, at a special post, assembly of enlarged mounting elements, which are cells of the frame 4, assembled in the form of a rhombus, consisting of four identical reinforced concrete thin-walled linear elements located in a horizontal plane and connected at the corners by welding mortgages, is being assembled

деталей, внутри которых располагается самоуравновешенная напрягаемая металлическая система 3 (фиг.5). Верхние 6 и нижние 7 наклонные металлические стержни этой системы соединены с узлами образованной ячейки и с металлическим центральной стойкой 8 (вертикальным трубчатым элементом, расположенном в центре ячейки).parts, inside of which is a self-balancing prestressed metal system 3 (figure 5). The upper 6 and lower 7 inclined metal rods of this system are connected to the nodes of the formed cell and to the metal central pillar 8 (a vertical tubular element located in the center of the cell).

Центральная стойка 8 снабжена раздвижным устройством(талрепом) или съемным домкратом 9. С помощью талрепа или домкрата центральная стойка удлиняется на заданную величину, вызывая в наклонных стержнях проектные значения растягивающих усилий.The central rack 8 is equipped with a sliding device (lanyard) or a removable jack 9. Using a lanyard or a jack, the central rack is extended by a predetermined amount, causing design values of tensile forces in the inclined rods.

Необходимая величина растягивающих усилий задается таким образом, чтобы при расчетных нагрузках на оболочку в верхних наклонных стержнях 6, сжатых от внешних нагрузок, предварительные усилия напряжения не могли быть погашены.The required magnitude of the tensile forces is set so that when the design loads on the shell in the upper inclined rods 6, compressed from external loads, the preliminary stress forces could not be extinguished.

Монтажные элементы укладывают на установленные контурные элементы и стойки, расположенные в местах соединений железобетонного каркаса оболочки, с проектными отметками по высоте. На следующем этапе устанавливаются все линейные элементы каркаса, не входящие в монтажные блоки. После сварки закладных деталей и замоноличивания узлов производится укладка железобетонных плит 1, которые соединяют с каркасом 4с помощью сварки закладных деталей и замоноличивания швов.Mounting elements are laid on installed contour elements and racks located at the joints of the reinforced concrete shell of the shell, with design elevations. At the next stage, all linear elements of the frame that are not included in the mounting blocks are installed. After welding embedded parts and monolithic nodes, reinforced concrete slabs 1 are laid, which are connected to the frame 4 by welding embedded parts and monolithic joints.

Следующим этапом является устройство светопрозрачного покрытия из стекла, пластика или высокопрочной светопрозрачной ткани в ячейках, оборудованных самоуравновешенной металлической напряженной системой 3.The next step is the installation of a translucent coating of glass, plastic or high-strength translucent fabric in cells equipped with a self-balancing metal stressed system 3.

Готовая оболочка может быть поднята целиком и установлена на опоры на проектной отметке.The finished shell can be fully lifted and mounted on supports at the design elevation.

Конструкция под действием вертикальной нагрузки работает как пространственная система в форме многогранной оболочки.The design under the action of vertical load acts as a spatial system in the form of a multifaceted shell.

В случае опирания по четырем углам оболочка представляет собой распорную систему, в угловых зонах которой сжимающие усилия уравновешены растянутой замкнутой контурной затяжкой, роль которой выполняют нижние пояса контурных диафрагм в виде арок или ферм.In the case of support at four angles, the shell is a spacer system, in the corner zones of which the compressive forces are balanced by an extended closed contour tightening, the role of which is played by the lower belts of the contour diaphragms in the form of arches or trusses.

Сжимающие усилия передаются на опорный узел со стороны диагональной ломаной арки железобетонного каркаса и верхних поясов контурных диафрагм. Сдвигающие усилия, передающиеся на верхний пояс со стороны поля оболочки в местах крепления стержней железобетонного каркаса и плит, вызывают растяжение в средней части верхнего пояса, в связи с чем он работает на внецентренное сжатие в своей нижней части и на внецентренное растяжение в верхней. В случае опирания оболочки по контуру на колонны, роль затяжки выполняет ломаный контур - брус, работающий на внецентренное растяжение по всей длине.The compressive forces are transmitted to the support unit from the side of the diagonal broken arch of the reinforced concrete frame and the upper zones of the contour diaphragms. The shear forces transmitted to the upper belt from the side of the shell field at the points of attachment of the reinforced concrete frame rods and plates cause tension in the middle part of the upper belt, and therefore it works for eccentric compression in its lower part and for eccentric tension in the upper. In the case of supporting the shell along the contour of the columns, the role of the tightening is performed by a broken contour - a beam working on eccentric tension along the entire length.

Диагональная ломаная арка каркаса, являющаяся его наиболее напряженным элементом, работает на внецентренное сжатие со значительным изгибающим моментом в нижней части, прилегающей к узлам, и с небольшими моментами в своей верхней части.The diagonal broken arch of the frame, which is its most stressed element, works for eccentric compression with significant bending moment in the lower part adjacent to the nodes, and with small moments in its upper part.

В угловых зонах оболочки в направлениях, перпендикулярных к диагоналям, возникают значительные растягивающие усилия, воспринимаемые, например, сваркой арматурных выпусков плит. Усилия в нижних тяжах металлических самоуравновешенных напряженных систем при нагружении увеличиваются, а в верхних - уменьшаются, однако, благодаря предварительному напряжению, оставшаяся часть усилия всегда должна быть растягивающей, что обеспечивает жесткость и статическую неизменяемость всей оболочки.Significant tensile forces arise in the angular zones of the shell in directions perpendicular to the diagonals, perceived, for example, by welding reinforcing plate outlets. The forces in the lower strands of metal self-balanced tensioned systems increase when loading, and in the upper ones they decrease, however, due to prestressing, the rest of the force should always be tensile, which ensures rigidity and static immutability of the entire shell.

Полезная модель позволяет сократить себестоимость железобетонных оболочек покрытий с большими световыми проемами за счет снижения веса конструкций, применения высокопрочного бетона, уменьшения числа типоразмеров сборных элементов и упрощения монтажа.The utility model allows to reduce the cost of reinforced concrete shells of coatings with large light openings by reducing the weight of structures, using high-strength concrete, reducing the number of sizes of precast elements and simplifying installation.

Claims (3)

1. Сборная железобетонная оболочка покрытия, включающая опорный контур, каркас из пересекающихся между собой тонкостенных железобетонных элементов, в форме выпуклого многогранника, в ячейки которого уложены плиты покрытия и световой проем, отличающаяся тем, что плиты покрытия размещены в угловых и приконтурных ячейках по периметру каркаса с образованием в центральной части оболочки светового проема, ячейки каркаса которого выполнены в форме ромба и снабжены самоуравновешенной напряженной системой, включающей центральную стойку, натяжное устройство, верхние и нижние металлические стержни, жестко соединенные с линейными железобетонными элементами в углах ромба ячейки каркаса и концами центральной стойки.1. Precast reinforced concrete coating sheath, comprising a support contour, a frame of thin-walled reinforced concrete elements intersecting each other, in the form of a convex polyhedron, in whose cells the coating plates and light opening are laid, characterized in that the coating plates are placed in corner and contour cells around the perimeter of the frame with the formation in the central part of the shell of the light opening, the cells of the frame of which are made in the form of a rhombus and are equipped with a self-balanced tension system, including a central pillar, Noe device, upper and lower metal rods, rigidly connected to the linear elements with concrete in the corners of a rhombus frame cell and the ends of the central rack. 2. Сборная железобетонная оболочка покрытия по п.1, отличающаяся тем, что линейные железобетонные элементы каркаса выполнены в виде тонкостенных стержней с двутавровым или коробчатым сечением из высокопрочного бетона не менее класса В60.2. Precast reinforced concrete coating sheath according to claim 1, characterized in that the linear reinforced concrete frame elements are made in the form of thin-walled rods with I-section or box-section of high-strength concrete of at least class B60. 3. Сборная железобетонная оболочка покрытия по п.1, отличающаяся тем, что в ячейках каркаса светового проема с опорой на элементы самоуравновешенной напряженной системы размещены светопрозрачные ограждения.3. Precast reinforced concrete coating sheath according to claim 1, characterized in that translucent fences are placed in the cells of the frame of the light opening with the support of the elements of the self-balanced stressed system.