Патент на изобретение №2344225

(54) КОМБИНИРОВАННАЯ ВИСЯЧАЯ КОНСТРУКЦИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении покрытий над зданиями различного назначения, а также в мостовых сооружениях. Задачей изобретения является снижение материалоемкости, трудоемкости монтажа и демонтажа, а также стоимости конструкции. Для решения поставленной задачи в комбинированной висячей конструкции, содержащей балку жесткости, установленную на опоры, ванты-оттяжки, закрепленные своими верхними концами за опоры-пилоны, а нижними концами связанные с балкой жесткости с помощью узлов подвески, согласно изобретению в качестве узлов подвески использованы хомуты, снабженные блоками и поддерживающие балку жесткости, по меньшей мере, в двух местах, нижние концы вант-оттяжек пропущены под блоками хомутов, расположены параллельно балке жесткости и состыкованы с помощью натяжного устройства с возможностью создания необходимого контролируемого усилия преднапряжения и выгиба в балке жесткости. Согласно изобретению возможна установка дополнительных вант-оттяжек в приопорных частях балки жесткости либо дополнительного хомута, установленного посередине балки жесткости, и подкосов в приопорных частях балки жесткости. Все узлы конструкции могут быть выполнены сборно-разборными. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении покрытий над зданиями различного назначения, а также в мостовых сооружениях.

Известны системы с вантами-оттяжками, закрепленными за пилоны и направленными параллельно друг к другу или веерообразно к балке жесткости, к которой и присоединены своими нижними концами при помощи нагельных соединений (Julius Natterer, Tohmas Herzog, Michael Vol, “Holzbau”, Atlas zwei, Munchen, Sonderausgabe der Arbeitsgemeinschaft Holz, Dusseldorf, 1991, s.73, s.185).

В качестве прототипа приняты висячие комбинированные системы с вантами-оттяжками, закрепленными за пилоны и направленными параллельно друг к другу или веерообразно к балке жесткости, к которой и присоединены своими нижними концами при помощи нагельных соединений (Дмитриев П.А. Конструкции из дерева и пластмасс. Специальный курс. Автодорожные и пешеходные мосты. Оренбург, ИПК. «Газпромпечать», 2002, с.166, прототип).

Недостатками известных систем и прототипа являются:

– повышенная деформативность конструкции при воздействии на нее односторонней временной нагрузки, определяющей появление в балке жесткости наибольших изгибающих моментов;

– невыгодная работа деревянной балки жесткости на растяжение с изгибом в средней по длине части при симметричных нагрузках;

– усложненная работа опорных частей балки жесткости на восприятие не только вертикальных, но и горизонтальных усилий, возникающих при односторонних загружениях конструкции;

– сложность и многодельность традиционных креплений вант-оттяжек к деревянной балке жесткости с помощью стальных цилиндрических нагелей;

– сложность создания преднапряжения балки жесткости за счет регулирования усилий в вантах-оттяжках с учетом ползучести древесины и податливости соединений, особенно при большом количестве вант-оттяжек.

Задачей изобретения является снижение материалоемкости, трудоемкости монтажа и демонтажа, а также стоимости конструкции.

Для решения поставленной задачи в комбинированной висячей конструкции, содержащей балку жесткости, установленную на опоры, ванты-оттяжки, закрепленные своими верхними концами за опоры-пилоны, а нижними концами связанные с балкой жесткости с помощью узлов подвески, согласно изобретению в качестве узлов подвески использованы хомуты, снабженные блоками и поддерживающие балку жесткости, по меньшей мере, в двух местах, нижние концы вант-оттяжек пропущены под блоками хомутов, расположены параллельно балке жесткости и состыкованы с помощью натяжного устройства с возможностью создания необходимого контролируемого усилия преднапряжения и выгиба в балке жесткости.

Согласно изобретению в комбинированной висячей конструкции возможна установка дополнительных вант-оттяжек в приопорных частях балки жесткости либо дополнительного хомута, установленного посередине балки жесткости, и подкосов в приопорных частях балки жесткости для ее разгружения при эксплуатации в более тяжелых условиях.

Новым является также то, что все узлы конструкции выполнены сборно-разборными.

Согласно изобретению в комбинированной висячей конструкции хомуты в верхней части содержат стальной башмак, снабженный блоком под ванты-оттяжки, и опорную плиту в нижней части, соединенные парой тяг, наклоненных по отношению к балке жесткости навстречу друг к другу и расположенных симметрично по отношению к середине балки жесткости.

Согласно изобретению балка жесткости снабжена вклеенными в нее штырями в местах опирания на хомуты.

Натяжное устройство образованно двумя траверсами, стянутыми установленными в них тягами, и пропущенными через них концами вант-оттяжек, снабженных тарировочными пружинами.

На фиг.1, 2 и 3 показаны схемы заявляемой комбинированной висячей конструкции: на фиг.1 – до ее преднапряжения; на фиг.2 – после преднапряжения и постановки дополнительных вант-оттяжек в приопорных частях балки жесткости; на фиг.3 – то же, с увеличенным пролетом свыше 36 м; на фиг.4 показан узел установки хомута; на фиг.5 – то же, поперечный разрез; на фиг.6 – натяжное устройство; на фиг.7 – то же, вид сверху; на фиг.8 – узел подвески балки жесткости к дополнительной ванте-оттяжке, совмещенный с натяжным устройством; на фиг.9 – то же, поперечный разрез.

Комбинированная висячая конструкция состоит из клееной балки жесткости 1, вант-оттяжек 2, хомутов 3 и натяжного устройства 4.

Хомут 3 состоит из стального башмака 5 с блоком 6, парных тяг 7 и опорной плиты 8.

Натяжное устройство состоит из парных тяг 9, траверс 10, снабженных тарированными пружинами 11.

В местах опирания балки жесткости на хомуты вклеены штыри 12.

Задача создания преднапряжения конструкции решается в следующем порядке:

– из расчета конструкции определяется необходимое усилие натяжения вант-оттяжек 2;

– после полной сборки конструкции и установки опираемых на нее элементов с помощью натяжных устройств производят натяжение вант-оттяжек заданным усилием и обеспечивают необходимый выгиб балки жесткости 1, после чего производят постановку дополнительных вант-оттяжек 13 или подкосов 14 к приопорным участкам балки жесткости, с целью обеспечения равномерного распределения усилий в балке жесткости;

– усилия натяжения хомутов контролируют по шкалам силоизмерителей в процессе преднапряжения конструкции и впоследствии в период ее эксплуатации, при этом хомуты наклонены к балке жесткости с целью избежания сложной работы;

– при увеличении пролета свыше 36 м производится установка дополнительного хомута посередине балки жесткости.

В заявляемой конструкции устраняются недостатки, свойственные прототипу:

Во-первых, в результате преднапряжения системы и последующей постановки дополнительных вант-оттяжек (или подкосов) в ее приопорных частях существенно уменьшаются прогибы и изгибающие моменты, возникающие в балке жесткости при односторонних временных нагрузках.

Во-вторых, балка жесткости избавляется от упомянутой работы на растяжение с изгибом, которая заменяется работой на внецентренное сжатие, что для деревянной балки жесткости оказывается более выгодным случаем. При этом усилие сжатия по абсолютной величине оказывается существенно меньше усилий растяжения, возникающих в конструкции прототипа.

В-третьих, просто осуществляются преднапряжения всей конструкции с целью сблизить величины изгибающих моментов по абсолютным значениям в наиболее напряженных сечениях балки, при этом усилия преднапряжения поддерживаются тарированными пружинами, а их величина при эксплуатации контролируется силоизмерителями (условно не показано). Таким образом может быть достигнута оптимизация сечения балки жесткости и практически исключено влияние ползучести древесины и соединений на напряженно-деформированное состояние эксплуатируемой конструкции.

В-четвертых, в узлах заявляемой конструкции в отличие от традиционных многодельных нагельных соединений предлагается использовать разъемные и съемные крепления, что обеспечивает скоростную сборку, а при необходимости и разборку конструкции.

В-пятых, в случаях постановки в приопорных панелях балки жесткости подкосов (фиг.3) опорные части конструкции освобождаются от горизонтальных усилий, что и определяет их более простую конструкцию. При этом разгружаются пилоны, т.к. усилия от подкосов воздействуют на фундаменты опор.

В-шестых, в предлагаемой конструкции древесина избавлена от работы в узлах подвески на смятие поперек волокон, так как в опираниях балок жесткости на хомуты опорные реакции воспринимаются вклеенными штырями. Это уменьшает до минимальной величины податливость узлов, значением которой уже можно пренебречь в расчетах конструкции на кратковременные и длительные нагрузки.

В-седьмых, в узлах подвесок блоки выполняют роль стропальных устройств при установке конструкции в проектное положение.

Формула изобретения

1. Комбинированная висячая конструкция, содержащая балку жесткости, установленную на опоры, ванты-оттяжки, закрепленные своими верхними концами за опоры-пилоны, а нижними концами связанные с балкой жесткости с помощью узлов подвески, отличающаяся тем, что в качестве узлов подвески использованы хомуты, снабженные блоками и поддерживающие балку жесткости, по меньшей мере, в двух местах, нижние концы вант-оттяжек пропущены под блоками хомутов, расположены параллельно балке жесткости и состыкованы с помощью натяжного устройства с возможностью создания необходимого контролируемого усилия преднапряжения и выгиба в балке жесткости.

2. Комбинированная висячая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит дополнительные ванты-оттяжки, установленные в приопорных частях балки жесткости.

3. Комбинированная висячая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит дополнительный хомут, установленный посередине балки жесткости, и подкосы в приопорных частях балки жесткости.

4. Комбинированная висячая конструкция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что все узлы конструкции выполнены сборно-разборными.

5. Комбинированная висячая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что хомут в верхней части содержит стальной башмак, снабженный блоком под ванты-оттяжки, и опорную плиту в нижней части, соединенные парой тяг.

6. Комбинированная висячая конструкция по п.5, отличающаяся тем, что тяги хомутов наклонены по отношению к балке жесткости навстречу друг к другу и расположены симметрично относительно середины балки жесткости.

7. Комбинированная висячая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что балка жесткости снабжена вклеенными в нее штырями в местах опирания на хомуты.

8. Комбинированная висячая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что натяжное устройство образованно двумя траверсами, стянутыми установленными в них тягами, и пропущенными через них концами вант-оттяжек, снабженных тарировочными пружинами.

РИСУНКИ