Вантова система

1. Байтова система, що містить напівзамкнуту ванту зі зв'язками та несучим і стабілізуючим поясами, обперту в місцях перегину на стаціонарні ролики, закріплені на опорному елементі, між якими розміщений нестаціонарний ролик з можливістю переміщення в горизонтальній площині, яка відрізняється тим, що вона додатково обладнана чотирипоясною напівзамкнутою та двопоясною замкнутою вантами з роликами і зв'язками, двома зовнішніми половинчастими барабанами, жорстко закріпленими на опорних елементах, та складеними з двох частин розтягуючим верхнім і натягуючим нижнім поясами з утворенням симетричної чи умовно симетричної трисекційної ВІОШ-подібної змішаної вантової системи з чотирипоясними Вподібними вантами в крайніх секціях та двопоясною О-подібною вантою - в центральній, причому ролики, розташовані в місцях внутрішнього перегину вант системи, жорстко прикріплені до двох внутрішніх І-подібних опорних елементів, розташованих на кінцях центральної секції, а зовнішні кінці вант крайніх секцій жорстко закріплені на зовнішніх половинчастих барабанах, кожен з яких обладнаний парою нестаціонарних роликів, розміщених між двома стаціонарними з можливістю їх переміщення в горизонтальній площині ортогонально вертикальним осям зв'язків розтягнутих вант крайніх секцій. 2. Вантова система за п. 1, яка відрізняється тим, що один або обидва внутрішні І-подібні опорні елементи виконані телескопічними. 3. Вантова система за пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що один або обидва внутрішні І-подібні опорні елементи спираються на легкі опорні стояки, що обладнані або стаціонарними або телескопічними верхніми частинами. Корисна модель відноситься до будівництва, а саме - до висячих вантових систем будівельних конструкцій, і може бути використана для перекриття значних прольотів будівель і споруд різного призначення при різноманітному обрисі в плані, наприклад, цирків, палаців спорту, палаців культури, промислових корпусів, овочесховищ, зерносховищ тощо. В архітектурно-будівельній практиці широко відомі однопоясні вантові системи [1, 2], які використовують конструктивне рішення на основі поєднання роботи ванти та шарніру або інших шарнірноподібних пристроїв та елементів. Одним з найголовніших недоліків цих систем є те, що вони не забезпечують необхідної стабілізації будівельної конструкції «наслідок відокремленості несучого та стабілізуючого поясів. Відома також конструкція [3], яка, завдяки використанню роликів, закріплених на опорних елементах, відтворює цілісну двопоясну вантову сис тему, що поєднує два окремих пояси, - несучий та стабілізуючий, - виконані у вигляді напівзамкнутої ванти зі зв'язками, обпертої в місцях перегину на стаціонарні ролики, закріплені на опорних елементах. Найбільшим недоліком цієї системи є те, що при тривалих строках експлуатації суттєво змінюється первісна геометрія конструкції внаслідок фізичних властивостей матеріалу, коливань температури внутрішнього та зовнішнього середовища тощо. Найбільш близькою до пропонованої є конструкція [4], до якої з метою підтримки первісної геометрії двопоясної вантової системи додатково включений нестаціонарний ролик, розміщений між двома стаціонарними з можливістю його переміщення в горизонтальній площині уздовж умовної осі ванти. Недоліком цієї системи є те, що застосування двопоясної напівзамкнутої ванти у вигляді цілісного елементу суттєво обмежує величину о> О) 10941 прольоту будівлі, що перекривається. Окрім того, несиметрична схема закріплення ванти на різних кінцях прольоту (закріплення на стаціонарних роликах з одного кінця прольоту та просте монолітне закріплення на опорних елементах - з другого) призводить до того, що спостерігається значна нерівномірність перерозподілу зусиль та напружень уздовж всієї довжини напівзамкнутої ванти. Основою корисної моделі є задача удосконалення вантової системи, в якій за рахунок особливостей конструктивного виконання її елементів відтворюється симетрична схема закріплення вант з обох кінців розтягнутої конструкції, величина прольоту якої збільшується втричі завдяки введенню двох внутрішніх І-подібних опорних елементів, розташованих з країв центральної секції, з утворенням змішаної вантової системи: чотирипоясної в крайніх секціях та двопоясної - в середній, при цьому одночасно підтримується постійність геометрії первісної конструкції, мінімізується середній рівень коливань загального простору V, забезпечується самонатяг і постійність напружень несучого, стабілізуючого, верхнього розтягуючого та нижнього натягуючого поясів і зв'язків змішаної вантової системи на протязі тривалого часу з урахуванням коливань загальної довжини розтягнутої ванти, що залежать як від фізичних властивостей матеріалу впроваджених конструкцій, які працюють на розтяг тривалий час, так і від температурних коливань тощо. Означена задача вирішується тим, що вантова система, яка містить напівзамкнуту ванту зі зв'язками, обперту в місцях перегину на стаціонарні ролики, закріплені на опорному елементі, між якими розміщений нестаціонарний ролик з можливістю переміщення в горизонтальній площині, відповідно корисній моделі, додатково обладнана чотирипоясною напівзамкнутою та двопоясною замкнутою вантами з роликами і зв'язками, двома зовнішніми половинчастими барабанами, жорстко закріпленими ну опорних елементах, та складеними з двох частин розтягуючим верхнім і натягуючим нижнім поясами з утворенням симетричної чи умовно симетричної трисекційної "ВІ0І8"- подібної змішаної вантової системи з чотирипоясними "В"подібними вантами в крайніх секціях та двопоясною "О"-подібною вантою - в центральній, причому ролики, розташовані u місцях внутрішнього перегину вант системи, жорстко прикріплені до двох внутрішніх І- подібних опорних елементів, розташованих на кінцях центральної секції, а зовнішні кінці вант крайніх секцій жорстко закріплені на зовнішніх половинчастих барабанах, кожен з яких обладнаний парою нестаціонарних роликів, розміщених між двома стаціонарними, з можливістю їх переміщення в горизонтальній площині ортогонально вертикальним осям зв'язків розтягнутих вант крайніх секцій. Означена задача вирішується й тоді, коли один або обидва внутрішні І-подібні опорні елементи виконані телескопічними, а також у разі, коли один або обидва внутрішні І- подібні опорні елементи спираються на легкі опорні стояки, що обладнані або стаціонарними, або телескопічними верхніми частинами. При відтворенні первісної геометрії симетричної чи умовно симетричної трисекційної "ВІОІ8"подібної змішаної вантової системи, несучий, стабілізуючий, розтягуючий верхній та натягуючий нижній пояси якої "просідають", кожен із чотирьох нестаціонарних роликів, розміщених в середній частині периферійних половинчастих зовнішніх барабанів між двома стаціонарними роликами, переміщується пропорційно четвертій частині величини середнього рівня коливань загального простору V. Суть рішення пояснюється кресленнями, де на Фіг.3-2 схематично зображена вантова конструкція, що впроваджена на основі застосування двох периферійних половинчастих барабанів, розтягуючого верхнього то натягуючого нижнього поясів з відтворенням симетричної чи умовно симетричної трисекційної "ВІОІ8"- подібної змішаної вантової системи, з країв центральної секції якої розміщені два внутрішніх І- подібних опорних елемента, які можуть виконуватись як стаціонарними, так і телескопічними, а при архітектурно-конструктивній необхідності - спиратись на легкі опорні стояки, причому, останні також можуть впроваджуватись як із стаціонарними верхніми частинами, так і з телескопічними. Так, на Фіг.1 показано загальний вигляд пропонованої змішаної вантової системи з чотирипоясними "В"- подібними вантами в крайніх секціях та двоноясною "О"- подібною вантою - в центральній, при цьому основною лінією показана первісна геометрія симетричної чи умовно симетричної вантової конструкції з розрахованою загальною довжиною розтягнутих вант; а пунктиром - схема "просідання" кожного з поясів (відповідно: несучого, стабілізуючого, розтягуючого верхнього та натягуючого нижнього поясів) трьох частин наведеної трисекційної вантової системи. Відтворення первісної геометрії "ВІОІ8"- подібної змішаної вантової системи, що "просіла" (див. Фіг.2), відбувається шляхом застосування дії двох чар нестаціонарних роликів, розташованих в середній частині периферійних половинчастих зовнішніх барабанів між відповідними двома стаціонарними роликами, причому, нестаціонарні ролики переміщуються в горизонтальній і з лощині уздовж умовної горизонтальної осі ванти. Вантова система, що містить напівзамкнуту ванту 1 зі зв'язками 2 та несучим 3 і стабілізуючим 4 поясами, обперту в місцях перегину на стаціонарні ролики 5, 6, закріплені на опорному елементі 7, між якими розміщений нестаціонарний ролик 8 з можливістю переміщення в горизонтальній площині, відповідно до пропонованого рішення, обладнана двома додатковими, - чотирипоясною напівзамкнутою та двопоясною замкнутою, - вантами 1 з роликами і зв'язками 2, двома зовнішніми половинчастими барабанами 9, жорстко закріпленими на опорних елементах 7, та складеними з двох частин розтягуючого верхнього 10 і натягуючого нижнього 11 поясами з утворенням симетричної чи умовно симетричної трисекційної "ВІОІ8" - подібної змішаної вантової системи з чотирипоясними "В" подібними вантами 1 в крайніх секціях та двопоясною "О"- подібною вантою 1 - в центральній, при 10941 чому ролики 12, розташовані в місцях внутрішнього перегину вант "ВІОЮ" - подібної вантової конструкції, жорстко прикріплені до двох внутрішніх Iподібних опорних елементів 13, що розташовані з країв центральної секції 1 та об'єднують дві частини розтягуючого верхнього 10 та натягуючого нижнього 11 поясів крайніх секцій ВІДПОВІДНО З верхнім несучим 3 та нижнім стабілізуючим 4 поясами центральної секції 1, до того ж, ЗОВНІШНІ КІНЦІ вант крайніх секцій жорстко закріплені на ЗОВНІШНІХ половинчастих барабанах 9, кожен з яких обладнаний парою нестаціонарних роликів 8-14, що розміщені між двома стаціонарними 5-6, з можливістю їх переміщення в горизонтальній площині ортогонально вертикальним осям зв'язків 2 розтягнутих вант 1 крайніх секцій Означена задача вирішується й тоді, коли один або обидва внутрішні І- подібні опорні елементи 13 виконані телескопічними, а також у разі, коли один або обидва внутрішні Iподібні опорні елементи 13 спираються на легкі опорні стояки 15, що обладнані або стаціонарними, або телескопічними верхніми частинами 16 Байтова система працює таким чином При збільшенні загальної довжини кожної з трьох частин симетричних чи умовно симетричних розтягнутих напівзамкнутих вант 1, внаслідок тривалої ди активних навантажень та температурних коливань, конструкція системи "просідає" (див Фіг 1, де лінії "просідання" зображено пунктиром) Для підтримання первісної геометрії симетричної чи умовно симетричної трисекційної "ВІОІ8" подібної змішаної вантової системи кожен з чотирьох нестаціонарних роликів 8, 14, що попарно закріплені 8-14 на двох половинчастих ЗОВНІШНІХ барабанах 9, переміщується в горизонтальній площині (Фіг 2) ортогонально внутрішнім вертикальним фрагментам розтягнутих вант 1 крайніх секцій пропорційно четвертій частині величини середнього рівня коливань загального простору, а напрям та величина такого переміщення коригується зміною мінливої величини "просідання" t несучого та стабілізуючого поясів центральної секції 1, при цьому уся система охоплює дванадцять стаціонарних роликів 5, 6, 12, одна третина з яких закріплена назовні 5, 6 на двох половинчастих периферійних ЗОВНІШНІХ барабанах 9, а дві третини - на двох внутрішніх опорних І- подібних елементах 13, та дві пари нестаціонарних роликів 8-14 , що торкаються в первісному стані вертикальних фрагментів кожної з двох симетричних чи умовно симетричних частин цілісної ванти крайніх секцій При збільшенні загальної довжини "ВІОЮ" подібної змішаної вантової системи нестаціонарні ролики 8, 14 попарно чи відокремлено поодиноко переміщуються уздовж горизонтальної умовної осі в напрямку вертикальних зв'язків 2, а при зменшенні (внаслідок температурних коливань тощо) в протилежний бік пропорційно ЗМІНІ напружень в кожному поясі розтягнутої ванти, причому, на кожен з чотирьох роликів 8, 14 припадає рівно четверта частина мінливої величини середнього рівня коливань загального простору AV Горизонтальна ось переміщення нестаціонарних роликів 8, 14 є умовною, оскільки в оптималь ному варіанті опорні елементи 7 з роликами 5, 6, 12 розміщуються симетрично як по горизонталі, так і по вертикалі, але, внаслідок впливу архітектурних, архітектурно-конструктивних та архітектурно-планувальних рішень, дозволяється відхилення від симетричного варіанта, оскільки це суттєво не впливає на загальну величину "просідання' t несучого та стабілізуючого поясів центральної секції 1 Отриману у такий спосіб вантову конструкцію з відтворенням симетричної чи умовно симетричної трисекційної "ВІОЮ"- подібної змішаної вантової системи можна розглядати як модуль, на основі якого можуть бути отримані різні варіанти покриттів у залежності від обрису плану (коло, квадрат, N -кутник тощо) та комбінацій розташування роликів 5, 6, 12 як на кожному з КІНЦІВ прольоту 7 в межах периферійних половинчастих ЗОВНІШНІХ барабанів 9, так і на двох внутрішніх І- подібних опорних елементах 13, що розташовані з країв центральної секції та об'єднують дві частини розтягуючого верхнього та натягуючого нижнього поясів крайніх секцій ВІДПОВІДНО з верхнім несучим та нижнім стабілізуючим поясами центральної секції Зокрема, додатково можливий варіант, коли І- подібні опорні елементи 13 виконані телескопічними та/або спираються на легкі опорні стояки 15 (на Фіг 1-2 умовно зображені широкою пунктирною ЛІНІЄЮ) ЗІ стаціонарними чи телескопічними верхніми частинами 16 Таким чином, використання запропонованого рішення дозволяє вирішити задачу відтворення симетричної чи умовно симетричної трисекційної "ВІОЮ"- подібної змішаної вантової системи з чотирипоясними "В"-подібними вантами в крайніх секціях та двопоясною "О"- подібною вантою -в центральній секції з улаштуванням симетричної схеми закріплення вант з обох КІНЦІВ, втричі збільшити величину прольоту будівлі, а також на фоні підтримання ПОСТІЙНОСТІ геометрії первісної конструкції мінімізувати середній рівень коливань загального простору, забезпечити загальну стабілізацію системи у поєднанні з самонатягом і ПОСТІЙНІСТЮ напружень п зв'язків та несучого, стабілізуючого, розтягуючого верхнього та натягуючого нижнього поясів крайніх секцій на протязі тривалого часу з урахуванням коливань загальної довжини як кожного з чотирьох поясів, так і всієї симетричної чи умовно симетричної трисекційної "ВІОЮ" - подібної змішаної вантової конструкції Джерела інформації 1 Фрей Отто и Фридрих - Карл Шлейер Тентовые и вантовые строительные конструкции - М Стройиздат, 1970, - с 77 2 Авторское свидетельство СССР № 541003, К л 2 Е 0 4 В 7 / 1 4 , 1976 3 Авторское свидетельство СССР № 436138, кл Е 04 b 7/14, 1974 4 Патент № 59657 А, Україна, МПК 7 Е04В7/14 Двопоясна вантова система / М-В Сисойлов, I М Гаврилов, ІМ Сисойлов №2002118884, Заявл 08 112002, Опубл 15 09 2003, Бюл № 9 - 2с m 10941 ФігЛ —і Комп'ютерна верстка Д. Дорошенко Фіг. 2 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601