Попередньо напружений ґратчастий прогін

Попередньо напружений ґратчастий прогін, що містить верхній і нижній пояси, анкерні пристрої і затяжку, який відрізняється тим, що співвідношення між будівельною висотою і довжиною у ньому становить 1 (20-22), його верхній пояс виконаний з двох або більше одного профілю прокатних елементів, розміщених з однаковим у перерізі кроком і на одному рівні жорстко з'єднаних між собою траверсами, які розташовані по центру вузлів розкісних ґрат, причому ширина верхнього поясу b перевищує висоту h у 2-ь4 рази, а в центрі нижніх траверс розташовані отвори під фіксатори, розкісні ґрати трикутної форми перемінної висоти мають по довжині у вузлах верхнього поясу приварені до стрижнів ґрат з'єднувальні пластини з фіксаторами, а на протилежних кінцях стрижнів ґрат приварені до них вертикальні пластини з отворами для пропускання затяжки, яка виготовлена з круглої високоміцної пруткової сталі з нарізкою під гайки на обох и кінцях і довжиною нарізки згідно розрахунку, вертикальні пластини в усіх вузлах і опорні плити розташовані під прямим кутом до затяжки, отвори для пропускання затяжки розміщені на вертикальних пластинах у стані вибраної слабини параболічної форми, а після напруження - багатокутної форми, и відстань від зварних швів стрижнів розкісних ґрат мінімальна, але не менша 1 см Винахід відноситься до попередньо напружених металевих конструкцій, призначених для покриття промислових будівель, піших переходів, переходів трубопроводів тощо Відома конструкція ґратчастого прогону, який виготовляють з двох швелерів, з'єднаних між собою гратами, що мають трикутну форму і виготовлена з одного зігнутого швелера Типовий прогін має довжину 12м Нижній ненапружений пояс виготовляють з кутника Співвідношення висоти до довжини такого прогону 112 Цей аналог опублікований в книзі Є І Беленя "Металеві конструкції", Будіздат, Москва, 1986, с 316, рис 13 Юв Недоліками цієї конструкції є недостатня жорсткість, що не дозволяє збільшити и довжину понад 12м, значна будівельна висота, від чого зменшується корисний об'єм будівлі, а також те, що попереднє напруження цієї конструкції неможливо здійснити за допомогою домкратів прямої дії з тієї причини, що нижній пояс має поздовжній профіль, подібний до ламаної лінії Відома конструкція балки, попереднє напруження якої здійснюють шляхом згину окремих елементів у межах їх пружної роботи в напрямку, протилежному їх прогину від навантаження з наступним з'єднанням елементів між собою поздовжніми швами Це технічне рішення опубліковане в тій же книзі на стор 175, рис 7 33 Такий зварний елемент може бути застосований як верхній пояс ґратчастого прогону, змонтованого з гратами і затяжкою Недоліками цієї конструкції є недостатня бокова СТІЙКІСТЬ, а подвійне збільшення висоти верхнього поясу балки штучно зменшує корисний об'єм будівлі Розроблено конструкцію і технологію виробництва попередньо напружених балок довжиною 24 і висотою 2,2м, напруження яких здійснюють високоміцною затяжкою, розміщеною поруч з розтягнутим поясом балки Затяжку виготовляють з канату або високоміцного дроту Нижній пояс виготовляють з листа або з труб, кутників, швелера Затяжку пропускають крізь направляючі пристрої, що приварені до пояса балки Довжина затяжки на третину менша довжини балки Анкерні кріплення затяжки підсилюють за допомогою пластин опору і ребер жорсткості Ця конструкція найближче відповідає технічній (21)2001106924 ( 2 2 ) 1 1 10 2001 ( 2 4 ) 1 5 08 2002 (О ю 00 48562 суті замовленого винаходу і прийнята за прототип, який опубліковано на с 174 - 175 тієї ж книги на рис 7 34 Недоліки прототипу однаковий пересічний профіль балки вздовж всієї и довжини всупереч конструкторським розробкам згідно книги проф Є І Беленя "Металеві конструкції", п 6 с 145, скорочена на третину довжина затяжки знижує ефективність попереднього напруження балки, обмеження ширини верхнього поясу балки, що пов'язано з можливою втратою бокової і загальної СТІЙКОСТІ, затяжка має прямолінійну форму, яка не співпадає з ЛІНІЄЮ головних розтягуючих напруг у балці, які мають форму параболи, співвідношення будівельної висоти Н балки до и довжини L становить 1 1 1 , тобто є на рівні ненапруженої, а тому не відповідає вимогам до попередньо напруженої конструкції стосовно жорсткості, анкерні кріплення затяжки з дроту або канату у вигляді колодок з пробкою, або стаканів з пластичним обтисненням тросу дуже складна конструкція, у місцях концентрації напруг, у зоні анкерного прикріплення затяжки, необхідне підсилення додатковими ребрами жорсткості Таким чином, всі недоліки прототипу стосуються конструктивних недоробок, які знижують ефективність попереднього напруження балки, внаслідок чого знижується її загальна, місцева та бокова СТІЙКІСТЬ і жорсткість за параметрами, що відповідає рівню ненапруженої конструкції і призводить до значної перевитрати матеріальних ресурсів В основу винаходу поставлена задача по створенню конструкції попередньо напруженого ґратчастого прогону довжиною до 36 метрів при співвідношенні будівельної висоти до довжини як 1 (20 - 22) підвищеної жорсткості, загальної місцевої і бокової СТІЙКОСТІ Це досягається тим, що у попередньо напруженому ґратчастому прогоні, який вміщує верхній і нижній пояси, анкерні пристрої і затяжку, співвідношення між будівельною висотою і довжиною становить 1 (20 - 22), його верхній пояс виконаний з двох або більше одного профілю прокатних елементів, розміщених з однаковим у перерізі кроком і на одному рівні, жорстко з'єднаних між собою траверсами, які розташовані по центру вузлів розкісних гратів, причому ширина верхнього поясу b перевищує висоту h у 2 4 рази, а в центрі нижніх траверс розташовані отвори під фіксатори, розкісні грати трикутної форми перемінної висоти по довжині мають у вузлах верхнього поясу приварені до стрижнів ґрат з'єднувальні пластини з фіксаторами, а на протилежних кінцях стрижнів ґрат - приварені до них вертикальні пластини з отворами дня пропуску затяжки, яка виготовлена з круглої високоміцної пруткової сталі з різьбою під гайки на обох и кінцях і довжиною різьби згідно розрахунку, вертикальні пластини в усіх вузлах і опорні плити розташовані під прямим кутом до затяжки, отвори для пропуску затяжки розміщені на вертикальних пластинах у стані вибраної слабини - параболічної форми, а після напруження - багатокутної форми, и відстань від зварних швів стрижнів розкісних ґрат мінімальна але не менша 1см Між суттєвими ознаками і задачею винаходу існує наступний причинно-наслідковий зв'язок на відміну від прототипу, пересічний профіль якого є двотавр, і в якому переріз незмінний по довжині у замовленому винаході він відповідає епюрі згинаючого моменту і повздовжньому профілю є подібний до штренгеля з затяжкою параболічної форми, на відміну від прототипу, в якого співвідношення будівельної висоти Н до довжини L балки становить 1 11, у замовленому винаході це співвідношення доведене до 1 (20 - 22), на відміну від прототипу, в якого напружують прямолінійний елемент, у замовленому винаході напружують криволінійний параболічного вздовжного профілю стрижень, який після напруження дістає форму многокутника, на відміну від прототипу, в якого верхній стиснений пояс об'єкта виконаний з листового прокату, ширина якого обмежена для забезпечення загальної і бокової СТІЙКОСТІ, у замовленому винаході СТІЙКІСТЬ поясу забезпечують 2 - 6 з'єднаних між собою прокатних профілів, що мають просторовий переріз, на відміну від прототипу, в якого ступінь попереднього напруження затяжки обмежена з тієї причини, що вона здійснена одним домкратом прямої дм, у замовленому винаході застосовано декілька домкратів, якими вигинають верхній пояс, на відміну від прототипу, у якого затяжка виготовлена з каната або пучків дроту, КІНЦІ ЯКОГО анкорують за допомогою, стаканів, заповнених легкоплавким сплавом, у замовленому винаході затяжка виготовлена з гладких зовні прутків, які анкорують різьбовим з'єднанням, на відміну від прототипу, в якому довжина затяжки складає 3/4 від довжини балки, у замовленому винаході и довжина дорівнює довжині об'єкта Таким чином, шляхом застосування криволінійного напруженого стрижню і використання для цього пружної роботи сталі верхнього поясу прогону підвищеної загальної і бокової СТІЙКОСТІ можна значно збільшити довжину об'єкту не знижуючи його технічних властивостей і заощадити певну частку матеріальних ресурсів Суть винаходу пояснюється кресленням, на яких зображені на фіг 1 Загальний вигляд ґратчастого прогону, на фіг 2 Вузол А нижнього поясу прогону, на фіг 3 Вузол Б верхнього поясу прогону, на фіг 4 Вузол В, опорний, на фіг 5 Переріз 1-1 верхнього поясу Замовлений винахід може бути реалізований за допомогою наступних матеріальних об'єктів швелерів 1, розкісних ґрат 2, що складені з стрижнів 3, нижніх і верхніх траверс 4, ребер жорсткості 5, отворів 6 у нижніх траверсах 4, фіксаторів 7, з'єднуючих пластин 8, вертикальних пластин 9 з отворами 10, затяжки 11 з різьбою на її кінцях, опорних плит 12 з отворами 13 під затяжку 11, 48562 анкерних гайок 14, зварних швів 15, шайб 16 під гайки 14 Виготовлення напруженого ґратчастого прогону здійснюють за такою технологією на стенді монтують верхній пояс прогону з чотирьох швелерів 1, з'єднуючи їх траверсами 4 і ребрами жорсткості 5, зварним швом 15 у вузлах До КІНЦІВ швелера 1 приварюють опорні плити 12 з отворами 13 За допомогою декількох домкратів, розмішених між вузлами верхнього поясу, виконують вигин верхнього поясу у напрямку, протилежному його прогину від навантаження, вставляють фіксатори 7 в отвори 6 нижніх траверс 4, монтують розкісні грати 2 із затяжкою 11, використовуючи вертикальні пластини 9 з отворами 10, а також отвори 13 в опорних плитах 12 На виступаючу за межі плити 12 різьбу на затяжці 11 нагвинчують гайки 14 з обох КІНЦІВ і вибирають слабину в затяжці 11 шляхом підкручування гайок 14 до положення впритул до шайби 16 опорної плити 12 Накладають по контуру зварний шов 15 між деталями 4 і 8, 4 і 1 Після остигання шва 15 скидають тиск у домкра тах, в наслідок чого напруга від швелерів 1 верхнього поясу передається на затяжку 11 і и форма з параболічної перетворюється на многокутну з кутами переламу затяжки в отворах 10, причому внутрішній кут становитиме в межах 177 - 179° залежно від кривизни параболи При такому куті вплив на величину тертя затяжки об стінки отвору 10 не буде суттєвим і грати 2 прогону не будуть деформовані Сукупність суттєвих ознак, що характеризують суть винаходу, може бути багаторазово використана в будівництві з одержанням технічного результату, що полягає в збільшенні довжини прогону, зниженні матеріалоємності підвищенні жорсткості загальної і бокової СТІЙКОСТІ об'єкта Реалізація винаходу на виробництві забезпечить досягнення таких показників матеріалоємність об'єкта знизиться на 16 -18%, довжина об'єкта збільшиться в 2 рази, завдяки підвищенню жорсткості і СТІЙКОСТІ об'єкта, його прогин зменшиться на 20 - 25% ФІГ.1 ® Фіг.4 Фіг.2 Фіг.З Фіг.5 48562 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71