Спосіб утворення каркасних будівель із збірних елементів

Спосіб утворення каркасних будівель із збірних елементів, який містить встановлення на відстані одна від одної поперечних рам та з'єднання їх між собою вставками із попередньо виготовленої номенклатури різних за довжиною елементів, відрізняє ться тим, що вставки розміщують вздовж будівлі і виконують у вигляді несучих на стилів, довжини яких дорівнюють відстані між рамами. що визначають за співвідношенням Винахід має відношення до будівництва, а саме до утворення каркасних будівель із застосуванням збірних типових уніфікованих елементів за каталогами, наприклад, каркасу, міжвидового застосування багатоповерхових громадських будівель, виробничих та допоміжних будівель промислових підприємств серії 1.020-1/87, для одноповерхових будівель сільськогосподарського будівництва - за УЗК-2 та ін. Відомий спосіб утворення каркасних будівель із збірних елементів, який містить встановлення на відстані одна від одної поперечних рам та з'єднання їх між собою несучими настилами, довжина яких відповідає відстані (кроку) між рамами. При цьому довжина настилів приймається такою, що задовольняє несучу здатність рам, яку визначають за граничними станами при умові нормативного навантаження на покриття (або перекриття) та з урахуванням модульного координування розмірів у будівництві - МКРБ (за ГОСТ 1001-78 та ін.)з наприклад 6; 9; 12 м і т.д. [Архитектурные конструкции гражданских зданий. В. С. Волга, Л. И. Армановский, С. Б. Дехтяр та ін. - К.: Будівельник, 1988. - С. 50]. Недоліком такого способу утворення каркасних будівель є перевитрати конструкційних матеріалів у збірних несучих елементах рам, які обумовлені збільшено-модульними параметрами координаційної сітки (кроку, прольоту) і нормативних навантажень, що входять до складу відповідних уніфіковано-параметричних рядів. В реальних умовах збірні типові уніфіковані (тобто стандартні) несучі елементи каркасних будівель дійсно працюють за граничними станами лише в окремих випадках, за умови співпадання нормативних (тобто теж стандартних) і фактичних значень геометричних та вантажних параметрів елементів. У проміжках між суміжними значеннями нормативних параметрів, що входять до складу уніфіковано-параметричних рядів, на підставі яких визначаються крок, прольот, нормативне навантаження та ін., фактичний напружено-деформований стан збірних елементів не відповідає розрахунковим граничним станам, що обумовлює перевитрати матеріалів. Із збільшенням градації числових значень в уніфіковано-параметричних рядах збільшується область можливого використання елементів, завдяки чому скорочується кількість їх типорозмірів у складі номенклатури. Це необхідно задля масового серійного виробництва збірних елементів, техніко-економічна ефективність якого збільшується за умов зменшення їх номенклатури. Однак при цьому відповідним чином зростають і перевитрати конструкційних матеріалів. Наприклад, за розрахунком потрібний прольот складає 9,7 м, але відповідно до вимог МКРБ приймається найближчий більший уніфікований модульний Bvar=Bc onst Qconst/Q var (19) UA (11) 36161 (13) A Де Bvar, Bconst - відстань (крок) між поперечними рамами варіабельна, яка відповідає фактичному навантаженню збірних елементів, і постійна стандартна, тобто збільшено-уніфікована модульна, що є відповідною до МКРБ, м ; Qvar, Qc onst - сумарне рівномірно розподілене еквівалентне навантаження на поперечні рами, варіабельне відповідно до фактичних умов роботи і і постійне за нормативними (стандартними) величинами, кН/м. 36161 розмір 12 м. Аналогічно, при фактичному навантаженні на прольотний елемент рами, що дорівнює, наприклад, 1,6 кН/м, приймається найближча більша уніфікована нормативна величина 1,8 кН/м . Найбільш близьким до винаходу, що подається, є спосіб утворення каркасних будинків із збірних елементів, який містить встановлення на відстані одна від одної поперечних рам та з'єднання їх між собою вставками із попередньо виготовленої номенклатури різних за довжиною елементів, за рахунок чого вичерпують несучу здатність рам при зміні фактичного навантаження на раму відносно стандартного (або збільшено-уніфікованого модульного) [А. С. 1165754 СССР, МКИЕ 04В 1/18, 1/24. Способ образования рам. И. И. Романенко; Бюл. № 25. - 1985]. Технічне рішення за прототипом дозволяє виключити перевитрати матеріалів у стандартних збірних несучих елементах, обумовлене збільшеною модульною уніфікацією розмірів прольотів рам, шляхом вичерпання надлишку несучої здатності елементів при використанні рам, коли їх фактичне навантаження менше за стандартне. Однак, це досягається за рахунок додаткової номенклатури (комплекта) типів і типорозмірів елементів, які мають нетипове вирішення. Також ускладнюється монтаж рам у зв'язку із необхідністю виконання додаткових з'єднань, які також є нетиповими. Окрім того, вирішення за прототипом не забезпечує зворотної можливості, тобто компенсувати нестачу несучої здатності елементів поперечних рам, що обмежує їх конструктивно-функціональну "гнучкість" у каркасних будівлях. Це обумовлює необхідність підбору із складу номенклатури іншого типорозміру, наступного в уніфікованопараметричному ряду нормативних навантажень. Таким чином вирішення за прототипом, в решті решт, також веде до збільшення номенклатури збірних елементів, ускладнення їх виробництва і монтажу, нераціонального використання конструкцій, матеріалів і зменшення області застосування номенклатури елементів каркасу. В основу вина ходу покладено завдання удосконалення способу утворення каркасних будівель із збірних елементів, в якому шля хом розміщення поміж рамами різних за довжиною вставок у поздовжньому напрямку і використанням їх як несучи х елементів настилу забезпечується вичерпання надлишку несучої здатності рам або компенсація її недоліку і за рахунок цього - зменшення номенклатури нестандартни х типів збірних елементів, спрощення їх виробництва і монтажу, раціональне використання матеріалів і поширення області застосування номенклатури Завдання, яке поставлене, досягається за рахунок того, що у запропонованому способі утворення каркасних будівель із збірних елементів, який включає встановлення на відстані одна від одної поперечних рам та з'єднання їх між собою вставками із попередньо виготовленої номенклатури різних за довжиною елементів - вставки розміщують вздовж будівлі і виконують у вигляді несучи х настилів, довжини яких дорівнюють відстані між рамами (кроку), що визначають за співвідношенням Bvar=Bc onst Qconst/Q var де Bvar, Bcons t - відстань (крок) між поперечними рамами варіабельна, яка відповідає фактичному навантаженню збірних елементів, і постійна стандартна, тобто збільшено-уніфікована модульна, що є відповідною до МКРБ, м; Qvar, Qc onst - сумарне рівномірно-розподілене еквівалентне навантаження на поперечні рами, варіабельне відповідне до фактичних умов роботи і постійне за нормативними (або стандартними) величинами, кН/м. Розташування вставок поміж поперечними рамами вздовж будівлі (за літерними вісями модульної координаційної сітки) не вимагає розсунення елементів у рамах і ула штування вставок між ними із додаткових прольотних елементів, як за прототипом, що виключає застосування комплекту нетипових додаткових елементів і виконання нових вузлів сполучень у таких рамах. Улаштування вставок у вигляді несучи х настилів з типових за формою елементів також спрощує їх виробництво і монтаж каркасів. Відмінна довжина елементів вставок, більша або менша за стандартну (тобто не збільшено-модульна за МКРБ, а збільшенороздрібна модульна) забезпечує можливість довантажувати або розвантажувати рами, відповідно вичерпуючи надлишок їхньої несучої здатності або компенсуючи її нестачу. Величина несучої здатності рам відповідає типорозмірам її елементів, що містяться у складі номенклатур типових елементів. Між геометричними і вантажними параметрами каркасів, що складаються з поперечних рам, має місце залежність адитивності: QvarLconstB var=QconstLcons tBconst (2) де Lconst - збільшений модульний прольот, що розглядається як постійна величина відповідно до значень параметрів за стандартною МКРБ. Із виразу (2) виходить, що Q var/Qconst=B var/Bconst (3), звідкіля виходить вираз (1). Тобто при задовільненні заданої (стандартної) несучої здатності елементів рам, в разі збільшення фактичного навантаження на раму відносно стандартного, крок поміж рамами, який за розмірами дорівнює розміру вставки у вигляді елементів настилу, зворотно пропорційно зменшується, і навпаки, в разі зменшення фактичного навантаження - крок збільшується. У вирішенні за прототипом варіабельним параметром є стандартний прольот рами Lvar, що змінюється за рахунок поперечних, нестандартних за розмірами, вставок, а постійним - стандартний крок Вconst між рамами. У зв'язку із такою відмінністю, у вирішенні за прототипом збірні елементи двох типів мають бути не уніфікованими за розмірами: елементи настилів - за шириною і комплекти прольотних вставок - за довжиною. Тому прототип не може надати нового позитивного результату, що забезпечується винаходом, а саме: неуніфікованою збільшеною є лише довжина вставок у вигляді елементів настилу, при цьому їхнє типове вирішення зберігається. Таким чином, нове вирішення скорочує номенклатуру типів збірних елементів за рахунок виключення нетипових прольотних вставок у вигляді балок (згідно з прототипом). За цим винаходом, в разі зміни довжини вставок у вигляді елементів настилу, останні зберігають фо (1) 2 36161 рму і розміри поперечного перерізу, за рахунок чого зберігається металоформа для їх виготовлення, наприклад, для типових ребристих плит покриття. Це дозволяє довільно змінювати склад армування для забезпечення потрібного співвідношення між несучою здатністю плит і фактичним навантаженням на рами від покриття або перекриття будівлі. Таким чином, даний винахід спрощує виробництво і монтаж каркасів будинків. Збільшення кількості типорозмірів довжини елементів настилу (відповідно до зміни величини кроку між рамами) за збільшено-роздрібними уніфікованими модульними рядами, на зразок, 6,1; 6,2; 6,3 м і т. д., або 9,3; 9,6; 9,9 м і т. д., принципово можна не розцінювати як зростання багатономенклатурності за умови впровадження різальних те хнологічних методів виробництва погонажних виробів. Виробництво останніх, навпаки, стає неефективним в разі використання щодо них збільшеноуніфікованих модульних розмірів, на зразок, 6; 9 м і т. д., які вимагають переналаштування обладнання, що зменшує продуктивність праці. Зрештою цей винахід забезпечує і раціональне використання конструкційних матеріалів завдяки можливостям "гнучкого" пристосування збірних елементів каркасних будівель до умов змінених фактичних навантажень відносно нормативних (збільшеноуніфікованих модульних) величин, як в бік збільшення, так і в бік зменшення фактичних навантажень при одному й тому ж складі збірних елементів рам з незмінною (заданою) несучою здатністю. Останнє поширює область можливого застосування типових номенклатур збірних несучих елементів каркасів поперечних рам, у зв'язку із забезпеченням їх конструктивно-функціональної "гнучкості". Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 подано розрахункову схему каркаса будинку із збірних елементів (поздовжній переріз 1-1) при типовому їх застосуванні, коли стандартна і фактична величини навантажень співпадають; на фіг. 2 подано розрахункову схему, коли стандартне навантаження більше за фактичне; на фіг. З подано випадок, коли стандартне навантаження менше за фактичне; на фіг. 4, 5, 6 наведено приклади конструктивних вирішень поперечних рам. Для утворення каркасних будівель із збірних елементів поперечні рами 1 розташовують на відстані одна від одної з кроком Вvar (за цифровими вісями) та з'єднують кроковими вставками 2. Збірні елементи рам 1 (колони, балки, ферми, Г-подібні напіврами тришарнірних рам та ін.) розраховують на сприймання збільшено-уніфікованого модульного (стандартного) навантаження Qconst, що відповідає збільшено-уніфікованому модульному (стандартному) кроку Вconst . Величини стандартних навантажень і кроків, згідно з уніфікованопараметричними рядами, при постійних величинах прольотів Lconst (які також мають уніфікованопараметричний ряд на зразок 6, 9, 12, 18 м і т. д.), утворюють номенклатуру збірних елементів поперечних рам каркасних будівель. Крокові вставки 2 складають додаткову номенклатуру попередньо виготовлених збірних елементів у вигляді несучих настилів перекриттів або покриттів, наприклад, ребристих або багатопорожнинних плит за типовими серіями. Ця номенклатура передбачає по слідовну зміну довжини плит, яка збільшується або зменшується у відповідності із зміною кроку Вvar, що не співпадає із стандартним кроком Вconst. Кожна довжина Вvar вставки 2, що співвідноситься з фактичним збільшено-роздрібним модульним навантаженням Qvar, довантажує поперечну раму 1 розраховану на збільшено-уніфіковане навантаження Qconst і, таким чином, вичерпує надлишок її несучої здатності. Якщо величина фактичного навантаження Qvar більша за стандартну Qconst , то величину фактичного кроку Вvar зменшують відносно стандартної величини кроку Вconst, компенсуючи нестачу несучої здатності елементів рам 1. Якщо величина фактичного навантаження Qvar менша за стандартну Qconst , то величину фактичного кроку Вvar збільшують відносно стандартної величини кроку Вconst, вичерпуючи надлишок несучої здатності елементів рам 1. Послідовність величин довжини крокової вставки 2, яку збільшують або зменшують, відповідно до величин кроку Вvar, утворює собою збільшено-роздрібні модульні уніфікованопараметричні ряди, які визначають номенклатуру типорозмірів крокових вставок 2, на зразок 6,1; 6,2; 6,3 м і т.д., або 9,3; 9,6; 9,9 м і т.д. Для даних послідовностей величин кроку Вvar існують відповідні уніфіковано-параметричні послідовності збільшено-роздрібних значень фактичного навантаження Qvar на рами, відмінні від стандартної збільшеноуніфікованої послідовності навантажень Qconst. При цьому величина крокової вставки 2 визначається із співвідношення параметрів Bvar=Bc onst Qconst/Q var var cons t (1) де В , В - відстань (крок) між поперечними рамами варіабельна, яка відповідає фактичному навантаженню збірних елементів, і постійна стандартна, тобто збільшено-уніфікована модульна, що є відповідною до МКРБ, м; Qvar, Qconst - сумарне рівномірно розподілене еквівалентне навантаження на поперечні рами варіабільне відповідно до фактичних умов роботи і постійне за нормативними (або стандартними) величинами, кН/м. Каркасні будівлі із збірних елементів, що утворені запропонованим способом, працюють наступним чином. Каркасні будівлі із збірних елементів поперечних рам 1 і крокових вставок 2 у вигляді плит настилів за типовими каталогами, розрахованих для певних будівельно-кліматичних районів, на певну конструкцію перекриття або покриття, з врахуванням функціонально-технологічного призначення будівель та інших умов, сприймають стандартне навантаження Qconst і мають відповідний розрахунку стандартний крок В"0"'" поперечних рам 1, з'єднаних кроковими вставками 2 тієї ж стандартної довжини, яка дорівнює кроку Вconst. Збірні елементи рам мають внутрішні зусилля, відповідні їх критичним станам (фіг. 1). При застосуванні елементів тих же поперечних рам 1 у каркасних будівлях для іншого будівельно-кліматичного району, іншої конструкції покриття або перекриття, при зміні функціонально-технологічного призначення будівель та інших умов, на рами 1 передається інше відмінне від стандартного фактичне навантаження Qvar, 3 36161 що є меншим або більшим за стандартне навантаження Qconst. Рами 1, які з'єднані кроковими вставками 2, мають згідно до виразу (1), відповідно меншу (фіг. 2), або більшу (фі г. 3) довжину, що дорівнює кроку Вvar рам. При цьому відповідно зростає або зменшується фактичне навантаження Qvar, що веде до збільшення або зменшення внутрішніх зусиль в елементах рам 1. Чим більше змінюється (збільшується або зменшується) фактичне навантаження Qvar відносно стандартного Qconst, тим більше змінюється (відповідно зменшується або збільшується) фактичний крок Вvar між рамами 1 відносно стандартного кроку Вcons t, що пропорційно змінює довжину крокової вставки 2 у вигляді елементів настилу. Згідно з цим змінюються внутрішні зусилля в елементах рам 1, вичерпуючи надлишок або компенсуючи нестачу їх несучої здатності. Такій роботі каркасних будівель із збір них елементів відповідають уніфіковані збільшенорозбірні модульні параметри: геометричний Вvar і вантажний Qvar, відносно збільшено-уніфікованих модульних параметрів Вconst і Qconst. Запропонований спосіб сприяє скороченню номенклатури типових несучих елементів, спрощенню їх масового виробництва і монтажу каркасних будівель з "індивідуальними" об'ємнопланувальними і вантажними параметрами, зменшенню перевитрат матеріалів при багатосерійному виробництві типових збірних елементів, поширенню області застосування різних номенклатур цих елементів. Спосіб передбачає розвиток різальних технологій виробництва погонажних збірних огороджувальних елементів; можливе використання дрібноштучни х промислових довгомірних та таких інших будівельних матеріалів. Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 4 36161 Фіг. 4 Фіг. 5 Фіг. 6 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5