Вантова система

1. Вантова система, що містить двопоясну напівзамкнуту ванту зі зв'язками та верхнім - несучим і нижнім - стабілізуючим поясами, обперту в місцях перегину на стаціонарні ролики, закріплені на опорних елементах, між якими розміщений нестаціонарний ролик з можливістю переміщення в горизонтальній площині, яка відрізняється тим, що вона обладнана додатковим підтягуючим верхнім поясом, що з'єднаний з верхнім поясом ванти за допомогою верхнього стаціонарного ролика, жорстко закріпленого на верхньому зовнішньому опорному елементі, з утворенням цілісної' трипоясної S-подІбної ванти, до якої приєднані ще три такі самі S-подібні ванти з роликами і зв'язками з відтворенням чотирисекційної однорідно трипоясної SwclSv/c-подібної Байтової системи, яка охоплює своїми зовнішніми верхніми кінцями два зовнішні верхні стаціонарні ролики, жорстко закріплені на зовнішніх верхніх опорних елементах, а також жорстко зафіксована на нижніх опорних елементах, при цьому дві Sv/2-подібні дзеркально-симетричні пари цілісних напівзамкнутих вант з'єднані на центральному опорному стержні з верхньою \?-подібною, - рухомою уздовж своєї вертикальної осі, - частиною, обладнаною двома парами роликів, нижня пара з яких жорстко закріплена в нижній частині центрального опорного стержня і обпирається на загальний центральний стабілізуючий пояс, а в середній частині кожної дзеркально симетричної 5\^/2-подібної пари розташовані опорні барабани з двома парами стаціонарних роликів, між якими розміщені дві пари нестаціонарних роликів з можливістю переміщення в горизонтальній площині. 2. Вантова система за п. 1, яка відрізняється тим, що центральний опорний стержень обпертий на легкий опорний стояк зі стаціонарною або нестаціонарною верхньою частиною та/або верхнім опорним шарніром з утворенням двопролітної чотирисекційної однорідно-трипоясної вантової системи. СО со О) о Корисна модель відноситься до будівництва, а саме - до вантових систем, і може бути використана для перекриття значних прольотів будівель і споруд різного призначення, наприклад, цирків, палаців спорту, палаців культури, промислових корпусів, овочесховищ, зерносховищ тощо при їх різноманітному обрисі в плані (коло, квадрат, еліпс, "N''-кутник і т.д.). В практиці будівництва відомі однопоясні вантові системи [1, 2], які використовують розповсюджене конструктивне рішення на основі поєднання сумюної роботи ванти та шарніру та/або інших шарнІрноподібних пристроїв, механізмів та елементів. Одним з найголовніших недоліків цих систем є те, що вони не забезпечують необхідної стабілізації будівельної конструкції внаслідок повної чи часткової відокремленості несучого та стабілізую ЧОГО ПОЯСІВ. Відома також конструкція [3], яка, завдяки використанню роликів, закріплених на опорних елементах, відтворює цілісну двопоясну вантову систему, що поєднує два окремих пояси, - несучий та стабілізуючий, - виконані у вигляді напівзамкнутої ванти зі зв'язками, обпертої в місцях перегину на стаціонарні ролики, що закріплені на опорних елементах. Найбільшим недоліком цієї системи є те, що при тривалих строках експлуатації суттєво змінюється первісна геометрія конструкції внаслідок, наприклад, зміни фізичних властивостей матеріалу тощо. Найбільш близькою до пропонованої є конструкція [4], до якої з метою підтримки первісної геометрії двопоясної вантовоі системи додатково включений один нестаціонарний ролик, розміще О) з ний між двома стаціонарними, з можливістю його переміщення в горизонтальній площині. Основним недоліком цієї системи є те, що застосування напівзамкнутої ванти у вигляді одного ЦІЛІСНОГО елемента суттєво обмежує величину 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, можливі й інші варіанти) призводить до того, що спостерігається значна нерівномірність перерозподілу зусиль та напружень уздовж всієї довжини єдиної напівзамкнутої ванти. Основою корисної моделі є задача удосконалення вантової системи, в якій за рахунок особливостей конструктивного виконання й елементів відтворюється симетрична схема закріплення вант з обох кінців розтягнутої конструкції, величина прольоту якої збільшується вчетверо завдяки введенню двох внутрішніх опорних барабанів та центрального опорного стержня з верхньою рухомою частиною з відтворенням чотирьохсекційної однорідно-трипоясної "5ч_/2І5^у£"-подібної вантової системи, при цьому одночасно підтримується постійність геометрії первісної конструкції, мінімізується середній рівень коливань внутрішнього загального простору AV , забезпечується самонатяг і постійність зусиль та напружень поясів та зв'язків однорідної' вантової системи на протязі тривалого часу з урахуванням мінливих коливань загальної довжини кожної з частин розтягнутої ванти, що залежать як від фізичних властивостей матеріалу впроваджених конструкцій, які працюють на розтяг тривалий час, так І від температурних коливань зовнішнього та/або внутрішнього середовища тощо. Означена задача вирішується тим, що вантова система, що включає двопоясну напівзамнуту ванту зі зв'язками та верхнім - несучим і нижнім - стабілізуючим поясами, обперту в місцях перегину на стаціонарні ролики, закріплені на опорних елементах, між якими розміщений нестаціонарний ролик з можливістю переміщення в горизонтальній площині, згідно корисній моделі, вона обладнана додатковим підтягуючим верхнім поясом, що з'єднаний з верхнім поясом ванти за допомогою верхнього стаціонарного ролика, жорстко закріпленого на верхньому зовнішньому опорному елементі, з утворенням цілісної' трипоясної "S"подібної ванти, до якої приєднані ще три такі самі "5"-подібні ванти з роликами і зв'язками з відтворенням чотирьохсекційної однорідно-трипоясноі "Sv/2ISv/S"-nofli6HOi вантової' системи, яка охоплює своїми зовнішніми верхніми кінцями два зовнішніх верхніх стаціонарних ролика, жорстко закріплених на зовнішніх верхніх опорних елементах, а також жорстко зафіксована на нижніх опорних елементах, при цьому дві "5^у£"-подібні дзеркально-симетричні пари цілісних напівзамкнутих вант об'єднані на центральному опорному стержні з верхньою "^"-подібною, - рухомою уздовж своєї вертикальної осі, - частиною, облаштованою двома парами роликів, нижня пара з яких жорстко 10933 закріплена в нижній частині центрального опорного стержня і спирається на загальний центральний стабілізуючий пояс, а в середній частині кожної дзеркально-симетричної1 "5чу2"-подібної пари розташовані опорні барабани з двома парами стаціонарних роликів, між якими розміщені дві пари нестаціонарних роликів з можливістю переміщення в горизонтальній площині. Означена задача вирішується й тоді, коли центральний опорний стержень обпертий на легкий опорний стояк зі стаціонарною або нестаціонарною верхньою частиною та/або верхнім опорним шарніром з утворенням дво прольоти о і чотирьохсекційної одноріднотрипоясної вантової системи. Суть рішення пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1-3 схематично зображена чотирьохсекційна однорідно-трипоясна "5\-/2І5\^8"-подібна вантова система, що впроваджена на основі застосування двох внутрішніх опорних барабанів та центрального опорного стержня з верхньою "^"подібною, рухомою уздовж своєї вертикальної осі, частиною із жорстко закріпленою на ній парою роликів, що об'єднує два верхніх загальних двосекційних підтягуючих пояса та два верхніх односекційних несучих пояса вант центральних секцій. Так, на Фіг.1 схематично показано загальний вигляд впровадженої чотирьохсекційної' однорідно-трипоясної "5ч^2І5\^2"-подібної вантової системи (основною лінією показана первісна геометрія вантової системи з розрахованою загальною довжиною кожної розтягнутої ванти; а пунктиром - схема "просідання" поясів на розрахункову мінливу величину t кожної з чотирьох частин наведеної системи). На Фіг.2-3 - зображена схема відтворення первісної геометрії впровадженої однорідної вантової системи, що "просіла" в кожній своїй секції на розрахункову мінливу величину t, за допомогою дії чотирьох протилежно спрямованих пар нестаціонарних роликів (Фіг.2) та/або включення до роботи центрального опорного стержня шляхом прямого та зворотного переміщення його верхньої "V. подібної рухомої уздовж своєї вертикальної осі частини (ФІг.З). В нижній частині кожного рисунку (див. Фіг.1-3) широкою штрих-пунктирною лінією акцентовано один із можливих випадків: спирання центрального опорного стержня, що обладнаний верхньою "^"-подібною рухомою уздовж своєї вертикальної осі частиною, на легкий опорний стояк зі стаціонарною або нестаціонарною верхньою частиною та/або верхнім опорним шарніром з утворенням двопрольотної чотирьохсекційної одноріднотрипоясної вантової системи. Вантова система, що включає двопоясну напівзамкнуту ванту 1 зі зв'язками 2 та верхнім - несучим 3 і нижнім - стабілізуючим 4 поясами, обперту в місцях перегину на стаціонарні ролики 5, закріплені на опорних елементах, між якими розміщений нестаціонарний ролик 6 з можливістю переміщення в горизонтальній площині, відповідно до запропонованого рішення, вона обладнана додатковим підтягуючим верхнім поясом 7, що з'єднаний з верхнім поясом 3 ванти 1 за допомогою 5 верхнього стаціонарного ролика 8, жорстко закріпленого на верхньому зовнішньому опорному елементі 9, з утворенням цілісної трипоясної "S" подібної ванти 1, а також трьома, - подібними утвореній з точністю до переміщення та дзеркальної симетрії, - додатковими трипоясними "S" - подібними вантами 1 з роликами 5, 6, 8 і зв'язками 2 з відтворенням чотирьохсекційної одноріднотрипоясної"5\_/?І5ч_/2"- подібної вантової системи (1-1-1-1), яка охоплює своїми зовнішніми верхніми кінцями два зовнішніх верхніх стаціонарних ролика 8, жорстко закріплених на зовнішніх верхніх опорних елементах 9, 10, а також жорстко зафіксована на нижніх опорних елементах 11,12 та об'єднує дві"5ч^2"подібні дзеркальносиметричні пари (1-1) цілісних напівзамкнутих вант на центральному опорному стержні 13 з верхньою ^ - подібною рухомою уздовж своєї вертикальної осі частиною із жорстко закріпленою на ній парою роликів 8, що об'єднує два верхніх підтягуючих пояса 7 з двома верхніми несучими поясами З вант центральних секцій, причому, нижня пара стаціонарних роликів 14, 15, що жорстко закріплена в нижній частині центрального опорного стержня 13, спирається на загальний центральний стабілізуючий пояс 4, а в середній частині кожної дзеркально-симетричної " S v / 2 " - подібної пари (1-1) розташовані опорні барабани 16, 17 з двома парами стаціонарних роликів 5а, між якими розміщені дві пари нестаціонарних роликів (6-18), (6-18) з можливістю їх переміщення в горизонтальній площині. Означена задача вирішається й тоді, коли центральний опорний стержень 13 спирається на легкий опорний стояк 19 зі стаціонарною або нестаціонарною верхньою частиною 20 та/або верхнім опорним шарніром 21 з утворенням двопрольотної чотирьохсекційної одноріднотрипоясної вантової' системи. Чотирьохсекційна одноріднотрипоясна"5чуйІ5ч^Й"- подібна вантова система працює таким чином. При збільшенні загальної довжини поясів розтягнутих вант, внаслідок тривалої дії активних навантажень та/або температурних коливань, конструкція системи "просідає" в кожній своїй секції на розрахункову мінливу величину t (див. Фіг.1, де лінії "просідання" умовно зображено пунктиром). Для підтримання первісної геометрії цієї системи {перший основний варіант, див. ФІг.2) кожен із восьми нестаціонарних роликів 6, 18, що попарно закріплені на двох внутрішніх опорних барабанах 16, 17, переміщується в горизонтальній площині ортогонально до вертикальних фрагментів 2 розтягнутих вант 4 пропорційно 1/8 величини середнього рівня коливань загального простору, якщо не підключена до роботи верхн я " ^ " подібна, - рухома уздовж своєї вертикальної осі, - частина центрального опорного стержня 13. У випадку підтримання первісної геометрії вантової системи (другий основний варіант) за допомогою тільки дії верхньої"^"- подібної, - рухомої уздовж своєї вертикальної осі, - частини центрального опорного стержня 13 шляхом прямого та зворотного переміщення закріпленої на ній 10933 пари роликів 8, на кожен із зазначених роликів припадає рівно половина величини середнього рівня коливань загального простору AV. Якщо ж первісна геометрія однорідної вантової системи відновлюється шляхом переміщення усіх нестаціонарних частин (третій основний, комбінований, варіант, див. Фіг.З), - як за допомогою нестаціонарних роликів 6, 18 внутрішніх опорних барабанів 16,17, так і за допомогою роликів 8 верхньої рухомої частини центрального опорного стержня 13, - то на кожен із зазначених десяти роликів припадає рівно десята частина мінливої величини середнього рівня коливань загального простору AV. При цьому у всіх варіантах система охоплює два стаціонарних ролика 8, що жорстко закріплені на зовнішніх опорних елементах 9, 10, чотири пари стаціонарних 5 і чотири пари нестаціонарних роликів (6-18), що розміщені на двох внутрішніх опорних барабанах 16, 17, та дві пари роликів (8-8), (14-15) центрального опорного стержня 13, одна з яких (14-15) жорстко закріплена в його нижній стаціонарній частині, а друга (8-8) - на його верхній рухомій частині 13. Горизонтальна ось переміщення нестаціонарних роликів є умовною, оскільки в оптимальному випадку опорні елементи '9, 10, 11, 12, внутрішні опорні барабани 16, 17, центральний опорний стержень 13 та стаціонарні і нестаціонарні ролики 5, 6, 8, 14, 15, 18 розміщуються симетрично (або приблизно чи умовно симетрично) як по горизонталі, так і по вертикалі, але, внаслідок впливу архітектурних, архітектур но-конструктив них та архітектурно-планувальних рішень, дозволяється відхилення від симетричного (чи приблизно симетричного) варіанта, оскільки це суттєво не впливає на загальну величину t "просідання" поясів чотирьохсекційної однорідно-трипоясної"$\-/£І5\-УЙ"подібної вантової системи. Отриману у такий спосіб чотирьохсекційну однорідно-трипоясну "S\^2IS^w>2" - подібну вантову систему можна розглядати як базовий модуль, на основі якого можуть бути отримані різні варіанти покриттів у залежності від обрису плану (коло, квадрат, еліпс, "N"- кутник тощо) та комбінацій розташування стаціонарних і нестаціонарних роликів 5, 6, 8, 14, 15, 18 як на кожному з кінців прольоту, так І на внутрішніх опорних барабанах 16, 17, а також на центральному опорному стержні 13. Таким чином, використання запропонованого конструктивного рішення дозволяє вирішити задачу відтворення симетричної схеми закріплення вант з обох кінців чотирисекційної' однорідної вантової' системи, вчетверо збільшити величину прольоту будівлі, а також на фоні підтримання постійності геометрії первісної конструкції мінімізувати середній рівень коливань внутрішнього загального простору, забезпечити загальну стабілізацію всієї системи у поєднанні з самонатягом і постійністю напружень її поясів та зв'язків на протязі тривалого часу з урахуванням коливань загальної довжини розтягнутих вант самостабілізуючоі чотирьохсекційної однорщно-трипоясної"5^_/2І5\_/2" - подібної вантової системи. 10933 8 3. Авторское свидетельство СССР №436138, кп. Е04Ь7/14, 1974. 4. Патент №59657А, Україна, МПК7 Е04В 7/14. Двопоясна вантова система / М.В. Сисойлов, !.М. Гаврилов, І.М. Сисойлов. - №2002118884, Заявл. 08 11.2002; Опубл. 15.09.2003, Бюл. №9. - 2с. іл. Джерела інформації: 1. Фрей Отто и Фридрих-Карл Шлейер. Тентовые и вантовые строительные конструкции. - М." Стройиздат, 1970. - с.77. 2. Авторское свидетельство СССР №541003, 2 Кл Е04В 7/14, 1976. 12 Фіг.І ФІг.2 10933 10 Фіг.3 Комп'ютерна верстка Д. Дорошенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Уриці>кого, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601