Результат интеллектуальной деятельности: ПОКРЫТИЕ ИЗ ТРЕХГРАННЫХ ФЕРМ

Изобретение относится к области строительства, а более конкретно к строительным металлическим несущим конструкциям покрытий производственных и общественных зданий, и может быть использовано в качестве конструкций перекрытий, элементов комбинированных систем с возможностью подвески технологических устройств, грузоподъемных механизмов.

Из информационных источников известны устройства трехгранных ферм с трубчатыми поясами составного сечения и наклонной раскосной решеткой из одиночных равнополочных уголков с узловым стыковым примыканием. По верхним поясам ферм уложено беспрогонное кровельное покрытие на основе профилированного настила. В известном покрытии по патенту на изобретение RU №2188287, МПК Е04С 3/04; опубл. 27.08.2002, все пояса имеют пентагональное (пятигранное) сечение и выполнены каждый из жестко соединенных между собой швеллера и уголка. Раскосная решетка выполнена из одиночных уголков, прикрепленных торцами встык к полкам поясных уголков. Стенки швеллеров верхних поясов расположены вертикально, а стенка нижнего швеллера горизонтально. Верхние пояса объединены по полкам швеллеров профнастилом. За счет вертикальной ориентации стенок швеллеров верхних поясов повышается значение момента сопротивления и радиуса инерции пентагонального сечения. Недостатком данной конструкции является использование бесфасоночных узловых сопряжений со стыковым примыканием раскосов к граням поясов составного сечения, требующих подгонки и точности торцевой резки элементов раскосной решетки, что повышает трудоемкость изготовления.

Прототипом заявляемой конструкции покрытия является покрытие с поясами пятигранного трубчатого сечения, составленными из прокатного швеллера и прокатного равнополочного уголка, и наклонной раскосной решеткой из одиночных прокатных уголков с узловым примыканием внахлест по патенту RU №49859, МПК Е04С 3/04; опубл. 10.12.2005. Каждая пространственная трехгранная ферма состоит из одного нижнего и двух верхних поясов трубчатого пятигранного сечения, составленных из жестко соединенных между собой швеллеров и уголков. Полки раскосной решетки приварены непосредственно к полкам поясных уголков. Сечения всех трубчатых поясов имеют одинаковую ориентацию в пространстве, а именно стенки швеллеров расположены горизонтально, а обушки уголков направлены вниз. Конструкция по патенту RU №49859 технологична и обеспечивает жесткое сопряжение элементов. Однако использование в нижнем поясе трубчатого пятигранного составного стержня повышает расход металла.

Техническая проблема, решаемая изобретением, состоит в создании более жесткой и экономичной конструкции покрытия из трехгранных ферм.

Технический результат заключается в повышении жесткости и несущей способности конструкции покрытия при низкой металлоемкости и сниженных габаритах.

В заявляемом покрытии из трехгранных ферм, которые, как и в прототипе, объединены кровельным профилированным настилом, каждая ферма включает два верхних и нижний трубчатые пояса. Верхние пояса имеют пятигранное сечение и выполнены из жестко соединенных между собой швеллеров и уголков. Как и в прототипе, раскосная решетка в трехгранной ферме заявляемого покрытия выполнена из одиночных уголков и приварена непосредственно на полках поясных уголков.

В отличие от прототипа стенки швеллеров верхних поясов каждой трехгранной фермы расположены вертикально, а нижний пояс выполнен четырехгранным из жестко соединенных между собой двух уголков. Одна из полок каждого поясного уголка фермы выполнена шире другой. Узкие полки всех уголков обращены вверх, а их обушки направлены наружу. Полки раскосной решетки в заявляемой трехгранной ферме размещены и приварены на широких полках поясных уголков.

Пространственное положение трубчатого составного профиля верхнего пояса с вертикальной ориентацией стенок швеллеров и ориентацией узких полок всех неравнополочных уголков вверх обеспечивает максимальное значение момента инерции сечения, что позволяет наиболее полно использовать материал, увеличивая несущую способность конструкции. Пространственное положение верхних поясных неравнополочных уголков с направлением обушков в разные стороны и узкими полками вверх и аналогичное положение нижних поясных неравнополочных уголков позволяет произвести компоновку более жесткой конструктивной системы трехгранной фермы и снизить габариты покрытия, поскольку раскосная решетка в таком положении лежит и приварена на широких полках поясных уголков. Уменьшение габарита дополнительно позволяет снизить материалоемкость конструкции за счет уменьшения длины раскосной решетки. В конечном итоге конструкция покрытия является более жесткой и экономичной в сравнении с прототипом.

Заявляемое покрытие явным образом не следует из уровня техники. Среди известных технических решений покрытий из трехгранных ферм с поясами составного трубчатого сечения не обнаружено конструкций ферм с поясными неравнополочными уголками, направленных обушками в разные стороны и узкими полками вверх, с примыканием раскосных уголков внахлест к широким полкам поясных прокатных уголков.

Предлагаемая конструкция позволяет осуществить полное заводское изготовление и сборку трехгранной фермы, удобна при транспортировке и монтаже. Также возможно изготовление таких конструкций на оборудованной специальными кондукторами монтажной площадке. Таким образом, при сохранении и соблюдении всех необходимых рабочих параметров заявляемая конструкция требует в сравнении с прототипом меньших затрат на изготовление, обеспечивает простоту сборки, что в итоге приводит к снижению стоимости при увеличении жесткости конструкции.

На фигуре 1 изображен общий вид покрытия из трехгранных ферм; на фигуре 2 изображен общий вид наклонной плоскости трехгранной фермы; на фигуре 3 - поперечный разрез трехгранной фермы.

Трехгранная ферма содержит два верхних пояса 1, нижний пояс 2 и раскосную решетку 3. Верхний пояс 1 выполнен составным трубчатым сечением из прокатного швеллера и неравнополочного уголка при вертикальной ориентации стенки швеллера и узкой полки уголка вверх; нижний пояс 2 состоит из неравнополочных уголков с ориентацией обушков наружу в разные стороны и узкими полками вверх; раскосная решетка 3 - из одиночных уголков. Полки уголков раскосной решетки 3 закреплены непосредственно на полках поясных неравнополочных уголков (фиг. 3) посредством сварки внахлест. Верхние пояса трехгранных ферм в горизонтальной плоскости связаны сплошным кровельным профнастилом 4 (фиг. 1), который завершает формирование покрытия из трехгранных ферм.

Покрытие из трехгранных ферм может формироваться путем использования как одной, так и нескольких конструкций пространственных трехгранных ферм.

Изготовление покрытия из трехгранных ферм производят следующим образом: швеллер и неравнополочный уголок стыкуют между собой продольными сварными швами и образуют трубчатые верхние пояса 1 пятигранного составного несимметричного сечения. Два верхних пояса 1 устанавливают с вертикальной ориентацией стенки швеллера и обушками поясных уголков в разные стороны наружу и узкими полками вверх (как показано на фиг. 3). Неравнополочные уголки нижнего пояса 2 ориентируют также обушками в разные стороны и узкими полками вверх. При этом полки швеллеров верхних поясов 1 служат опорами для кровельного профнастила, а наклон плоскостей широких полок поясных неравнополочных уголков составных пятигранных профилей 1 и четырехгранного профиля 2 вместе соответствуют образованию требуемым плоскостям элементов раскосной решетки 3 для осуществления примыкания внахлест. Полки уголков раскосной решетки 3 непосредственно укладывают на полки поясных уголков и приваривают. Образуется бесфасоночная пространственная трехгранная ферма заводской готовности. Бесфасоночные узлы сопряжения обеспечивают жесткость, уменьшают податливость узловых сопряжений и снижают общую деформативность конструкции. Эта ферма удобна при транспортировке: ее габариты и устройство позволяют перевозить одновременно несколько ферм за счет их укладки "елочкой" в транспортное средство. На монтажной площадке к верхним поясам пространственной фермы крепится профнастил 4, завершая формирование трехгранной пространственной фермы покрытия. Трехгранные фермы покрытия устанавливаются так, что между ними образуется свободное пространство, подлежащее перекрытию кровельным профнастилом 4.

Покрытие из трехгранных ферм работает как пространственная стержневая система с неразрезными поясами и примыкающими раскосами. Верхний пояс 1 работает как сжато-изгибаемый стержень. Нижний пояс 2 работает как растянуто-изгибаемый стержень. Примыкающие раскосы решетки 3 работают на восприятие усилий растяжения или сжатия при изгибающих узловых моментах. Профнастил 4 работает на изгиб как однопролетная или многопролетная гофрированная пластина. Покрытие из трехгранных ферм отличается повышенной пространственной жесткостью, как на стадии монтажа, так и в условиях эксплуатации и является индустриальной и технологичной конструктивной формой.