Результат интеллектуальной деятельности: Ангар

Изобретение относится к строительным конструкциям, а именно, к каркасам одноэтажных зданий и сооружений, преимущественно с крановым оборудованием.

Известны ангары рамного типа «Канск», «Орск», «Алма-Ата», в которых несущая конструкция имеет стропильные балки и колонны металлического профиля, опираемые на железобетонный фундамент (Металлические конструкции. В 3 т. Т. 2. Стальные конструкции зданий и сооружений. Справочник проектировщика. / Под общ. ред. В.В. Кузнецова - М.: изд-во АСВ, 1998, с. 210-223 рис. 11.2-11.9).

Недостатком таких технических решений является повышенная материалоемкость конструкции за счет неэффективного использования стали по сечению элементов, чрезмерной толщины стальных элементов, а также по причине усилий распора, которые воспринимаются жесткими стыками элементов.

Известен большепролетный ангар с металлической кровлей и каркасом на железобетонных фундаментах, в котором поперечные элементы каркаса, выполнены из сборных рам, содержащих горизонтальные балки и колонны, при этом базы упомянутых колонн в каждой из рам стянуты между собой стальным канатом (заявка Японии №8-310396, публикация №10-152895).

Недостатком такого технического решения является повышенная материалоемкость конструкции за счет неэффективного использования стали поперечного сечения элементов каркаса, а также по причине существенных усилий изгиба в колоннах и опорных узлах.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является ангар с металлической кровлей и каркасом, блочным или монолитным бетонным или железобетонным фундаментом, в котором поперечные элементы упомянутого каркаса выполнены из сборных бесшарнирных рам, установленных с бесшарнирной опорой на фундамент, содержащих стропильные балки и колонны, соединенные между собой посредством жестких стыков и примыканий, при этом базы колонн соединены между собой металлической стяжкой (RU 111865, Е04В 7/00, 04.04.2011 г.).

Недостатком такого технического решения является повышенная материалоемкость конструкции за счет неэффективного использования стали поперечного сечения элементов каркаса, а также по причине существенных усилий изгиба в колоннах и жестких стыках.

Задача изобретения - снижение материалоемкости и повышение жесткости ангара.

Технический результат достигается тем, что ангар с металлической кровлей, каркасом и железобетонным фундаментом, в котором каркас выполнен из сборных бесшарнирных рам, установленных бесшарнирной опорой на фундамент, содержащих стропильные балки и колонны, соединенные между собой посредством жестких стыков и затяжкой, имеет стропильные балки и колонны из стальной оболочки, заполненной бетоном, на боковых гранях стальной оболочки имеется перфорация, а затяжка расположена внутри стропильной балки и прикреплена к наружным граням колонн.

Стропильная балка по длине дополнительно имеет фланцевые стыковые соединения.

Жесткие стыки стропильной балки с колоннами дополнительно имеют усиливающие фасонки.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

- фиг. 1 - общий вид ангара;

- фиг. 2 - поперечное сечение 1-1;

- фиг. 3 - поперечное сечение 2-2;

- фиг. 4 - поперечное сечение 3-3;

- фиг. 5 - поперечное сечение 4-4;

- фиг. 6 - поперечное сечение 5-5.

Ангар (фиг. 1) включает металлическую кровлю 1, каркас 2 и железобетонный фундамент 3. Каркас 2 выполнен из сборных бесшарнирных рам, установленных бесшарнирной опорой 4 на железобетонный фундамент 3. Каркас 2 содержит стропильные балки 5 и колонны 6, соединенные между собой жесткими стыками 7 и затяжкой 8. Стропильная балка 5 и колонны 6 состоят из стальной оболочки 9, заполненной бетоном 10. На боковых гранях стальной оболочки 9 имеется перфорация 11. Перфорация 11 на боковых гранях стальной оболочки 9 может быть получена при изготовлении прокатных профилей путем разрезки трубчатого квадратного или прямоугольного профиля по зигзагообразной линии. Затяжка 8, выполненная в виде арматурных стержней или канатов, расположена внутри стропильной балки 5 и прикреплена к наружным граням колонн 6. Стропильная балка 5 имеет по длине выпуклую двухскатную форму с фланцевыми стыковыми соединениями 12 на болтах 13. Затяжка 8 имеет по длине вогнутую вовнутрь ангара форму, соответствующую квадратной параболе. Жесткие стыки 7 стропильной балки 5 с колоннами 6 имеют усиливающие фасонки 14.

Наличие перфорации 11 на боковых гранях стальной оболочки 9 соответствует эпюре нормальных напряжений в поперечном сечении стропильной балки 5 и колонны 6 от приложенных на ангар нагрузок, что приводит к снижению расхода стали и, как следствие снижению материалоемкости ангара.

Наличие перфорации 11 на боковых гранях стальной оболочки 9 стропильной балки 5 и колонны 6 обеспечивает надежную совместную работу стальной оболочки 9 и бетона 10 по контуру перфорации 11 при действии сдвигающих усилий в стропильной балке 5 и колоннах 6 от приложенных нагрузок, что позволяет отказаться от дополнительных элементов крепления и приводит к снижению материалоемкости ангара.

Заполнение стропильной балки 5 и колонны 6 бетоном 10 повышает их несущую способность при действии напряжений общего изгиба и местного изгиба граней стальной оболочки 9, что позволяет уменьшить расход стали и снизить материалоемкость ангара.

Бетон 10, находясь в замкнутом контуре стальной оболочки 9 стропильной балки 5 и колонн 6, обладает повышенными прочностными характеристиками, что снижает материалоемкость ангара.

Наличие затяжки 8 внутри стропильной балки 5 позволяет регулировать нормальные напряжения общего изгиба в стропильной балке 5 и колоннах 6, воспринимать усилия распора, что приводит к уменьшению расхода стали и, как следствие, к снижению материалоемкости ангара, а также повышает жесткость каркаса 2 ангара.

Наличие затяжки 8 внутри стропильной балки 5 позволяет обеспечивать обжатие бетона 10, что приводит к его эффективной работе и, как следствие, к снижению материалоемкости ангара.

Наличие фланцевых стыковых соединений 12, размещаемых по длине стропильной балки 5 в зонах минимальных изгибающих моментов, позволяет снизить расход материалов на устройство узлов, что приводит к снижению материалоемкости ангара.

Наличие усиливающих фасонок 14 в жестких стыках 7 стропильной балки 5 с колоннами 6 позволяет воспринимать максимальные значения изгибающих моментов без увеличения поперечного сечения элементов каркаса 2, что приводит к снижению материалоемкости ангара.

Несущая способность ангара обеспечивается подбором класса бетона, марки стали, размеров поперечного сечения элементов, величины натяжения затяжки.

Применение предлагаемого технического решения позволит снизить материалоемкость ангара и повысить его жесткость.