Пространственное покрытие

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) О 1) . 4(51) Е 04 В 7/14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 11 И 2 12РО а) = Р 1 Ъь +Ръ ЪгР "яв4 о 1461 Р 2 о 2 фРп оп ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Государственный проектный институт "Укрпроектстальконструкция" и Киевский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный(56) 1. Диденко В.Н. Приближенный метод расчета решетчатых пространственных плит на вертикальную распределенную нагруэку. Реферативная информация ДИНИС Госстроя СССР, сер. 7111, 1976, вып. 12, с. 20-24.2. Авторское свидетельство СССРВ 554369, кл . Е 04 В 7/14, 1974.3. Авторское свидетельство СССР Р 992689, кл . Е 04 В 7/14, 1982 (прототип).(54)(57) ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ПОКРЫТИЕ, опертое по углам, преимущественно квадратного плана, содержащее контурные и расположенные в контуре перекрестные несущие элементы в количестве не менее трех, выполненные в виде вертикально или наклонно установленных равновысоких ферм сверхними и нижними поясами, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью снижения материалоемкостипутем оптимального перераспределения усилий, в местах пересеченияодноименных поясов раэноудаленныхот контура внутренних перекрестных несущих элементов установленыпрокладки, толщину которых определяют по формуле где Ь Ь, , Ь - толщина прокладок соответственно в первом, втором и т.д. пересечениях;Р 1, Рр, - ,Рп - лишние сВязи перекрестной систеьж, являющиеся внутренними усилиями;),й ,. - перемещения от единичных сил, соответственно от 0 =1 в первом пересечении, от 1 1 в первом пересечении и т,д.35875 20 30 40 50 1 11Изобретение относится к строитель.ству и может быть использовано дляпокрытий промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий,Известно пространственное решетчатое покрытие типа структур, включающее верхние и нижние пояса и систему подкосов 11,Недостатком т акого покрытия я вляется то, что при опирании блокапо углам несущие элементы поясов ираскосы, находящиеся у контура,имеют большие усилия:; чем аналогичные элементы в центре блока. Резкоеуменьшение усилий в поясах по направлению от контура блока к центрутребует соответствующего измененияэлементов их площади сечения, чтоприводит к большему ассортиментустержневых элементов и разновидности узловых соединений. Это приводитк трудоемкости изготовления и монтажа покрытия в целом, а при его униФикации - к возрастанию расхода материала. Известно пространственное покрытие, включающее пояса в виде перекрестных элементов, соединенных стой ками и раскосами, и настил, прикреппенный к одному из поясов. Раскосы выполнены из предварительно напряженных гибких элементов, один из концов которых прикреплен к настилу, а другие - к точкам пересечения одного из поясов 21,Недостатком этого покрытия являет ся трудоемкость создания преднапряжения и сборки пространственного блока. Дпя преднапряжения нужны специальные приспособления и создание специальных узлов крепления гибких элементов к настилу.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пространственное покрытие, опертое по углам, преимущественно квадратного плана, содержащее контурные и расположенные в контуре перекрестные несущие элементы в количестве не менее трех, выполненные в виде вертикально или наклонно установленных равновысоких Ферм с верхними и нижними поясами. Одноименные пояса всех внутренних несущих элементов выполнены с равновеликими сечения" ми, при этом площади сечения поясов контурных несущих элементов и площади сечения поясов внутренних несущих перекрестных элементов связаны соотношением Р/Р 3=0,5 пе 05(пе 2), что приводит к определенному вырав - ниванию усилий, где и - число членений несущими элементами стороны плана покрытия на одинаковые или почти одинаковые отрезки, при п 4; Г 1 - площадь поперечного сечения пояса каждо - го иэ контурных несущих элементов; Р - площадь поперечного сечения пояса каждого из внутренних несущих элементов 3Недостатком известной конструкции является то, что различия в уси - лиях в расположенных внутри контура перекрестных несущих элементах, хотя и намного меньше, чем в описанных конструкциях, однако, все же имеют место. Находящиеся у контура, несущие перекрестные элементы имеют большие усилия, чем аналогичные в центре блока. Отмеченное обстоятельство приводит к различным сечениям в раэлич - ных несущих элементах покрытия и к увеличению сечений при унификации,Цель изобретения - снижение материалоемкости путем оптимального перераспределения усилий.Цель достигается тем, что в пространственном покрытии, спертом по углам, преимущественно квадратного пла на, содержащем контурные и расположенные в контуре перекрестные несущие элементы в количестве не менее трех, выполненные в виде вертикально или наклонно установленных равно- высоких Ферм с верхними и нижними поясами, в местахер есечения одноименных поясов разноудаленных от контура внутренних перекрестных несущих элементов установлены прокладки, толщину которых определяют по форму- ле 1, = 1 оф ггеРо 11 г = Р 1 Ьг 1+ Рг Ь,гг+"огоР 1 ю 1 г 11 г " Ри 1 оп ггде а Ь,.,Ьп - толщина прокладоксоответственно в первом, вторсм ит,д. пересечениях;Р РР - лишние связи пере" икрестной системы;ПЬ, - перемещения, отединичных сил соответственно отР =1 в первом пересечении, от Р 2в первом пересечении и т,д.На Фиг, 1 показана принципиачь -ная схема предлагаемого покрытия;135 3на фиг2 - узел пересечения ферм,общий вид,Пространственное покрытие включает контурные 1 и расположенныевнутри контура фермы 2 и 3, являю-.щиеся равновысокими и расположенныев двух взаимно перпендикулярных направлениях. фермы одного направле -ния смещены по вертикали относительно ферм другого направления на габарит верхнего пояса последних.В узлах между одноименными (верхними и верхними, нижними и нижними)поясами 4 и 5 в местах пересеченияферм 2 и 3, расположенных внутриконтура и разноудаленных от него,установлены прокладки 6 и 7. Прокладки 6 расположены в местах примыкания раскосов 8 и 9, Для установкипрокладок 6 пояса ферм перемещают вовзаимно противоположных направлениях(вертикально) и в образовавшиесязазоры между поясами устанавливаютпрокладки. В результате усилия вэлементах пересекающихся Ферм перераспределяются. При этом прокладки6 являются рабочими (преднапрягающими конструкцию), а прокладки 7 -конструктивными .Для выбора толщины прокладок не,обходимо найти значения Р 1, РР 1, которые обеспечат распределениеусилий, при которых расход материалапокрытия будет наименьшим. Такая задачаоптимизации реализуется при помощи поэтапного решения основной35задачи линейного программирования,т, е. минимизирует ся целевая функция7. (Р, Р ), выражающая объем либостоимость материала,В результате решения задачи линейного программирования определяютсяоптимальные значения усилий Р и.площади поперечных сечений Р; .Система ограничений, которая выра 45жает требования прочности и устойчивости элементов конструкций, записывается для характерных сечений,Для -го характерного растянутогоэлемента (сечения):В;Г,- 11 И,Р-И Д , О (2)Дпя -го характерного сжатого элемента:ор;й;,- М,Р-М,Д;-О,875где л - степень статической неоп, ределимости;коэффициент продольного изгиба 1. - го элемента;11, - расчетное сопротивление стали;И - усилия в к-м сечении от едикничного значения усилия Р =16 уРк - искомое начальное усилие;Р - площадь поперечного сечения1.-го элемента;(растягивающее) усилие элемента статически неопределимой системы;(сжимающее) усилие элементастатически неопределимой систе ьи.Конструктивные ограничения, выражающие требования унификации сеченийэлементов или постоянство сеченийэлементов, имеют следующий вид:Р, - ГД ОР =1"е,где е - номер группы унифицированныхэлементов.Выражение целевой функции - объемаматериала системы, составляется каксумма произведений площадей поперечных сечений участков постоянного сечения на их длины:Е =, Ч,1,Ге,(5)11где С; - конструктивный коэффициент;Ь - длина -го участка.4Решается основная задача линейного программирования, при соблюденииограничений (3) и (4) минимизируется целевая функция (5). Определяютсянеизвестные Р и Р . Зная единичныеперемещения и усилия Р; определяюттолщину прокладок. В результате реализации предлагаемого решения достигнуты одинаковые значения усилий вэлементах ферм, в то время, как визвестном покрытии (3) разница междуусилиями - 8-182. При этом укаэанныйрезультат распространяется на всевиды конструкций несущих элементов,решетчатые фертов, сплошностенчатыебалки, балки с перфорированной стенкой и т.п. Соответственно снижаетсярасход стали, трудоемкость изготовления и монтажа.1135875 Составитель В. Виниченкодактор Н. Данкулич Техред А. КикемезейКорректор В, Гирняк ПодписноР шиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна каз 10260/22 ВНИИПИ Гос по делам 113035, Мо