Пространственный решетчатыйствол

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистических Респубпнк(22) Заявлено 300879 (21) 2813485/29-33 с присоединением заявки Йф Е 04 Н 12/00 Государствеииый комитет СССР ио ледам изобретеиий и открытии,Ордена Трудового Красного Знамени центральный научно.-исследовательский и проектный институт строительнцхметаллоконструкций ффЦНИИпроектстальконструкцйя(54) ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ РЕШЕТЧАТЫЙ СТВОЛ Изобретение относится к строительству, в частности к конструкции стволов высотных сооружений типа мачт, башен.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является пространственный решетчатый ствол, вписанный в призму, по ребрам которой проходят пояса ствола, включающий трубчатые пояса и решетку кэ стержней, размещенных в плоскостях граней. В таких стволах центрирование элементов стержневой системы производится в центре пересечения осей стержней 11Недостатком такого решения является то, что при современных бесфасоночных соединениях стержней сварных конструкций с малыми углами наклона решетки, тела соединяемых стержней могут приближаться друг к другу или пересекаться между собой. Это влечет за собой или недопустимое приближение сварных швов или их пересечение, т.е. к появлению концентраторов сварочных напряжений, повышающих склонность конструхцкй к хрупкому разрушению. Кроме того, в случае пересечения тел стержней, при изготовлении требуется специальная резка их торцовпо линиям пересечения, что увеличивает трудоемкость изготовления.Цель изобретения - снижение материалоемкости при расцентровкестержней за счет уменьшения концентраторов сварочных напряжений в стыках и повышение технологичности изготовления, а также за счет умень"шения аэродинамического сопротивления конструкции.Поставленная цель достигаетсятем, что в пространственном решетчатом стволе, вписанном в призму,15 по ребрам которой проходят поясаствола, включающем трубчатые поясаи решетку из стержней, размещенныхв плоскостях граней, стержни решетки, примыкающие к каждому поясу со20 стороны смежных граней сцентрированны на парные оси, равноудаленныеот линии центра тяжести пояса и расположены в плоскостИ, проходящейчерез центр тяжести пояса касатель 25 но к окружности, проходящей черезцентры тяжести поясов,Возможен вариант выполнения пространственного решетчатого ствола,при котором каждЫй трубчатый пояс30 снабжен двутавром, размещенным внутри парных элементов полукольцевого профиля, жестко прикрепленных кромками к полкам двутавра, к которым закреплены стержни решетки.На фиг.1 изображен пример выполнения пространственного решетчатого ствола треугольного поперечного сечения иэ трубчатых элементов с расцентровкой стержней решетки в плане; на фиг.2 - фрагмент ствола; на фиг.З - фундамент ствола с перекрестнойрешеткой; на фиг.4 - пример выполнения решетчатого ствола квадратногопоперечного сечения с труб-. чатыми поясами, образованными элементами полукольцевого профиля и широкополочными двутаврами; на Фиг.5- фрагмент ствола; на Фиг.6 - варианты закрепления полукольцевых профилей к полкам двутавра с помощью болтов.Пространственный решетчатый ствол треугольного сечения (фиг.1) включает трубчатые пояса 1 и стержни 2 решетки, выполненные из труб. Оси раскосов смещены в плане относительно осей центров тяжести поясов на величину с по касательным к радиусу г окружности, проходящей через центры тяжести поясов. В результате чего в одном. поясе образуются две оси. На одну иэ них центрируются раскосы одной грани, на другую - раскосы другой грани. При таком центрировании раскосов пояс, нагру" женный наибольшей осевой силой, не будет иметь эксцентриситета силы, так как проекция расстояния а равна нулю (фиг.2).При нагрузке по стрелке А наибольшая сила Б действует в одном из поясов без эксцентриситета, а в двух других поясах действуют силы в два раза меньше, т.е. 0,5 Н и с эксцентриситетом0=а сов 60 О= 0,866 а.При нагрузке, действующей в направлении Б силы в поясах равны 0,866 М, а величина эксцентриситета каждой силы 0,5 а. Если велнчина.а выбрана так, что напряжения при центральном сжатии наиболее нагруженного пояса не превысят напряжения при внецентренном сжатии дру- . гих поясов, то дополнительного уве. - личения площадей поперечного сечения не требуется, так как и в об" щем случае, т.е. при центрировании осей решетки на оси центров тяжести поясов и в рассмотренном случае подбор площади сечения будет осуществлен по наибольшей сжимающей силе.Конструкция ствола квадратного поперечного сечения (фиг.4) включает стержни 2 решетки, расположенные в плане с эксцентриситетом относительно центров тяжести двутав ровых поясов 3. При нагрузке в направлении А наблюдается изгиб средних поясов моментом где а - местный изгибающий моментв поясе;М - изгибающий момент в сеченииствола;, - коэффициент условия работы; 60 65 При нагрузке в направлении Бсилы в поясах равны 0,707 Б (70 отЩ, а эксцентриситет этой силы0,707 а (70 от а). Местный изгиб 10 наблюдается лишь в наименее нагруженных поясахПричем, чем большесила в поясе, тем меньше местный изгибающий момент. При максимальнойсиле местный момент равен нулю.15 Предлагаемое решение (Фиг.4 и Фиг.5)позволяет образовать обтекаемоетрубчатое сечение поясов 3 с.использованием широкополочных двутавров и полукольцевых профилей 4. В 20 результате центрирования раскосовсоседних граней на две самостоя-тельные оси их крепление произведено к полкам двутавров. Пазухидвутавров при этом остаются свободными и закрыты полукольцевыми элементами из гнутого цилиндрическогопрофиля.Предлагаемое решение позволяетзначительно (до 50) уменьшить ветровую нагрузку на ствол и тем самымуменьшить расход металла на него.Закрытые пазухи могут быть использованы для прокладки по стволу технологических и других коммуникаций.При таком размещении коммуникацийполностью исключается их аэродинамическое сопротивление. Закрепление полукольцевых профилей 4 к полкам двутавра может быть произведенос помощью болтов 5.40 Таким образом, использованиецентрирования раскосов на две самостоятельные оси позволяет создатьэффективную облегченную конструкциюствола с использованием широкополоч ных двутавровУказанная расцентровка стержнейможет быть использована при любомколичестве поясов в решетчатомстволе. Так,в стволе с количествомпоясов л напряжения при внецентренном загружении поясов определены по .формуле15 20 М - угол между направлением нагрузки и радиусом к рассматриваемому поясу;Г и Я -. площадь сечения и момент сопротивления пояса.При Ч= 0 второй член формулы об ращается в нуль, т.е. изгиба пояса не будет при максимальной в .нем силе.Величина эксцентриситета а подбирается из условия6(Н,е,б,а) 6 а,М где 0 и Я - продольная и поперечнаясила в сечении решетчатого ствола. формула изобретения 1. Пространственный решетчатый ствол, вписанный в призму, по ребрам которой проходят пояса ствола, включающий трубчатые пояса и решетку из стержней, размещенных в плоскостях граней, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью снижения материалоемкости при расцентровке стер ней за счет уменьшения концентратаров сварочных напряжений в стыках и повышения технологичности изготовления, а также за.счет уменьшения аэродинамического сопротивления конструкции, стержни решетки, ,примыкающие к каждому поясу со стороны смежных граней сцентрированы на парные оси, равноудаленные от линии центра тяжести пояса и расположены в плоскости, проходящей. через центр тяжести пояса касательно к окружности, проходящей через центры тяжести поясов.2. Ствол по п,1, о т л и ч аю щ и й с я тЕм, что каждый трубчатый пояс снабжен двутавром, размещенным внутри парных элементов полукольцевого профиля, жестко прикрепленных кромками к полкам двутавра, к которым закреплены стержни решетки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Соколов А.Г, Опоры линий передач. М., 1961, с. 85.Составитель Г. Смиренная Ковач Техред Т.Маточка Корректор Л. Иван4 аваь е т ии евлиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 29 Тираж 765 ВНИИПИ ГосУдарственного по делам изобретений 113035. Москва, Ж, Р