Арочная конструкция и способ ее монтажа

(54) АРОЧНАЯ МОНТАЖА (57) Изобр строительс рукции и т возводимых го наэначе ляется пов ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕЧБНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(71) Центральный нский и проектный иных металлоконструникова(56) Авторское свидВ 42687, кл. Е 04Авторское свидеУ 1470891, кл. Е етение относится к области тва, в частности к констехнологии монтажа быстро- арочных систем раэличнония, Целью изобретения явышение безопасности работы при подъеме конструкции в проекположение, Арочная конструкцияит иэ четырех полуарок, предварино соединенных в замок при помощдвух пар цилиндрических шарниров 2 и3. Каждая полуарка прикреплена к двумсмежным шарнирам 2 и 3 таким образом,что противоположные оси 4 и 5 шарниров пересекаются и точки их пересечения располагаются по,линии 1 О. В одной плоскости шарниры 2 расположенывыше точки пересечения их осей, а вдругой - перпендикулярно первой плос"кости, шарниры 3 расположены ниже точки 7 пересечения их осей. Монтаж арочной конструкции выполняется путемприложения тяговых усилий в направлении, параллельном плоскости расположения осей шарниров. Перед приложением усилий полуарки раскладывают нагоризонтальном основании под угломодна к другой с объединением их цилиндрическими шарнирами. 2 с,п. ф-лы,7 илеИзобретение относится к строитель - ству в частности к конструкции и технологии монтажа быстровозводимьх арочных систем различного назначения5Целью изобретения является повыше." , ние безопасности работы при подъеме конструкции в проектное положение.На фиг, 1 изображено положение волуарок до начала монтажа; на фиг.2- 1 О арочная конструкция в проектном положении, на йиг, 3 - центральная часть конструкции до начала монтажа; ва йиг, 4 - центральная часть конст" 1 рукцци в проектном полсжении; на15 с 1 иг. 5 и 6 - схемы взаимного располоеция осей шарниров до начала монтажа и в проектном положении соответственно; на фиг. 7 - геометрическая схема взаимного расположения полуарок 2 О по отношению к координатным плоскосням.Четыре полуарки 1 предварительно соединены в центральный замок при помощи двух пар цилиндрических шарни ров 2 и 3. Каждая полуарка 1 прикреплена к двум смежным шарнирам 2 и 3 гак, что противоположные оси 4 и 5 шарниров пересекаются в точках б и"оответственно и попарно расположены в двух вертикальных взаимно перпендикулярных плоскостях 8 и 9 соответственно. Точки пересечения 6 и 7 противоположных,осей 4 и 5 располагаются ца линии 10 пересечения верти 35 кальных плоскостей 8 и 9.В одной плоскости 8 шарниры 2 разе 1 ещены выше точки б пересечения их осей 4, В другой плоскости 9 шарниры 3 размещены ниже точки 7 пересечения осей 5, Тяговое усилие прикладывают п направлении 11, параллельном плос:;ости 9 где размещены оси 5 шарнире: 3 расположенных циже точки 7 пе с:чеция их осей 5.451 о 1 ггаж арочной конструкции выпол" пяется следующим образом.На площадку доставляются полуарки 1. Возможна их укрупнительная сборка ца стройплощадке из секций. Далее полуарки 1 объединяются в центральный замок посредством двух пар цилинд рических шарниров 2 и 3, Благодаря указанному расположению осей, расположенных вдоль сторон пространствец 55 ного четырехугольника приложение стя:гивающих усилий к свободным концам поиуарок 1 в направлении 11 вызывает подъем централ 1 ной части арочной конструкции, Тяговое усилие прикладывается в направлении, параллельном плоскости расположения осейшарниров, к свободным концам полуарок1 при помощи двух лебедок 12, стягивающих концы 13 тросом 14, Вместолебедок могут применяться тали, полиспасты и т.п, Свободные концы 13полуарок 1 могут перемещаться понаправляющим с применением катков,уменьшающих трение,В проектном положении конструкции крепятся свободными концами 13 кзаранее выполненным фундаментам известными средствами, например припомощи сварки к закладным деталямфундаментов, Кроме того, фиксациясвободных концов полуарок (опорныхчастей арочной конструкции) можетвыполняться при помощи других анкерных конструкций и деталей, напримеркостылей, штопоров, погружаемых вгрунт. Возможно устройство монолитныхфундаментов по месту установки опорных частей полуарок.Дополнительная фиксация конструкции может быть достигнута при помощифланцев, укрепленных на концах полуарок в центральном узле. Плоскостифланцев в проектном положении совпадают с вертикальными плоскостями8 и 9.В проектном положении, будучи закрепленной к основанию, конструкциявоспринимает распор, работая на восприятие эксплуатационных нагрузок посхеме перекрестной арочной системы.На восприятие собственного веса впроцессе монтажа конструкция работаетпо балочной схеме.Сопоставление эййективности предлагаемого способа с известным способом подъема арочной конструкции показывает, что рациональный выбор угламежду осями смежных цилиндрическихшарниров позволяет избежать предварительного подъема среднего узла на значительную высоту, составляющую 0,361,2 длины хорды.Определение геометрических параметров подъема арочной конструкции.В связи с симметрией конструкциирассматривают одну ее четверть, ограниченную двумя полуплоскостями А и В,в которых расположены оси 4 и 5 цилиндрических шарниров 2 и 3.На фиг.показана проектная геометрия каркаса из перекрестных арок,5 1534148 б Пусть пролет арок 1 ширина Ь, высота Ь. Соединяют одну из опор Р с центральным замком Е прямой РЕ и строям единичный вектор Й, расположенный вдоль прямой РЕ (хорды полуарки).5 Вводят единичные векторы а и Ьнаправленные вдоль осей 4 и 5 цилиндрических шарниров 2 и 3.Координаты векторов а, Ь и й сво дят в таблицу.При составлении данной таблицы учитывалось, что перед началом монтаХ У Е О совр вжв совЫО з хпс( й=Ьк а= япЫсозр вхпрсоЫ -сояЫ совр)3 (1) сйЬ, ха =з 1 ПЫ сов/30; з 1 п/3 созс(0 созо(соя/320 25 30 35 ао 45 50 Поскольку оси цилиндрических шарниров жестко прикреплены к стержням, взаимные углы между векторами а, й, а и Ь постоянны в любой момент трансформации, поэтому скалярные произведения соответствующих векторов неиз- менны Подставив в (2) из таблицы и (1) координаты векторов а а ЬЪ, И й й и скалярно их перемножив, получают величины углов наклона осей шарниров к горизонтальной плоскости: 1 созЫ+п з 1 пй=соз В сово(;ш сов р +вдпр=я 1 п 6 сов р,; (3) 1 зпЫсозв+ш я 1 прсояЫ-п сова(совр зхпЫ,совр,сов 6+вдпр=совЫ,вопд,ЬиГкоординаты еди 1. +Ь +Ь . яичного вектора,Вследствие постоянства угла между осями шарниров, представленными векторами а и Ъ, можно записатьаЬ=а Ъ, (4) Изменение потенциальной энергии массы в центре покрытия составляет РЙЕ, а работа,сил Н, производящих .сближение концов полуарок, 2 ЫХ, где Р - величина вертикальной нагрузки, приходящейся на центральный узел конструкции. Приравняв оба выражения,1 йЕполучают Н= - .Р2 ДХ откуда ядпц, вопр зъпй,з 1 пр=сову,где Ч- угол между векторами а и Ъ,равный углу между осями цилиндрических шарниров. Система линейных уравнений (3) устанавливает связь между параметра Ь, Ьгде 1" -----ш= -Ь +Ь +Ь, 1. +Ь +Ь жа вектор Й (хорда полуарки) лежит в горизонтальной плоскости, составляя с осью Х угол О. Векторы а и Ь вследствие симметрии образуемого механизма в процессе трансформации расположены в плоскостях ХОЕ и УОЕ соответственно. Тяговое усилие от лебедки, приложенное к свободному концу полуарки, направлено по оси У.Вводят вектор й, перпендикулярный векторам а и Ь, используя их векторное произведение: ми ж 8, о, о и координатами арочного каркаса 1, ш, и.Задавшись величинами ц- угла между осями шарниров, 6 - исходного угла между хордой полуарки и осью Х,Ы - начального угла между осью данного шарнира и осью Х, Ы- текущегоугла наклона оси шарнира к оси Х,подставляют их в систему (3), решивкоторую, получают координаты, характеризующие положение конструкции изперекрестных арок,Существует свобода выбора параметров , д, с и 0 для достижениятребуемой геометрии арочного каркаса, Исследуют, какими критериями следует руководствоваться для использования тех или иных значений перечис-.ленных параметров, изменение которых .повлияет на величину тягового усилияна лебедке или полиспаста для подъемараспорной системы из горизонтального положения в проектное. Оцениваютвеличину этого усилия.Силами трения, а также деформациями элементов можно пренебречьтаккак оценка сил трения трудностей непредставляет, а деформации элементовсчитают весьма малыми по сравнению сперемещением иэ исходного положенияв проектное.(6),частя форму правы Входящие в состав К г, Кэ, являютя истемы (3), т.е. ко между вектором Й и вляет, достигнув проектныхдобиваться минимальной велизводной, а следовательно,ны тягового усилия. оординат, чины прои величилнусами угловторами а, Ь и и соответственно ьд,(-ООо, 4) приниЕсли прино выраженияают вид,=О; К =81 пО ь для прост ) с учетом 9 сов/о 1 Кз рсова 81 дд 9 ( ) ажений (5) и (6), илия определяет- О(, и о. Рациоараметров поэвос 089 совоо КО=8181 пй,сова,сов 9+81 п Как шщн личина тя иэ вы ого у 1 пцд 1 К =со ся параметраминальный выбор(6) Подставив элучают ачен т(8) в дпдЫ+й 9 сов Ы совЦ 1+81 п гг я.81 п о(-с 08 Я-ЙЯ 9 совссов Ьо С увеличение ующим уменьшен водной уменьшае чение имеет мес Подставив с(=(11), получа го, чтоб начатой ет, что для же величины и в предлага ьного подъем тном способе а пролету, п Этобить тяговогомом способе,среднегомонтажа должделенному 1 ( 1 Я Це чтоачал усилия,высотаузла вна быть Тяговое усилие по известисобу определяется вцражендлем з споКроме того, условно можно считать что половина собственного веса конструкции при ее подъеме приходится на центральный узел. Это условие, точное для прямолинейных полуарок, в5 случае криволинейных арок носит приближенный характер, но с приближением в сторону увеличения горизонтального тягового усилия. 1 ОПусть Ж тяговое усдллие на одной иэ 1 двух лебедок, стягивающих. концы полу- арок, Я - вес конструкции. При сближении концов полуарок на величину дУ средняя часть кокс грукции поднимается на величину ЙЕ,. Изменение потенциальной энергии массы в центре покрытия . составит - ЙЕ, а работао. йУТаким образом, тяговое усилие, необходимое для подъема полуарок предлагаемым способом, определяется вы- ражением сил, производящих сближение концовполуарок, 4 ВЙУ. Приравняв оба выражения, получают Таким образом, тяговое усилие прямо пропорционально производной подъема угла по одной из горизонтальных координат (в направлении действия силы).ЙЕВеличинд производной - можно поЙУлучить из системы (3), выразив значения п и ш через параметры д, О, д о и выполнив дифференцирование по одному из параметров, например1534148 Корректор С.Шекмар 2 ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинаг "Патент"атент , г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Составитель Г ДавлетоваРедактор И,Горная Техред И.Ходаннч Заказ 2 б Тираж ВНИИПИ Государственного коми 11303.5, Москтета по иэоб ва, ЖРа Подписное киям и открытия ая наб., д. 4/5