ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2196209
ОПОРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ УСИЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Имя изобретателя: Якупов Н.М.; Нуруллин Р.Г.; Галявиев Ш.Ш.; Киреев Ю.А.; Якимов Е.В.; Нургалиев А.Р.
Имя патентообладателя: ООО "Издательство "SOS"
Адрес для переписки: 420140, Татарстан, г.Казань, ул.Ломжинская, 17, кв.12, Н.М.Якупову
Дата начала действия патента: 2001.02.05
Изобретение относится к
строительству и может быть использовано
при реконструкции башенных промышленных
зданий. Технический результат заключается
в создании опорной системы для усиления,
позволяющей повысить пространственную
жесткость здания. Сущность изобретения
заключается в том, что опорная система для
усиления промышленных зданий включает в
себя каркас из опорных элементов и
элементов связей. Каркас выполнен в форме
усеченного конуса, в который вписано здание
и состоит из равнорасположенных по
окружности наклонных опорных элементов,
жестко соединенных расположенными в
горизонтальной плоскости элементами связи.
Смежные опорные элементы установлены
симметрично друг к другу и жестко соединены
верхними концами друг с другом, а нижние
концы жестко соединены с нижними концами
последующих опорных элементов. Элементы
связи установлены также в промежуточных
сечениях каркаса дополнительно к имеющимся
и в каждом ярусе установлены попарно
дополнительные наклонные опорные элементы,
жестко состыкованные друг с другом
верхними концами и промежуточным элементом
связи соответствующего яруса, а нижними
концами - с нижними концами основных
опорных элементов.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к
строительству, применяется при
реконструкции башенных промышленных
зданий или сооружений круглого сечения в
плане, в частности может быть использовано
для усиления вентиляторных градирен.
Известны опорные системы для замены
кожуха доменной печи, включающие шахтные
колонны, соединенные платформой с
подкупольной частью и связями между собой,
причем платформа выполнена из пропущенных
через образованные с подкупольной части
проемы пересекающихся балок с консольно
выступающими концами, при этом концы балок
жестко соединены с подкупольной частью
криволинейными накладками, а шахтные
колонны - попарно [1] (аналог).
Известные опорные системы не обеспечивают
достаточной прочности и жесткости колонн,
поскольку последние расположены
вертикально.
Известно также устройство для усиления
одноэтажного промышленного здания,
включающего каркас в виде поперечных рам,
составленных из металлических колонн и
опирающегося на них покрытия, продольные
связи между металлическими колоннами,
подкрановые балки, закрепленные на
металлических колоннах, и элементы связей,
соединяющие ниже закрепления подкрановых
балок металлические колонны и основание и
расположенные под углом к основанию, причем
элементы связей установлены попарно с
одной стороны каркаса и выполнены жесткими,
при этом парные элементы связей
расположены симметрично относительно
плоскости поперечной рамы и соединены с
металлическими колоннами листовыми
диафрагмами [2] (прототип).
Указанное устройство обладает следующими
недостатками:
а) оно предназначено для усиления только
промышленных зданий прямоугольного
сечения в плане;
б) устройство не обладает достаточной
пространственной жесткостью и имеет слабую
жесткость на кручение;
в) затруднен монтаж устройства на
промышленных зданиях, имеющих
горизонтальное сечение переменного
диаметра по вертикали, особенно, если
диаметр основания больше диаметра верхней
части здания, что делает невозможным монтаж
вертикальных колонн;
г) наличие многочисленных поперечных рам,
металлических колонн и элементов связей
повышает металлоемкость устройства.
Целью (задачами) данного изобретения
являются повышение пространственной
жесткости и прочности системы, увеличение
технологичности монтажа и снижение
металлоемкости.
Указанные задачи достигаются тем, что в
опорной системе для усиления промышленных
зданий, включающей в себя каркас из опорных
элементов и элементов связей, каркас
выполнен в виде усеченного конуса, в
который вписано здание, и состоит из
равнорасположенных наклонных опорных
элементов, жестко соединенных элементами
связи в горизонтальной плоскости. Смежные
опорные элементы установлены симметрично
друг к другу и жестко соединены верхними
концами друг с другом, а их нижние концы
жестко соединены с нижними концами
последующих соседних опорных элементов.
Элементы связи выполнены в виде круглого
обода или равностороннего многоугольника,
стороны которого составлены из стержней.
Элементы связи расположены, обычно, в
верхней и нижней частях каркаса и образуют
основания усеченного конуса каркаса. При
необходимости усиления каркаса или с
учетом особенностей конфигурации здания,
они могут быть установлены в промежуточных
сечениях каркаса дополнительно к имеющимся.
При выполнении каркаса многоярусные
элементы связи установлены в промежуточных
сечениях каркаса в обязательном порядке и в
каждом ярусе установлены попарно
дополнительные наклонные опорные элементы,
жестко состыкованные друг с другом
верхними концами и промежуточным элементом
связи соответствующего яруса, а нижними
концами - с нижними концами основных
опорных элементов. При необходимости на
опорных элементах и элементах связи
каркаса могут быть выполнены
дополнительные упоры, выступы или анкерные
связи для принятия нагрузки тяжести здания.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемой
опорной системы в одноярусном исполнении;
на фиг.2 изображен вид сверху опорной
системы по фиг.1 с элементами связи в виде
круглого обода; на фиг.3 - то же, с элементами
связи в виде равностороннего
многоугольника; на фиг.4 приведена схема
опорной системы в трехъярусном исполнении;
на фиг.5 изображена схема опорной системы в
двухъярусном исполнении, предназначенная
для поддержки промышленного здания
круглого сечения в плане, например, для
разрушающейся градирни.
Опорная система для усиления промышленных
зданий включает в себя каркас, выполненный
в форме усеченного конуса. Каркас
охватывает снаружи здание (фиг.5), то есть
здание вписано в опорную систему, общее
контурное очертание которой представляет
собой геометрическую фигуру в виде
усеченного конуса. Каркас состоит из
равнорасположенных по окружности (по
окружной координате) наклонных опорных
элементов 1 и 2, жестко соединенных
элементами связи 3 и 4, которые расположены в
горизонтальной плоскости. Смежные опорные
элементы 1 и 2 установлены симметрично друг
к другу и жестко соединены верхними концами
друг с другом. Их нижние концы жестко
соединены с нижними концами последующих
соседних опорных элементов. Элементы связи
3 и 4 выполнены в виде круглого обода или
равностороннего многоугольника, стороны
которого составлены из стержней 5 и 6. Число
сторон многоугольника соответствует числу
стыковочных узлов опорных элементов.
Элементы связи 3 расположены в верхней
части каркаса и образуют верхнее основание
усеченного конуса каркаса. Элементы связи 4
расположены в нижней части каркаса и
образуют нижнее основание усеченного
конуса каркаса. При реализации элементов
связи в виде многоугольника (фиг.3)
стержнями 5 формируется верхнее основание,
а стержнями 6 - нижнее основание. Для
усиления каркаса могут быть установлены
дополнительные элементы связи 7 в
промежуточных сечениях усеченного конуса
дополнительно к имеющимся.
При выполнении каркаса многоярусным (фиг.4 и
5) в промежуточных сечениях каркаса
смонтированы ярусные элементы связи,
например, 8 и 9 для трехъярусного каркаса. В
каждом ярусе установлены попарно
дополнительные наклонные опорные элементы
10 и 11 для среднего яруса и наклонные опорные
элементы 12 и 13 для нижнего яруса. Опорные
элементы 10 и 11 жестко состыкованы друг с
другом верхними концами и с промежуточным
ярусным элементом связи 8, а нижними концами
- с нижними концами основных опорных
элементов 1 и 2. Опорные элементы 12 и 13 жестко
состыкованы друг с другом верхними концами
и с промежуточным ярусным элементом связи 9,
а нижними концами - с нижними концами
основных опорных элементов 1 и 2.
Здание (или сооружение), подлежащее
усилению, имеет возможность опоры на
стыковочные узлы опорных элементов, а также
непосредственно на горизонтальные
элементы связи (обод 3, стержни
многоугольника 5 и ярусные элементы связи 8,
9). При необходимости на опорных элементах и
элементах связи каркаса могут быть
выполнены дополнительные упоры, выступы,
крепления или анкерные связи 14 и 15 для
принятия нагрузки тяжести здания (сооружения)
16. Каркас опорной системы опирается на
фундамент 17.
Опорная система работает следующим образом
Каркас опорной системы может работать в
двух вариантах. В первом варианте каркас
монтируют без предварительного нагружения
и он включается в работу при возможном
дальнейшем разрушении здания или
сооружения, то есть выполняет страховочную
роль. Во втором варианте каркас монтируют с
предварительным натягом, обеспечивая
восприятие части нагрузки (от тяжести, от
ветра и т.д.) здания или сооружения каркасом
опорной системы в момент его установки.
Таким образом, в обоих вариантах часть
нагрузки от тяжести здания или сооружения с
оборудованием передаются через контактные
точки (дополнительные упоры, выступы или
анкерные связи) 14 и 15 и элементы связи 3, 4, 5, 6,
8, 9 на опорные элементы 1, 2, 10, 11, 12, 13 каркаса и
далее на фундамент 17 каркаса. В тоже время
элементы связи служат для соединения
опорных элементов в единую конструкцию и
обеспечивают восприятие поперечных
нагрузок и растягивающих усилий.
Предлагаемая опорная система обладает
высокой пространственной жесткостью,
поскольку элементы системы образуют
жесткие треугольники. Система обеспечивает
восприятие части нагрузки, действующего на
здание или сооружение, предотвращая его
разрушение (падение и др.). Конструкция
каркаса обладает малой металлоемкостью,
поскольку ее элементы работают в основном
на сжатие и растяжение, а не на изгиб, а
также не требуется применение массивных
металлических колонн. Форма опорной
системы позволяет устанавливать фундамент
системы на некотором удалении от зоны
ослабленного фундамента сооружения,
обеспечивая тем самым прочность,
устойчивость и надежность самой опорной
системы.
Годовой экономический эффект
ориентировочно составляет от 3 тыс. до 1 млн.
и более условных денежных единиц в
зависимости от вида сооружений.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авторское свидетельство СССР 1216311 по М. Кл.
- Е 04 G 23/00, опубл. 07.03.86 г., Бюл. 9.
2. Авторское свидетельство СССР 1357526 по М. Кл.
- Е 04 G 23/00, опубл. 07.12.87 г., Бюл. 45.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Опорная система для усиления
промышленных зданий, включающая каркас из
жестко соединенных опорных элементов и
элементов связей, расположенных в
горизонтальном положении, отличающаяся тем,
что каркас выполнен в форме усеченного
конуса, в который вписано здание, при этом
опорные элементы выполнены наклонными и
равнорасположены по окружности, причем
смежные опорные элементы установлены
симметрично друг к другу и жестко соединены
друг с другом верхними концами, а их нижние
концы жестко соединены с нижними концами
последующих опорных элементов, при этом
элементы связи установлены в промежуточных
сечениях каркаса дополнительно к имеющимся,
с образованием ярусных элементов связи, а
также установлены попарно дополнительные
наклонные опорные элементы, жестко
состыкованные верхними концами друг с
другом и промежуточным элементом связи
соответствующего яруса, а нижними концами -
с нижними концами основных опорных
элементов.
Версия для печати
Дата публикации 04.05.2007гг
вверх
|
