Научная статья на тему 'ОСОБЕННОСТИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИНЗООБРАЗНЫХ БЛОКОВ ПОКРЫТИЯ'

ОСОБЕННОСТИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИНЗООБРАЗНЫХ БЛОКОВ ПОКРЫТИЯ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
14
5
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФОРМООБРАЗОВАНИЕ / СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ / ЛИНЗООБРАЗНЫЙ БЛОК / ЭЛЕМЕНТ ПОКРЫТИЯ / ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ / МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Григорьев С. В., Фроловская А. В., Петухова И. Я., Тимофеев Д. С., Кременская Е. А.

В строительной отрасли существует огромный выбор несущих элементов покрытия, технические решения которых зависят от конструктивного решения здания. Все больше в последнее время стремятся к уменьшению материалоемкости, сокращению сроков строительства и снижению себестоимости конструкции. В статье представлены особенности формообразования несущих элементов покрытия, линзообразных блоков, проанализированы технологии их изготовления. Авторами проработаны несколько вариантов конструктивных решений блоков покрытия. В основу работы блоков заложены принципы формообразования. Элементы из тонкостенных металлических листов значительно влияют на качество конструкций, в которых присутствуют в тонкой металлической оболочке. Линзообразный блок покрытия криволинейный. Это необходимо, чтобы очертания поясов вдоль пролета имели вид квадратной параболы. Выгиб заготовок поясных листов в центре должен быть максимальным. Благодаря этому рациональность восприятия пролетного момента возрастает.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Григорьев С. В., Фроловская А. В., Петухова И. Я., Тимофеев Д. С., Кременская Е. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PECULIARITIES OF SHAPE FORMING AND MANUFACTURE OF LINDING BLOCKS OF COATING

In the construction industry, there is a huge choice of bearing elements of the coating, the technical solutions of which depend on the constructive solution of the building. Recently, more and more people are striving to reduce the consumption of materials, reduce construction time and reduce the cost of construction. The article presents the features of shaping the bearing elements of the coating, lenticular blocks, and analyzes the technology of their manufacture. The authors have worked out several options for constructive solutions for coating blocks. The blocks are based on the principles of shaping. Elements from thin-walled metal sheets significantly affect the quality of structures in which they are present in a thin metal shell. The lenticular block of the coating is curvilinear. This is necessary so that the outlines of the belts along the span look like a square parabola. The bending of the blanks of the belt sheets in the center should be maximum. Due to this, the rationality of perception of the transit moment increases.

Текст научной работы на тему «ОСОБЕННОСТИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИНЗООБРАЗНЫХ БЛОКОВ ПОКРЫТИЯ»

Особенности формообразования и изготовления линзообразных блоков покрытия

со см о см

<0

о ш т

X

3

<

т О X X

Григорьев Сергей Владмирович

кандидат технических наук, доцент, Сибирский федеральный университет, karen0878@yandex.ru

Фроловская Александра Викторовна

кандидат технических наук, доцент, Сибирский федеральный университет, ATereshkova@sfu-kras.ru

Петухова Инна Яковлевна

кандидат технических наук, доцент, Сибирский федеральный университет, isi_skius@sfu-kras.ru

Тимофеев Дмитрий Сергеевич

студент, Сибирский федеральный университет, ttmitts@gmail.com

Кременская Екатерина Александровна

студент, Сибирский федеральный университет, ekaterina.kremenskaya@gmail.com

В строительной отрасли существует огромный выбор несущих элементов покрытия, технические решения которых зависят от конструктивного решения здания. Все больше в последнее время стремятся к уменьшению материалоемкости, сокращению сроков строительства и снижению себестоимости конструкции. В статье представлены особенности формообразования несущих элементов покрытия, линзообразных блоков, проанализированы технологии их изготовления. Авторами проработаны несколько вариантов конструктивных решений блоков покрытия. В основу работы блоков заложены принципы формообразования. Элементы из тонкостенных металлических листов значительно влияют на качество конструкций, в которых присутствуют в тонкой металлической оболочке. Линзообразный блок покрытия криволинейный. Это необходимо, чтобы очертания поясов вдоль пролета имели вид квадратной параболы. Выгиб заготовок поясных листов в центре должен быть максимальным. Благодаря этому рациональность восприятия пролетного момента возрастает. Ключевые слова: формообразование, строительные конструкции, линзообразный блок, элемент покрытия, технология изготовления, металлические конструкции

В настоящее время в строительной отрасли существует огромный выбор несущих элементов покрытия, технические решения которых зависят от конструктивного решения здания. Все больше в последнее время стремятся к уменьшению материалоемкости, сокращению сроков строительства и снижению себестоимости конструкции. Легкие металлические конструкции удовлетворяют всем вышеперечисленных требованиям за счет уменьшения веса несущих и ограждающих элементов. Облегченные несущие конструкции можно выполнить разными способами, один из которых - профилированный настил. При таком способе особый контроль уделяется двум функциям: несущей и ограждающей.

Авторами проработаны несколько вариантов конструктивных решений блоков покрытия [1]. В основу работы блоков заложены принципы формообразования. Элементы из тонкостенных металлических листов значительно влияют на качество конструкций, в которых присутствуют в тонкой металлической оболочке. Линзообразный блок покрытия криволинейный. Это необходимо, чтобы очертания поясов вдоль пролета имели вид квадратной параболы. Выгиб заготовок поясных листов в центре должен быть максимальным. Благодаря этому рациональность восприятия пролетного момента возрастает. (см. рис. 1).

Профилированной настил - основа конструктивных форм. В блоке покрытия он несет основную нагрузку по металлоёмкости. Несущая способность листов - ключевая характеристика в вычислениях по количеству используемых блоков. Число материала позволит достичь равномерной сегрегации усилий по сечению, обеспечит кровельному покрытию качество и надежность.

Если при проведении работ используется балочная схема, при которой необходимы жесткие материалы, чтобы обеспечить несущую способность, то профилированный лист не подходит. Прочности можно добиться приданием ему криволинейной формы: наложив друг на друга два изогнутых листа, прокладывая промежуточные опоры между ними. Такая конструкция выглядит как безраспорная система.

Существует несколько форм. Один из них - блок покрытия, объединенных стержневой решеткой, состоящий из пояса профилированных листов. [1, 8].

При изготовлении опорного узлового соединения конструкция поясных листов строится с "гофр в гофр". Таким образом соединение охватывает поперечное сечение, что влияет на однородное распределение усилий по всей ширине сечения. (см. рис.1).

Криволинейная форма дает широким полкам гофров поясных листов работать максимально качественно при предварительном напряжении листа. Растянутость широкой полки верхнего пояса достигается конструктивным изгибом. Это гарантирует, что в период нагрузки несущая способность пояса будет максимальной. Учитывая, что несущую способность определяет геометрический параметр -- высота сечения блока -- формирование поясов основывается на критериях максимальной высоты. Это, в свою очередь, может быть напряжение в самой сжатой полке, соответствующей потере местной устойчивости.

Для оптимального использования внутреннего объема перекрываемого помещения конструкция с пониженной высотой

(Н^<20) является наиболее подходящей. Пространственные блоки покрытия были созданы с учетом экспериментов, теоретических исследований. Также в основу изготовления лег опыт контактной точечной сварки при производстве узлов. Промежуточные элементы и раскосы могут быть выполнены в металлическом или монолитном исполнении.

Технологические требования, назначение здания определяют параметры пролета покрытия, типы профилированных листов позволяют выполнить его в размерах от 6 до 24 м. При пролете конструкции L до 12 м пояса блоков выполняют из цельных профилированных листов, при 1> 12м листы либо раскраивают по спецзаказу, либо стыкуют по длине (12 м + 3 м - при 1 = 15м и 12 м + 6 м - при 1 = 18м и т.п.). Соединение производится контактной точечной сваркой в «шахматном порядке».

Производство трехмерных блоков может происходить на автоматизированных линиях и редуцироваться к прокатке по-ясовых элементов и их соединению по торцам [3]. Для небольших интервалов в 6-12 м блоки могут создаваться в полных объемах в фабричных условиях.

Сечения компонентов, которые собираются для образования блока, могут быть рассмотрены на примере блока, представленного на рисунке 1. Блок состоит из двух поясов. Оба выполнены из профилированного листа С 35-1000-0,8. Между двумя листами -- промежуточные элементы в виде жестких рамок 4 из гнутых уголков 25х25х1,5 мм, шаг размещения а. По продольной центральной линии панели расположены раскосы 5 из прокатных уголков 20х20х2 мм. Раскосы и промежуточные элементы сварены между собой ручной электродуговой сваркой. Контактная точечная сварка применена для присоединения пояса к промежуточным элементам 3. Блок покрытия опирается на несущие конструкции посредством опорных элементов 6, они размещены по торцам и прикреплены к нижнему поясу контактной точечной сваркой и комбинированными заклепками.

2-2

^У ' \_У ^ XV

х^

_2У - ^

Рис. 1. Линзообразный блок покрытия

Для снижения себестоимости на изготовление линзообразных блоков (рис. 2), разработаны два варианта решений: первый подразумевает компоновку листов со сплошным расположением основных несущих элементов, второй - с зазорами. При использовании первого варианта, доборные вставки заполняют промежутки между несущими профилированными листами в уровне верхних поясов, что позволяет связать в единый блок систему промежуточных элементов верхнего и нижнего поясов. Основных несущие элементы блоков - профилированные листы, доборные элементы - профилированные листы уменьшенной ширины, плоские цементно-стружечные плиты, асбестоцементные волнистые листы либо другие полимерные материалы. Доборные элементы из профилированного листа ограждают и создают диск жесткости. Промежуточные элементы изготавливают из тонколистовой стали толщиной 1,2 мм в виде штампованных швеллеров с перфорированной стенкой. Вид прямоугольных отверстий с отгибами по периметру повышает устойчивость перфорации.

Система гибких раскосов -- сплошная лента толщиной в 1 мм и шириной 15 мм -- обеспечивает устойчивость, «связывая» через один промежуточные элементы блока. Две системы крестообразных связей симметрично расположены относительно центра каждого блока. Блоки опираются на гнутые профили из тонколистовой стали толщиной 1,5 мм.

Тип конструкции № 1 (рис. 2, а) - это сплошное расположение поясных профилированных листов, которые соединены стыками по ширине. Они объединены стойками и гибкими раскосами. Разработаны три блока на пролеты 12, 15 и 18 м шириной 3 м. Тип конструкции № 2 (рис. 2, б) - это пространственные блоки с отстоящими друг от друга по ширине на расстоянии 0,6 м поясными профилированными листами. Для создания диска жесткости использованы доборные элементы, который заполняют промежутки между профилированными листами и по краям блоков в уровне верхних поясов. Разработаны три блока на пролеты 12, 15 и 18 м шириной 2,6 м. Третий тип (рис. 2, в) аналогичен второму, отличие - расстояние между поясными профилированными листами по ширине 1 м. Разработаны два блока на пролеты 12 и 15 м шириной 3 м. Ключевым технологическим отличием такого типа конструкции являются особенности монтажа: пространственные блоки устанавливаются через 1 м друг от друга, между ними, в уровне верхних поясов, располагаются прогоны, по которым укладывают доборные элементы. Такой способ монтажа увеличивает ширину пролета одного блока на 1 метр (с 3 до 4 метров).

X X

о

го А с.

X

го т

о

2 О

м

Сл>

тивно использовать несущие и ограждающие свойства профилированного листа. Утеплитель как промежуточный элемент между поясами снижает затраты на металлоемкость, максимально унифицирует и повышает местную устойчивость за счет укрепления поясных элементов.

fO CS

0

CS

<0

01

О Ш

m

X

<

m О X X

VT

\W////y///////////l////\

чшо 00|

|да||ю Uwo

2-г 2 1

400 00

|то \ EBs|fwo \ 2-2 2 ]

400 00

|ямо.ви liOflO j

Рис. 2. Конструктивное решение линзообразного блока и схема раскладки поясных элементов блоков: а - первый тип конструкции; б - второй тип конструкции; в - третий тип конструкции: 1 - основные несущие элементы (пояса), 2 - доборные элементы (вставки), 3 - промежуточные элементы

Утепленные пространственные блоки, в которых верхний пояс используется в качестве кровли [11] пролетами 9 и 12 м (рис. 3) имеют существенные различия с вышеперечисленными. Во-первых, внутренняя полость между верхним и нижним поясами заполняется твердеющей массой -- это и утепление, и система рамных промежуточных элементов и раскосов. Также такая система организации повышает местную, в целом, увеличивая прочностные характеристики.

Между поясами монолитного утеплителя из пенополисти-рола повышенной плотности обеспечивает пространственную работа блоков. Сквозные отверстия снижают себестоимость конструкции.

1500 то юоо 1 юво\ юоо\ шо\ то\ tsoo

9000

Рис. 3. Конструктивные схемы утепленных блоков покрытия

Также значительным фактором для снижения себестоимости является возможность равномерной передачи усилий с нижнего на верхний пояс за счет технического решения узлового соединения, которое позволяет максимально эффек-

Литература

1. Григорьев, С. В. Линзообразные блоки покрытия из металлического профилированного листа : специальность 05.23.01 «Строительные конструкции, здания и сооружения» : диссертация канд. техн. наук / Григорьев Сергей Владимирович. - Новосибирск, 1995. - 228 с.

2. Пространственная плита покрытия: пат. 2652045 Рос. Федерация; МПК E04B1/32 / С.В. Григорьев, В.П. Григорьев; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет". № 2017113817; заявл. 20.04.2017; опубл. 24.04.2018, Бюл. № 12. 6 с.

3. Пространственная плита покрытия: пат. 202962 Рос. Федерация; МПК E04B1/32 / С.В. Григорьев, И.Я. Петухова, Р.Е. Коробейников; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет". № 2020138806; заявл. 25.11.2020; опубл. 16.03.2021, Бюл. № 8. 6 с.

4. СП 20.13330.2017 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* - Введ. 20.05.2017- М.: ОАО ЦПП, 2017- 90с.

5. Хисамов Р. И., Голубчиков А. В. Разработка и испытание новых плит покрытия пролетом 12, 18, 24 м с включением профилированного настила в работу пространственного каркаса // Тезисы докл. Всесоюзн. конф. По тонкостенным и пространственным конструкциям покрытия зданий. - Том. 11 - Таллин

- 1986. - С. 81-82.

6. Формообразование строительных конструкций: монография / Н. П. Абовский, Л. В. Енджиевский, И. С. Инжутов, С. В. Деордиев, В. И. Палагушкин; Сибирский федеральный университет. - Красноярск : СФУ, 2013. - 184 с. - ^N 978-5-76382634-0.

7. Пространственная плита покрытия: пат. 2163283 Рос. Федерация; МПК E04B1/343 E04B7/20 / С.В. Григорьев, Л.В. Енджиевский, В.П. Григорьев, А.Ю. Марышев, О.Ф. Новиков; заявитель и патентообладатель Красноярская государственная архитектурно-строительная академия. - № 99109765/03; заявл. 05.05.99; опубл. 20.02.01, Бюл. № 5 - 10 с. : ил.

8. А. С. 1479584 СССР. Пространственная плита покрытия и способ ее установки / Красноярский ПромстройНИИпроект; авт. В. П. Григорьев, С. В. Григорьев. Опубл. Б И 1989, № 18.

9. СП 16.13330.2017 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*. - Введ. 28.08.2017 - Москва: ОАО «НИЦ «Строительство», 2017. - 145 с.

10. Ограждающие и несущие строительные конструкции из стальных тонкостенных профилей: монография/ Л.В. Енджиевский, И.И. Крылов, А.Н. Кретинин, А.В. Фроловская; Сибирский федеральный университет. - Красноярск : СФУ, 2018. - 282 с.

- ^N 978-5-16-013320-1.

11. Патент на изобретение RU2134753C1, Способ изготовления пространственной плиты покрытия: Российская Федерация; госрегистрация 26.11.1997, МПК E04B1/343 E04C2/32, патентообладатель Красноярская Государственная Архитектурно-строительная Академия, авторы Л.В. Енджиевский, В.П. Григорьев, С.В. Григорьев, О.Ф. Новиков, Опубликовано 20.08.1999.

Peculiarities of shape forming and manufacture of linding blocks of coating Grigoriev S.V., Frolovskaya A.V., Petukhova I.Ya., Timofeev D.S., Kremenskaya EA

Siberian Federal University JEL classification: L61, L74, R53

In the construction industry, there is a huge choice of bearing elements of the coating, the technical solutions of which depend on the constructive solution of the building. Recently, more and more people are striving to reduce the consumption of materials, reduce construction time and reduce the cost of construction. The article presents the features of shaping the bearing elements of the coating, lenticular blocks, and analyzes the technology of their manufacture. The authors have worked out several options for constructive solutions for coating blocks. The blocks are based on the principles of shaping. Elements from thin-walled metal sheets significantly affect the quality of structures in which they are present in a thin metal shell. The lenticular block of the coating is curvilinear. This is necessary so that the outlines of the belts along the span look like a square parabola. The bending of the blanks of the belt sheets in the center should be maximum. Due to this, the rationality of perception of the transit moment increases. Keywords: shaping, building structures, lenticular block, coating element,

manufacturing technology, metal structures References

1. Grigoriev, S. V. Lenticular coating blocks from metal profiled sheet: specialty

05.23.01 "Building structures, buildings and structures": dissertation of Cand. tech. Sciences / Grigoriev Sergey Vladimirovich. - Novosibirsk, 1995. - 228 p.

2. Spatial plate coating: Pat. 2652045 Ros. Federation; IPC E04B1/32 / S.V. Grigoriev,

V.P. Grigoriev; applicant and patent holder Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education "Siberian Federal University". No. 2017113817; dec. 04/20/2017; publ. 04/24/2018, Bull. No. 12. 6 p.

3. Spatial plate coating: Pat. 202962 Ros. Federation; IPC E04B1/32 / S.V. Grigoriev, I.Ya.

Petukhova, R.E. Korobeinikov; applicant and patent holder Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education "Siberian Federal University". No. 2020138806; dec. 11/25/2020; publ. 03/16/2021, Bull. No. 8. 6 p.

4. SP 20.13330.2017 Loads and impacts. Updated edition of SNiP 2.01.07-85* -

Introduced. 05/20/2017 - M .: JSC TsPP, 2017-90s.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Khisamov R. I., Golubchikov A. V. Development and testing of new pavement slabs

with a span of 12, 18, 24 m with the inclusion of profiled flooring in the work of a spatial frame // Abstracts of reports. All-Union. conf. On thin-walled and spatial structures covering buildings. - Volume. 11 - Tallinn - 1986. - S. 81-82.

6. Formation of building structures: monograph / N. P. Abovsky, L. V. Endzhievsky, I.

S. Inzhutov, S. V. Deordiev, V. I. Palagushkin; Siberian Federal University. -Krasnoyarsk: SFU, 2013. - 184 p. - ISBN 978-5-7638-2634-0.

7. Spatial plate coating: Pat. 2163283 Ros. Federation; IPC E04B1/343 E04B7/20 /

S.V. Grigoriev, L.V. Endzhievsky, V.P. Grigoriev, A.Yu. Maryshev, O.F. Novikov; applicant and patent holder Krasnoyarsk State Academy of Architecture and Civil Engineering. - No. 99109765/03; dec. 05.05.99; publ. 20.02.01, Bull. No. 5 - 10 p. : ill.

8. A. S. 1479584 USSR. Spatial floor slab and method of its installation / Krasnoyarsk

PromstroyNIIproekt; ed. V. P. Grigoriev, S. V. Grigoriev. Published B I 1989, No. 18.

9. SP 16.13330.2017 Steel structures. Updated edition of SNiP II-23-81*. - Input.

08/28/2017 - Moscow: OJSC "NIC "Construction", 2017. - 145 p.

10. Enclosing and supporting building structures from steel thin-walled profiles: monograph / L.V. Endzhievsky, I.I. Krylov, A.N. Kretinin, A.V. Frolovskaya; Siberian Federal University. - Krasnoyarsk: SFU, 2018. - 282 p. - ISBN 978-516-013320-1.

11. Patent for invention RU2134753C1, Manufacturing method spatial slab coating:

Russian Federation; state registration 11/26/1997, IPC E04B1 / 343 E04C2 / 32, patentee Krasnoyarsk State Academy of Architecture and Construction, authors L.V. Endzhievsky, V.P. Grigoriev, S.V. Grigoriev, O.F. Novikov, Published 08/20/1999.

X X

o 00 A c.

X

00 m

o

2 O

ho CJ

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.