Железобетонная кровельно-потолочная конструкция с двойным предварительным напряжением с решетчатым плоским потолком для крайне больших пролётов

006124 Область техники Это изобретение относится к конструкции крыш из предварительно напряженного железобетона промышленных или других подобных зданий и, в частности, к некоторым стальным частям, которые становятся составными частями сооружения. Область изобретения, описанная в классификации МПК Е 04 В 1/00, которая относится к конструкциям или строительным элементам в целом, или, в частности, в группе Е 04 С 3/00 или 3/294. Предшествующий уровень техники Данное изобретение относится к конкретной кровельно-потолочной конструкции оригинального решения и формы. Технической проблемой, которая может быть решена данной заявкой, является способ сборки при сооружении крыш с плоской нижней поверхностью над крайне большими пролтами (больше чем 50 м), что одновременно решает проблемы крыши и готовой плоской нижней поверхности. На практике конструкции крыш над крайне большими пролтами являются большей частью уникальными конструкциями, которые сооружают по специальным проектам и обычно полностью на месте. Технической проблемой данного изобретения, определенной как его задача, является способ сборки при сооружении кровельно-потолочных конструкций над крайне большими пролтами так, чтобы эти конструкции были пригодны для серийного заводского изготовления в качестве альтернативы обычной практике сооружения уникальных конструкций. Техническая задача, которую нужно решить, это поделить огромную конструкцию, непригодную для транспортирования и погрузки-разгрузки, на несколько небольших сборочных единиц, которые можно изготовить на заводе, транспортировать и собирать на строительной площадке в одну конструкцию с плоской нижней поверхностью, которая имеет очень большие пролты. Как часть данного изобретения, нужно решить некоторые частные проблемы, а именно: создание легкого сборного потолка; поперечная стабилизация верхней продольной балки вдоль большого пролта без увеличения ее массы из-за увеличения ее боковых размеров; продольное и поперечное соединение элементов сборки в одно целое. Все другие решения, которые является частью данного изобретения, относятся к практическому использованию самой конструкции, включая преимущества, описанные в заявке HR-P20000906A, которые данные конструкции имеют по сравнению с другими обычными кровельно-потолочными конструкциями. Данное изобретение включает базовую концепцию конструкции и принципы предварительного напряжения, раскрытые в заявке HR-P20000906A под названием "комбинированные кровельно-потолочные конструкции с двойным предварительным напряжением". В указанной заявке раскрываются конструкции, имеющие потолочную плиту с плоской нижней поверхностью, которые используются большей частью для пролтов длиной до 30 м. Такие конструкции со сплошными потолочными плитами не подходят для пролтов более 30 м, так как в случае более длинных пролтов сплошная потолочная плита становится слишком тяжелой, что меняет много исходных допущений, которые служат основой работы конструкции при небольших пролтах, что делает такую конструкцию непригодной для применения. Например, явно тонкая сплошная плита в пролтах до 30 м имеет общую толщину 5 см, которая является достаточной для закрепления соединительных стрежней в бетоне потолочной плиты с обеспечением невозможности их выдергивания. Сплошная тонкая потолочная плита в случае ее использования для больших пролтов нуждается в увеличении толщины, так как ее соединение с верхней продольной конструкцией возле опор становится слишком слабым, чтобы выдерживать значительное усилие сдвига. В случае очень больших пролтов, потолочная плита должна была бы иметь увеличенную толщину, что повысило бы ее собственный вес и изменило бы основной принцип механизма ее работы, который базируется на том, что легкая потолочная плита отклоняется вверх из-за вращения концов конструкции. Кроме того,конструкции со сплошной потолочной плитой и пролтом более 50 м были бы слишком длинными для транспортировки, и возникла бы проблема соединения малых сборочных элементов в одну потолочную плиту. Даже при условии решения этих задач, использование таких конструкций требовало бы предварительного напряжения и бетонирования на месте, что может быть неэкономично. Данное изобретение относится к конструкции, похожей на описанную в заявке HR-P20000906A, и решает проблему ее применимости к крайне большим пролтам, делает возможным заводское изготовление малых сборочных элементов, которые потом собирают на строительной площадке в одну конструкцию, и предусматривает сборку потолка, создаваемого вставкой легких плит в отверстия решетчатого потолка, уменьшая таким образом вес всей конструкции перед е подъемом. За исключением вышеупомянутых конструкций, изобретателю не известны другие похожие конструкции с плоской нижней поверхностью. Раскрытие изобретения Кровельно-потолочная конструкция с предварительным напряжением для крайне больших пролтов представляет собою сборную конструкцию, которая является несущей в одном направлении и которая имеет решетчатый плоский потолок (1), верхнюю балку (2) и несколько пространственно разнесенных стержней (3), которые придают устойчивость, данная конструкция предназначена для сооружения зданий с крайне большими пролтами, при чем она одновременно решает проблемы крыши и потолка с плоской нижней поверхностью. Целью данного изобретения является создание - в отличие от специальных уникальных конструк-1 006124 ций с большими пролтами - более простой и более экономичной конструкции, с регулируемыми пролтами, системы сборки для сооружения зданий с крайне большими пролтами из сборочных элементов,которые собирают в большие сегменты конструкции - узлы, которые можно поднимать и соединять в большую кровельно-потолочную конструкцию с непрерывной плоской нижней поверхностью. Собранная легкая решетчатая конструкция с плоской нижней поверхностью заменяет сплошную потолочную плиту, и плоской нижней поверхности добиваются путем установки в отверстия элементов решетки необходимого количества легких плит после сборки конструкции. Предлагаемая конструкция является в некотором смысле усовершенствованием похожих конструкций, раскрытых в заявке HR-P20000906A, и предусматривает разумное применение подобного принципа для крайне больших пролтов (свыше 50 м). Вспомогательными техническими решениями, которые представляют собой часть предлагаемой конструкции, являются следующие: решения, которые обеспечивают уменьшение собственного веса всей конструкции и могут применяться к крайне большим пролтам; решения проблемы устойчивости верхней балки (2) к продольному изгибу без увеличения массы конструкции путем увеличения бокового момента инерции ее поперечного разреза; решение проблемы простого и практически осуществляемого соединения сборочных элементов (1.1) решетчатой конструкции (1) (в одном варианте осуществления решетчатую конструкцию изготовляют из стальных труб с легким пенистым наполнителем и направляющими элементами, которые поддерживают внутренние расстояния напряженной арматуры) и решение проблемы создания плоской нижней поверхности путем вставки легких плит (6) в отверстия в элементах решетчатой конструкции. Вообще проблему статичной системы для таких конструкций на крайне больших пролтах решают с помощью тонких трубчатых стержней (3), которые не передают изгибающих моментов между верхней балкой (2) и потолочной решеткой (1) и не могут передавать значительные аксиальные силы и также не могут продольно сгибать тонкую решетку (1) и благодаря этому стержни (3) используют одновременно для придания верхней балке (2) устойчивости к продольному изгибу и обеспечения устойчивости самой плоскости решетки во время предварительного напряжения. Поперечные разрезы верхней балки (2) имеют оригинальные формы, как показано на фиг. 2 и 3, которые выполнены таким образом, чтобы они были легкими и приспособленными для осуществления вышеупомянутой функции придания устойчивости верхней балке (2), расчаленной трубчатыми стержнями (3), которые закреплены в решетке (1), которая в горизонтальной плоскости является, в основном,жесткой. Описание чертежей Фиг. 1 представляет собой изометрический вид конструкции с поперечным разрезом верхней балки в форме обратной V; фиг. 2 представляет собой поперечный разрез конструкции с поперечным разрезом в форме обратной V; фиг. 3 представляет собой поперечный разрез конструкции по альтернативному варианту осуществления с поперечным разрезом в форме Т; фиг. 4 представляет собой изометрический вид разобранной конструкции, на котором показаны ее составные части; фиг. 5 иллюстрирует разобранную конструкцию и способ сборки; фиг. 6 представляет собой соединительную деталь для элементов решетки, если применяется стальная решетка; фиг. 7 представляет собой укрупненный вид соединения элементов стальной решетки; фиг. 8 иллюстрирует деталь для пропускания арматуры для продольного соединения элементов решетки после предварительного напряжения в случае, когда применяется стальная решетка. Описание предпочтительного варианта осуществления Ниже описывается предпочтительный вариант осуществления с верхней балкой (2), которая имеет поперечный разрез в форме обратной V, показанный в изометрии на фиг. 1 (показанный также на фиг. 2). В другом варианте осуществления конструкция может включать верхнюю балку (2), которая имеет поперечный разрез в форме Т (как показано на фиг. 3). В обоих вариантах независимо от выбора поперечного разреза верхней балки решетчатый потолок (1) можно изготавливать из стальных труб или из предварительно напряженного бетона. Весь несущий элемент конструкции после сборки на месте показан на фиг. 1. Он имеет отчетливо широкую конструкцию (1) из собранной решетки и верхнюю балку (2) с поперечным разрезом в форме обратной V, которые соединены тонкими трубчатыми стержнями (3). Вертикально тонкую горизонтальную решетчатую конструкцию (1) выбирают с такими размерами, чтобы ее составные части, показанные на фиг. 4, можно было легко транспортировать на место и чтобы после сборки в один несущий элемент она могла перекрывать большую часть здания в плане. Фиг. 1 представляет собой изометрический вид конструкции в варианте с верхней балкой (2) с поперечным разрезом в форме обратной V и с прикрепленной стальной решеткой (1), а на фиг. 4 показанная эта же конструкция, но в разобранном виде. Верхнюю балку (2) изготовляют из двух железобетон-2 006124 ных частей - элементов (2.1) - заранее изготовленных на заводе строительных элементов и перевезенных на строительную площадку. Элементы решетки (1) также изготовляют на заводе из сварных стальных труб частями (1.1) меньшего размера, чтобы эти элементы можно было легко транспортировать на строительную площадку. Короткие и жесткие трубчатые стержни (4), которые используют возле опор для соединения решетки (1) и верхней балки (2), встраивают в конце верхней балки (2) как их неотъемлемую часть. Соединительные стальные трубчатые стержни (3) являются отдельными элементами. На строительной площадке готовят горизонтальную плоскость с несколькими опорами, на которые меньшие части (1.1) опирают перед сборкой в сплошную решетку (1) - элемент, который по ширине и длине является составной частью несущей площади одной собранной верхней балки (2), как показано на фиг. 4 и 5. В обоих направлениях (продольно и поперечно) элементы балки соединяют между собой в сплошную решетку (1) с помощью деталей, показанных на фиг. 6. На фиг. 7 показан продольный разрез этой же соединительной детали. Как видно на этой фигуре, один конец стальной трубы (10) включает еще одну внутренне приваренную меньшую трубу (11), которую вставляют в смежную трубу (12), после чего обе трубы (10) и (11) сваривают вокруг их контактного периметра сварочным швом (13). Таким образом собирают всю потолочную решетку, на которой потом создают всю конструкцию. Внутри пролта размещают временную опорную раму (9). Потом обе половины (2.1) верхней балки размещают на решетке и разворачивают одну по направлению к другой, причем их концы, которые надо соединить, опирают внутри пролта на опорную раму (9), а их противоположные концы с встроенными жесткими стояками (4) из стальных труб ставят на элементы решетки, как показано на фиг. 5 и 6. Обе половины (2.1) верхней балки, наклоненные и зафиксированные таким образом, затем крепят к решетке(1) путем приваривания стержней (3) и стержней (4) к элементам решетки. Короткие и жесткие стояки(4), которые были заложены в бетон верхней балки (2) во время изготовления на заводе, после приваривания становятся, как в фермах, консольными опорами верхней балки (2), жестко прикрепленными на концах к решетке. Таким образом, хотя конструкция пока ещ не соединена внутри пролта верхней балки (2), но временную опорную раму можно удалить. В продольном несущем направлении конструкции, благодаря наличию высокого растяжения в элементах решетки, в решетке (1) создают предварительное напряжение по центру с помощью арматуры (7) напряжения, которую пропускают через элементы решетки в продольном направлении, как показано на фиг. 8. Продольные элементы решетки, изготовленные из стальных труб, поставляют вместе с встроенными направляющими элементами (8), которые используют для обеспечения центрального положения арматуры напряжения в центре тяжести поперечного разреза внутри труб. После предварительного напряжения полых элементов решетки с помощью арматуры напряжения, размещенной внутри, их заполняют расширяемой пеной или очень легким бетоном в зависимости от степени предварительного напряжения и устойчивости решетки во время предварительного напряжения, таким образом, материал заполнения используют для защиты арматуры напряжения от коррозии, а также обеспечивают непрерывность сцепления арматуры напряжения и труб. Устойчивость самой решетчатой конструкции во время предварительного напряжения по центру следует контролировать на основании соответствующих расчетов,причем следует учитывать собственный вес и сдерживающую работу конструкции, которая препятствует изгибу решетки вверх. Во время предварительного напряжения элементов решетки (1) верхняя балка (2) не соединена по центру пролта, а обе отделенные половины (2.1) стоят на собственных стояках (3) и (4), приваренных к решетке (1). После проведения предварительного напряжения решетки (1) верхнюю балку (2) подвергают еще одному предварительному напряжению с помощью клина, который забивают в специальную деталь между двумя отделенными половинами (2.1), при помощи способа, который описан в заявке HRP20000906A под названием "Кровельно-потолочная конструкция с двойным предварительным напряжением с плоской нижней поверхностью для больших пролтов". Предварительное напряжение решетки (1) обеспечивает наличие постоянного сжатия внутри ее продольных элементов при всех условиях приложения нагрузки, а также соединение всех стыкованных частей (1.1) решетки в сплошную решетку (1). В другом варианте осуществления можно применить верхнюю балку (2) с поперечным разрезом в форме Т с такой же решеткой из стальных труб. В этом случае весь порядок выполнения работ остается тем же. Если в этих двух вариантах решетку из стальных труб заменить на бетонную, то появляются два дополнительных варианта. В качестве второго варианта осуществления, применяется вариант верхней балки (2) с поперечным разрезом в форме Т или обратной V с решеткой (1) из предварительно напряженных бетонных элементов. Элементы (1.1) в качестве сборочных элементов решетки-потолка (1) собирают и соединяют на строительной площадке таким же образом, как и в предыдущем варианте, а также с помощью такого же временного соединения. Элементы решетки в бетонном варианте является сплошными с встроенными по центру направляющими элементами (7), и их поставляют вместе с такими же трубчатыми соединителями на концах для временной сборки решетки. Разница между соединениями в бетонном и стальном вариантах решетки состоит лишь в деталях, которые адаптируют к бетону с заложенными трубами на концах элементов,которые надо соединить. Бетонный вариант не выделяется и не описывается, так как сам по себе он не-3 006124 содержит ничего нового. Во всех вариантах после того, как крупногабаритный узел кровельно-потолочной конструкции завершен и предварительно напряжен на месте, конструкцию поднимают и соединяют со смежной конструкцией, создавая непрерывный решетчатый потолок. Решетку крупногабаритных узлов конструкций соединяют с другими такими же узлами тем же способом, которым меньшие части (2.1) были соединены в сплошную решетку (1). В завершение, площадь потолка закрывают, вставляя легкие плиты (6) в отверстия в элементах решетки и, таким образом, достигают большой сплошной плоской нижней поверхности потолка. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Кровельно-потолочная конструкция с двойным предварительным напряжением с решетчатым плоским потолком для крайне больших пролтов, которая отличается тем, что имеет потолочную решетку (1), верхнюю балку (2) и соединительные трубчатые стержни (3). 2. Конструкция по п.1, которая отличается тем, что решетчатый плоский потолок собирают на строительной площадке из меньших сборочных частей (1.1), изготовленных из стальных труб или предварительно напряженного бетона, причем после сборки плоскую нижнюю поверхность потолка создают путем вставки легких плит в отверстия между элементами решетки. 3. Конструкция по п.1 или 2, которая отличается тем, что поперечные и продольные соединения элементов (1.1) решетки (1) временно до момента сваривания зафиксированы путем введения сопредельных концов (10) друг в друга, а продольные соединения усилены благодаря предварительному напряжению. 4. Конструкция по пп.1, 2 или 3, которая отличается тем, что продольное соединение элементов потолочной решетки достигнуто благодаря предварительному напряжению решетки (1) с помощью арматуры (7) напряжения, которая проходит через направляющие элементы (8), расположенные в трубах, которые впоследствии будут заполнены твердой расширяемой пеной или легким бетоном для обеспечения защиты от коррозии и теплоизоляции потолка. 5. Конструкция по п.1, которая отличается тем, что верхняя балка (2) и стальная решетка потолка соединены привариванием стальных трубчатых стержней (3) по всей длине конструкции, при этом верхняя балка (2) поддерживается решеткой (1) при помощи элементов (4), встроенных в верхнюю балку (2). 6. Конструкция по п.1, которая отличается тем, что для придания верхней балке (2) устойчивости к изгибу трубчатые стержни (3) по бокам поддерживаются горизонтальной решеткой (1).