Специальные технические условия и расчет в ПК SCAD комбинированных пространственных структурных ферм

1.

ФГБОУ СПб ГАСУ № RA.RU.21СТ39 от 27.05.2015, 190005, СПб, 2-я Красноармейская ул. д 4,
организация
«Сейсмофонд»
при
СПб
ГАСУ
ИНН:
2014000780
[email protected],
[email protected]
[email protected]
[email protected] [email protected] (921) 962-67-78, (911) 175-84-65, (981) 886-57-42, (981) 276-49-92
Специальные технические условия и расчет в ПК SCAD комбинированных
пространственных структурных ферм -покрытия для реконструкции
пятиэтажек ( хрущевок) с использованием пространственных структурных
ферм - покрытий и настройки верхних этажей из стержневых структур,
МАРХИ ПСПК", "Кисловодск" ( RU 80471 "Комбинированная пространсвенная
структура" ) с большими пермещениями на предельное равновесие и
приспособляемость для модернихируемых и реконструируемых хрущевок
(пятиэтажек) с надстройкой верхних этажей и висячих остекленных террас
, вокруг пятиэтажки (хрущевки)
Доклад организации «Сейсмофонд» при СПб ГАСУ : Расчет SCAD 3D модель
конечных элементов с использованием пространственных структур приставных
пилонов для комбинированных пространственных структур: МАРХИ , ПСПК,
КИСЛОВОДОСК», «Новокисловодск» при реконструкции многоэтажных жилых
домов первой массовой серии с мансандровым этажом, из трехгранных структурных
ферм-балок с устройством террас со встроенным подземным этажом . Узлы
пилонов, стен , конструктивные элементы , пояснительная записка , фасады , разрез
модернизированных хрущевок, без выселения жильцов
Заключение для сообщения на XIII Всероссийского съезде по фундаментальным
проблемам теории механики и прикладной механике в ЛПИ им Калинина 21-25
августа 2023( заплатить за участие надо 15 тыс руб, ветерану боевых действий,
инвалиду Кадащову Александру Ивановичу , Мажиеву Хасан Нажоевичу ) :

2.

На основании анализа результатов расчета «Комбинированных пространственных
структур «МАРХИ, ПСПК , «Кисловодск» , «Новокисловодск» ( RU № 80417) для
реконструкции без выселения из пятиэтажек .
Расчет надстройки пятиэтажки здания при реконструкции пятиэтажки из
структурных элементов покрытия и установки наружных пилонов из трехгранных
структур-колонн , можно сделать следующие выводы.
1. Очевидным преимуществом квазистатического расчета является его
относительная простота и высокая скорость выполнения, что полезно на ранних
этапах вариантного проектирования с целью выбора наиболее удачного технического
решения из комбинированных пространственных структур RU 804171.
2. Допущения и абстракции, принимаемые при квазистатическом расчете,
рекомендованном , приводят к значительному запасу прочности несущих
комбинированных трехгранных пространственных структур и экономит
строительные материалов и уменьшает вес строительных конструкциях. 3.
Рассматривалась упругая стадия работы комбинированных пространственных
структур «Новокисловодск» , не допускающая развития остаточных деформаций.
Модальный анализ, являющийся частным случаем динамического метода, не
применим при нелинейном динамическом анализе.
4. Избыточное давление во фронте ветра и снега, действующее по поверхностям
перекрытий и изменяющееся по координате и по времени, в SCAD следует задавать
дискретными загружениями. Каждому загружению соответствует свой график
изменения значений и время запаздывания.
5. SCAD позволяет учесть относительное демпфирование к коэффициентам Релея
только для первой и второй собственных частот, что приводит к завышению
демпфирования и занижению отклика для частот возмущения выше второй
собственной. Данное обстоятельство может привести к ошибочным результатам при
расчете сложных механических систем при высокочастотных возмущениях
(например, снеговой нагрузки). 6. Динамические расчеты сооружений на снеговые
нагрузки , выполняемые в модуле «Прямое интегрирование уравнений движения»
SCAD, позволят снизить расход материалов и сметную стоимость строительства
реконструируемой без выселения пятиэтажки (хрущевки) .
7. Остается открытым вопрос внедрения рассмотренной инновационной методики в
практику проектирования ЦНИИСК Кучеренко (трансфертом) и ее
регламентирования в строительных нормах и приспособление подвала для
легковых машин, под укрытия, для гражданской обороны в торговой
компании «РФ-Россия» Фигуры СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ

3.

без выселения
МПК E04C 1/00 – Строительные элементы в виде блоков или иной формы для
сооружения отдельных частей зданий

4.

5.

6.

Фигуры 1 СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Пролет
структуры
Мах.сжимающие
усилие раскоса, кН
(напряжение МПа)
Мах.растягив
ающее
усилие
раскоса, кН
Мах.усилие в
затяжке, кН
(напряжение
МПа)
(напряжение
МПа)
6
120,15 (7,68)
99,06 (6,34)
244,58 (240,4)
9
183,95 (11,16)
159,9 (10,23)
280,36 (275,58)
12
254,1 (15,56)
215,47 (12,73)
331,54 (325,88)
15
296,77 (18,99)
264,35 (13,79)
398,92 (392,12)
М

21.

22.

23.

24.

25.

26.

United States Patent (19)

27.

Martinez, Apeztegui et al.
54 PREFABRICATED SPATIAL STRUCTURE
76 Inventors: Juan Martinez Apeztegui, Jose Ma
Salaverria 13-8; Ignacio Odriazola
Espinosa de los Monteros, Sagrada
Familia 49, both of San Sebastian,
Spain
(21) Appl. No.: 940,513
22 Filed: Sep. 5, 1978
51) Int. Cl. ................................................ F6B 7/00
52 U.S.C. ..................................... 403/171; 403/320
58 Field of Search ............... 403/171, 172, 176, 170,
403/173, 174, 177, 178, 320, 46/29
(56) References Cited
U.S. PATENT DOCUMENTS
573,397 12/1896 De Graffenried et al. ... 403/320 X
3,980,408 9/1976 Jachmann ....................... 403/171 X
3,995,962 12/1976 Mylaeus .......................... 403/171 X
FOREIGN PATENT DOCUMENTS
539143 11/1931 Fed. Rep. of Germany ...... 403/171.
901955 6/1954 Fed. Rep. of Germany ...... 403/171
2615796 10/1977 Fed. Rep. of Germany ...... 403/171
2736635 10/1978 Fed. Rep. of Germany ...... 403/171
2233882 1/1975 France ................................ 403/17
410185 3/1945 Italy ........... 403/171
11 4,313,687
45 Feb. 2, 1982
475005 10/1952 Italy .................................... 403/173
Primary Examiner-James Kee Chi
Attorney, Agent, or Firm-Wenderoth, Lind & Ponack
57 ABSTRACT
A prefabricated spatial structure includes rods which
are rectilinear tubes having a circular section and closed
at each end by a cap which is joined to the tube by
means of an annular weld or any other convention sys
ten and which has a hole concentric with the axis of the
rod. The circular head of a special bolt is housed in the
interior part of the cap. The bolt includes two threaded
bodies having different diameters and opposite thread
ing directions, the threaded body closest to the head
having a smaller diameter than the diameter of the hole
of the cap. The other threaded body is situated at the
end of the bolt and has threads identical to that of the
holes made in a node. The difference in diameters of the
bodies is determined by a step which forms a flat or
truncated resting surface coaxial with the axis of the
bolt. The bolt is provided with a threaded nut which is
coupled to the threaded body having the greater diame
ter. Each node has a series of threaded holes, the axes of
which meet at the geometric center of the node.
10 Clains, 9 Drawing Figures

28.

29.

30.

Формула полезной модели

31.

Трехгранная ферма покрытия (перекрытия) из прямоугольных труб, включающая два верхних пояса,
объединенных уложенным по ним профнастилом, один нижний пояс, связанный с верхними поясами посредством
двух наклонных решеток, отличающаяся тем, что все стержни обеих решеток выполнены с одинаковыми
разделками их торцевых кромок и центрированы в бесфасоночных узлах на ребра между стенками (вертикальными
гранями) и полками (горизонтальными гранями) поясных

32.

Реферат
СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения
МПК E04C 1/00 – Строительные элементы в виде блоков или иной формы для сооружения
отдельных частей зданий
СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ
без выселения
Реферат:
Изобретение относится к области строительства, а именно к реконструкции 4 - 5
этажных крупнопанельных, крупноблочных, кирпичных жилых домов в условиях
городской застройки. Способ надстройки здания при реконструкции включает
устройство вдоль продольных стен вне зоны сжимаемой толщи грунта основания
фундамента здания буронабивных свай с ленточным ростверком, монтаж на нем
несущего металлического или железобетонного каркаса на всю высоту здания,
сооружение за пределами продольных стен с одного из торцов здания монтажной
площадки, высотой равной высоте здания, устройство по верхнему поясу каркаса и
монтажной площадки продольных направляющих. На направляющих над
монтажной площадкой на катках собирают укрупненные пилоны ,
комбинированные пространственные структуры пилонов, кровли из
«Комбинированных пространственных структур «МАРХИ ПСПК , «Кисловодск»
и блок-секции в виде объемных структурных элементов и последовательно
перемещают их посредством тросовой системы и тяговых лебедок по продольным
направляющим в проектное положение, в котором каждую блок-секцию
фиксируют путем омоноличивания катков и ее соединения с предыдущей. Способ
обеспечивает увеличение полезной площади здания при сохранении возможности
полноценного функционирования существующих помещений на период
реконструкции вне зависимости от погодных условий, сокращение цикла
выполняемых работ и снижение трудоемкости. Кроме того, способ дает
возможность отказаться от применения для монтажа надстройки грузоподъемных
машин, перемещающихся вдоль здания и исключить спуско-подъемные операции
над этим зданием. 30 ил
Описание изобретения СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения
МПК E04C 1/00 – Строительные элементы в виде блоков или иной формы для сооружения
отдельных частей зданий
Изобретение относится к области строительства, а именно к реконструкции 4-5- этажных
крупнопанельных, крупноблочных, кирпичных жилых домов в условиях городской застройки.
Известен способ реконструкции и надстройки здания, включающий поэтапный демонтаж
кровли и несущих элементов покрытия, проведение монтажно-восстановительных работ;
устройство ограждения вокруг здания для образования дополнительного объема в виде
помещений, балконов или лоджий, а со стороны фасада - надстройки с наклонным покрытием
[1].

33.

Данный способ имеет следующие недостатки: демонтаж покрытия и кровли невозможен без
выселения жильцов; необходимость организации склада во дворе здания в стесненных условиях
застройки; зависимость от метеоусловий.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ реконструкции здания,
включающий устройство по периметру здания, вне зоны сжимаемой толщи грунта основания
фундамента здания, буронабивных свай с ленточным ростверком, на котором затем
устанавливают несущие вертикальные опоры. При этом удаляют кровельное покрытие
существующего здания и на его месте устраивают сплошную монолитную железобетонную
предохранительную плиту, после чего на оголовки вертикальных опор монтируют несущие
фермы с параллельными поясами, на которых возводят надстройку вышележащих этажей и
производят перепланировку помещений здания путем удаления подоконных стеновых элементов
наружных стен и части внутренних перегородок и установки новых перегородок [2].
Однако рассмотренный способ имеет следующие недостатки: необходимость, в процессе
надстройки здания, перемещения грузоподъемного механизма вдоль здания; производство
спуско-подъемных работ непосредственно над зданием (что может сделать невозможной
эксплуатацию здания в процессе производства работ); значительная трудоемкость работ;
зависимость от погодных условий.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является увеличение
полезной площади здания при сохранении возможности полноценного функционирования
существующих помещений на период реконструкции вне зависимости от погодных условий;
сокращение цикла выполняемых работ и снижение их трудоемкости; разработка технологии
надстройки здания, позволяющей исключить производство спуско-подъемных работ
непосредственно над зданием и перемещение грузоподъемных машин вдоль здания.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе надстройки здания при его
реконструкции, включающем устройство вдоль продольных стен здания вне зоны сжимаемой
толщи грунта основания его фундамента буронабивных свай с ленточным ростверком, монтаж
на нем несущего металлического или железобетонного каркаса на всю высоту здания и
последующее сооружение надстройки; буронабивные сваи и несущий каркас устраивают вдоль
продольных стен, за пределами которых с одного из торцов здания сооружают монтажную
площадку, высотой равной высоте здания: по верхнему поясу каркаса и монтажной площадки
укладывают продольные направляющие, на которых над монтажной площадкой на катках
собирают укрупненные блок-секции надстройки в виде объемных структурных элементов с
утеплителем и последовательно перемещают их посредством тросовой системы и тяговых
лебедок по продольным направляющим в проектное положение, в котором каждую блок-секцию
фиксируют: жестко скрепляют катки с направляющими; соединяют блок-секции друг с другом
по периметру стыка. После устройства надстройки монтажную площадку и тяговые лебедки с
тросовой системой демонтируют.
Известно устройство буронабивных свай по периметру здания с устройством на них ростверка
и несущего каркаса, а также использование монтажной площадки. Однако из патентных
источников и научно- технической литературы авторам неизвестно устройство по верхнему
поясу пристроенного несущего каркаса и монтажной площадки продольных направляющих, на
которых над монтажной площадкой на катках собирают укрупненные блок-секции надстройки в
виде объемных структурных элементов с утеплителем и последовательно перемещают их
посредством тросовой системы и тяговой лебедки по продольным направляющим в проектное
положение.
На фиг. 1 изображено реконструируемое здание, поперечный разрез; на фиг. 2 - продольный
разрез 1-1 на фиг. 1; на фиг. 3 - вид сбоку (со стороны фасада здания).
Предлагаемый способ надстройки здания при реконструкции реализован следующим образом.

34.

В непосредственной близости от существующего здания 1 вдоль его продольных стен вне
зоны сжимаемой толщи грунта основания 2 и его фундамента 3 устраивают буронабивные сваи
4, по верху которых возводят ленточный монолитный железобетонный ростверк 5.
Буронабивные сваи не нарушают несущей способности сжимаемой толщи грунта под
фундаментом существующего здания, т. к. опираются на нижележащие слои грунта, и способны
воспринять в дальнейшем нагрузки от дополнительных конструкции обстройки 6 и надстройки
здания 7. На ростверке возводят несущий металлический или железобетонный каркас 8 на всю
высоту здания. Каркас крепят к зданию посредством анкеров 9. Одновременно, с возведением
несущего каркаса сооружают на предварительно подготовленном основании 10 монтажную
площадку 11 из инвентарных сборно-раэборных элементов (с одного из торцов здания за
пределами его продольных стен), высотой равной высоте здания. На монтажной площадке 11 на
уровне плит покрытия реконструируемого здания устанавливают тяговые лебедки 12. На
противоположном торце здания укрепляют оттяжные блоки 13 и собирают тросовую систему 14.
По верхнему поясу пристроенного каркаса 8 и монтажной площадки 11 укладывают и
закрепляют продольные, направляющие 15, на которых над монтажной площадкой 11 на катках
16 собирают укрупненные блок-секции 17 надстройки в виде объемных структурных элементов с
утеплителем.
Элементы блок-секций 17 монтируют с земли из отдельных частей или сборочных единиц при
помощи стрелового самоходного крана 18. Затем блок-секции 17 последовательно перемещают
посредством катков 16 и тяговых лебедок 12 с тросовой системой 14, крюки 19 которой
соединяют с проушинами 20 блок-секции, по продольным направляющим 15 в проектное
положение, в котором каждую блок-секцию 17 фиксируют путем омоноличивания катков 16 и ее
соединения с предыдущей блок-секцией. После устройства надстройки монтажную площадку 11
и тяговые лебедки 12 с оттяжными блоками 13 и тросовой системой 14 демонтируют.
Наличие монтажной площадки 11 позволяет производить сборку блок-секций 17 надстройки 7
с помощью стрелового самоходного крана 18 за пределами зоны, являющейся пятном застройки
реконструируемого здания и таким образом обеспечить безопасность проживания людей в этом
здании.
Наличие продольных направляющих 15 на несущем каркасе обстройки 6, катков 16 под блоксекциями 17, тяговых лебедок 12 на монтажной площадке 11 и оттяжных блоков 13 на торце
здания обеспечивает производство работ по устройству надстройки реконструируемого здания
путем последовательной надвижки блок-секций 17 на всю длину здания.
Все это дает возможность отказаться от применения для монтажа надстройки грузоподъемных
машин, перемещающихся вдоль здания и исключить спуско-подъемные операции над этим
зданием, что является основой для реконструкции здания без прекращения его эксплуатации, т.
е. без выселения жильцов. Последнее может иметь решающее значение при выборе наиболее
экономичного варианта реконструкции.
Кроме того, при использовании предлагаемого способа достигается сокращение сроков
реконструкции, устраняются работы по демонтажу покрытий здания, упрощается монтаж
сборочных единиц, сводятся к минимуму нежелательные воздействия на жильцов здания,
остается свободной зона по фасадам здания.
Наибольшая эффективность от применения предлагаемого способа достигается при
реконструкции узкокорпусных протяженных зданий. Важно отметить, что элементы
конструкции монтажной площадки, а также тяговые лебедки с оттяжными блоками и тросовой
системой, могут быть многократно использованы, что существенно повышает техникоэкономические показатели предлагаемого способа надстройки здания при его реконструкции.
Описание изобретения СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения

35.

МПК E04C 1/00 – Строительные элементы в виде блоков или иной формы для сооружения
отдельных частей зданий
Изобретение относится к области строительства, а именно к реконструкции 4-5- этажных
крупнопанельных, крупноблочных, кирпичных жилых домов в условиях городской застройки.
Известен способ реконструкции и надстройки здания, включающий поэтапный демонтаж
кровли и несущих элементов покрытия, проведение монтажно-восстановительных работ;
устройство ограждения вокруг здания для образования дополнительного объема в виде
помещений, балконов или лоджий, а со стороны фасада - надстройки с наклонным покрытием
[1].
Данный способ имеет следующие недостатки: демонтаж покрытия и кровли невозможен без
выселения жильцов; необходимость организации склада во дворе здания в стесненных условиях
застройки; зависимость от метеоусловий.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ реконструкции здания,
включающий устройство по периметру здания, вне зоны сжимаемой толщи грунта основания
фундамента здания, буронабивных свай с ленточным ростверком, на котором затем
устанавливают несущие вертикальные опоры. При этом удаляют кровельное покрытие
существующего здания и на его месте устраивают сплошную монолитную железобетонную
предохранительную плиту, после чего на оголовки вертикальных опор монтируют несущие
фермы с параллельными поясами, на которых возводят надстройку вышележащих этажей и
производят перепланировку помещений здания путем удаления подоконных стеновых элементов
наружных стен и части внутренних перегородок и установки новых перегородок [2].
Однако рассмотренный способ имеет следующие недостатки: необходимость, в процессе
надстройки здания, перемещения грузоподъемного механизма вдоль здания; производство
спуско-подъемных работ непосредственно над зданием (что может сделать невозможной
эксплуатацию здания в процессе производства работ); значительная трудоемкость работ;
зависимость от погодных условий.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является увеличение
полезной площади здания при сохранении возможности полноценного функционирования
существующих помещений на период реконструкции вне зависимости от погодных условий;
сокращение цикла выполняемых работ и снижение их трудоемкости; разработка технологии
надстройки здания, позволяющей исключить производство спуско-подъемных работ
непосредственно над зданием и перемещение грузоподъемных машин вдоль здания.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе надстройки здания при его
реконструкции, включающем устройство вдоль продольных стен здания вне зоны сжимаемой
толщи грунта основания его фундамента буронабивных свай с ленточным ростверком, монтаж
на нем несущего металлического или железобетонного каркаса на всю высоту здания и
последующее сооружение надстройки; буронабивные сваи и несущий каркас устраивают вдоль
продольных стен, за пределами которых с одного из торцов здания сооружают монтажную
площадку, высотой равной высоте здания: по верхнему поясу каркаса и монтажной площадки
укладывают продольные направляющие, на которых над монтажной площадкой на катках
собирают укрупненные блок-секции надстройки в виде объемных структурных элементов с
утеплителем и последовательно перемещают их посредством тросовой системы и тяговых
лебедок по продольным направляющим в проектное положение, в котором каждую блок-секцию
фиксируют: жестко скрепляют катки с направляющими; соединяют блок-секции друг с другом
по периметру стыка. После устройства надстройки монтажную площадку и тяговые лебедки с
тросовой системой демонтируют.
Известно устройство буронабивных свай по периметру здания с устройством на них ростверка
и несущего каркаса, а также использование монтажной площадки. Однако из патентных

36.

источников и научно- технической литературы авторам неизвестно устройство по верхнему
поясу пристроенного несущего каркаса и монтажной площадки продольных направляющих, на
которых над монтажной площадкой на катках собирают укрупненные блок-секции надстройки в
виде объемных структурных элементов с утеплителем и последовательно перемещают их
посредством тросовой системы и тяговой лебедки по продольным направляющим в проектное
положение.
На фиг. 1 изображено реконструируемое здание, поперечный разрез; на фиг. 2 - продольный
разрез 1-1 на фиг. 1; на фиг. 3 - вид сбоку (со стороны фасада здания).
Предлагаемый способ надстройки здания при реконструкции реализован следующим образом.
В непосредственной близости от существующего здания 1 вдоль его продольных стен вне
зоны сжимаемой толщи грунта основания 2 и его фундамента 3 устраивают буронабивные сваи
4, по верху которых возводят ленточный монолитный железобетонный ростверк 5.
Буронабивные сваи не нарушают несущей способности сжимаемой толщи грунта под
фундаментом существующего здания, т. к. опираются на нижележащие слои грунта, и способны
воспринять в дальнейшем нагрузки от дополнительных конструкции обстройки 6 и надстройки
здания 7. На ростверке возводят несущий металлический или железобетонный каркас 8 на всю
высоту здания. Каркас крепят к зданию посредством анкеров 9. Одновременно, с возведением
несущего каркаса сооружают на предварительно подготовленном основании 10 монтажную
площадку 11 из инвентарных сборно-раэборных элементов (с одного из торцов здания за
пределами его продольных стен), высотой равной высоте здания. На монтажной площадке 11 на
уровне плит покрытия реконструируемого здания устанавливают тяговые лебедки 12. На
противоположном торце здания укрепляют оттяжные блоки 13 и собирают тросовую систему 14.
По верхнему поясу пристроенного каркаса 8 и монтажной площадки 11 укладывают и
закрепляют продольные, направляющие 15, на которых над монтажной площадкой 11 на катках
16 собирают укрупненные блок-секции 17 надстройки в виде объемных структурных элементов с
утеплителем.
Элементы блок-секций 17 монтируют с земли из отдельных частей или сборочных единиц при
помощи стрелового самоходного крана 18. Затем блок-секции 17 последовательно перемещают
посредством катков 16 и тяговых лебедок 12 с тросовой системой 14, крюки 19 которой
соединяют с проушинами 20 блок-секции, по продольным направляющим 15 в проектное
положение, в котором каждую блок-секцию 17 фиксируют путем омоноличивания катков 16 и ее
соединения с предыдущей блок-секцией. После устройства надстройки монтажную площадку 11
и тяговые лебедки 12 с оттяжными блоками 13 и тросовой системой 14 демонтируют.
Наличие монтажной площадки 11 позволяет производить сборку блок-секций 17 надстройки 7
с помощью стрелового самоходного крана 18 за пределами зоны, являющейся пятном застройки
реконструируемого здания и таким образом обеспечить безопасность проживания людей в этом
здании.
Наличие продольных направляющих 15 на несущем каркасе обстройки 6, катков 16 под блоксекциями 17, тяговых лебедок 12 на монтажной площадке 11 и оттяжных блоков 13 на торце
здания обеспечивает производство работ по устройству надстройки реконструируемого здания
путем последовательной надвижки блок-секций 17 на всю длину здания.
Все это дает возможность отказаться от применения для монтажа надстройки грузоподъемных
машин, перемещающихся вдоль здания и исключить спуско-подъемные операции над этим
зданием, что является основой для реконструкции здания без прекращения его эксплуатации, т.
е. без выселения жильцов. Последнее может иметь решающее значение при выборе наиболее
экономичного варианта реконструкции.
Кроме того, при использовании предлагаемого способа достигается сокращение сроков
реконструкции, устраняются работы по демонтажу покрытий здания, упрощается монтаж

37.

сборочных единиц, сводятся к минимуму нежелательные воздействия на жильцов здания,
остается свободной зона по фасадам здания.
Наибольшая эффективность от применения предлагаемого способа достигается при
реконструкции узкокорпусных протяженных зданий. Важно отметить, что элементы
конструкции монтажной площадки, а также тяговые лебедки с оттяжными блоками и тросовой
системой, могут быть многократно использованы, что существенно повышает техникоэкономические показатели предлагаемого способа надстройки здания при его реконструкции.
Формула изобретения СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ без
выселения
МПК E04C 1/00 – Строительные элементы в виде блоков или иной формы для сооружения
отдельных частей зданий
Способ надстройки здания при реконструкции, включающий
устройство вне зоны сжимаемой толщи грунта основания
фундамента здания буронабивных свай с ленточным ростверком,
монтаж на нем несущего металлического или железобетонного
каркаса на всю высоту здания и последующее сооружение
надстройки, отличающийся тем, что буронабивные сваи и несущий
каркас устраивают вдоль продольных стен, за пределами которых с
одного из торцов здания сооружают монтажную площадку,
высотой, равной высоте здания, по верхнему поясу каркаса и
монтажной площадки укладывают и закрепляют продольные
направляющие, на которых над монтажной площадкой на катках
собирают укрупненные комбинированные пространственные
структура Белорусский строительный институт (RU -80417
Комбинированная пространственная структура» .Брест , Беларусь)
МАРХИ, ПСПК «Кисловодсв» , ЛенЗНИИЭП , с использованием
приставных комбинированных сборных пилонов для устройства
балконов, эркеров и блок-секции надстройки в виде объемных
структурных элементов и последовательно перемещают их
посредством тросовой системы и тяговых лебедок по продольным
направляющим в проектное положение, в котором каждую блоксекцию фиксируют путем омоноличивания катков и ее соединения с
предыдущей, без выселения жильцов пятиэтажки (хрущевки)
При оформлении изобретения использовались изобретения блока
НАТО : США, CCCP, Беларусь, Торговой компании «РФ-Россия» :
№№ 2140509 E 04 H 1/02, MPK E04 G 23/00 RU 2043465,
2121553, Малафеев 2336399, 2021450, Насадка 2579073, SU

38.

1823907 ( нет в общей доступности), 2534552, 2664562, 2174579,
Курортный , 2597901, полезная модель 154158, Марутяна
Александр Суренович г.Кисловодск №№ 153753, 2228415, 2228415,
2136822, Способ надстройки зданий №№ 2116417, 2336399,
2484219
Дата поСТУПЛЕНИЯ
оригиналов документов заявки
(21) РЕГИСТРАЦИОННЫЙ №
ВХОДЯЩИЙ №
(85) ДАТА ПЕРЕВОДА международной заявки на национальную фазу
АДРЕС ДЛЯ ПЕРЕПИСКИ
(полный почтовый адрес, имя или
наименование адресата)
(86)
(регистрационный номер международной заявки и дата
международной подачи, установленные получающим
ведомством)
197371, Санкт-Петербург, а/я газета «Земля РОССИИ»
Адрес патентного поверенного (эксперта) 190005, 2-я
Красноармейская ул дом 4 СПб ГАСУ Х.Н.Мажиев
[email protected] [email protected] (921) 962-67-78,
(981) 886-57-42, (981) 276-49-92 , (911) 175-84-65
(87)
(номер и дата международной публикации международной
заявки)
Телефон: Факс: E-mail: [email protected]
(921) - 962-67-78,
(911) 175-84-65
Телефон: (812) 694-78-10
ЗАЯВЛЕНИЕ
о выдаче патента Российской Федерации
на полезную модель
Факс:
E-mail: [email protected]
В Федеральную службу по интеллектуальной собственности, патентам
и товарным знакам
Бережковская наб., 30, корп.1, Москва, Г-59, ГСП-5, 123995
(54) НАЗВАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения
МПК У04 С 1/00

39.

(71) ЗАЯВИТЕЛЬ (Указывается полное имя или наименование (согласно учредительному документу),
место жительство или место нахождения, включая официальное наименование страны и полный
почтовый адрес)
ОГРН
Богданова Ирина Александровна
Коваленко Александр Иванович
Уздин Александр Михайлович
Егорова Ольга Александровна
КОД страны по стандарту
Елисеев Владик Кирилловна
ВОИС ST. 3
Елисеева Яна Кирилловна
(если он установлен)
Коваленко Елена Ивановна
Мажиев Хасан Нажоевич
(74) ПРЕДСТАВИТЕЛЬ(И) ЗАЯВИТЕЛЯ
Указанное(ые) ниже лицо(а) назначено(назначены) заявителем(заявителями) для ведения дел по
получению патента от его(их) имени в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам
и товарным знакам
Фамилия, имя, отчество (если оно имеется)
Адрес: Адрес патентного поверенного (эксперта) 190005, 2-я Красноармейская ул
Является
Патентным(и) поверенным(и)
Факс:
(812) 694-78-10
Иным
представителем
E-mail: [email protected]
Телефон:
694-78-10
дом 4 СПб ГАСУ Е.И.Коваленко [email protected] (911) 175-84-65
Бланк заявления ПМ
лист 1
Срок представительства
(заполняется в случае назначения иного представителя без представления доверенности)
Регистрационный (е)
номер (а) патентного(ых)
поверенного(ых)
Полный почтовый адрес места жительства,
муниципальным заказчиком, включающий официальное наименование
страны и ее код по стандарту ВОИС ST. 3
Указанное(72)
лицоАвтор
является
(указывается полное имя)
государственным заказчиком
исполнитель работ____________________________________________________________
( указать наименование)
исполнителем работ по
государственному
муниципальному контракту,
Богданова Ирина
Александровна
заказчик
работ ______________________________________________________________
( указать наименование)
Коваленко Александр Иванович
197371, СПб , а/я газета «Земля
Контракт
от _________________________ №РОССИИ» Адрес патентного поверенного
Уздин Александр
Михайлович
(эксперта) 190005, 2-я Красноармейская
Егорова Ольга
Александровна
_________________________________________
Елисеев Владик Кирилловна
ул дом 4 СПб ГАСУ Х.Н.Мажиев
[email protected]
Елисеева Яна Кирилловна
(911) 175-84-65, тел / факс (812) 694-78-10
Коваленко Елена Ивановна
Мажиев Хасан Нажоевич
Я __________________________________________________________________________________________
(полное имя)

40.

прошу не упоминать меня как автора при публикации сведений
о заявке
о выдаче патента.
Подпись автора
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИЛАГАЕМЫХ ДОКУМЕНТОВ:
Кол-во л. в 1 экз.
Кол-во экз.
описание полезной модели
4
1
формула полезной модели
1
1
чертеж(и) и иные материалы
30
1
реферат
1
1
1
1
документ об уплате патентной пошлины
(указать)
документ, подтверждающий наличие оснований
для освобождения от уплаты патентной пошлины
для уменьшения размера патентной
пошлины
для отсрочки уплаты патентной пошлины
копия первой заявки
(при испрашивании конвенционного приоритета)
перевод заявки на русский язык
доверенность
другой документ (указать)
Фигуры чертежей, предлагаемые для публикации с рефератом ______________________________________________
(указать)
Бланк заявления ПМ
лист 2

41.

ЗАЯВЛЕНИЕ НА ПРИОРИТЕТ (Заполняется только при испрашивании приоритета более раннего, чем дата подачи заявки)
Прошу установить приоритет полезной модели по дате
1
подачи первой заявки в государстве-участнике Парижской конвенции по охране промышленной собственности
(п.1 ст.1382 Гражданского кодекса Российской Федерации) (далее - Кодекс)
2
поступления дополнительных материалов к более ранней заявке (п.2 ст. 1381 Кодекса)
3
подачи более ранней заявки (п.3 ст.1381 Кодекса)
4
(более ранняя заявка считается отозванной на дату подачи настоящей заявки)
подачи/приоритета первоначальной заявки (п. 4 ст. 1381 Кодекса), из которой выделена настоящая заявка
№ первой (более ранней, первоначальной)
заявки
Дата
испрашиваемого
приоритета
15.06.2023
(33) Код страны
подачи
по стандарту
ВОИС ST. 3
(при испрашивании конвенционного
приоритета)
1.
2.
3.
ХОДАТАЙСТВО ЗАЯВИТЕЛЯ: Прикладывается об освобождении от государственной
пошлины, как ветеран боевых действий
начать рассмотрение международной заявки ранее установленного срока (п.1 ст. 1396 Кодекса)
Подпись

42.

Подпись заявителя или патентного поверенного, или иного представителя заявителя, дата подписи (при подписании от
ни юридического лица подпись руководителя или иного уполномоченного на это лица удостоверяется печатью)
Бланк заявления ПМ
лист 3
лата услуг ФИПС per заявки на выд патента РФ на полезную
Дата отправки 16.06.23
дель и принятия решения по результатам формальной
пертизы госпошлина на плезн. модель "Опора
йсмоизолирующая
"гармошка"
2500.000 Заявка
ХОДАТАЙСТВО
ОбЕ04Н9/02
освобождении
от уплаты патентной пошлины как ветеран
2018129421/20(047400)
от 29.08.2018<неиДве
тысячи 500 ст 13 Положение о пошлинах
боевых
действий , согласно
б Опора сейсмоизолирующая "гармошка" Зам зав отд. ФИПС
.Мурзина
240-34-76
т. адр. 197371,(499)
СПб, прю
Королева дом 30 к 1 кв 135 тел факс (812) 694-78-10
итель физическиеКоваленко
лица Богданова
Ирина Александровна
и др
едставитель:
Елена Ивановна
адрес: 197371, Санкт-Петерубург,
197371, СПб, пр. Королева дом 30 к 1 кв 135 или
я «Газета Земля
России» Иванович
валенко
Александр
Уздин
ександр Михайлович
Егорова Ольга
ександровна
орой адрес для переписки: 197371, Санкт-Петербург, а/я газета «Земля РОССИИ» + 7 (911) 175-84-65, (921) 962-67-78, (812) 694-78-10
исеев
Владик Кирилловна
ководителю
ФИПС г Москва 125993, Бережковская наб , 30 корп 1 ГСП -3 и гл специалисту отдела
НОЙ ПРЕДСТАВИТЕЛЬ (полное имя, местонахождение)
ормальной экспертизы заявок на изобртения ФИПС Е.С.Нефедова тел 8 (495) 531-65-63 , факс: (8-495)
исеева
Янател
Кирилловна
1-63-18,
(8-499) 240-60-15
ЗАЯВЛЕНИЕ
освобождении отФакс:
патентной
пошлины согласно пункта 13 Положение о пошлине в РФ
ефон: моб:Елена
89117626150
Телекс: моб: О
89218718396
3780709
валенко
Ивановна
ыдачи патента РФ на изобретение: СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения
жиев Хасан Нажоевич
К У04 С 1/00
асно п 13 Положения о пошлинах от уплаты пошлины Федеральный институт промышленной собственности ФМПС освобождается автор полезной модели ,
ющийся ветераном боевых действий испрашиваемый патент
//www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_82755/df190ef722d41661ade3e070a259dad5aa252656/
платы пошлин, указанных в пункте 12 настоящего Положения, освобождается: физическое лицо, указанное в пункте 12 , настоящего
ожения, являющееся ветераном Великой Отечественной войны,ветераном боевых действий на территории СССР, на территории Российской Федерации и на
иториях других государств (далее -ветераны боевых действий); коллектив авторов, испрашивающихпатент на свое имя, или патентообладателей, каждый из
рыхявляется ветераном Великой Отечественной войны, ветераном
орно- разборный железнодорожный мост E 01D 15/14,
явление Прошу предоставить мне льготы и освобождении от патентной пошлины согласно
азанных в пункте 12 настоящего Положения, освобождается: физическое лицо, указанное в пункте 12 и
нкта 1 статья 296 Налогового кодекса РФ о выдачи патента на изобретение ветеран боевых действий
Кол- во
Кол-во
Приложение(я) к заявлению:
а Северном
Кавказе
1994-1995
ггдействий -письмо прилагается
документ об уплате
пошлины Освобожден
Ветеран боевых
1
1
экз.
стр.

43.

листы для продолжения
заменяющие листы Заявления о выдаче патента
Ходатайство (указать):
1
1
пись изобретателя
ать Дата 15.06.2023
При оформлении изобретения использовались изобретения блока
НАТО : США, CCCP, Беларусь, Торговой компании «РФ-Россия» :
№№ 2140509 E 04 H 1/02, MPK E04 G 23/00 RU 2043465,
2121553, Малафеев 2336399, 2021450, Насадка 2579073, SU
1823907 ( нет в общей доступности), 2534552, 2664562, 2174579,
Курортный , 2597901, полезная модель 154158, Марутяна
Александр Суренович г.Кисловодск №№ 153753, 2228415, 2228415,
2136822, Способ надстройки зданий №№ 2116417, 2336399,
2484219 и др стран ЕС
Фигуры СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ
РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения
МПК E04C 1/00 – Строительные элементы в виде блоков или иной
формы для сооружения отдельных частей зданий
Фигуры 1 СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ
РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения
Пролет структуры
Мах.сжимающие усилие раскоса, кН (напряжение МПа)
Мах.растягивающее усилие раскоса, кН
(напряжение МПа)
Мах.усилие в затяжке, кН (напряжение МПа)
Мах.перемещение, мм
6
120,15 (7,68)

44.

99,06 (6,34)
244,58 (240,4)
46,03
9
183,95 (11,16)
159,9 (10,23)
280,36 (275,58)
57,44
12
254,1 (15,56)
215,47 (12,73)
331,54 (325,88)
73,34
15
296,77 (18,99)
264,35 (13,79)
398,92 (392,12)
98,26
United States Patent (19)
Martinez, Apeztegui et al.
54 PREFABRICATED SPATIAL STRUCTURE
76 Inventors: Juan Martinez Apeztegui, Jose Ma
Salaverria 13-8; Ignacio Odriazola
Espinosa de los Monteros, Sagrada
Familia 49, both of San Sebastian,
Spain
(21) Appl. No.: 940,513
22 Filed: Sep. 5, 1978
51) Int. Cl. ................................................ F6B 7/00
52 U.S.C. ..................................... 403/171; 403/320
58 Field of Search ............... 403/171, 172, 176, 170,
403/173, 174, 177, 178, 320, 46/29
(56) References Cited
U.S. PATENT DOCUMENTS
573,397 12/1896 De Graffenried et al. ... 403/320 X

45.

3,980,408 9/1976 Jachmann ....................... 403/171 X
3,995,962 12/1976 Mylaeus .......................... 403/171 X
FOREIGN PATENT DOCUMENTS
539143 11/1931 Fed. Rep. of Germany ...... 403/171.
901955 6/1954 Fed. Rep. of Germany ...... 403/171
2615796 10/1977 Fed. Rep. of Germany ...... 403/171
2736635 10/1978 Fed. Rep. of Germany ...... 403/171
2233882 1/1975 France ................................ 403/17
410185 3/1945 Italy ........... 403/171
11 4,313,687
45 Feb. 2, 1982
475005 10/1952 Italy .................................... 403/173
Primary Examiner-James Kee Chi
Attorney, Agent, or Firm-Wenderoth, Lind & Ponack
57 ABSTRACT
A prefabricated spatial structure includes rods which
are rectilinear tubes having a circular section and closed
at each end by a cap which is joined to the tube by
means of an annular weld or any other convention sys
ten and which has a hole concentric with the axis of the
rod. The circular head of a special bolt is housed in the
interior part of the cap. The bolt includes two threaded
bodies having different diameters and opposite thread
ing directions, the threaded body closest to the head
having a smaller diameter than the diameter of the hole
of the cap. The other threaded body is situated at the
end of the bolt and has threads identical to that of the
holes made in a node. The difference in diameters of the
bodies is determined by a step which forms a flat or
truncated resting surface coaxial with the axis of the
bolt. The bolt is provided with a threaded nut which is
coupled to the threaded body having the greater diame
ter. Each node has a series of threaded holes, the axes of
which meet at the geometric center of the node.
10 Clains, 9 Drawing Figures

46.

Формула полезной модели
Трехгранная ферма покрытия (перекрытия) из прямоугольных труб,
включающая два верхних пояса, объединенных уложенным по ним
профнастилом, один нижний пояс, связанный с верхними поясами
посредством двух наклонных решеток, отличающаяся тем, что все
стержни обеих решеток выполнены с одинаковыми разделками их
торцевых кромок и центрированы в бесфасоночных узлах на ребра
между стенками (вертикальными гранями) и полками
(горизонтальными гранями) поясных
Реферат СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ
РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения
МПК E04C 1/00 – Строительные элементы в виде блоков или иной
формы для сооружения отдельных частей зданий
СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ
РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения
Реферат:
Изобретение относится к области строительства, а именно к
реконструкции 4 - 5 этажных крупнопанельных, крупноблочных,
кирпичных жилых домов в условиях городской застройки. Способ
надстройки здания при реконструкции включает устройство вдоль
продольных стен вне зоны сжимаемой толщи грунта основания
фундамента здания буронабивных свай с ленточным ростверком,
монтаж на нем несущего металлического или железобетонного
каркаса на всю высоту здания, сооружение за пределами продольных
стен с одного из торцов здания монтажной площадки, высотой
равной высоте здания, устройство по верхнему поясу каркаса и
монтажной площадки продольных направляющих. На
направляющих над монтажной площадкой на катках собирают
укрупненные пилоны , комбинированные пространственные
структуры пилонов, кровли из «Комбинированных
пространственных структур «МАРХИ ПСПК , «Кисловодск» и
блок-секции в виде объемных структурных элементов и
последовательно перемещают их посредством тросовой системы и
тяговых лебедок по продольным направляющим в проектное

47.

положение, в котором каждую блок-секцию фиксируют путем
омоноличивания катков и ее соединения с предыдущей. Способ
обеспечивает увеличение полезной площади здания при сохранении
возможности полноценного функционирования существующих
помещений на период реконструкции вне зависимости от погодных
условий, сокращение цикла выполняемых работ и снижение
трудоемкости. Кроме того, способ дает возможность отказаться от
применения для монтажа надстройки грузоподъемных машин,
перемещающихся вдоль здания и исключить спуско-подъемные
операции над этим зданием. 30 ил
Описание изобретения СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного
ЗДАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения
МПК E04C 1/00 – Строительные элементы в виде блоков или иной
формы для сооружения отдельных частей зданий
Изобретение относится к области строительства, а именно к
реконструкции 4-5- этажных крупнопанельных, крупноблочных,
кирпичных жилых домов в условиях городской застройки.
Известен способ реконструкции и надстройки здания, включающий
поэтапный демонтаж кровли и несущих элементов покрытия,
проведение монтажно-восстановительных работ; устройство
ограждения вокруг здания для образования дополнительного объема
в виде помещений, балконов или лоджий, а со стороны фасада надстройки с наклонным покрытием [1].
Данный способ имеет следующие недостатки: демонтаж покрытия и
кровли невозможен без выселения жильцов; необходимость
организации склада во дворе здания в стесненных условиях
застройки; зависимость от метеоусловий.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ
реконструкции здания, включающий устройство по периметру
здания, вне зоны сжимаемой толщи грунта основания фундамента
здания, буронабивных свай с ленточным ростверком, на котором
затем устанавливают несущие вертикальные опоры. При этом
удаляют кровельное покрытие существующего здания и на его месте

48.

устраивают сплошную монолитную железобетонную
предохранительную плиту, после чего на оголовки вертикальных
опор монтируют несущие фермы с параллельными поясами, на
которых возводят надстройку вышележащих этажей и производят
перепланировку помещений здания путем удаления подоконных
стеновых элементов наружных стен и части внутренних перегородок
и установки новых перегородок [2].
Однако рассмотренный способ имеет следующие недостатки:
необходимость, в процессе надстройки здания, перемещения
грузоподъемного механизма вдоль здания; производство спускоподъемных работ непосредственно над зданием (что может сделать
невозможной эксплуатацию здания в процессе производства работ);
значительная трудоемкость работ; зависимость от погодных
условий.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение,
является увеличение полезной площади здания при сохранении
возможности полноценного функционирования существующих
помещений на период реконструкции вне зависимости от погодных
условий; сокращение цикла выполняемых работ и снижение их
трудоемкости; разработка технологии надстройки здания,
позволяющей исключить производство спуско-подъемных работ
непосредственно над зданием и перемещение грузоподъемных
машин вдоль здания.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе надстройки
здания при его реконструкции, включающем устройство вдоль
продольных стен здания вне зоны сжимаемой толщи грунта
основания его фундамента буронабивных свай с ленточным
ростверком, монтаж на нем несущего металлического или
железобетонного каркаса на всю высоту здания и последующее
сооружение надстройки; буронабивные сваи и несущий каркас
устраивают вдоль продольных стен, за пределами которых с одного
из торцов здания сооружают монтажную площадку, высотой равной
высоте здания: по верхнему поясу каркаса и монтажной площадки
укладывают продольные направляющие, на которых над монтажной

49.

площадкой на катках собирают укрупненные блок-секции
надстройки в виде объемных структурных элементов с утеплителем
и последовательно перемещают их посредством тросовой системы и
тяговых лебедок по продольным направляющим в проектное
положение, в котором каждую блок-секцию фиксируют: жестко
скрепляют катки с направляющими; соединяют блок-секции друг с
другом по периметру стыка. После устройства надстройки
монтажную площадку и тяговые лебедки с тросовой системой
демонтируют.
Известно устройство буронабивных свай по периметру здания с
устройством на них ростверка и несущего каркаса, а также
использование монтажной площадки. Однако из патентных
источников и научно- технической литературы авторам неизвестно
устройство по верхнему поясу пристроенного несущего каркаса и
монтажной площадки продольных направляющих, на которых над
монтажной площадкой на катках собирают укрупненные блоксекции надстройки в виде объемных структурных элементов с
утеплителем и последовательно перемещают их посредством
тросовой системы и тяговой лебедки по продольным направляющим
в проектное положение.
На фиг. 1 изображено реконструируемое здание, поперечный разрез;
на фиг. 2 - продольный разрез 1-1 на фиг. 1; на фиг. 3 - вид сбоку (со
стороны фасада здания).
Предлагаемый способ надстройки здания при реконструкции
реализован следующим образом.
В непосредственной близости от существующего здания 1 вдоль его
продольных стен вне зоны сжимаемой толщи грунта основания 2 и
его фундамента 3 устраивают буронабивные сваи 4, по верху
которых возводят ленточный монолитный железобетонный ростверк
5.
Буронабивные сваи не нарушают несущей способности сжимаемой
толщи грунта под фундаментом существующего здания, т. к.
опираются на нижележащие слои грунта, и способны воспринять в

50.

дальнейшем нагрузки от дополнительных конструкции обстройки 6
и надстройки здания 7. На ростверке возводят несущий
металлический или железобетонный каркас 8 на всю высоту здания.
Каркас крепят к зданию посредством анкеров 9. Одновременно, с
возведением несущего каркаса сооружают на предварительно
подготовленном основании 10 монтажную площадку 11 из
инвентарных сборно-раэборных элементов (с одного из торцов
здания за пределами его продольных стен), высотой равной высоте
здания. На монтажной площадке 11 на уровне плит покрытия
реконструируемого здания устанавливают тяговые лебедки 12. На
противоположном торце здания укрепляют оттяжные блоки 13 и
собирают тросовую систему 14. По верхнему поясу пристроенного
каркаса 8 и монтажной площадки 11 укладывают и закрепляют
продольные, направляющие 15, на которых над монтажной
площадкой 11 на катках 16 собирают укрупненные блок-секции 17
надстройки в виде объемных структурных элементов с утеплителем.
Элементы блок-секций 17 монтируют с земли из отдельных частей
или сборочных единиц при помощи стрелового самоходного крана
18. Затем блок-секции 17 последовательно перемещают посредством
катков 16 и тяговых лебедок 12 с тросовой системой 14, крюки 19
которой соединяют с проушинами 20 блок-секции, по продольным
направляющим 15 в проектное положение, в котором каждую блоксекцию 17 фиксируют путем омоноличивания катков 16 и ее
соединения с предыдущей блок-секцией. После устройства
надстройки монтажную площадку 11 и тяговые лебедки 12 с
оттяжными блоками 13 и тросовой системой 14 демонтируют.
Наличие монтажной площадки 11 позволяет производить сборку
блок-секций 17 надстройки 7 с помощью стрелового самоходного
крана 18 за пределами зоны, являющейся пятном застройки
реконструируемого здания и таким образом обеспечить безопасность
проживания людей в этом здании.
Наличие продольных направляющих 15 на несущем каркасе
обстройки 6, катков 16 под блок-секциями 17, тяговых лебедок 12 на
монтажной площадке 11 и оттяжных блоков 13 на торце здания
обеспечивает производство работ по устройству надстройки

51.

реконструируемого здания путем последовательной надвижки блоксекций 17 на всю длину здания.
Все это дает возможность отказаться от применения для монтажа
надстройки грузоподъемных машин, перемещающихся вдоль здания
и исключить спуско-подъемные операции над этим зданием, что
является основой для реконструкции здания без прекращения его
эксплуатации, т. е. без выселения жильцов. Последнее может иметь
решающее значение при выборе наиболее экономичного варианта
реконструкции.
Кроме того, при использовании предлагаемого способа достигается
сокращение сроков реконструкции, устраняются работы по
демонтажу покрытий здания, упрощается монтаж сборочных
единиц, сводятся к минимуму нежелательные воздействия на
жильцов здания, остается свободной зона по фасадам здания.
Наибольшая эффективность от применения предлагаемого способа
достигается при реконструкции узкокорпусных протяженных
зданий. Важно отметить, что элементы конструкции монтажной
площадки, а также тяговые лебедки с оттяжными блоками и
тросовой системой, могут быть многократно использованы, что
существенно повышает технико-экономические показатели
предлагаемого способа надстройки здания при его реконструкции.
Описание изобретения СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного
ЗДАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения
МПК E04C 1/00 – Строительные элементы в виде блоков или иной
формы для сооружения отдельных частей зданий
Изобретение относится к области строительства, а именно к
реконструкции 4-5- этажных крупнопанельных, крупноблочных,
кирпичных жилых домов в условиях городской застройки.
Известен способ реконструкции и надстройки здания, включающий
поэтапный демонтаж кровли и несущих элементов покрытия,
проведение монтажно-восстановительных работ; устройство
ограждения вокруг здания для образования дополнительного объема

52.

в виде помещений, балконов или лоджий, а со стороны фасада надстройки с наклонным покрытием [1].
Данный способ имеет следующие недостатки: демонтаж покрытия и
кровли невозможен без выселения жильцов; необходимость
организации склада во дворе здания в стесненных условиях
застройки; зависимость от метеоусловий.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ
реконструкции здания, включающий устройство по периметру
здания, вне зоны сжимаемой толщи грунта основания фундамента
здания, буронабивных свай с ленточным ростверком, на котором
затем устанавливают несущие вертикальные опоры. При этом
удаляют кровельное покрытие существующего здания и на его месте
устраивают сплошную монолитную железобетонную
предохранительную плиту, после чего на оголовки вертикальных
опор монтируют несущие фермы с параллельными поясами, на
которых возводят надстройку вышележащих этажей и производят
перепланировку помещений здания путем удаления подоконных
стеновых элементов наружных стен и части внутренних перегородок
и установки новых перегородок [2].
Однако рассмотренный способ имеет следующие недостатки:
необходимость, в процессе надстройки здания, перемещения
грузоподъемного механизма вдоль здания; производство спускоподъемных работ непосредственно над зданием (что может сделать
невозможной эксплуатацию здания в процессе производства работ);
значительная трудоемкость работ; зависимость от погодных
условий.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение,
является увеличение полезной площади здания при сохранении
возможности полноценного функционирования существующих
помещений на период реконструкции вне зависимости от погодных
условий; сокращение цикла выполняемых работ и снижение их
трудоемкости; разработка технологии надстройки здания,
позволяющей исключить производство спуско-подъемных работ

53.

непосредственно над зданием и перемещение грузоподъемных
машин вдоль здания.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе надстройки
здания при его реконструкции, включающем устройство вдоль
продольных стен здания вне зоны сжимаемой толщи грунта
основания его фундамента буронабивных свай с ленточным
ростверком, монтаж на нем несущего металлического или
железобетонного каркаса на всю высоту здания и последующее
сооружение надстройки; буронабивные сваи и несущий каркас
устраивают вдоль продольных стен, за пределами которых с одного
из торцов здания сооружают монтажную площадку, высотой равной
высоте здания: по верхнему поясу каркаса и монтажной площадки
укладывают продольные направляющие, на которых над монтажной
площадкой на катках собирают укрупненные блок-секции
надстройки в виде объемных структурных элементов с утеплителем
и последовательно перемещают их посредством тросовой системы и
тяговых лебедок по продольным направляющим в проектное
положение, в котором каждую блок-секцию фиксируют: жестко
скрепляют катки с направляющими; соединяют блок-секции друг с
другом по периметру стыка. После устройства надстройки
монтажную площадку и тяговые лебедки с тросовой системой
демонтируют.
Известно устройство буронабивных свай по периметру здания с
устройством на них ростверка и несущего каркаса, а также
использование монтажной площадки. Однако из патентных
источников и научно- технической литературы авторам неизвестно
устройство по верхнему поясу пристроенного несущего каркаса и
монтажной площадки продольных направляющих, на которых над
монтажной площадкой на катках собирают укрупненные блоксекции надстройки в виде объемных структурных элементов с
утеплителем и последовательно перемещают их посредством
тросовой системы и тяговой лебедки по продольным направляющим
в проектное положение.
На фиг. 1 изображено реконструируемое здание, поперечный разрез;
на фиг. 2 - продольный разрез 1-1 на фиг. 1; на фиг. 3 - вид сбоку (со
стороны фасада здания).

54.

Предлагаемый способ надстройки здания при реконструкции
реализован следующим образом.
В непосредственной близости от существующего здания 1 вдоль его
продольных стен вне зоны сжимаемой толщи грунта основания 2 и
его фундамента 3 устраивают буронабивные сваи 4, по верху
которых возводят ленточный монолитный железобетонный ростверк
5.
Буронабивные сваи не нарушают несущей способности сжимаемой
толщи грунта под фундаментом существующего здания, т. к.
опираются на нижележащие слои грунта, и способны воспринять в
дальнейшем нагрузки от дополнительных конструкции обстройки 6
и надстройки здания 7. На ростверке возводят несущий
металлический или железобетонный каркас 8 на всю высоту здания.
Каркас крепят к зданию посредством анкеров 9. Одновременно, с
возведением несущего каркаса сооружают на предварительно
подготовленном основании 10 монтажную площадку 11 из
инвентарных сборно-раэборных элементов (с одного из торцов
здания за пределами его продольных стен), высотой равной высоте
здания. На монтажной площадке 11 на уровне плит покрытия
реконструируемого здания устанавливают тяговые лебедки 12. На
противоположном торце здания укрепляют оттяжные блоки 13 и
собирают тросовую систему 14. По верхнему поясу пристроенного
каркаса 8 и монтажной площадки 11 укладывают и закрепляют
продольные, направляющие 15, на которых над монтажной
площадкой 11 на катках 16 собирают укрупненные блок-секции 17
надстройки в виде объемных структурных элементов с утеплителем.
Элементы блок-секций 17 монтируют с земли из отдельных частей
или сборочных единиц при помощи стрелового самоходного крана
18. Затем блок-секции 17 последовательно перемещают посредством
катков 16 и тяговых лебедок 12 с тросовой системой 14, крюки 19
которой соединяют с проушинами 20 блок-секции, по продольным
направляющим 15 в проектное положение, в котором каждую блоксекцию 17 фиксируют путем омоноличивания катков 16 и ее

55.

соединения с предыдущей блок-секцией. После устройства
надстройки монтажную площадку 11 и тяговые лебедки 12 с
оттяжными блоками 13 и тросовой системой 14 демонтируют.
Наличие монтажной площадки 11 позволяет производить сборку
блок-секций 17 надстройки 7 с помощью стрелового самоходного
крана 18 за пределами зоны, являющейся пятном застройки
реконструируемого здания и таким образом обеспечить безопасность
проживания людей в этом здании.
Наличие продольных направляющих 15 на несущем каркасе
обстройки 6, катков 16 под блок-секциями 17, тяговых лебедок 12 на
монтажной площадке 11 и оттяжных блоков 13 на торце здания
обеспечивает производство работ по устройству надстройки
реконструируемого здания путем последовательной надвижки блоксекций 17 на всю длину здания.
Все это дает возможность отказаться от применения для монтажа
надстройки грузоподъемных машин, перемещающихся вдоль здания
и исключить спуско-подъемные операции над этим зданием, что
является основой для реконструкции здания без прекращения его
эксплуатации, т. е. без выселения жильцов. Последнее может иметь
решающее значение при выборе наиболее экономичного варианта
реконструкции.
Кроме того, при использовании предлагаемого способа достигается
сокращение сроков реконструкции, устраняются работы по
демонтажу покрытий здания, упрощается монтаж сборочных
единиц, сводятся к минимуму нежелательные воздействия на
жильцов здания, остается свободной зона по фасадам здания.
Наибольшая эффективность от применения предлагаемого способа
достигается при реконструкции узкокорпусных протяженных
зданий. Важно отметить, что элементы конструкции монтажной
площадки, а также тяговые лебедки с оттяжными блоками и
тросовой системой, могут быть многократно использованы, что
существенно повышает технико-экономические показатели
предлагаемого способа надстройки здания при его реконструкции.

56.

Формула изобретения СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного
ЗДАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения
МПК E04C 1/00 – Строительные элементы в виде блоков или иной
формы для сооружения отдельных частей зданий
Способ надстройки здания при реконструкции, включающий
устройство вне зоны сжимаемой толщи грунта основания
фундамента здания буронабивных свай с ленточным ростверком,
монтаж на нем несущего металлического или железобетонного
каркаса на всю высоту здания и последующее сооружение
надстройки, отличающийся тем, что буронабивные сваи и несущий
каркас устраивают вдоль продольных стен, за пределами которых с
одного из торцов здания сооружают монтажную площадку, высотой,
равной высоте здания, по верхнему поясу каркаса и монтажной
площадки укладывают и закрепляют продольные направляющие, на
которых над монтажной площадкой на катках собирают
укрупненные комбинированные пространственные структура
Белорусский строительный институт (RU -80417 Комбинированная
пространственная структура» .Брест , Беларусь) МАРХИ, ПСПК
«Кисловодсв» , ЛенЗНИИЭП , с использованием приставных
комбинированных сборных пилонов для устройства балконов,
эркеров и блок-секции надстройки в виде объемных структурных
элементов и последовательно перемещают их посредством тросовой
системы и тяговых лебедок по продольным направляющим в
проектное положение, в котором каждую блок-секцию фиксируют
путем омоноличивания катков и ее соединения с предыдущей, без
выселения жильцов пятиэтажки (хрущевки)
При оформлении изобретения использовались изобретения блока
НАТО : США, CCCP, Беларусь, Торговой компании «РФ-Россия» :
№№ 2140509 E 04 H 1/02, MPK E04 G 23/00 RU 2043465, 2121553,
Малафеев 2336399, 2021450, Насадка 2579073, SU 1823907 ( нет в
общей доступности), 2534552, 2664562, 2174579, Курортный ,
2597901, полезная модель 154158, Марутяна Александр Суренович
г.Кисловодск №№ 153753, 2228415, 2228415, 2136822, Способ
надстройки зданий №№ 2116417, 2336399, 2484219

57.

Дата поСТУПЛЕНИЯ
оригиналов документов заявки
(21) РЕГИСТРАЦИОННЫЙ №
ВХОДЯЩИЙ №
(85) ДАТА ПЕРЕВОДА международной заявки на национальную
фазу
(86)
(регистрационный номер международной заявки и дата
международной подачи, установленные получающим ведомством)
(87)
(номер и дата международной публикации международной заявки)
АДРЕС ДЛЯ ПЕРЕПИСКИ (полный почтовый адрес, имя или
наименование адресата)
197371, Санкт-Петербург, а/я газета «Земля РОССИИ»
Адрес патентного поверенного (эксперта) 190005, 2-я
Красноармейская ул дом 4 СПб ГАСУ Х.Н.Мажиев
[email protected] [email protected] (921) 962-67-78, (981)
886-57-42, (981) 276-49-92 , (911) 175-84-65
Телефон: Факс: E-mail: [email protected]
(911) 175-84-65
Телефон: (812) 694-78-10
Факс:
(921) - 962-67-78,
E-mail: [email protected]
ЗАЯВЛЕНИЕ
о выдаче патента Российской Федерации
на полезную модель В Федеральную службу по интеллектуальной
собственности, патентам и товарным знакам
Бережковская наб., 30, корп.1, Москва, Г-59, ГСП-5, 123995 (54)
НАЗВАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

58.

СПОСОБ НАДСТРОЙКИ пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ
РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения
МПК У04 С 1/00
(71) ЗАЯВИТЕЛЬ (Указывается полное имя или наименование
(согласно учредительному документу), место жительство или место
нахождения, включая официальное наименование страны и полный
почтовый адрес)
Богданова Ирина Александровна
Коваленко Александр Иванович
Уздин Александр Михайлович
Егорова Ольга Александровна
Елисеев Владик Кирилловна
Елисеева Яна Кирилловна
Коваленко Елена Ивановна
Мажиев Хасан Нажоевич
Указанное лицо является
государственным заказчиком
муниципальным заказчиком,
исполнитель
работ______________________________________________________
______
( указать наименование)
исполнителем работ по государственному
муниципальному
контракту,
заказчик работ
___________________________________________________________
___
( указать наименование)
Контракт от _________________________ №
_________________________________________
ОГРН
КОД страны по стандарту

59.

ВОИС ST. 3
(если он установлен)
(74) ПРЕДСТАВИТЕЛЬ(И) ЗАЯВИТЕЛЯ
Указанное(ые) ниже лицо(а) назначено(назначены)
заявителем(заявителями) для ведения дел по получению патента от
его(их) имени в Федеральной службе по интеллектуальной
собственности, патентам и товарным знакам
Является
Патентным(и) поверенным(и)
Иным представителем
Телефон: 694-78-10
Фамилия, имя, отчество (если оно имеется)
Факс: (812) 694-78-10
Бланк заявления ПМ
лист 1
Адрес: Адрес патентного поверенного (эксперта) 190005, 2-я
Красноармейская ул дом 4 СПб ГАСУ Е.И.Коваленко
[email protected] (911) 175-84-65
E-mail: [email protected]
Срок представительства
(заполняется в случае назначения иного представителя без
представления доверенности)
Регистрационный (е)
номер (а) патентного(ых)
поверенного(ых)
(72) Автор (указывается полное имя)
Полный почтовый адрес места жительства, включающий
официальное наименование страны и ее код по стандарту ВОИС ST.
3 Богданова Ирина Александровна
Коваленко Александр Иванович
Уздин Александр Михайлович
Егорова Ольга Александровна
Елисеев Владик Кирилловна

60.

Елисеева Яна Кирилловна
Коваленко Елена Ивановна
Мажиев Хасан Нажоевич
197371, СПб , а/я газета «Земля РОССИИ» Адрес патентного
поверенного (эксперта) 190005, 2-я Красноармейская ул дом 4
СПб ГАСУ Х.Н.Мажиев [email protected]
(911) 175-84-65, тел / факс (812) 694-78-10
Я
___________________________________________________________
_______________________________
(полное имя)
прошу не упоминать меня как автора при публикации сведений
о заявке
о выдаче патента.
Подпись автора
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИЛАГАЕМЫХ ДОКУМЕНТОВ:
Кол-во л. в 1 экз. Кол-во экз.
описание полезной модели
4
1
формула полезной модели
1
1
чертеж(и) и иные материалы
30
1
реферат
документ об уплате патентной пошлины (указать)

61.

документ, подтверждающий наличие оснований
для освобождения от уплаты патентной пошлины
для уменьшения размера патентной пошлины
для отсрочки уплаты патентной пошлины
копия первой заявки
(при испрашивании конвенционного приоритета)
перевод заявки на русский язык
доверенность
другой документ (указать)
Бланк заявления ПМ
лист 2
Фигуры чертежей, предлагаемые для публикации с рефератом
______________________________________________
(указать)
ЗАЯВЛЕНИЕ НА ПРИОРИТЕТ (Заполняется только при
испрашивании приоритета более раннего, чем дата подачи заявки)
Прошу установить приоритет полезной модели по дате
1 подачи первой заявки в государстве-участнике Парижской
конвенции по охране промышленной собственности
(п.1 ст.1382 Гражданского кодекса Российской Федерации) (далее Кодекс)
2 поступления дополнительных материалов к более ранней заявке
(п.2 ст. 1381 Кодекса)
3 подачи более ранней заявки (п.3 ст.1381 Кодекса)
(более ранняя заявка считается отозванной на дату подачи
настоящей заявки)
4 подачи/приоритета первоначальной заявки (п. 4 ст. 1381
Кодекса), из которой выделена настоящая заявка
№ первой (более ранней, первоначальной) заявки Дата

62.

испрашиваемого
приоритета 15.06.2023 (33) Код страны подачи
по стандарту
ВОИС ST. 3
(при испрашивании конвенционного
приоритета) 1. 2. 3.
ХОДАТАЙСТВО ЗАЯВИТЕЛЯ: Прикладывается об освобождении
от государственной пошлины, как ветеран боевых действий
начать рассмотрение международной заявки ранее установленного
срока (п.1 ст. 1396 Кодекса)
Подпись
Подпись заявителя или патентного поверенного, или иного
представителя заявителя, дата подписи (при подписании от имени
юридического лица подпись руководителя или иного
уполномоченного на это лица удостоверяется печатью)
Бланк заявления ПМ
лист 3
Оплата услуг ФИПС per заявки на выд патента РФ на полезную
модель и принятия решения по результатам формальной экспертизы
госпошлина на плезн. модель "Опора сейсмоизолирующая
"гармошка" Е04Н9/02 2500.000 Заявка № 2018129421/20(047400) от
29.08.2018<неиДве тысячи 500 руб Опора сейсмоизолирующая
"гармошка" Зам зав отд. ФИПС Е.П.Мурзина (499) 240-34-76
Дата отправки 16.06.23
ХОДАТАЙСТВО Об освобождении от уплаты патентной пошлины
как ветеран боевых действий , согласно ст 13 Положение о
пошлинах
Почт. адр. 197371, СПб, прю Королева дом 30 к 1 кв 135 тел факс
(812) 694-78-10

63.

Заявитель физические лица
Богданова Ирина Александровна и др
Коваленко Александр Иванович
Уздин Александр Михайлович
Егорова Ольга Александровна
Елисеев Владик Кирилловна
Елисеева Яна Кирилловна
Коваленко Елена Ивановна
Мажиев Хасан Нажоевич
Представитель: Коваленко Елена Ивановна адрес: 197371, СанктПетерубург, 197371, СПб, пр. Королева дом 30 к 1 кв 135 или
а/я «Газета Земля России»
ИНОЙ ПРЕДСТАВИТЕЛЬ (полное имя, местонахождение)
Телефон: моб: 89117626150
Телекс: моб: 89218718396
Факс: 3780709 Второй адрес для переписки: 197371, СанктПетербург, а/я газета «Земля РОССИИ» + 7 (911) 175-84-65, (921)
962-67-78, (812) 694-78-10
Руководителю ФИПС г Москва 125993, Бережковская наб , 30 корп
1 ГСП -3 и гл специалисту отдела формальной экспертизы заявок на
изобртения ФИПС Е.С.Нефедова тел 8 (495) 531-65-63 , факс: (8495) 531-63-18, тел (8-499) 240-60-15
ЗАЯВЛЕНИЕ О освобождении от патентной пошлины согласно
пункта 13 Положение о пошлине в РФ
О выдачи патента РФ на изобретение: СПОСОБ НАДСТРОЙКИ
пятиэтажного ЗДАНИЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ без выселения
МПК У04 С 1/00
Согласно п 13 Положения о пошлинах от уплаты пошлины
Федеральный институт промышленной собственности ФМПС
освобождается автор полезной модели , являющийся ветераном
боевых действий испрашиваемый патент

64.

http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_82755/df190ef722d
41661ade3e070a259dad5aa252656/
От уплаты пошлин, указанных в пункте 12 настоящего Положения,
освобождается: физическое лицо, указанное в пункте 12 ,
настоящего Положения, являющееся ветераном Великой
Отечественной войны,ветераном боевых действий на территории
СССР, на территории Российской Федерации и на территориях
других государств (далее -ветераны боевых действий);
коллектив авторов, испрашивающихпатент на свое имя, или
патентообладателей, каждый из которыхявляется ветераном Великой
Отечественной войны, ветераном
Сборно- разборный железнодорожный мост E 01D 15/14,
Заявление Прошу предоставить мне льготы и освобождении от
патентной пошлины согласно указанных в пункте 12
настоящего Положения, освобождается: физическое лицо, указанное
в пункте 12 и пункта 1 статья 296 Налогового кодекса РФ о
выдачи патента на изобретение ветеран боевых действий на
Северном Кавказе 1994-1995 гг
Приложение(я) к заявлению:
Кол- во
экз.
Кол-во
стр.
документ об уплате пошлины Освобожден Ветеран боевых действий
-письмо прилагается
листы для продолжения
заменяющие листы Заявления о выдаче патента
Ходатайство (указать):
Подпись изобретателя
Печать Дата 15.06.2023 При оформлении изобретения
использовались изобретения блока НАТО : США, CCCP, Беларусь,
Торговой компании «РФ-Россия» :
№№ 2140509 E 04 H 1/02, MPK E04 G 23/00 RU 2043465, 2121553,
Малафеев 2336399, 2021450, Насадка 2579073, SU 1823907 ( нет в

65.

общей доступности), 2534552, 2664562, 2174579, Курортный ,
2597901, полезная модель 154158, Марутяна Александр Суренович
г.Кисловодск №№ 153753, 2228415, 2228415, 2136822, Способ
надстройки зданий №№ 2116417, 2336399, 2484219 и др стран ЕС

66.

67.

Особенности расчетной схемы пространственной
трехгранной фермы
Андрей Левич
Резервное размещение материалов: Ruindex.net | Алфавитный указатель
рубрик
УДК 624.01/04
А. В. МАТВЕЕВ, асп.
Особенности расчетной схемы пространственной трехгранной фермы
с пентагональным сечением верхнего пояса
В статье рассматривается расчетная схема трехгранной фермы образующего блока бесфасоночного складчатого покрытия с
пентагональным сечением верхнего пояса. В такой стержневой системе при
действии внешней нагрузки происходит изменение формы сечения поясов,
что приводит к возникновению податливости в узлах сопряжения поясов с
раскосной решеткой и снижению пространственной жесткости конструкции.
Произведенная оценка податливости узловых соединений позволяет
уточнить расчетную схему. В результате этого получена деформированная
схема трехгранной фермы, которая хорошо согласуется с
экспериментальными данными.
Трехгранная пространственная ферма является образующим блоком
стального складчатого покрытия с пентагональным сечением верхнего
пояса. Особенностью данной конструктивной формы является составное
сечение верхнего пояса, которое образовано путем стыковки швеллера и
уголка так, чтобы они формировали пятигранный контур замкнутого
сечения [1, 2]. К поясному уголку без фасонок примыкают раскосы из
одиночных уголков. Таким образом, в узлах конструкции к стержню
замкнутого сечения примыкают стержни открытого сечения.

68.

Для проведения экспериментальных исследований данной конструктивной
формы была изготовлена натурная модель трехгранной пространственной
фермы, пролетом 12 м и высотой 1,5 м [3], которая образована из двух
наклонных ферм с нисходящими опорными раскосами и треугольной
раскосной решеткой. Для обеспечения геометрической неизменяемости в
процессе эксперимента смежные узлы нижних поясов по горизонтали
связаны затяжками из уголков. Расчетная схема такой конструкции
представляет пространственную стержневую систему с шарнирным
примыканием раскосов к поясам (рис. 1).
Рис. 1. Расчетная схема трехгранной фермы
При реализации расчетной схемы были учтены как технологические
факторы (расцентровка узлов), так и дефекты изготовления (погнутия
элементов, не предусмотренные проектом эксцентриситеты в узлах). В
результате проведения расчетов было оценено напряженнодеформированное состояние конструкции.
Проведенные испытания конструкции на стенде при проектном положении
(цель, задачи, методика проведения и основные результаты эксперимента
опубликованы в [3]) для упругой стадии работы материала выявили
достаточно хорошее совпадение напряжений в поясах с теоретическими
значениями. Среднее расхождение в каждом исследуемом сечении не
превысило ±5%. В раскосах расхождение значительно больше, что вызвано
появлением изгибных нормальных напряжений, не учитываемых расчетной
схемой, которая предусматривает шарнирное примыкание раскосов к
поясам. Причем возникают оба изгибающих момента MX и MY,
относительные эксцентриситеты которых для наиболее сжатого раскоса
(раскосы 3-10, 7-13 на рис. 1) составляют mX = 0,9, mY = 1,7.
Характер вертикальных перемещений соответствует расчетной схеме
пространственной фермы. Однако измеренные перемещения при
максимальной нагрузке значительно превышают полученные из расчета для
всех реализованных вариантов загружения. Наименьшее расхождение
между максимальными теоретическими и экспериментальными прогибами,
составляющее 6%, происходит при внеузловой нагрузке сосредоточенной
силой, приложенной в центре каждой панели верхнего пояса. Наибольшее
расхождение, достигающее 25%, происходит при узловом загружении
трехгранной фермы. При равномерно распределенной нагрузке это
расхождение составляет 10 – 12,5%. Такое явление происходит из-за
сниженной пространственной жесткости конструкции.

69.

Студенческие работы
Возможными причинами снижения пространственной жесткости могут
стать:
1. податливость прерывистых сварных швов, соединяющих швеллер и
уголок верхнего пояса;
2. продольная (по направлению раскосов) упругая податливость узлов
сопряжения поясов и раскосов.
Для оценки податливости поясных сварных швов верхнего пояса в панели 35 (рис. 1) экспериментальной модели были установлены индикаторы МИТ
(цена деления 0,001 мм), которые фиксировали смещение верхней части
сечения относительно нижней в местах сварных швов и в местах их
отсутствия. При загружении конструкции нагрузкой, составляющей 75% от
предельной, показания приборов не превышали 0,005 мм. При таких
смещениях происходит снижение изгибной жесткости верхнего пояса
трехгранной фермы. Однако введение пониженной эквивалентной
жесткости верхнего пояса не приводит к значительному увеличению
прогибов всей конструкции, а лишь вызывает увеличение местных прогибов
в пределах каждой панели.
Другой возможной причиной снижения пространственной жесткости
трехгранной фермы является податливость узловых сопряжений поясов с
раскосной решеткой. Это явление связано с конструктивной особенностью
узлов: раскосы из одиночных уголков торцами примыкают к поясному
уголку, вызывая в них местный изгиб полок от усилий, возникающий в
раскосах.
Происходит изменение пространственной формы сечения верхнего пояса
(рис. 2).
Таким образом, расчетная схема трехгранной пространственной фермы
будет представлять стержневую систему с продольной (по направлению
раскоса) податливостью в узлах, примыкающих к поясам раскосов (рис. 3).
Для оценки влияния податливости узлов на пространственную жесткость
конструкции решен комплекс задач изгиба полки поясного уголка,
загруженного локальной нагрузкой от усилия, возникающего в раскосе.
Полка равнополочного уголка 80х10 рассматривалась в виде полосы,
находящейся в состоянии равновесия под действием нагрузки. Полоса,
длина которой принята в 10 раз больше ширины, разбивалась сеткой

70.

конечных элементов оболочки, каждый из которых имеет 6 степеней
свободы в узлах. После проведенных расчетов проанализирована
деформированная схема полосы. Нагрузка от примыкающих раскосов
вызывает в полосе локальные деформации полки уголка, которые быстро
угасают.
Рис. 2.
Изменение
пространственно
й формы сечения
Рис. 3.
Податливое
примыкани
е раскосов
к верхнему
поясу
На рис. 4 представлены изолинии перемещений полосы поясного уголка для
узла 5 (см. рис. 1) при общей нагрузке на трехгранную ферму 8,4 тонн.
Цифрами обозначены значения перемещений в мм. Значительные
перемещения происходят лишь на одной четверти пластины в области
примыкания раскосной решетки (в области действия нагрузки). На
расстоянии 0,3 длины пластины от ее центра, они снижаются в три раза. К
концу пластины перемещения практически равны 0.
Рис. 4. Изолинии перемещений полки поясного уголка
При проведении эксперимента производилось наблюдение за изгибом полки
поясных уголков в области примыкающих раскосов. Были установлены
индикаторы МИТ, регистрирующие максимальные прогибы полок уголков.
Полученные значения прогибов достаточно близки к расчетным данным.
Так в контролируемой точке узла 16 (см. рис. 1) экспериментальные
перемещения составили 8 × 10-2 мм, а расчетные - 11 × 10-2.
Канал спокойной музыки

71.

В результате проведенных расчетов была количественно оценена
податливость узлов. В табл. 1 приведены расчетные значения абсолютной
деформации раскосов при общем значении равномерно распределенной
нагрузке на трехгранную ферму 8,4 т и перемещения концов раскосов
вызванные изгибом полки поясных уголков в области примыкания
раскосной решетки. Из табл. 1 видно, что перемещения от изгиба полки
поясного уголка соизмеримы с абсолютными деформациями раскосов от
продольных сил и достигают от 22 до 89 % их значения.
Таблица 1
Перемещения концов раскосов от изгиба полки поясного уголка и
абсолютные деформации раскосов
Тип
А,
№
раскоса сечения см2
нижний верхний
пояс
1-10
3-10
3-11
5-11
DL, Перемещения от
изгиба полки уголка,
кН мм мм
N,
сумма
пояс
Уг. 50 х
4,8
5
Уг. 80 х
15,1
10
Уг. 50 х
4,8
5
Уг. 75 х
11,5
8
29,2 0,75 0,05
0,012
0,17
0,24 0,04
29,3
0,012
0,16
8,45 0,22 0,032
0,018
0,05
-8,4 0,09 0,036
0,044
0,08
Учет продольной (по направлению раскосов) податливости узлов в
расчетной схеме пространственной трехгранной фермы приводит к
снижению общей жесткости раскосной решетки в 1,5 раз. При этом
возрастают вертикальные расчетные перемещения конструкции. В табл. 2
дается сравнение экспериментальных вертикальных перемещений узлов
верхнего пояса и расчетных перемещений при действии равномерно
распределенной нагрузки.
Таблица 2
Сравнение экспериментальных и расчетных перемещений верхнего
пояса трехгранной фермы

72.

Адрес
данных
S, мм
Узел 2
Узе
Узел 4
л3
Узе
л5
отличие от
отличие от
отличие от S, отличие от
S,
S,
экспериме
экспериме
эксперимен м эксперимен
мм
мм
нта %
нта %
та, %
м та, %
Эксперим.
8,3
данные
Расчет без
учета
7
податливос
ти
Расчет с
учетом
7,7
податливос
ти
-
5,1
-
8,2
-
7,1
-
16
3,5
30
6,1
27 5
3
0
7
4,5
11
7,1
13 6,1
1
5
Анализ расчетных и экспериментальных данных при других схемах
загружения привел к аналогичным выводам. Расхождение между
максимальными теоретическими и экспериментальными прогибами при
внеузловой на грузке сосредоточенной силой, приложенной в центре каждой
панели верхнего пояса, составляет 2,4%. Расхождение при узловом
загружении трехгранной фермы сосредоточенной нагрузкой составляет 9%.
При дополнительной схеме загружения равномерно распределенной
нагрузкой половины фермы это расхождение 4,2%.
При сравнении экспериментальных и теоретических перемещений как при
учете податливости узлов, так и без учета податливости можно видеть, что
чем дальше находятся точки приложения внешних сил от узлов, тем больше
разница в сравниваемых перемещениях. Максимальная разница
наблюдается при узловом загружении. Это вполне закономерно. При
узловом загружении наиболее нагружен узел и деформации в нем, а,
следовательно, и его податливость будут максимальными в отличие от
внеузлового загружения.
Студенческие работы
В отличие от вертикальных перемещений снижение пространственной
жесткости конструкции практически не влияет на внутренние усилия в
поясах и раскосах. Произведенные расчеты трехгранной фермы при
варьировании податливостью узлов показывают, что перемещения узлов
конструкции линейно зависят от податливости и при еѐ увеличении в два

73.

раза происходит возрастание перемещений на 90% по сравнению с
жесткими узлами. А внутренний изгибающий момент и продольная сила
изменяется не более чем на 4,8%. Это и подтверждается экспериментально.
Основные выводы
Учет податливости узлов в расчетной схеме привел к возрастанию
теоретических вертикальных перемещений и их отличие от
экспериментальных данных при основной схеме загружения (равномерно –
распределенная нагрузка) составляет от 7 до 15 %. Представляется
возможным дальнейшее уточнение расчетной схемы путем анализа
напряженно-деформированного состояния пространственных узлов и
оценки изменения их формы в процессе деформирования.
Податливость узлов в меньшей степени влияет на внутренние усилия
элементов.
Произведенные расчеты и эксперимент позволил уточнить расчетную схему
трехгранной фермы с пентагональным замкнутым сечением верхнего пояса
и приблизить теоретические значения перемещений к экспериментальным.
Список литературы
1. Свидетельство на полезную модель № 000МПК6 Е04 С3/04. Складчатое
покрытие из наклонных ферм / (Россия) №, Заявлено 12.02.98; 16.12.98, Бюл.
№12.
2. М, Матвеев складчатое покрытие. Информационный листок №44-98.
Томский МТЦНТИ, 1998 г. – 4 с.
3. , , Косинцев покрытие из прокатных профилей. //Труды НГАСУ, т. 2,
№2(4). Новосибирск 1999 С. 43-49.
Материал поступил в редакцию 28.02.2000
A. V. MATVEEV
Features of the designed circuit of a space trihedral farm with pentahedrals by
section of a upper belt
The designed scheme of a trihedral girder - forming block of an easy steel coating
with pentahedrals section of an upper belt is considered. In such rod system under
external load there is a change of the form of section of belts, that results in the
origin of a pliability in sites of interface of belts with a lattice and lowering

74.

reducing a space rigidity of a construction. The estimation of a pliability of nodal
connections allows to specify the designed scheme. As a result of it the deformed
schem of a trihedral girder is obtained which well is coordinated to experimental
data.
Структурные плиты конструкции цнииск
Выполнены в виде пространственных конструкций из стержней в
виде блоков размерами 18*12 и 12*24 м. Сборка их осуществляется
тем или иным методом непосредственно на строительной площадке
из отправочных заводских марок. Верхние пояса, по продольным
осям выполняются из прокатного профиля, а верхние поперечные,
нижние пояса и раскосы – из прокатной уголковой стали.
Рисунок 5.1 Конструктивная схема структурной плиты ЦНИИСК: 1
–колонна; 2- нижний пояс плиты; 3- верхний пояс плиты; 4вертикальные связи; 5- «настил» плиты из трехслойных панелей
типа «сэндвич», 6 – «косынки» для крепления элементов решетки, 7
– электросварка косынок.
Соединение стержней в узлах – на болтах или, как вариант, с
помощью электросварки. Верхние и нижние пояса блоков стыкуются
с помощью фланцев, а нижние поперечные – с помощью накладок.
Конструкция структуры беспрогонная и предусматривает установку
«настила» непосредственно по верхнему поясу конструкции. Высота

75.

структурной плиты h= 2,2 м. По верхнему поясу плиты крепится
профилированный настил H 79*66 *1,0 с самонарезающими болтами
М 6*20 с шагом, равным 300 мм. Листы между собой соединяются
на заклепках с шагом 300 мм.
5.1.2 Структурная плита «Кисловодск»
Представляют собой структурную плиту из трубчатых профилей с
ортогональной сеткой поясов (пирамида на квадратной основе)
размерами 3*3 высотой 1.8-2.4 м. Стержни выполнены из
цельнотянутых труб диаметром ≥ 100мм с приваренными по торцам
шайбами. В отверстии шайб закреплены стержни высокопрочных
болтов, на противоположных концах которых установлены муфты из
«шестигранника». Последние обеспечивают соединение стержней в
пространственную конструкцию. Опирание структурной плиты на
колонны – шарнирное, через опорные пирамиды – капители. Сборка
плиты в пространственный блок размером 30*30 и 36*36 с сеткой
колонн соответствен-
Рисунок 5.2 Конструктивная схема структурной плиты
«Кисловодск»: 1- колонна; 2- капитель (опорная секция плиты); 3структурная плита; 3а – горизонтальные связи ячейки плиты; 3б –

76.

вертикальные связи между поясами плиты; 4- узел соединительной
решетки плиты в виде многогранника; 5- прогон; 6- «настил».
Рисунок 5.3 Структурная плита типа Кисловодск (схема узла В): 1многогранник; 2- сверление с резьбой; 3- болт; 4- шайба с резьбой
под болт; 5- стержень трубчатого профиля d≤100мм.
но 18*18 и 24*24 выполняется из отправочных элементов: стержни и
узлы «решетки» в виде многогранника.
Плита типа «Кисловодск» требует установки прогонов по трубчатым
элементам верхнего пояса для настила кровельных панелей.
Конструктивная схема структуры и узлов решетки, приведенная на
рис. 5.2, 5.3, предназначена, главным образом, для возведения
зданий павильонного типа гражданского и производственного
назначения с «разреженным» шагом колонн. Варианты сопряжения
нескольких зданий между собой (см. рис. 5.4) позволяет
формировать многопролетное здание требуемой площади.
<<< Предыдущая
https://studfile.net/preview/2179938/page:19/
Особенности расчетной схемы пространственной
комбинированных структурной стальной трехгранной

77.

фермы SCAD с применением замкнутых гнутосварных
профилей прямоугольного сечения на болтовых
соединениях с большими перемещениями на предельное
равновесие и приспособляемость
Features of the design scheme of the spatial combined structural steel triangular truss SCAD with the use of closed bent-welded
rectangular cross-section profiles on bolted joints with large displacements for extreme equilibrium and adaptability
SAP2000-Modeling, Analysis and Design of Space
Truss(Triangular Arch Truss) 01/02
https://www.youtube.com/watch?v=g76K3hvhAQg
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ
ФЕРМЫ ИЗ ГНУТОСВАРНЫХ ПРОФИЛЕЙ
Требуется рассчитать и сконструировать стропильную ферму покрытия со стержнями из гнутосварных профилей
при заданных условиях. При расчѐте фермы в примере 5 используются СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП 11-23—81*», СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия. Актуализированная
редакция СНиП 2.01.07—85*».
1. Исходные данные
Район строительства, состав конструкции покрытия и кровли приняты по аналогии с примером 4.
Назначение проектируемого здания — механосборочный цех. Уровень ответственности здания - нормальный. Для
примера 5 назначаем коэффициент надѐжности по ответственности у = 1,0.
п
Условия эксплуатации здания: здание отапливаемое.
Здание однопролѐтное, одноэтажное. Габариты объекта (размеры даны по осям здания): длина 90,0 м; пролѐт 18,0
м. Высота до низа стропильной конструкции 9,0 м; шаг колонн 6,0 м.
Краткое описание покрытия: двускатное, бесфонарное, уклон кровли 2,5%. Фермы стальные с параллельными
поясами высотой по наружным граням поясов 2,0 м, пролѐтом 18,0 м, располагаются с шагом Вф = 6,0 м.
Устойчивость и геометрическая неизменяемость покрытия обеспечивается постановкой связей по поясам ферм и
вертикальных связей с развязкой их распорками в пролѐте и по опорам стропильных конструкций (в соответствии
с требованиями [29]). Опирание ферм осуществляется на стальные колонны, тип узла сопряжения фермы с
колоннами — шарнирный.
Кровля рулонная из наплавляемых материалов. В качестве основания под кровлю принята стяжка. Покрытие
утеплѐнное, утеплитель - минераловатные плиты повышенной жѐсткости; толщина утеплителя определяется по
теплотехническим строительным нормативам. Пароизоляция принята из наплавляемых материалов согласно
нормативам. Несущие ограждающие конструкции покрытия — стальные профилированные листы, монтируемые
по прогонам. Конструкция кровли (состав кровельных слоев), а также конструкция покрытия принимаются в
соответствии с нормами проектирования.
Равномерно распределѐнная нагрузка от покрытия, в том числе от массы кровли (с учѐтом всех кровельных слоѐв),
стяжки, теплоизоляции, пароизоляции, а также от собственного веса профнастила покрытия: нормативная q" п =
10 гН/м ; расчѐтная <7 = 12,4 гН/м . Данная нагрузка рассчитана как сумма нагрузок от 1 м всех принятых в
p
2
крп
2
2

78.

проекте слоѐв кровли и покрытия с учѐтом их конструктивных особенностей и в соответствии с укзаниями норм
проектирования [31].
Фермы не подвержены динамическим воздействиям и работают на статические нагрузки.
Согласно [29, табл. В.2] принимаем материалы конструкций: верхний, нижний пояса и решѐтка из гнутосварных
профилей по ТУ 36-2287-80 и ТУ 67-2287-80 - сталь С255; фасонки - сталь С255 по ГОСТ 27772—88*; фланцы для
стыка верхнего пояса — сталь С255 по ГОСТ 27772—88*; фланцы для стыка нижнего пояса — сталь С345-3
поГОСТ 27772-88*.
Сварка полуавтоматическая в среде углекислого газа (ГОСТ 8050—85*) сварочной проволокой марки СВ-08Г2С
(ГОСТ 2246—70*) диаметром 2 мм.
Антикоррозионное покрытие проектируемых стальных конструкций назначается в соответствии с указаниями
норм проектирования по защите строительных конструкций от коррозии.
2. Статический расчѐт фермы
Заданный уклон кровли / = 2,5%. Требуемый уклон создаѐтся за счѐт строительного подъѐма фермы. При
выполнении сбора нагрузок уклоном пренебрегаем ввиду его незначительности.
Сбор нагрузок ведѐм в табличной форме (табл. 28).
Расчѐтные узловые силы на ферму (см. пример 4):
• от постоянной нагрузки F = q d = 100,2 • 3 = 300,6 гН;
• от снеговой нагрузки F = p d = 108-3 = 324,0 гН.
g
s
g
s
Горизонтальную рамную нагрузку условно принимаем F = 500 гН. Обозначения стержней при расчѐте
стропильной фермы — см. на
p
рис. 64. Усилия в ферме определяем методом построения диаграммы Максвелла—Кремоны (рис. 65).
Результаты расчѐта заносим в табл. 33.
Рис. 64. Обозначение стержней и узлов фермы из ГСП (пример 5)

79.

Рис. 65. Диаграммы усилий в стропильной ферме (пример 5):
а - от единичной вертикальной нагрузки;
6- от единичной горизонтальной нагрузки
Расчѐтные усилия в стержнях фермы, гН
Таблица 33

80.

Элемен
т
фермы
Верхни
й пояс
Нижни
й пояс
Раскос
ы
Обозн
а-
Усилия от
единичной нагрузки
чение
стержн
я
слев
а
справ
а
с
двух
сторо
н
Усилия от
постоянной
нагрузки (F
= 300,6 гН)
Усилия от
рамной
сжимающ
ей силы
Расчѐтные усилия
Fp1
гН
p
слева
справ
а
С
двух
сторо
н
F =
500
гН
сжати
е
растяжен
ие
194,4
648,0
1,0
500,
0
1749,
2
-
Усилия от снеговой
нагрузки (F = 324,0
гН)
s
g
В-1
-1,4
-0,6
-2,0
-601,2
453,6
В-2
-3,3
-1.6
-4,9
-1473
1069,
2
518,4
1587,
6
1,0
500,
0
3560,
6
-
907,2
2041,
2
1,0
500,
0
4435,
0
-
В-3
-3,5
-2,8
-6,3
-1893,8
1134,
0
Н-1
2,7
1,2
3,9
1172,4
874,8
388,8
1263,
6
0
0
-
2436,0
Н-2
3,8
2,2
6,0
1803,6
1231,
2
712,8
1944,
0
0
0
-
3747,6
Н-3
3,3
3,3
6,6
1984,0
1069,
2
2138,
4
2138,
4
0
0
-
4122,4
Р-1
2,3
0,9
3,2
962,0
745,2
291,6
1036,
8
0
0
-
1998,8
Р-2
-2,2
-0,9
-3,1
-932,9
712,8
291,6
1004,
4
0
0
1937,
3
-
Р-3
0,9
0,9
1,8
541,2
291,6
291,6
583,2
0
0
-
1124,4
Р-4
-0,9
-0,9
-1,8
-541,2
291,6
291,6
583,2
0
0
1124,
4
-
Р-5
-0,4
0,9
0,5
150,3
129,6
291,6
162,0
0
0
-
441,9
Р-б
0,4
-0,9
-0,5
-150,3
129,6
291,6
162,0
0
0
-441,9
-
3. Подбор сечений стержней фермы Подбор сечений стержней верхнего пояса
Верхний пояс принимаем без изменения сечения по всей длине фермы. Сечение пояса подбирается из
гнутосварного прямоугольного профиля и рассчитывается на усилие N _ = -4435,0 гН.
B
3
Для стали С255 ГОСТ 27772—88* по [29, табл. В.5] определяем расчѐтное сопротивление R = 240 МПа.
y
Предварительно задаѐмся коэффициентом устойчивости ф = 0,7. Требуемая площадь сечения верхнего пояса

81.

Принимаем по ТУ 36-2287—80 профиль сечением Гн. ? 160x120x5 (рис. 66, а), геометрические характеристики
которого: площадь поперечного сечения А = 27,0 см ; радиусы инерции сечения: i = 6,09 см; /у = 4,87 см.
2
x
о &ь 160 -л
Значение — = -у = 32 < 45 не превышает предельную величину. Гибкости стержня и коэффициенты продольного
изгиба:
Рис. 66. Расчѐтные сечения стержней поясов фермы (пример 5): а - верхнего пояса; б - нижнего пояса
Определяем предельные гибкости и выполняем проверку:
Условия гибкости стержней выполняются.
Проверяем устойчивость верхнего пояса:
Устойчивость обеспечена.
Если уменьшить сечение верхнего пояса, приняв его из 1н. ? 160х х 120x4, в этом случае данный профиль не
проходит дальнейшей проверки на несущую способность стенки пояса. Поэтому оставляем сечение верхнего пояса
из профиля Гн. ? 160x120x5.

82.

Проверяем гибкость стенки:
Условие выполняется, поэтому при расчѐте пояса во внимание принимается полная площадь сечения А.
Проверяем гибкость верхнего пояса при монтаже конструкций. Расчѐтная длина стержня из плоскости фермы при
постановке распорки по центру пролѐта 1 ^ = 890 см. Проверка гибкости пояса:
е
у
Условие гибкости выполняется.
Подбор сечения стержней нижнего пояса
Нижний пояс проектируем без изменения сечения по всей длине. Гнутосварной профиль принимаем квадратного
сечения и рассчитываем на усилие 7V _ = 4122,4 гН.
H
3
Требуемая площадь сечения нижнего пояса
Принимаем по ТУ 36-2287—80 профиль сечением Гн.Ш 120x4 (рис. 66, б) с геометрическими характеристиками:
площадь поперечного сечения А = 18,56 см ; радиусы инерции сечения: i = 4,74 см; i = 4,74 см.
2
Проверяем условие -j- = = 30 < 45. Условие соблюдается.
Проверяем гибкости стержня:
Проверка прочности сечения на растяжение:
Прочность обеспечена. Проверяем гибкость стенки:
x
y

83.

Условие удовлетворяется.
Проверяем условие применения шарнирной расчѐтной схемы при выполнении статического расчѐта согласно [29,
п. 15.2]:
D 16,0 1 1
b
• для верхнего пояса — =-=-< —;
/ 300 18,8 10
0
D 12,0 1 1
b
• для нижнего пояса — =-= — < —.
/ 300 25 10
0
Расчѐт фермы выполняем по шарнирной схеме.
Допустимая относительная расцентровка: для верхнего пояса е = 0,25/* = 0,25-16 = 4,0 см; для нижнего пояса е =
0,25h = 0,25* 12 = = 3,0 см.
вп
Hn
Подбор сечений сжатых раскосов, стоек производится по методике, приведѐнной для сжатого пояса, а растянутых
раскосов — по методике, приведѐнной для растянутого пояса. Расчѐты следует вести с учетом обеспечения
местной устойчивости стенок квадратного ГСП.
Результаты расчѐта поперечных сечений стержней решѐтки фермы приведены в табл. 34. Следует отметить, что
при подборе сечения раскосов фермы в нашем случае решающим является расчѐт сварных соединений с поясом.
Таблица расчѐта сечений стержней фермы
Таблица 34
Эле
мен
т
Обоз
наче
ние
фер
мы
стер
жня
Расчѐ
тное
усил
ие N,
гН
М
ар
ка
ст
ал
и
П
ло
Сеч
ение
Расчѐтн
ая
длина,
см
Радиус
инерции,
см
Гибкость
29
0
29
0
6,0
9
4,8
7
47,
6
59,
6
2,0
150
0,8
5
1
-
0,32 < 1
30
0
30
0
6,0
9
4,8
7
49,
3
61,
6
2,1
142
0,8
6
1
-
0,64 < 1
30
0
30
0
6,0
9
4,8
7
49,
3
61,
6
2,1
132
0,8
6
1
-
0,80 < 1
30
75
4,7
4,7
63,
15
-
400
-
1
0,55 <
-
Проверка
сечений
щ
ад
ь
А,
с
м
2
Вер
хни
й
В-1
1749,
2
В-2
3560,
6
В-3
4435,
0
Н-1
2436,
поя
с
Ни
С2
55
Гн.
П
160x
120x
5
Гн.[
27
,0
18

84.

жн
ий
поя
с
Рас
кос
ы
0
3120
x4
,5
6
0
0
4
4
3
8,2
1
Н-2
3747,
6
30
0
75
0
4,7
4
4,7
4
63,
3
15
8,2
-
400
-
1
0,85 <
1
-
Н-3
4122,
4
30
0
75
0
4,7
4
4,7
4
63,
3
15
8,2
-
400
-
1
0,93 <
1
-
Р-1
1998,
8
20
0
23
2
3,9
2
3,9
2
51,
0
59,
2
-
400
-
1
0,55 <
1
-
Р-2
1937,
3
23
2
23
8
3,9
2
3,9
2
59,
2
60,
7
2,1
172
,8
0,8
6
1
-
0,62 < 1
21
4
23
8
3,9
2
3,9
2
54,
6
60,
7
-
400
-
1
0,30 <
1
-
21
4
23
8
3,9
2
3,9
2
54,
6
60,
7
2,1
180
0,8
6
1
-
0,36 < 1
21
4
23
8
3,1
4
3,1
4
68,
2
75,
8
-
400
-
1
0,20 <
1
-
21
4
23
8
3,1
4
3,1
4
68,
2
75,
8
2,6
180
0,7
8
1
-
0,26 < 1
Р-3
1124,
4
Р-4
1124,
4
Р-5
441,9
Р-6
Гн.
П
100
X4
Гн.[
380x
3
441,9
15
,3
6
9,
24
Примечание. Профили раскосов Р-1—Р-4 приняты по расчѐту сварных соединений с поясами, а также из условия
однотипности размеров сечений.
Проверяем выполнение конструктивных условий. Для раскосов из профиля Гн.ШОхЗ:
Для раскосов из профиля Гн.Ш
Условия соблюдаются.
100x4
4. Расчѐт сварных швов для прикрепления стержней решѐтки фермы к верхнему и нижнему поясам
Выполняем расчѐт сварных соединений решѐтки впритык к поясам фермы.
В [9, п. 15.14] даны формулы для расчѐта сварных швов прикрепления решѐтки к поясам. Сварные швы, которые
делаются с полным проваром стенки сечения стержня, а также при наличии установочного зазора, равного
(0,5...0,7)/^, рассчитываются как стыковые. В соответствии с [9, п. 15.25] заводские стыки элементов следует
выполнять встык на остающейся подкладке. Применение в растянутых элементах сварных стыковых швов с
напряжением более 0,9R не рекомендуется.
y
Выполняем расчѐт сварных швов.
Растянутый раскос Р-1
По расчѐту на прочность для раскоса принят профиль Гн. ? 100x4.
Определяем длину продольных швов: b = . = = 130 мм,
ь

85.

sin a sin 51
+
1,85 _
1в
где а = arctg —= 51.
1,3
с2
Отношение величин — = — = 0,15 < 0,25. о 13
Расчѐтная длина швов / = 2b + d = 2 • 3 + 10 = 36 см.
ш
Проверка сварного шва по нормальным напряжениям:
где R = 0,85 R = 0,85 • 240 = 204 мПа.
my
y
Прочность шва обеспечена.
Проверка сварного шва по касательным напряжениям:
где R = 0,58^2- 0,58-^ = 138,6 МПа.
m
=
Ут i,UZJ
Условие удовлетворяется.
Проверка сварного шва по приведѐнным напряжениям:
Условие соблюдается.
Растянутый раскос Р-5
По расчѐту на прочность для раскоса принят профиль Гн. ? 80x3.
Определяем длину продольных швов: b - . = . ^ = 100 мм.
ь
sin a sin 51
с2
Отношение величин = — = 0,2 < 0,25. b 10
т
Расчѐтная длина швов / = 2b + d= 2 • 10 + 8 = 28 см.
ш
Проверка прочности сварных швов:
y _ sina 441,9sin51°
p
5

86.

• по нормальным напряжениям-=-= 0,2 < 1;
taLKylc 0,3 -28 -204-1
TVp_ cos a 441,9 cos 51°
5
• по касательным напряжениям - = - =
taLKclc 0,3-28 138,6 1
= 0,24 < 1;
V40,8 + 3-33,3
2
2
• по приведенным напряжениям --= --=
1,15/? y 1,15-204-1 = 0,31<1.
ayc
c
Прочность сварных швов обеспечена.
Расчѐт сварных швов остальных стержней решѐтки фермы проводится аналогичным образом.
5. Проектирование узлов фермы Расчѐт опорного узла фермы на колонну
Узел 1 (рис. 67)
Согласно заданию узел опирания фермы на колонну — шарнирный. Для крепления верхнего пояса к колонне при
сжимающей рамной силе конструктивно принимаем шесть болтов М20 класса 5.6.
Рис. 67. Опорный узел фермы из ГСП на колонну (пример 5)
Если бы рамная сила была растягивающей, то в этом случае болты следует проверять расчѐтом.
~ л. (4g + Ps) n (100,2 + 108)18
l
Опорная реакция фермы R = -=---=
A
ь
= 1873,8 гН.
Требуемая длина сварного шва, соединяющего опорное ребро с фермой,

87.

где kf— катет сварного шва, принимаемый по [29, табл. 38]. При этом должно выполняться условие
Высоту опорного ребра принимаем конструктивно 280 мм. Назначаем опорный фланец шириной 320 мм и
толщиной 16 мм.
Проверяем напряжение смятия торца фланца от опорной реакции:
Прочность обеспечена.
Выполняем проверку сварного шва прикрепления верхнего пояса к опорному фланцу. Нормальные напряжения в
сварном шве, соединяющем верхний пояс с фланцем,
Касательные напряжения в сварном шве
Проверяем прочность шва по приведѐнным напряжениям:
Прочность сварного шва обеспечена.
Проверка несущей способности стенки пояса для стержня Р-1 на вырывание (так как раскос растянут):
Прочность стенки пояса обеспечена.
Проверка несущей способности боковых граней пояса в месте примыкания растянутого раскоса.
Вычисляем расчетное условие: = 0,83 < 0,85.

88.

Проверку боковых граней пояса выполнять не требуется.
Выполняем проверку несущей способности элементов решѐтки в месте примыкания к поясу по формуле
Вычисляем коэффициент к. Определяем неравенства:
Тогда к = 1,0.
Проверяем несущую способность растянутого раскоса Р-1:
Расчѐтное условие выполняется.
Расчѐт укрупнительных монтажных стыков
Для удобства перевозки конструкций ферму проектируем из двух отправочных марок (полуферм), которые
соединяются на стройплощадке с помощью укрупнительных стыков.
Узел 2 (рис. 68, а)
Монтажный стык работает на сжатие. Фланцы принимаем толщиной 16 мм из стали марки С255 по ГОСТ
277772—88*. Для фланцевого соединения назначаем четыре болта М20 класса 5.6.
Диаметр шайб d = 37 мм, диаметр отверстий - 23 мм.
m
Болты следует размещать так, чтобы соблюдались конструктивные требования расположения. Проверяем
конструктивные требования:
Условия размещения болтов соблюдаются.
Для недопущения сдвига во фланцевом соединении должно выполняться условие -~r < 1, где Q - условная

89.

поперечная сила, при
отсутствии местной поперечной силы в расчет вводится условная поперечная сила Q f= 0,lp7V; р - коэффициент
трения поверхностей фланцев.
e
^ Ps 108-17,8 . . „ Условная поперечная сила Q = — =-= 480,6 гН.
l
ол
Проверяем расчѐтное условие:
где N — расчѐтное усилие в стыке:
Прочность обеспечена.
CT
Рис. 68. Укрупнительные стыки фермы из гнутосварных профилей (пример 5):
а - монтажный стык верхнего пояса; б - то же нижнего пояса
Выполняем проверку угловых сварных швов. Вид сварки и применяемые сварочные материалы аналогичны

90.

принятым в примере 5.
Коэффициенты и расчѐтные сопротивления сварных швов, принимаемых при расчѐте:
• по металлу шва ру= 0,9 [29, табл. 39]; R = 215 МПа [29, табл. Г.2];
af
• по металлу границы сплавления [3. = 1,05 [29, табл. 39]; R = 0,45R = = 0,45-370 = 166,5 МПа — для стали С255
az
un
(материал ГСП и фланцев верхнего пояса);
„ Р/^со/ 193,5 , ,
Проверяем условие-=-= 1,1 > 1,0 — несущая способРЛ* 1 ,8
74
ность сварных швов определяется прочностью металла границы сплавления.
Для верхнего пояса в месте устройства монтажного стыка принимается условие расчѐта сварного соединения по
металлу границы сплавления.
Проверяем прочность сварного шва по формуле
где l = 2(D + Z)) - 1 см = 2(16 + 12)- 1 =55 см;у = 1.
(a
b
с
Прочность шва обеспечена.
Узел 3 (рис. 68, б)
Рассчитываем фланцевое соединение нижнего пояса. Растягивающее усилие N _ = 5246,7 гН.
H
3
Материал фланцев — сталь марки С345-3 по ГОСТ 27772—88* с расчѐтным сопротивлением по [29, табл. В.5] R =
300 МПа. Толщина фланцев = 30 мм.
y
Для фланцевого соединения принимаем высокопрочные болты М24 по ГОСТ Р 52644-2006. Согласно ГОСТ Р
52643-2006 класс прочности болтов 10.9. Материал высокопрочных болтов — сталь 40Х климатического
исполнения ХЛ в соответствии с указаниями нормативов [29, п. 5.6].
Диаметр шайб = 49 мм, диаметр отверстий — 28 мм.
Площадь сечения высокопрочного болта М24 по [29, табл. Г.9] A = 3,53 см .
bh
2
Расчѐтное сопротивление растяжению высокопрочного болта
где R принимается по [29, табл. Г.8].
bun
Проверяем прочность фланцевого соединения нижнего пояса для стержней из гнутосварных профилей:

91.

где п — количество болтов (п = 8 шт.); к — коэффициент, определяемый по [15, табл. 5].
2
Прочность обеспечена.
Выполняем конструирование фланцевого соединения согласно [15, разд. 4]. Количество рѐбер жесткости п = 4.
Требуемая длина ребра жѐсткости
р
где h — высота профиля нижнего пояса.
Принимаем длину ребра жѐсткости / = 200 мм.
р
Согласно рекомендациям [15, п. 4.6] болты должны располагаться по возможности как можно ближе к
присоединяемому профилю. Проверяем условия расположения болтов:
принимаем b = 50 мм;
x
Размеры (высота и ширина) фланца при квадратном сечении гнутосварного профиля
/гф = Ьф = /г + 2Ь + 2a = 120 + 2-50 + 2-50 = 320 мм.
1
z
Проверяем фланцевое соединение на сдвиг. Контактное усилие для замкнутых сечений V= 0,1 R = 0,1- 754,6 • 3,53
= 266,4 гН.
bh
Условная поперечная сила Q = 0,lp7V = 0,1-0,25-5246,7 = 131,2 гН. Проверку производим по формуле
ef
Условие соблюдается.
Выполняем расчѐт сварных швов. Сварные швы — угловые с обеспечением проплавления корня шва на 2 мм.
Проверяем прочность сварного шва, соединяющего нижний пояс с фланцем в узле монтажного стыка:
• по металлу шва
*
по металлу границы сплавления

92.

• по металлу границы сплавления с фланцем в направлении толщины проката
D лл г
где Л,,=0,5 — =0,5— =145,2 МПа.
* Ут 1,05
Прочность сварных швов обеспечена.
Производим конструирование промежуточных узлов.
Узел 4 (рис. 69)
При проектировании примыкания раскосов к поясу фермы пересечение их осей смещается с оси пояса на
величину е. Это делается с целью выполнения требуемого зазора между носками раскосов. Изгибающий момент,
возникающий от внецентренного приложения нагрузки, допускается не учитывать при величине
эксцентриситета е не более 0,25 высоты сечения пояса.
Проектирование и расчѐт узлов фермы следует выполнять в соответствии с требованиями норм, изложенными в
[29, прил. Л, п. Л.2].
Проверим прочность узла фермы. Величину углов наклона раскосов принимаем равной а = 5Г. Определяем
проекции высот раскосов на пояс:
Величина зазора между полками раскосов 2с = 20 мм. Проверяем расчѐтные условия:
Проверка несущей способности стенки пояса при одностороннем примыкании к нему стержней решѐтки фермы
выполняется по формуле
где y — коэффициент, зависящий от знака усилия в примыкающем элементе и равный 1,2 при растяжении и 1,0 - в
остальных случаях; y — коэффициент, учитывающий вид напряженного состояния пояса; y = 1 при растяжении, а
также при сжатии в поясе, если соблюдается условие < 0,5; в случае > 0,5 при сжатом поясе К К
d
D
D
коэффициент y определяется по формуле у = 1,5 - , где а = —;
D
R A
y
f
D

93.

N,F— усилия соответственно в раскосе (стойке) и поясе.
Проверка несущей способности стенки пояса для стержня Р-2 на продавливание (так как раскос сжат).
В примере 6 нагрузка на верхний пояс приложена в узлах, поэтому изгибающий момент в поясе М= 0.
Определяем соотношение
поэтому y = 1,5 - = 1,5 - 0,55 = 0,95.
D
R
y
Выполняем проверку несущей способности стенки пояса:
= 0,76 < 1,
, D-d, 12-10 ,
где/! = —— = —j—
= CM
'
Условие выполняется.
Проверка несущей способности стенки пояса для стержня Р-3 на вырывание (так как раскос растянут).
Прочность стенки пояса обеспечена.
Проверка несущей способности боковых граней пояса в месте примыкания сжатого раскоса.
Вычисляем расчѐтное условие: = 0,83 < 0,85.
Проверку боковых граней пояса выполнять не требуется.
Выполняем проверку несущей способности элементов решѐтки в месте примыкания к поясу по формуле

94.

Рис. 69. Отправочный элемент фермы

95.

из гнутосварных профилей (пример 5)
Вычисляем коэффициент к. Определяем неравенства:
Тогда к = 1,0.
Проверяем несущую способность сжатого раскоса Р-2:
Расчѐтное условие выполняется.

96.

Аналогично проверяется несущая способность раскоса Р-3. Остальные промежуточные узлы рассчитываются по
типу узла 4 в соответствии с требованиями, изложенными в [29, прил. Л, п. Л.2].
6. Расчѐт жѐсткости конструкции
Определение прогиба выполняется по аналогии с расчѐтом, приведѐнным в примере 1. Поэтому данные
вычисления опускаем. Строительный подъѐм фермы показан на рис. 70.
Рис. 70. Геометрическая схема стропильной фермы с маркировкой опорных узлов и укрупнительных
монтажных стыков (пример 5)
Посмотреть оригинал
< Пред
СОДЕРЖАНИЕ
ОРИГИНАЛ
След >
ПРИМЕРЫ РАСЧЁТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ СТРОПИЛЬНЫХ ФЕРМ
Расчѐт ферм покрытия в соответствии со СНиП II-23-81* широко представлен в
технической литературе. Примеры расчѐта конструкций покрытия по СП 16.13330.2011
в технической литературе встречаются редко. Опыт применения актуализированных
СНиП практически небольшой, так как новые нормативы были приняты совсем...
(Проектирование и расчѐт стальных ферм покрытий промышленных зданий)
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ ИЗ ПАРНЫХ УГОЛКОВ
Требуется рассчитать и сконструировать стропильную ферму покрытия со стержнями из
парных уголков при определѐнных заданных условиях. При расчѐте фермы в этом
примере используются СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции. Актуализированная
редакция СНиП 11-23—81*», СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия....
(Проектирование и расчѐт стальных ферм покрытий промышленных зданий)
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ С ПОЯСАМИ ИЗ ТАВРОВ И РЕШЁТКОЙ ИЗ
ПАРНЫХ УГОЛКОВ
Требуется рассчитать и сконструировать стропильную ферму покрытия с поясами из

97.

широкополочных тавров и решѐткой из парных уголков при заданных условиях. При
расчѐте фермы в примере 2 применяются СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП 11-23-81*», СП 20.13330.2011 «Нагрузки...
(Проектирование и расчѐт стальных ферм покрытий промышленных зданий)
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ С ВЕРХНИМ ПОЯСОМ ИЗ
ШИРОКОПОЛОЧНОГО ДВУТАВРА
Требуется рассчитать и сконструировать стропильную ферму покрытия при заданных
условиях. При расчѐте фермы в примере 3 используются СП 16.13330.2011 «Стальные
конструкции. Актуализированная редакция СНиП 11-23-81*», СП 20.13330.2011
«Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07—85*»....
(Проектирование и расчѐт стальных ферм покрытий промышленных зданий)
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ ИЗ КРУГЛЫХ ТРУБ
Требуется рассчитать и сконструировать стропильную ферму покрытия со стержнями из
круглых труб при заданных условиях. При расчѐте фермы в примере 4 используются
СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 11-23
— 81*», СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия. Актуализированная...
(Проектирование и расчѐт стальных ферм покрытий промышленных зданий)
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ С ПОЯСАМИ ИЗ ТАВРОВ И РЕШЁТКОЙ ИЗ
ОДИНОЧНЫХ УГОЛКОВ
Требуется рассчитать и сконструировать стропильную ферму покрытия с поясами из
широкополочных тавров и решѐткой из одиночных уголков при заданных условиях.
При расчѐте фермы в примере 6 используются СП 16.13330.2011 «Стальные
конструкции. Актуализированная редакция СНиП Н-23—81», СП 20.13330.2011
«Нагрузки...
(Проектирование и расчѐт стальных ферм покрытий промышленных зданий)
ФЕРМЫ ИЗ ЗАМКНУТЫХ ГНУТОСВАРНЫХ ПРОФИЛЕЙ (ГСП)
Общие положения Типовые фермы из замкнутых гнутосварных профилей
проектируются с узлами без фасонок и опиранием покрытия непосредственно на
верхний пояс. Геометрические схемы решѐтки ферм из ГСП показаны на рис. 11. Углы
примыкания раскосов к поясу должны быть не менее 30°, в этом случае
обеспечивается...
(Проектирование и расчѐт стальных ферм покрытий промышленных зданий)
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ПРУТКОВОЙ ФЕРМЫ
Требуется рассчитать и сконструировать стропильную прутковую ферму покрытия при
заданных условиях. При расчѐте фермы в примере 7 используются СП 16.13330.2011
«Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 11-23—81», СП
20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.0785*»....

98.

(Проектирование и расчѐт стальных ферм покрытий промышленных зданий)
ПОКРЫТИЯ ЗДАНИЙ ПО СТРОПИЛЬНЫМ ФЕРМАМ
Покрытие здания состоит из кровли (ограждающих конструкций), несущих элементов
(прогонов, стропильных ферм), на которые опирается кровля, и связей по покрытию.
Кроме того, для освещения помещений верхним светом и их естественной вентиляции в
системе покрытия многопролетных зданий устраивают фонари, опирающиеся...
(Инженерные конструкции. Металлические конструкции и конструкции из древесины и
пластмасс)
© Studref - Студенческие
реферативные статьи и материалы
(info{aт}studref.com) © 2017 - 2023
https://studref.com/542649/stroitelstvo/raschyot_konstruirovanie_stropilnoy_fermy_gnutosvarnyh_profiley

99.

100.

101.

102.

103.

104.

105.

106.

107.

108.

109.

110.

111.

Е.А. Мелёхин
60
Строительство: Том 13. Выпуск 1 (47)
наука и образование
© Е.А. Мелѐхин, 2023
Распространяется на основании Creative
Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)
НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / RESEARCH PAPER
УДК 624.074.5
DOI: 10.22227/2305-5502.2023.1.4
Напряженно-деформированное состояние
трехгранной фермы
с неразрезными поясами пятигранного
составного профиля
Евгений Анатольевич Мелѐхин
Национальный исследовательский Московский
государственный строительный университет
(НИУ МГСУ); г. Москва, Россия
АННОТАЦИЯ
Введение. Рассматриваются конструкции
трехгранных ферм, которые могут применяться
для покрытий и перекрытий производственных и общественных зданий,
различных комбинированных систем, а также в
качестве конструк-

112.

ций эстакад линейных объектов в различных
районах строительства. Представлена
конструкция пространственной
фермы в рамках патентной разработки покрытия
из трехгранных ферм с неразрезными поясами
замкнутого сечения. Цель численных исследований — оценка
напряженно-деформированного состояния (НДС)
пролетной трехгранной фермы при приложении статической
узловой нагрузки и различном примыкании
элементов раскосной решетки, а также создание базы верификационных
данных для проведения последующих численных
исследований
бесфасоночных узлов сопряжения.
Материалы и методы. Методикой численных
исследований учитывается приложение узловых
статических нагрузок, моделирующее размещение ограждающей
конструкции покрытия с применением прогонов.
Использование метода единичных нагрузок направлено на
определение реакции несущей системы в рамках
проведения сравнитель-

113.

ной оценки и сопоставления с полученными
данными других исследовательских задач.
Результаты. В ходе численных исследований
получены данные, характеризующие НДС
модели трехгранной фермы по распределению усилий в стержнях и
вертикальных перемещений узлов.
Выводы. Анализ полученных результатов
свидетельствует о том, что принятая расчетная
модель трехгранной фермы адекватно отражает ее НДС. Практическое
применение методики численных исследований
на основе приложения единичных узловых нагрузок состоит в
возможности использования результатов расчета
в виде структурированного массива данных, необходимых при расчетах
по методу предельных состояний. Полученные
результаты могут
использоваться в качестве основы для
верификации данных последующих численных
исследований конструкций
бесфасоночных узлов в рамках пластинчатой
математической модели. Представленные
численные исследования

114.

входят в комплекс научных исследований
изучения действительной работы пролетных
трехгранных ферм.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: трехгранная ферма,
численные исследования, метод конечных
элементов, напряженно-деформированное
состояние, бесфасоночный узел
ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Мелѐхин Е.А.
Напряженно-деформированное состояние
трехгранной фермы с неразрезными поясами пятигранного составного профиля //
Строительство: наука и образование. 2023. Т. 13.
Вып. 1. Ст. 4. URL:
http://nso-journal.ru. DOI: 10.22227/23055502.2023.1.4
Автор, ответственный за переписку: Евгений
Анатольевич Мелѐхин, [email protected].
Stress-strain state of a triangular truss with
uncut chords
of a five-sided composite profile
Evgeniy A. Melyokhin
Moscow State University of Civil Engineering
(National Research University) (MGSU);
Moscow, Russian Federation
ABSTRACT

115.

Introduction. The author considers designs of
triangular trusses that can be used to design roofs of
industrial and public
buildings, various combined systems, and also as
overpass structures of linear facilities. The design of
a spatial truss as part
of a patent pending development of a triangular truss
cover with non-cutting closed-section chords is
presented. The purpose
of numerical studies is to estimate the stress-strain
state (SSS) of a spanning triangular truss subjected
to static nodal
load and different arrangement of strut elements as
well as to create a verification database for further
numerical studies of
non-faceted interface nodes.
Materials and methods. The numerical research
methodology takes into account the application of
nodal static loads,
modelling the placement of the enclosing structure
of the pavement using purlins. The use of the unit
load method is aimed
at determining the response of the load-bearing
system as part of a comparative evaluation and
comparison with the data
obtained from other research tasks.

116.

Results. In the course of numerical studies, data
were obtained, characterising the deflected mode of
the triangular truss
model in terms of force distribution in the rods and
vertical displacements of the nodes.
Напряженно-деформированное состояние
трехгранной фермы с неразрезными поясами
пятигранного составного профиля С. 60–71
61
Строительство: Том 13. Выпуск 1 (47)
наука и образование
Conclusions. Analysis of the obtained results shows
that the accepted design model of a triangular truss
adequately reflects
its deflected mode. Practical application of the
numerical research technique on the basis of
application of unit nodal
loads consists in the possibility of using calculation
results in the form of a structured data set required in
calculations by
the limit states method. The results obtained can be
used as a basis for verification of data obtained in
further numerical
studies of non-faceted node constructions within the
framework of the lamellar mathematical model. The
presented numerical

117.

studies are part of the complex of scientific research
into the actual performance of spanning triangular
trusses.
KEYWORDS: triangular truss, numerical studies,
finite element method, stress-strain state, nonfaceted node
FOR CITATION: Melyokhin E.A. Stress-strain
state of a triangular truss with uncut chords of a fivesided composite profile.
Stroitel’stvo: nauka i obrazovanie [Construction:
Science and Education]. 2023; 13(1):4. URL:
http://nso-journal.ru.
DOI: 10.22227/2305-5502.2023.1.4
Corresponding author: Evgeniy A. Melyokhin,
[email protected].
ВВЕДЕНИЕ
Пространственные трехгранные фермы являются
индустриальными несущими конструкциями с
высокими эксплуатационными характеристиками.
Применение в основе компоновки стержневой
системы
прокатных профилей значительно расширяет
возмож-

118.

ности использования конструкций [1–3].
Трехгранные
фермы рассматриваются в качестве несущих конструкций покрытий и перекрытий
производственных
и общественных зданий, элементов
комбинированных
систем с возможностью подвески
технологических
устройств, грузоподъемных механизмов, а также
как
модульные конструкции эстакад линейных
объектов
в различных районах строительства. Низкая
удельная
материалоемкость и трудоемкость изготовления
трехгранных ферм обусловлены рациональным
распределением материала конструктивной формы в
пространстве и возможностью компоновки
стержневой
системы бесфасоночными узлами. Следует
отметить,

119.

что конструктивная форма трехгранной фермы
имеет
хороший потенциал применения, связанный с
типизацией и унификацией в совокупности с высоким
уровнем заводской готовности, безопасностью
транспортирования и скоростью монтажа [4].
Образование конструктивной формы плоского
покрытия реализуется путем регулярной
установки
пролетных трехгранных ферм с переменным или
одинаковым шагом в продольном направлении (рис.
1).
Пролетная трехгранная ферма состоит из двух
наклонных плоских ферм с общим нижним
поясом.
Учитывая особенности ее статической работы,
целесообразно в горизонтальной плоскости
верхних
поясов использовать распорки или несущие
элементы ограждающей конструкции кровли.
Особенности

120.

конструктивного исполнения пролетной
трехгранной фермы обусловлены оценкой напряженнодеформированного
состояния (НДС) трехгранных
ферм с различными параметрами и габаритами
при
относительно незначительном влиянии
воздействий
в горизонтальном направлении из плоскости
изгиба.
В свою очередь, возможность использования
несущих элементов ограждающей конструкции
кровли позволила исключить часть распорных
элементов
из состава отправочной марки пространственной фермы и использовать пространство
между наклонными фермами для компактной
укладки
«в елочку» и транспортирования [4].
Патентная разработка конструкции трехгранной фермы с неразрезными поясами
пятигранного
(пентагонального) составного сечения из
прокатных

121.

профилей швеллера и уголка предназначена для
плоских покрытий зданий [5]. Изобретение
состоит
в том, что покрытие формируется из
трехгранных
ферм, объединенных профнастилом, который
является несущей конструкцией ограждающего
покрытия (рис. 2).
Рис. 2. Трехгранные фермы плоского покрытия
(продольный разрез)
Рис. 1. Конструктивная форма плоского
покрытия из трехгранных ферм
Е.А. Мелёхин
62
Строительство: Том 13. Выпуск 1 (47)
наука и образование
Каждая ферма включает верхние неразрезные
пояса пятигранного коробчатого сечения из
жестко соединенных между собой швеллеров и
уголков,
а также нижний пояс пятигранного составного
сечения. Раскосная решетка прикреплена к полкам

122.

поясных уголков встык.
Для данного покрытия из трехгранных ферм
может использоваться прогонная конструкция
ограждающей конструкции (рис. 3).
Стенки швеллеров верхних поясов в пространстве проектного положения сориентированы
вертикально, а стенка нижнего швеллера —
горизонтально.
Для транспортирования имеется возможность
компоновки отправочных марок трехгранных
ферм
укладкой «в елочку» (рис. 4).
Пятигранный профиль поясных неразрезных
стержней трехгранных ферм формируется в коробчатое замкнутое сечение из равнополочного
уголка и швеллера [6]. Данная компоновка
составного сечения используется в конструкциях
других
патентных разработок с различной ориентацией
замкнутого профиля в пространстве проектного
положения [7–10].
Сопряжение по всей длине их прокатов обеспечивается полнотелыми или прерывистыми
свар-

123.

ными швами по перьям полок, что
соответственно
позволяет рассматривать составное сечение в
виде
монолитной формы (рис. 5).
Раскосная решетка наклонных плоских ферм
трехгранной фермы образуется из одиночных
прокатных уголков.
Подрезка полок раскосных уголков осуществляется для формирования штампа и плотного
примыкания к полкам поясных уголков
пятигранного
составного стержня с образованием стыковых
бесфасоночных узлов, имеющих особенности
компоновки [11, 12].
Цель численных исследований — оценка НДС
пролетной трехгранной фермы при приложении
статических нагрузок, систематизация данных
для
практического проектирования и компоновки
элементного состава, а также создание базы верифи-

124.

кационных данных для проведения
последующих
численных исследований бесфасоночных узлов
сопряжения в рамках расчетной пластинчатой
математической модели [13, 14].
В качестве задач численных исследований рассматривалось создание расчетной
математической
модели пролетной трехгранной фермы
средствами
стандартного расчетного комплекса на основе
центрированной геометрической схемы.
Компоновочная особенность центрированной
геометрической
схемы состоит в том, что ее формирование
производится стержнями, сходящимися в узлах,
являющихся центрами данной схемы.
Возведение в различных районах строительства несущих покрытий из трехгранных ферм
предполагает необходимость учитывать
изменчи-

125.

вость влияющих параметров, в том числе
значений
и форм приложения нагрузок [15]. Структурированный массив данных, обусловленных изменчивостью внешних факторов, имеет практическое
значение для проектирования.
Рис. 3. Конструкция трехгранной фермы
(поперечный
разрез)
Рис. 4. Компоновка отправочных марок
трехгранных
ферм для транспортировки
Рис. 5. Схема компоновки пятигранного
составного сечения из прокатных профилей
Напряженно-деформированное состояние
трехгранной фермы с неразрезными поясами
пятигранного составного профиля С. 60–71
63
Строительство: Том 13. Выпуск 1 (47)
наука и образование
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для оценки НДС использовалась расчетная
математическая модель трехгранной фермы,
сгенерированная средствами программного
комплекса,

126.

реализующего расчетные задачи по методу
конечных элементов [16]. Вариативная расчетная
модель
моделирует пространственно-стержневую
трехгранную ферму пролетом 24 м, шириной 3 м и
высотой
1,5 м (рис. 6). Модульные размеры панелей
нижнего
и верхних поясов составляют 3 м.
Методикой численных исследований учитывается приложение узловых статических
нагрузок,
моделирующее размещение ограждающей конструкции покрытия с применением прогонов
[17].
Приложение сосредоточенных сил в узлах
верхних
поясов стержневой модели трехгранной фермы
по методу единичных нагрузок направлено на
определение реакции несущей системы в виде распределения усилий в элементах и перемещений узлов.
Применение метода узловых нагрузок обусловлено необходимостью проведения сравнительной

127.

оценки, сопоставления с полученными данными
других исследовательских задач, а также
возможностью практического использования при
расчетах
по методу предельных состояний.
Расчетная модель пространственной трехгранной фермы описывалась стержневыми
элементами
произвольного вида со связями по линейным и
угловым направлениям [18]. В качестве нижнего и
верхних поясов использовались неразрезные стержни
пятигранного составного сечения монолитной
формы компоновки с ориентацией положения,
принятой
в конструктивном решении патентного
изобретения.
Раскосы из одиночных прокатных уголков
являются элементами малой изгибной жесткости.
Поэтому
для оценки их влияния на деформативные
свойства

128.

модели трехгранной фермы рассматривались
варианты с жестким или шарнирным
примыканием
элементов
раскосной решетки к неразрезным поясам. Примыкание распорок к неразрезным
поясам
описывалось шарнирным примыканием.
Граничные условия расчетной схемы пролетной фермы учитывали ограничения по опорным
узлам верхних поясов, а именно, установлены закрепления по линейным смещениям, кроме освобождения смежной опорной пары узлов в
продольном направлении модели.
РЕ ЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В ходе проведения численных исследований
получены данные, характеризующие НДС модели
трехгранной фермы. Определены расчетные
усилия
от действия узловых единичных нагрузок и
значения перемещений узлов вариативной
стержневой

129.

модели трехгранной фермы с шарнирным и
жестким примыканием раскосов к неразрезным
поясам.
Элементы раскосной решетки имеют практически полную симметрию в распределении усилий
в пределах панелей верхних поясов по середине
пролета (рис. 7, 8). В качестве уточнения
следует отметить, что стержень или часть стержня
неразрезного пояса фермы, ограниченного узлами
примыкания
раскосов, обозначается как панель.
Наибольшие продольные усилия в верхних
поясах срединных панелей отличаются от
продольных усилий в верхних поясах приопорных панелей практически в 4,43 раза. При этом
увеличение
значений усилий в стержнях смежных панелей,
рассматривая от приопорных панелей,
происходит
непропорционально, а также с разной
кратностью
увеличения для нижнего и верхних поясов. Крат-

130.

ность увеличения значений продольных усилий
Рис. 6. Расчетная модель пролетной
трехгранной фермы
Рис. 7. Расчетные продольные усилия модели
(полуфермы) с шарнирным примыканием
раскосов 0
–3,48 –9,43 –13,42 –15,41 –15,41
–3,48 –9,43 –13,42 –15,41 –15,41
0,86
6,03 –6,01
6,01
–0,86
–0,86
–2,59
–4,32
–4,32
–2,59
2,59
4,3
4,3
–0,86
–0,86
–6,03
–0,86
–2,59
31,82

131.

1,0
1,0
1,0
0,9
13,9 23,85 29,83
Е.А. Мелёхин
64
Строительство: Том 13. Выпуск 1 (47)
наука и образование
в стержнях снижается от приопорных панелей
к середине пролета.
Наибольшие продольные усилия в раскосах
приопорных панелей отличаются от значений
усилий в раскосах срединных панелей в 7 раз. Смежные сжатые и растянутые раскосы в пределах
панелей верхних поясов имеют одинаковые
значения.
Снижение значений усилий в стержнях раскосов
смежных панелей, рассматривая от приопорных
панелей, происходит непропорционально. Кратность увеличения значений в стержнях раскосов
повышается от приопорных панелей к середине
пролета.
Образование изгибающих моментов в стерж-

132.

нях несущей системы обусловлено включением
в работу неразрезных поясов (рис. 9).
Оценка деформативности модели пролетной
трехгранной фермы основывается на
полученных
значениях вертикальных перемещений узлов.
Наибольшие значения вертикальных перемещений относятся к узлам нижнего и верхних неразрезных поясов в срединной части пролета
трехгранной фермы (рис. 10, 11). Необходимо
указать
на наличие полной симметрии относительно
середины пролета в распределении значений
вертикальных перемещений узлов.
Рис. 8. Расчетные продольные усилия модели
(полуфермы) с жестким примыканием раскосов
Рис. 9. Расчетные изгибающие моменты модели
(полуфермы) шарнирного примыкания раскосов
Рис. 10. Максимальные вертикальные
перемещения узлов модели шарнирного
примыкания раскосов

133.

Рис. 11. Максимальные вертикальные
перемещения узлов модели жесткого
примыкания раскосов
–36,19
–36,18
–36,19
–36,18
–32,74
–32,73
–32,74
–32,74
–37,95
–37,94
–37,95
–37,94
–38,98
–38,97
–38,98
–38,97
–36,19
–36,18
–36,19
–36,18
–3,48 –9,42 –13,42 –15,42 –15,42
–3,48 –9,42 –13,42 –15,42 –15,42
0,86

134.

6,02 –6,0
6,0
–0,86
–0,86
–2,58
–4,31
–4,31
–2,59
2,57
4,26
4,26
–0,86
–0,86
–6,02
–0,86
–2,58
31,82
1,0
1,0
1,0
0,99
13,93 23,88 29,84
0
0
0
0

135.

0
0,06
0,06 0,07
0,07
0,07
0,09 0,09 0,09
0,09 0,09
0,09 0,09 0,09
0,08
Напряженно-деформированное состояние
трехгранной фермы с неразрезными поясами
пятигранного составного профиля С. 60–71
65
Строительство: Том 13. Выпуск 1 (47)
наука и образование
Распределение вертикальных перемещений
узлов трехгранной фермы описывается пологой
параболой с вершиной в центральных узлах
смежных
верхних поясах модели.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Напряженно-деформированное состояние расчетной модели пролетной трехгранной фермы
характеризуется распределением основных усилий

136.

для плоских ферм при узловых нагрузках и при
этом имеет свои особенности.
Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что принятая расчетная модель
трехгранной фермы адекватно отражает НДС
пространственно-стержневой конструкции с
неразрезными
поясами. Предусмотренное методикой
численных
исследований использование метода единичных
нагрузок позволяет произвести оценку реакции
несущей системы в виде распределения усилий
в стержнях и перемещений узлов. Практическое
применение методики численных исследований
на основе приложения единичных узловых
нагрузок
состоит в возможности использования
результатов
расчета в виде структурированного массива
данных,
необходимых при расчетах по методу
предельных
состояний.
Полученные результаты могут использоваться

137.

в качестве основы для верификации данных последующих численных исследований конструкций
бесфасоночных узлов в рамках пластинчатой
математической модели.
Полученные результаты вариативных моделей
трехгранной фермы показывают отсутствие
практического влияния на их деформативные
свойства
условий примыканий раскосов из одиночных прокатных уголков к неразрезным поясам.
Малая изгибная жесткость одиночных прокатных уголков не имеет значительного влияния в
распределении возникающих усилий на конструкцию
бесфасоночных узлов трехгранной фермы,
основанной на центрированной геометрической схеме.
Возникновение усилий в распорках трехгранной фермы свидетельствует о включении их в
работу и предполагает необходимость применения
расчетных соединений прикрепления к неразрезным
поясам трехгранной фермы.

138.

Образование изгибающих моментов в элементах
неразрезных поясов несущей системы обусловлено включением в статическую работу в
виде
балок на податливых опорах в составе фермы.
Изменения изгибающих моментов в узлах,
несмотря
на их малые относительные значения,
вследствие
использования метода единичной нагрузки в
некоторых случаях потребуют учета.
Представленные численные исследования входят в научный комплекс исследований по
изучению
действительной работы пролетных
трехгранных
ферм, в том числе конструкций трехгранных
ферм
с нижним поясом из одиночного уголка [19, 20].
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Бирюлев В.В., Чернов И.Н. Стальные фермы с коробчатыми сечениями стержней,
сваренных

139.

из уголков // Известия вузов. Строительство и
архитектура. 1974. № 4. С. 8–14.
2. Клячин А.З. Металлические решетчатые пространственные конструкции регулярной
структуры
(разработка, исследование, опыт применения).
Екатеринбург : Диамант, 1994. 276 с.
3. Трущев А.Г. Пространственные металлические конструкции. М. : Стройиздат, 1983. 215 с.
4. Мелѐхин Е.А. Модульные трехгранные фермы плоских покрытий // Вестник Томского
государственного архитектурно-строительного
университета. 2021. Т. 23. № 2. С. 65–78. DOI:
10.31675/1607‑1859‑2021‑23‑2‑65‑78
5. Патент RU № 2188287 С2 МПК Е04С 3/04.
Покрытие из трехгранных ферм / М.М.
Копытов,
К.А. Ерохин, А.В. Матвеев, Е.А. Мелѐхин; заявл.
№ 2000117116/03 от 27.06.2000; опубл.
27.08.2002.
Бюлл. № 24. 6 с.
6. Патент RU № 36119 U1 МПК7 E04C 3/32.

140.

Тонкостенная несущая конструкция замкнутого
пятигранного сечения (ее варианты) / М.М.
Копытов, А.В. Матвеев, А.П. Малиновский, Е.А. Мелѐхин; заявл. № 2003118832/20 от 24.06.2003;
опубл.
27.02.2004. Бюлл. № 6. 6 с.
7. Копытов М.М., Ерохин К.А., Матвеев А.В.,
Мелѐхин Е.А. Бесфасоночные пространственностержневые покрытия с поясами
пентагонального
профиля сечения // Монтажные и специальные
работы в строительстве. 2003. № 11. С. 2–6.
8. Патент RU № 19068 U1 МПК7 Е04С 3/04.
Структурное покрытие / М.М. Копытов, К.А.
Ерохин,
А.В. Матвеев, Е.А. Мелѐхин; заявл. №
2001100914/20
от 09.01.2001; опубл. 10.08.2001. Бюлл. № 22. 8 с.
9. Патент RU № 2627794 С1 МПК Е04С 3/08.
Покрытие из трехгранных ферм / Е.А. Мелѐхин;
заявл. № 2016124898 от 21.06.2016; опубл.
11.08.2017.
Бюлл. № 23. 8 с.

141.

10. Патент № 2661945 С1 МПК Е04С 3/08.
Покрытие из трехгранных ферм / Е.А. Мелѐхин,
С.В. Фирцева; опубл. 2017134238 от 02.10.2017;
опубл. 23.07.2018. Бюлл. № 21.
11. Мелѐхин Е.А. Работа узлов бесфасоночного
складчатого покрытия с поясами пятигранного
соConstruction: Vol. 13. Issue 1 (47)
Science and Education
Evgeniy A. Melyokhin
66
ставного профиля : автореф. дис. … канд. техн.
наук.
Томск : ТГАСУ, 2003. 23 c.
12. Ерохин К.А., Мелѐхин Е.А. К исследованию
узлов бесфасоночной пространственной фермы
с пятигранным сечением верхнего пояса // Научнотехническая конференция КрасГАСА. 2000. С. 25–
27.
13. Мелѐхин Е.А. Пластинчатая расчетная модель узла бесфасоночной пространственной
фермы // Архитектура и строительство : 2-я
Междунар.

142.

науч.-техн. конф. 2002. C. 62–64.
14. Мелѐхин Е.А. Исследование влияния расцентровки и податливости на напряженнодеформированное состояние узлов сопряжения
пространственно-стержневых конструкций покрытий с
поясами пятигранного составного профиля из
металлопроката // Металлические конструкции:
взгляд
в прошлое и будущее : VIII Украинская науч.техн.
конф. 2004. С. 592–595.
15. Гордеев В.Н., Лантух-Лященко А.И., Пашинский В.А., Перельмутер А.В., Пичугин С.Ф.
Нагрузки и воздействия на здания и сооружения /
под
общ. ред. А.В. Перельмутера. М. : Изд-во АСВ,
2007. 482 с.
16. Рикардс Р.Б. Метод конечных элементов
в теории оболочек и пластин. Рига : Зинатне,
1988.
284 с.

143.

17. Перельмутер А.В., Сливкер В.И. Расчетные модели сооружений и возможность их
анализа.
Киев : Сталь, 2002. 600 с.
18. Поляков Л.П., Файнбурд В.М. Моделирование строительных конструкций. Киев :
Будiвельник,
1975. 159 с.
19. Мелѐхин Е.А., Иванов П.С., Малыгин А.Б. Численные исследования модульных
систем
трехгранных ферм плоских покрытий зданий //
Инженерный вестник Дона. 2022. № 6.
20. Мелѐхин Е.А., Гончаров Н.В., Малыгин А.Б. Трехгранные фермы с предварительным
напряжением для плоских покрытий //
Инженерный
вестник Дона. 2022. № 6.
Поступила в редакцию 2 февраля 2023 г.
Принята в доработанном виде 13 февраля 2023
г.
Одобрена для публикации 13 февраля 2023 г.
О б а в т о р е : Евгений Анатольевич Мелёхин
— кандидат технических наук, доцент, доцент
кафедры архи-

144.

тектурно-строительного проектирования и
физики среды; Национальный
исследовательский Московский
государственный строительный университет
(НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское
шоссе, д. 26;
РИНЦ ID: 381648, ResearcherID: AFK-2034-2022,
ORCID: 0000‑0002‑9606‑7191; [email protected].
INTRODUCTION
Spatial triangular trusses are industrial loadbearing
structures with high performance characteristics.
The use of rolled sections in the basis of the rod
system
layout considerably extends the possibilities of using
the structures [1–3]. Triangular trusses are
considered as
supporting structures of roofs and overlaps of
industrial
and public buildings, elements of combined systems
with the possibility of suspension of technological
devices, lifting mechanisms, as well as modular
structures of overpasses of linear objects in various
areas
of construction. Low specific material and labour
input

145.

of a tricity truss is stipulated by rational distribution
of a material of the constructive form in space and
an opportunity of alignment of a core system by
trussless knots. It should be noted that the structural
form of a triangular truss has a good application
potential associated with typing and unification in
conjunction with a high level of factory readiness,
transportation safety and speed of installation [4].
The formation of the structural shape
of a flat pavement is realised by the regular
installation
of spanning triangular trusses with variable or equal
spacing in longitudinal direction (Fig. 1).
A spanning triangular truss consists of two inclined
plane trusses with a common bottom chord.
Considering
the peculiarities of its static operation, it is
advisable to
use struts or load-bearing elements of the roof
enclosing
structure in the horizontal plane of the upper chords.
The peculiarities of structural design of a span
triangular
truss are conditioned by estimation of the stressstrain

146.

state of triangular trusses with different parameters
and
Fig. 1. Structural shape of a flat roof made of
triangular trusses
Construction: Vol. 13. Issue 1 (47)
Science and Education
Stress-strain state of a triangular truss with uncut
chords of a five-sided composite profile P. 60–71
67
dimensions with relatively small influence of
influences
in horizontal direction from the bending plane.
In turn, the possibility of using the load-bearing
members of the roof cladding structure made it
possible
to exclude some of the struts from the spatial truss
gauge
and to use the space between the sloping trusses for
compact herringbone stacking and transportation
[4].
The patent design of a triangular truss construction
with uncut chords of five-sided (pentagonal)
composite
section made of rolled profiles of channel and angle
is

147.

intended for flat building envelopes [5]. The
invention
consists in the fact that the covering is formed
of triangular trusses combined by corrugated
sheeting,
which is a load-bearing structure of the envelope
covering (Fig. 2).
Each truss consists of the upper continuous chords
of a box-section pentagonal bracket and angles
rigidly
connected to each other, and the lower chord of a
composite
pentagonal bracket. The stringer is butt-attached
to the flanges of the angles.
For this triangular truss cover, a purlin enclosure
structure can be used (Fig. 3).
The walls of the upper chord channels are oriented
vertically in the space of the design position and
the bottom channel wall is horizontal.
The triangular trusses can be stacked herringbone
for transport (Fig. 4).
The pentagonal profile of the continuous belt bars
of triangular trusses is formed into a box-shaped
closed
cross-section of equal angles and channels [6]. This
arrangement

148.

of the composite section is used in the structures
of other patent developments with different
orientation
of the closed section in the space of the design
position [7–10].
Joints along the entire length of their bars are
provided
by full-body or discontinuous welds along the flange
feathers, which respectively allows the composite
section
to be considered as a monolithic form (Fig. 5).
The sloping lattice of the inclined plane trusses
of the triangular truss is formed from single rolled
angles.
The flanges of the strut angles are trimmed to form
a die and a tight connection to the flanges of the belt
angles
of the pentagonal composite member to form butt
joints with no faceted joints, which have specific
layout
features [11, 12].
The purpose of the numerical studies is to estimate
the deflection of a spanning triangular truss under
the application of static loads, to systematise the
data

149.

for practical design and layout of the element
composition,
and to create a verification database for subsequent
numerical studies of the non-faceted interface nodes
in
Fig. 2. Flat roof triangular trusses (longitudinal
section)
Fig. 3. Construction of a triangular truss (crosssection)
Fig. 4. Layout of triangular truss dispatch marks for
transport
Fig. 5. Layout of a pentagonal composite section
made of rolled sections
Construction: Vol. 13. Issue 1 (47)
Science and Education
Evgeniy A. Melyokhin
68
the framework of the calculated lamellar
mathematical
model [13, 14].
As a task of numerical research, we considered
creating a computational mathematical model of a
spanning
triangular truss by means of a standard
computational
complex based on a centred geometrical scheme.

150.

The layout feature of the centred geometric scheme
is
that it is formed by rods converging at the nodes
which
are the centres of this scheme.
The erection of triangular truss load-bearing roofs
in different construction areas implies the need to
consider
the variability of the influencing parameters,
including
the values and forms of load application [15].
A structured data set due to the variability of
external
factors is of practical importance for design.
MATERIALS AND METHODS
In order to estimate stress-strain state, the design
model of the triangular truss, the computational
mathematical
model generated by means of the software
package implementing computational problems
using
the finite element method was used [16]. Variative
calculation
model simulates spatial-rod triangular truss
with 24 m span, 3 m width and 1.5 m height (Fig. 6).

151.

The modular dimensions of the lower and upper
chord
panels are 3 m.
The numerical research methodology takes into
account the application of nodal static loads
simulating
the placement of the enclosing structure of the roof
using
purlins [17]. The application of concentrated forces
in the nodes of the upper chords of the rod model
of a triangular truss by the unit load method is
aimed
at determining the response of the supporting system
in
the form of force distribution in the elements and
displacements
of the nodes.
The application of the nodal load method is driven
by the need for comparative assessment, comparison
with the data obtained from other research tasks,
and
the possibility of practical use in calculations
according
to the limit state method.
The computational model of the spatial triangular

152.

truss was described by the rod elements of arbitrary
form
with connections along linear and angular
directions [18].
As the lower and upper chords, continuous bars of
pentagonal
composite monolithic cross-section with orientation
of position adopted in the design solution of the
patent
invention were used. The struts made of single rolled
angles are elements of low bending stiffness.
Therefore,
to assess their influence on the deformation
properties
of the triangular truss model, variants with rigid or
hinged
adjacency of strut elements to the continuous chords
were
considered. The connection of the struts to the fixed
chords
is described by the articulated connection.
The boundary conditions of the design scheme
of the spanning truss took into account the
constraints
of the upper chord support nodes, namely, set
anchorages

153.

for linear displacements, except for the release
of an adjacent support pair of nodes in the
longitudinal
direction of the model.
RESEARCH RESULTS
In the course of numerical studies, data
characterizing
the deflected mode of a triangular truss model are
obtained. Computational forces from the action of
nodal
unit loads and values of displacements of nodes
of a variant rod model of a triangular truss with
articulated
and rigid adjacency of struts to continuous chords
are determined.
The strut elements have almost complete symmetry
in the distribution of forces within the upper chord
panels
in the middle of the span (Fig. 7, 8). As a
clarification, it
should be noted that the rod or part of the rod of the
continuous
chord of the truss bounded by the abutment nodes
of the struts is referred to as a panel.
Fig. 6. Calculation model of a triangular spanning
truss

154.

Fig. 7. Calculated longitudinal forces of the model
(half-beam) with articulated strut connection 0
–3.48 –9.43 –13.42 –15.41 –15.41
–3.48 –9.43 –13.42 –15.41 –15.41
0.86
6.03 –6.01
6.01
–0.86
–0.86
–2.59
–4.32
–4.32
–2.59
2.59
4.3
4.3
–0.86
–0.86
–6.03
–0.86
–2.59
31.82
1.0
1.0
1.0
0.9

155.

13.9 23.85 29.83
Construction: Vol. 13. Issue 1 (47)
Science and Education
Stress-strain state of a triangular truss with uncut
chords of a five-sided composite profile P. 60–71
69
Fig. 8. Calculated longitudinal forces of the model
(half-beam) with rigid butted struts
Fig. 9. Calculated bending moments of the model
(half-frame) of the hinged strut connection
Fig. 10. Maximum vertical displacements of the
frame hinge model nodes
Fig. 11. Maximum vertical displacements of the
rigid strut model nodes
–36.19
–36.18
–36.19
–36.18
–32.74
–32.73
–32.74
–32.74
–37.95
–37.94
–37.95
–37.94

156.

–38.98
–38.97
–38.98
–38.97
–36.19
–36.18
–36.19
–36.18
The greatest longitudinal forces in the upper
chords of the midmost panels differ from the
longitudinal
forces in the upper chords of the adjacent panels by
a factor of 4.43. The increase in the values of the
forces
in the adjacent panel rods, considered from the
suspension
panels, is disproportionate and also has different
multiplicity of increase for the lower and upper
chords.
The multiplicity of increase in the values of
longitudinal
forces in the rods decreases from the supporting
panels towards the middle of the span.
The greatest longitudinal forces in the struts
of the supporting panels differ by a factor of 7 from

157.

the forces in the struts of the midmost panels. The
adjacent
compressed and stretched struts within the top
chord panels have the same values. The reduction in
force values in the struts of the adjacent panel struts,
viewed from the supporting panels, occurs
disproportionately.
The multiplicity of the increase in the values
in the strut rods increases from the suspension
panels
towards the middle of the span.
The bending moments in the bars of the loadbearing
system are due to the incorporation of the
continuous
chords (Fig. 9).
The assessment of the deformability of the triangular
spanning truss model is based on the values
obtained
for the vertical displacements of the nodes.
The highest values of vertical displacements relate
to the nodes of lower and upper continuous chords
0
0
0
0

158.

0
0.06
0.06 0.07
0.07
0.07
0.09 0.09 0.09
0.09 0.09
0.09 0.09 0.09
0.08
–3.48 –9.42 –13.42 –15.42 –15.42
–3.48 –9.42 –13.42 –15.42 –15.42
0.86
6.02 –6.0
6.0
–0.86
–0.86
–2.58
–4.31
–4.31
–2.59
2.57
4.26
4.26
–0.86
–0.86
–6.02

159.

–0.86
–2.58
31.82
1.0
1.0
1.0
0.99
13.93 23.88 29.84
Construction: Vol. 13. Issue 1 (47)
Science and Education
Evgeniy A. Melyokhin
70
in the median part of the span of triangular truss
(Fig. 10, 11). It is necessary to point out the
presence
of complete symmetry relative to the centre of the
span
in distribution of values of vertical displacements
of nodes.
The distribution of the vertical displacements
of the triangular truss nodes is described by a
hollow
parabola with its vertex at the central nodes of the
adjacent
upper chords of the model.
CONCLUSION

160.

The stress-strain state of the design model
of a spanning triangular truss is characterised by
the distribution
of the main forces for flat trusses under nodal
loads and has its own characteristics.
The analysis of the results obtained testifies
to the fact that the accepted design model of a
triangular
truss adequately reflects the deflected mode
of a spatial-trunk structure with continuous chords.
The use of the method of numerical studies foreseen
by the method of unit loadings makes it possible
to estimate the reaction of a load-carrying
system in the form of force distribution in the rods
and displacement of knots. The practical application
of the numerical research method based on the
application
of unit node loads consists in the possibility
of using the results of calculation in the form
of a structured data set required for calculations by
the limit states method.
The results obtained can be used as a basis for
verification of data from subsequent numerical
studies
of lamellar-less unit designs within the framework
of the lamellar mathematical model.

161.

The results obtained from the variative triangular
truss models show that there is no practical effect
on their deformation properties of the conditions
of joining the struts made of single rolled angles to
the unbroken chords.
The low bending stiffness of single rolled angles
has no significant influence on the distribution of the
occurring
forces in the design of the faceless triangular
truss components based on a centred geometric
scheme.
The occurrence of forces in the struts of the
triangular
truss indicates their incorporation into the work
and suggests the need for design connections to the
continuous
chords of the triangular truss.
The formation of bending moments in the elements
of the uncut chords of the load carrying system is
due to the inclusion of beams on compliant supports
as
part of the truss in the static work. Changes in
bending
moments at the nodes, despite their small relative
values,
due to the use of the unit load method, will in some

162.

cases need to be taken into account.
The presented numerical studies are part of a
scientific
complex of studies on the actual performance
of spanning trihedral trusses, including structures of
triangular
trusses with a single angle bottom chord [19, 20].
REFERENCES
1. Biryulev V.V., Chernov I.N. Steel girders with
box sections of rods welded from angles. Izvestiya
vuzov.
Construction and architecture. 1974; 4:8-14. (rus.).
2. Klyachin A.Z. Metal lattice spatial structures
of a regular structure (development, research,
application
experience). Ekaterinburg, Diamant Publ., 1994;
276. (rus.).
3. Trushchev A.G. Spatial metal structures. Moscow,
Stroyizdat Publ., 1983; 215. (rus.).
4. Melekhin E.A. Modular trihedral trusses of flat
roofs. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo
arkhitekturnostroitel’nogo universiteta. Journal of Construction
and Architecture. 2021; 23(2):65-78. DOI:
10.31675/
1607‑1859‑2021‑23‑2‑65‑78 (rus.).

163.

5. Patent RU No. 2188287 C2 IPC E04C 3/04.
Covering from trihedral trusses / M.M. Kopytov,
K.A. Erokhin, A.V. Matveev, E.A. Melekhin; dec.
No. 2000117116/03 dated June 27, 2000; publ.
August
27, 2002. Bull. No. 24; 6.
6. Patent RU No. 36119 U1 MPK7 E04C 3/32.
Thin-walled load-bearing structure of a closed
five-sided section (its variants) / M.M. Kopytov,
A.V. Matveev, A.P. Malinovsky, E.A. Melekhin ;
dec. No. 2003118832/20 dated June 24, 2003; publ.
February 27, 2004. Bull. No. 6; 6.
7. Kopytov M.M., Erokhin K.A., Matveev A.V.,
Melekhin E.A. Shapeless space-rod coatings with
belts
of pentagonal section profile. Mounting and Special
Works in Construction. 2003; 11:2-6. (rus.).
8. Patent RU No. 19068 U1 MPK7 E04C 3/04.
Structural coating / M.M. Kopytov, K.A. Erokhin,
A.V. Matveev, E.A. Melekhin; Dec. No.
2001100914/20
dated January 9, 2001; publ. August 10, 2001. Bull.
No. 22; 8.
9. Patent RU No. 2627794 C1 IPC E04C 3/08.
Trihedral truss coating / E.A. Melekhin; dec.

164.

No. 2016124898 dated June 21, 2016; publ. August
11,
2017. Bull. No. 23. 8 p.
10. Patent No. 2661945 C1 IPC E04C 3/08.
Trihedral
truss coating / E.A. Melekhin, S.V. Firtsev; publ.
2017134238 from October 2, 2017; publ. July 23,
2018.
Bull. No. 21.
11. Melekhin E.A. The work of knots of a formless
folded coating with belts of a pentahedral composite
profile: abstract of the thesis : dis. … cand. tech.
Sciences.
Tomsk, TGASU, 2003; 23. (rus.).
Construction: Vol. 13. Issue 1 (47)
Science and Education
Stress-strain state of a triangular truss with uncut
chords of a five-sided composite profile P. 60–71
71
12. Erokhin K.A., Melekhin E.A. To the study
of nodes of a formless spatial truss with a
pentahedral
section of the upper chord. Scientific and technical
conference
of KrasGASA. 2000; 25-27. (rus.).
13. Melekhin E.A. Lamellar calculation model

165.

of a node of a non-shaped spatial truss. Architecture
and
construction : 2nd International scientific and
technical
conference. 2002; 62-64. (rus.).
14. Melekhin E.A. Investigation of the influence
of misalignment and compliance on the stress-strain
state of the interface nodes of spatial-rod structures
of coatings with belts of a five-sided composite
profile
made of rolled metal. Metal constructions: a look
into
the past and the future : VIII Ukrainian scientific
and
technical conference. 2004; 592-595. (rus.).
15. Gordeev V.N., Lantukh-Lyashchenko A.I.,
Pashinsky V.A., Perelmuter A.V., Pichugin S.F.
Loads
and impacts on buildings and structures / under the
general
ed. of A.V. Perelmuter. Moscow, ASV Publishing
House, 2007; 482. (rus.).
16. Rickards R.B. Finite element method in
the theory of shells and plates. Riga, Zinatne, 1988;
284. (rus.).
17. Perelmuter A.V., Slivker V.I. Calculation

166.

models of structures and the possibility of their
analysis.
Kyiv, Steel Publ., 2002; 600. (rus.).
18. Polyakov L.P., Fainburd V.M. Modeling
of building structures. Kyiv, Budivelnik Publ., 1975;
159. (rus.).
19. Melekhin E.A., Ivanov P.S., Malygin A.B.
Numerical
studies of modular systems of trihedral trusses
of flat roofs of buildings. Engineering Journal of
Don.
2022; 6. (rus.).
20. Melekhin E.A., Goncharov N.V., Malygin
A.B. Trihedral girders with prestressing for flat
coatings. Engineering Journal of Don. 2022; 6.
(rus.).
Received February 2, 2023.
Adopted in revised form on February 13, 2023.
Approved for publication on February 13, 2023.
B i o n o t e s : Evgeniy A. Melyokhin — Candidate
of Technical Sciences, Associated Professor,
Associated Professor
of the Department of Architectural and building
design and environmental physics; Moscow State
University__

167.

Пример расчета стальной фермы в ПК SCAD Office
30461
9 мин.
Статья
21.12.2016
Автор: Амирханов Мурат
Одной из самых распространѐнных конструкций в строительной отрасли является
ферма. Ферма, как правило, выступает элементом каркаса покрытия, бывает стальной,
железобетонной, деревянной и др. Существует большое количество готовых
конструктивных решений конструкции фермы, представленных в виде серий.
Например, серия 1.460.3-14 на фермы типа "молодечно" или 1.460.2-10_88 «фермы из

168.

парных уголков». Расчет ферм хоть и не самая сложная задача, однако, очень
ответственный, нельзя упускать ни каких мелочей, ведь ферма – основной несущий
элемент покрытия. В статье мы рассмотрим расчет стальной фермы из гнуто сварных
профилей в ПК SCAD.
Ферма – элемент каркаса, несущая способность которого мало зависит от деформации
остальной части конструкции. Однако наиболее точным будет расчет в составе рамы,
или всего здания, например, ветровая нагрузка оказывает некоторое влияние на
усилия элементов фермы.
Создание модели для расчета стальной фермы может идти разными путями: с
помощью стержневых конечных элементов (в ПК SCAD), с помощью встроенного
шаблона, с помощью возможности импорта dxf чертежа. Все способы расчета посвоему хороши, главное, соблюдать сходимость элементов.
Итак, предположим, что собрали мы модель для расчета стальной фермы с помощью
шаблона. Для расчета стальной фермы выбраны следующие характеристики:
Если вы пользуетесь шаблоном для расчета в ПК SCAD, то проверяйте тип конечных
элементов, по умолчанию он устанавливается под номером 4 – ферменный элемент.
Соединение таких элементов автоматически устанавливается шарнирным. Я не
сторонник таких элементов, поэтому сразу перевожу их в 5-ый тип конечных
элементов – универсальный стержневой конечный элемент (команда по смене типа
конечного элемента в ПК SCAD находится во вкладке «назначение»). Шарнирные
примыкания в таком случае устанавливаются вручную.
После установки фермы на место в схеме, в ПК SCAD необходимо присвоить
жесткотные характеристики всем элементам, например, пояса – 140х7, опорный
раскос – 120х5, остальная решетка – 100х4 (это можно сделать с помощью
соответствующей кнопки во вкладке назначение).
Далее задаем нагрузки в ПК SCAD. Нагрузки задают или сосредоточенные (покрытие
ребристыми плитами, прогонами), или равномерно распределенные (покрытие
профлистом, сэндвичпанелями). Здесь также важно разделять нагрузки, а не собирать
их в одном значении: нагрузки должны складываться согласно правилу сочетаний по
СП «Нагрузки и воздействия». В нашем примере расчета стальной фермы в ПК SCAD,
я задам нагрузку собственного веса (автоматически), кровельного материала
покрытия (50кг/м2), снеговая нагрузка (180 кг/м2). Нагрузку приложим равномерно
распределено, не забудем о ширине приложения нагрузки (например, 4м). Загружения
необходимо упаковать в РСУ с соответствующими коэффициентами.
Теперь перейдем к закреплениям в ПК SCAD. Фермы крепятся на колоннах
шарнирно, задаче с рамой или со всей схемой надо будет добавить шарниры, в задаче

169.

с отдельной фермой – правильно установить связь. Обязательно ставим неподвижный
шарнир в плоскости в одном конце фермы и подвижный в другом, иначе получим
сжатие в нижнем поясе:
Также при назначении связей в задаче с изолированной фермой необходимо
поставить связи, например, в верхних узлах фермы над колоннами из плоскости и
поворота из плоскости (в пространственной задаче эту роль выполняют связевые
элементы или прогоны).
Проанализировав полученные усилия и деформации в схеме, по алгоритму расчета
стальной фермы переходим к конструированию элементов. Здесь ПК SCAD
предлагает на выбор два способа назначения конструктивных особенностей
(присвоение расчетных длин, параметров гибкости): назначение конструктивных
элементов и назначение групп конструктивных элементов. Первый способ
рассматривает цепочку конечных элементов, как цельный неделимый элемент, второй
способ будет рассматривать при присвоении коэффициента расчетной длины
непосредственно каждый конечный элемент. Сразу скажу, что оба способы по своему
хороши, но чаще всего я использую второй способ (первый не использую ввиду его
трудоемкости), им и будем пользоваться. В п 10 СП 16.13330.2011 «Стальные
конструкции» расписаны значения расчетных коэффициентов для всех элементов
фермы. Согласно таблице 24 СП «Стальные конструкции» для расчета стальной
фермы присвоим коэффициент расчѐтной длины каждой панели верхнего пояса в
плоскости – 1, опорный раскос – 1, решетка – 0,9. Значения из плоскости будут
завесить от расстановки связевых элементов и прогонов, для верхнего пояса при
установке, например, прогонов в каждом узле фермы коэффициент будет также 1,
опорного раскоса – 2 (в случае, когда шпренгельный элемент делит раскос на 2
равные части), остальной решетки – 0,9 (согласно СП «Стальные конструкции»).
Коэффициент расчетной длины нижнего пояса в нашем случае устанавливать не
требуется, т.к. он при всех комбинациях усилий будет растянут. Однако я рекомендую
все-таки коэффициенты назначать также как и для сжатых поясов, потому что разные
очертания поясов ферм, разные комбинации усилий в редких случаях способны
вызвать сжатие, и тогда инженер рискует не выполнить очень важную проверку
устойчивости. Если же при всех комбинация пояс растянут, то и расчета верхнего
пояса стальной фермы на устойчивость не последует, сечение будет подобрано
исключительно по продольному растягивающему усилию.
При назначении конструктивных параметров ориентируемся на локальные оси.
Результатом расчета стальных конструкций в ПК SCAD является коэффициент
использования сечения. В нашей ферме он получился таким:
Более точные коэффициенты можно посмотреть с помощью меню информации об
элементе, раздел «стальные факторы». Например, для опорного раскоса я получил
такие коэффициенты:

170.

Если нет конструктивных особенностей, то, скорее всего, инженер решит
оптимизировать сечения, установив сечение, коэффициент использования которого
будет ближе к 1.
В завершении, хочу рассказать о моментах в элементах фермы при расчете в ПК
SCAD: если Вы выполняете расчет стальной фермы, не установив шарниры, то они,
конечно же, появляются. Однако, я уверен – это не ошибка. Так, для ферм из
гнутосварных профилей должна выполняться проверка устойчивости пояса в месте
примыкания решетки к поясу. В приложении Л.2 СП «Стальные конструкции»
описаны формулы для расчета, в каждой из них (формула зависит от вида узла: один
раскос, два раскоса и тд.) имеется значение момента:
Это означает, что момент в узле присутствует, и не учитывать его – ошибочно.
Вывод: в нашей стать мы рассмотрели наиболее важные особенности при расчете
стальной фермы из гнутосварных профилей в ПК SCAD. На первый взгляд, казалось
бы, очень легкий расчет стальной фермы в ПК SCAD обладает рядом сложностей,
поэтому относится к такому расчету нужно предельно внимательно.
https://infars.ru/blog/raschet-stalnoj-fermy-v-pk-scad/