L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
Модуль звездчатый
| Название | Модуль звездчатый |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Коротич Андрей Владимирович |
| Вид объекта патентного права | Полезная модель |
| Регистрационный номер | 234598 |
| Дата регистрации | 03.06.2025 |
| Правообладатель | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) |
| Область применения (класс МПК) | E04B 7/10 (2006.01) E04B 1/32 (2006.01) |
| Медаль имени А.Нобеля |  |
Описание изобретения
Полезная модель относится к области строительства, а именно к пространственным строительным модулям, используемым в качестве куполообразных тонкостенных покрытий, а также составных блоков плоскостных и пространственных составных структур сводчатой, куполообразной и сложной формы. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение компоновочных возможностей модуля при формировании плотнейших составных структур, повышение местной и общей жесткости, а также увеличение полезного внутреннего объема при сокращении габаритов унифицированных элементов. Данный технический результат достигается за счет того, что в модуле звездчатом, включающем одинаковые четырехугольные пространственные криволинейные оболочки, состыкованные по прямолинейным кромкам с образованием замкнутого центрического объема, смежные контурные кромки каждой из четырехугольных криволинейных оболочек выполнены попарно равными и очерчены двумя половинами диагоналей смежных квадратных граней описанного куба, а также двумя четвертинками серединных крестообразных ребер, разделяющих каждую грань куба на четыре квадрата; при этом в двух противолежащих вершинах каждой криволинейной оболочки, совпадающих с серединами угловых ребер и угловыми вершинами описанного куба, сходятся соответственно по две и три смежных оболочки, а в двух других ее противолежащих вершинах, совпадающих с серединами соответствующих смежных квадратных граней описанного куба, - по восемь смежных оболочек, причем полностью замкнутый центрический объем модуля звездчатого составляют двадцать четыре криволинейные оболочки.
Полезная модель относится к области строительства, а именно к пространственным строительным модулям, используемым в качестве куполообразных тонкостенных покрытий, а также составных блоков плоскостных структурных плит и пространственных составных структур сводчатой, куполообразной и сложной формы.
Из существующего уровня техники известен модульный архитектурный комплекс, который выполнен из пространственных многогранных блоков, ограниченных ромбовидными и трапецеидальными гранями (Заявка Франции №2414104; Модульный архитектурный комплекс; Е04В 1/00; 1979). Недостатками данного технического решения, препятствующими получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, являются малая изгибная жесткость модуля и значительная общая деформативность составной структуры.
Известен ограждающий модуль, представляющий собой отсек полуправильного многогранника, содержащего трапеции, шестиугольники и пятиугольники (Заявка ФРГ №2829301; Ограждающий модуль; Е04В 1/00; 1980). Недостаток данного решения заключается в малой общей и местной жесткости.
Известно решение пространственного модульного здания в виде многогранника типа призматоида, имеющего правильное многоугольное основание и составленного из треугольных и квадратных граней (Пат. США №3230673; Модульное здание; кл. 52-79; 1966). Недостаток указанного решения заключается в малой общей и местной жесткости модуля.
Известно куполообразное сооружение, имеющее многолучевую замкнутую центрическую структуру и состоящее из плоскогранных разнотипных пирамидальных лучей, соединенных в многогранный объем (проект звездчатого мегасооружения «Superstar», Китай: источник информации - журнал «Высотные здания»/Tall Buildings, №1 (февраль-март), 2009, стр. 16-17). К недостаткам известного решения следует отнести малую местную жесткость плоскогранных пирамидальных лучей, их разнотипность и малый полезный внутренний объем.
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является куполообразный модуль, составленный из однотипных четырехугольных гиперболических оболочек с ромбовидным контуром, состыкованных по кромкам с образованием замкнутого центрического объема (патент США №3727356, кл. 52-81, МКИ Е04В 1/32, 1973).
К недостаткам известного решения, препятствующим получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, следует отнести малое число составляющих оболочек модуля в пределах его замкнутой центрической поверхности, что существенно усложняет монтаж крупногабаритных сооружений, а также малый полезный внутренний объем и невысокая общая жесткость структуры, обусловленные малой кривизной гиперболических оболочек.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение компоновочных возможностей модуля при формировании плотнейших составных структур, повышение местной и общей жесткости, а также увеличение полезного внутреннего объема при сокращении габаритов унифицированных элементов.
Данная задача решается за счет того, что в модуле звездчатом, включающем одинаковые четырехугольные пространственные криволинейные оболочки, состыкованные по прямолинейным кромкам с образованием замкнутого центрического объема, смежные контурные кромки каждой из четырехугольных криволинейных оболочек выполнены попарно равными и очерчены двумя половинами диагоналей смежных квадратных граней описанного куба, а также двумя четвертинками серединных крестообразных ребер, разделяющих каждую грань куба на четыре квадрата; при этом в двух противолежащих вершинах каждой криволинейной оболочки, совпадающих с серединами угловых ребер и угловыми вершинами описанного куба, сходятся соответственно по две и три смежных оболочки, а в двух других ее противолежащих вершинах, совпадающих с серединами соответствующих смежных квадратных граней описанного куба, - по восемь смежных оболочек, причем полностью замкнутый центрический объем модуля звездчатого составляют двадцать четыре криволинейные оболочки.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение компоновочных возможностей модуля при формировании плотнейших составных структур, повышение местной и общей жесткости, а также увеличение полезного внутреннего объема при сокращении габаритов унифицированных элементов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид модуля звездчатого с вынесенной типовой четырехугольной криволинейной оболочкой.
На фиг. 2 показана схема возможной компоновки/блокировки модулей в плотнейшую составную структуру сложного очертания.
Модуль звездчатый включает одинаковые четырехугольные пространственные криволинейные оболочки 1, состыкованные по прямолинейным кромкам 2 и 3 с образованием замкнутого центрического объема. Смежные контурные кромки 2 и 3 каждой из четырехугольных криволинейных оболочек 1 выполнены попарно равными и очерчены двумя половинами диагоналей 4 смежных квадратных граней описанного куба, а также двумя четвертинками серединных крестообразных ребер 5, разделяющих каждую грань куба на четыре квадрата. При этом в двух противолежащих вершинах 6 и 7 каждой криволинейной оболочки 1, совпадающих с серединами 8 угловых ребер и угловыми вершинами 9 описанного куба, сходятся соответственно по две и три смежных оболочки 1, а в двух других ее противолежащих вершинах 10, совпадающих с серединами 11 соответствующих смежных квадратных граней описанного куба, - по восемь смежных оболочек 1, причем полностью замкнутый центрический объем модуля звездчатого составляют двадцать четыре криволинейные оболочки 1.
Модуль звездчатый может использоваться автономно в качестве покрытия замкнутой куполообразной формы. Вместе с тем на основе заявленного модуля могут быть образованы составные плоскостные и пространственные структуры сводчатой, куполообразной и сложной формы, имеющие плотнейшую компоновку.
Выполнение замкнутого центрического объема модуля из 24 одинаковых криволинейных оболочек 1 позволяет существенно уменьшить их габариты по сравнению с прототипом, а, следовательно, снизить трудоемкость монтажа крупноразмерных конструкций. Криволинейные оболочки 1 модуля звездчатого изготавливаются, например, из железобетона и соединяются друг с другом по выпускам арматуры сваркой с последующим бетонированием стыков. Они имеют значительную кривизну поверхности, что обеспечивает существенно большую общую жесткость центрического многолучевого объема по сравнению с прототипом. Наличие значительного числа лучей звездчатой центрической структуры обеспечивает увеличение полезного внутреннего объема сооружения.
Четырехугольные криволинейные оболочки 1 модуля звездчатого имеют отрицательную гауссову кривизну и могут выполняться линейчатыми.
Формула полезной модели
Модуль звездчатый, включающий одинаковые четырехугольные пространственные криволинейные оболочки, состыкованные по прямолинейным кромкам с образованием замкнутого центрического объема, отличающийся тем, что смежные контурные кромки каждой из четырехугольных криволинейных оболочек выполнены попарно равными и очерчены двумя половинами диагоналей смежных квадратных граней описанного куба, а также двумя четвертинками серединных крестообразных ребер, разделяющих каждую грань куба на четыре квадрата, при этом в двух противолежащих вершинах каждой криволинейной оболочки, совпадающих с серединами угловых ребер и угловыми вершинами описанного куба, сходятся соответственно по две и три смежных оболочки, а в двух других ее противолежащих вершинах, совпадающих с серединами соответствующих смежных квадратных граней описанного куба, – по восемь смежных оболочек, причем полностью замкнутый центрический объем модуля звездчатого составляют двадцать четыре криволинейные оболочки.
Медаль Альфреда Нобеля