Novocherkassk, Russian Federation
from 01.01.2020 until now
Novocherkassk, Rostov-on-Don, Russian Federation
from 01.01.2021 until now
Shakhty, Rostov-on-Don, Russian Federation
from 01.01.2018 to 01.01.2022
Novocherkassk, Rostov-on-Don, Russian Federation
VAC 2.1.2 Основания и фундаменты, подземные сооружения (Технические науки)
VAC 2.1.3 Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение (Технические науки)
VAC 2.1.5 Строительные материалы и изделия (Технические науки)
VAC 2.1.6 Гидротехническое строительство, гидравлика и инженерная гидрология (Технические науки)
VAC 2.1.7 Технология и организация строительства (Технические науки)
VAC 2.1.8 Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей (Технические науки)
VAC 2.1.9 Строительная механика (Технические науки)
VAC 2.1.10 Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства (Технические науки)
VAC 2.1.11 Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия (Технические науки)
VAC 2.1.12 Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности (Технические науки)
VAC 2.1.13 Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов (Технические науки)
VAC 2.1.14 Управление жизненным циклом объектов строительства (Технические науки)
VAC 2.1.15 Безопасность объектов строительства (Технические науки)
UDK 635-12 Постройки, навесы, склады и т. п.
GRNTI 67.00 СТРОИТЕЛЬСТВО. АРХИТЕКТУРА
GRNTI 67.01 Общие вопросы строительства
OKSO 08.00.00 Техника и технологии строительства
BBK 3 ТЕХНИКА. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
BBK 308 Монтаж, эксплуатация, ремонт машин и промышленного оборудования
The main problems associated with the inexpediency and high cost of acquiring facilities at factories related to small forms of management are considered. Existing inventions presented by various countries and enabling self-assembly of structure structures at the site of its construction are analyzed. The advantages and disadvantages of such inventions are formulated, as a result of which the optimal variant of a self-erected greenhouse structure is proposed. A conclusion is made about the modularity and ease of assembly of the presented design, its main advantages are outlined, which make it possible to introduce it into production.
greenhouse, frame, rod structure, connection, structure
Введение
Ряд стран занимается производством конструкций для возведения различных видов производственных и складских сооружений сельскохозяйственного назначения. Изготавливаемый ассортимент конструкций предоставляет возможность возведения однопролётных и многопролётных зданий с рамной конструктивной схемой, каркасных и бескаркасных ангаров. Но стоимость 1 м2 при строительстве таких зданий и сооружений может составлять порядка нескольких десятков тысяч рублей, что экономически нецелесообразно для малых хозяйственных форм.
Сложность приобретения состоит не только в дороговизне, но и зачастую в отсутствии заводов по производству теплиц и небольших ангаров на той или иной территории. Перечисленные выше причины указывают на нерентабельность строительства конструкций такого типа, в связи с чем, были проанализированы существующие изобретения некоторых стран, пригодные для создания малых форм сельского хозяйства. Альтернативой заводской поставке является возведение сооружений непосредственно на месте строительства, предусматривающее приобретение конструкций и их монтаж.
Предмет и методы исследования
В связи с этим, цель исследования заключается в выборе такого конструктивного решения сооружения, при котором удалось сократить стоимость строительства и осуществить его монтаж самостоятельно.
Изобретение, представленное на рисунке 1, разработанное в Японии, относится к универсальному каркасному шарниру, и является достаточно простым в изготовлении [1]. Гибкое соединение для каркасов, как правило, из оцинкованных стальных труб, может быть использовано, как в промышленности, так и в сельском хозяйстве, при изготовлении простых складов, теплиц, строительных лесов. Технология изобретения состоит в соединении двух и более стержней, которые могут находиться относительно друг друга под произвольным углом.
Рис. 1. Вид в перспективе, показывающий стержневой каркас, имеющий универсальный шарнир
Направляющая рама, имеющая форму желоба, должна быть не менее четверти длины вертикальных стержней каркаса. В шарнирном узле предусмотрена втулка, ось которой ортогональна по отношению к вертикальным стержням, в чем можно удостовериться, взглянув на рисунок 2. Горизонтальные элементы рамы свободно входят во втулку, имея вероятность скольжения с ее стенкой.
Рис. 2. Вид узла. 1 – вертикальные стержни; 2 – муфта; 3 – центральная втулка; 4 – направляющая рама; 5 – выемка для уменьшения площади поверхности трения; 6 – концевая соединительная муфта; 7 – концевая соединительная муфта
Недостатками конструкции являются сложность соединения элементов каркасов, нестабильная система сохранения тепла при минусовых температурах, вследствие чего возникает сезонность использования, и низкая износостойкость.
Изобретение, представленное на рисунке 3, разработанное в России, относится к сельскому хозяйству, к выращиванию растений в теплицах, а именно к конструкции купольной теплицы с двойным каркасом [2]. Двухкупольная теплица содержит два сферических каркаса, расположенных один в другом с зазором. Наружный каркас выполнен из оцинкованных труб и покрыт износостойким прозрачным материалом. Внутренний каркас повторяет конструкцию наружного каркаса и имеет покрытие из прозрачных надуваемых секторов, подвешен к наружному каркасу при помощи подвесов. Такое выполнение обеспечивает сохранение тепла в теплице при минусовых температурах, а также увеличивает износостойкость наружного и внутреннего куполов теплицы.
Рис. 3. Вид теплицы с центральной опорной колонной и с межуровенными перекрытиями. 1 – центральная опорная колонна; 2 – межуровенные перекрытия.
К недостаткам данного изобретения можно отнести достаточно сложную сборку элементов конструкции и ограниченное пространство за счет устройства межуровневых перекрытий.
Результаты
Предметом исследований и разработок авторов статьи является самовозводимая конструкция теплицы с унифицированными узловыми соединениями. Такая система теоретически создана и апробирована на моделях (рис. 4).
Также исследуя триангуляционные развертки и формы симметрии 6 m (рис.5), наиболее очевидным является установка шпренгелей для стабилизации геометрически изменяемой части параллельно всем осям триангуляции [3-5].
Рисунок 4. Стереометрическая форма
Рис. 5. Триангуляционные развертки кинематической сети симметрии 6 m
Авторы статьи разработали оптимальное узловое соединение, для удобства сборки и транспортировки теплиц. В программном комплексе SolidWorks - сформирована модель узла [6, 7], состоящего из отдельных элементов (рис. 6).
Рис. 6. Вид шарнирного узла.
Отличительной особенностью разработанного узла является его изготовление в заводских условиях и перевозка в упакованном виде, что позволяет свести к минимуму расходы на транспортировку и укрупнительную сборку системы.
Выводы
Плюсами такой конструкции является их модульность, удобность упаковки, легкость сборки, мобильность. А многогранная форма способна использовать композиционные средства гармонизации, позволяющие создать художественно выразительных образ объекта и среды. Вышеперечисленные факторы дают возможность использования данного вида теплиц как многообещающую конструктивную систему для внедрения в производство. Такая форма конструкции позволяет выбирать любой тип покрытия.
1. Patent 5856602 Japan. Universal hinge for the frame : No. 2013-263121 : application 19.12.2013 : publ. 25.06.2015 / Hideo Doi, Yamagata Nori Sakata City Kitajinden Kawaioke, Hiroshi Haraki ; patent holder: Hideo Doi
2. Patent 2713114 Russian Federation. IPC A01G9/14. Two-dome greenhouse : No. 2019118492 : application 14.06.2019 : publ. 03.02.2020 / Ustinovich V. M., Volkov V.S. ; patent holder: Ustinovich V. M.
3. Tumasov A. A., Tsaritova N. G., Kurbanov A. I., Kalinina A. A. Geometric parameters of rod transformable arch systems. Construction and architecture. -2107. - t.5. - №2(15). - Pp. 135-140.
4. Gaydzhurov, P. P. Modeling of the process of directed transformation of regular hinge-rod systems / P. P. Gaydzhurov, N. G. Tsaritova // News of higher educational institutions. The North Caucasus region. Technical sciences. - 2021. - № 1(209). - Pp. 5-11. - DOIhttps://doi.org/10.17213/0321-2653-2021-1-5-11
5. Tumasov A. A., Tsaritova N. G., Kurbanov A. I., Kalinina A. A. Arched transformable rod system of buildings and structures. Bulletin of construction equipment. - 2019. - № 5 (1017). - Pp. 36-37
6. Hinge assembly of a spatial rod structure of a regular structure: pat. 2586351 RF: MPKE4B 1/58/N.G. Tsaritova, N.A. Buzalo
7. Buzalo, N. A. Numerical Analysis of Spatial Structural Node Bearing Capacity in the View of the Geometrical and Physical Nonlinearity / N. A. Buzalo, S. A. Alekseev, N. G. Tsaritova // Procedia Engineering, Chelyabinsk, June 19-20, 2016 - Chelyabinsk: LLC "Elzevir", 2016. - pp. 1748-1753. - DOIhttps://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.165
