EA201791468A1 20171130 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2017\PDF/201791468 Полный текст описания [**] EA201791468 20151223 Регистрационный номер и дата заявки EP14200301.1 20141224 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок EP2015/081223 Номер международной заявки (PCT) WO2016/102703 20160630 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [PDF] eaa21711 Номер бюллетеня [**] СИСТЕМА СБОРКИ ДЛЯ МОДУЛЬНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ УСТАНОВОК Название документа [8] E04H 5/02, [8] E04H 9/02, [8] E04B 1/348, [8] E04B 1/98 Индексы МПК [CH] Рюдлингер Микаэль Сведения об авторах [CH] РВ ЛИЦЕНЗ АГ Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201791468a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

Настоящее изобретение относится к модульной установке (1), в частности к модульной промышленной установке, содержащей множество модулей (20, 40, 40а, 40с) кубовидной формы, расположенных в два или более ярусов, уложенных штабелем друг над другом. Модули имеют несущую конструкцию, имеющую точки скрепления (24, 24', 44, 44'), причем точки скрепления предусмотрены для соединения модуля с соответствующими точками скрепления смежных модулей слоя, расположенного над и/или под ними. В горизонтальной плоскости модули слоя соединены с соседними модулями слоя, расположенными над и/или под ними, с соответствием по форме посредством соединительного элемента (64), имеющего форму двойного конуса или двойного усеченного конуса. Предусмотрено по меньшей мере одно натяжное устройство (62, 70, 80), имеющее натяжной элемент (62), через который можно воздействовать на самый нижний ярус модулей (40а) или на блок (6) фундамента посредством силы растяжения вдоль вертикали по отношению к самому верхнему ярусу модулей (40с), так чтобы модули между указанным самым нижним ярусом (12) и указанным самым верхним ярусом (11) вместе с соседними модулями слоя, расположенного над и/или под ними, были прижаты друг к другу посадкой с натягом в точках скрепления и таким образом были зафиксированы на своем месте.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Настоящее изобретение относится к модульной установке (1), в частности к модульной промышленной установке, содержащей множество модулей (20, 40, 40а, 40с) кубовидной формы, расположенных в два или более ярусов, уложенных штабелем друг над другом. Модули имеют несущую конструкцию, имеющую точки скрепления (24, 24', 44, 44'), причем точки скрепления предусмотрены для соединения модуля с соответствующими точками скрепления смежных модулей слоя, расположенного над и/или под ними. В горизонтальной плоскости модули слоя соединены с соседними модулями слоя, расположенными над и/или под ними, с соответствием по форме посредством соединительного элемента (64), имеющего форму двойного конуса или двойного усеченного конуса. Предусмотрено по меньшей мере одно натяжное устройство (62, 70, 80), имеющее натяжной элемент (62), через который можно воздействовать на самый нижний ярус модулей (40а) или на блок (6) фундамента посредством силы растяжения вдоль вертикали по отношению к самому верхнему ярусу модулей (40с), так чтобы модули между указанным самым нижним ярусом (12) и указанным самым верхним ярусом (11) вместе с соседними модулями слоя, расположенного над и/или под ними, были прижаты друг к другу посадкой с натягом в точках скрепления и таким образом были зафиксированы на своем месте.


Евразийское (21) 201791468 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2017.11.30
(22) Дата подачи заявки 2015.12.23
(51) Int. Cl.
E04H 5/02 (2006.01) E04H 9/02 (2006.01) E04B 1/348 (2006.01) E04B 1/98 (2006.01)
(54) СИСТЕМА СБОРКИ ДЛЯ МОДУЛЬНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ УСТАНОВОК
(31) 14200301.1
(32) 2014.12.24
(33) EP
(86) PCT/EP2015/081223
(87) WO 2016/102703 2016.06.30
(71) Заявитель:
РВ ЛИЦЕНЗ АГ (CH)
(72) Изобретатель: Рюдлингер Микаэль (CH)
(74) Представитель:
Носырева Е.Л. (RU)
(57) Настоящее изобретение относится к модульной установке (1), в частности к модульной промышленной установке, содержащей множество модулей (20, 40, 40а, 40с) кубовидной формы, расположенных в два или более ярусов, уложенных штабелем друг над другом. Модули имеют несущую конструкцию, имеющую точки скрепления (24, 24', 44, 44'), причем точки скрепления предусмотрены для соединения модуля с соответствующими точками скрепления смежных модулей слоя, расположенного над и/или под ними. В горизонтальной плоскости модули слоя соединены с соседними модулями слоя, расположенными над и/или под ними, с соответствием по форме посредством соединительного элемента (64), имеющего форму двойного конуса или двойного усеченного конуса. Предусмотрено по меньшей мере одно натяжное устройство (62, 70, 80), имеющее натяжной эле
мент (62), через который можно воздействовать на самый нижний ярус модулей (40а) или на блок (6) фундамента посредством силы растяжения вдоль вертикали по отношению к самому верхнему ярусу модулей (40с), так чтобы модули между указанным самым нижним ярусом (12) и указанным самым верхним ярусом (11) вместе с соседними модулями слоя, расположенного над и/или под ними, были прижаты друг к другу посадкой с натягом в точках скрепления и таким образом были зафиксированы на своем месте.
P32257614EA
СИСТЕМА СБОРКИ ДЛЯ МОДУЛЬНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ
УСТАНОВОК
Область техники
Изобретение относится к модульным сооружениям, в частности, к модульным промышленным сооружениям, снабженческим сооружениям, производственным сооружениям и т.д. Дополнительно изобретение относится к модулям для таких сооружений и монтажным комплектам для построения модульных сооружений в соответствии с ограничительными частями независимых пунктов формулы изобретения.
Уровень техники
Для некоторых сооружений, в частности, для промышленных сооружений, снабженческих сооружений, производственных сооружений и т. д., было бы желательно строить их модульным образом, например, для обеспечения быстрой и эффективной адаптации к новым требованиям. Это может быть, например, в случае сооружений химического производства, когда изменение в производимом продукте вызывает необходимость в адаптации или замене отдельных компонентов. Такие крупные сооружения для химического производства часто требуют размещения довольно большого количества модулей сооружений для монтажа на нескольких уровнях сборки, расположенных один над другим. С этой целью в известном уровне техники известны несколько типов открытых каркасных конструкций, а также закрытых построек.
В промышленных сооружениях часто используются элементы сооружений, которые
создают вибрацию, например, двигатели, турбины и т. д. Поэтому промышленные сооружения должны быть сконструированы таким образом, чтобы такие вибрации не могли распространяться или даже увеличиваться в общей конструкции.
Крупные промышленные сооружения, в частности, химические производственные сооружения или нефтеперерабатывающие заводы, особенно уязвимы для стихийных бедствий, таких как землетрясения или ураганы. В регионах с повышенным риском таких катастроф или находящихся под особой угрозой, например в густонаселенных местностях, такие сооружения должны быть сконструированы таким образом, чтобы они могли выдерживать даже экстремальные внешние воздействия. Часто имеющиеся пространственные размеры, а также модульная конструкция таких сооружений, затрудняют удовлетворение этого требования. Кроме того, количество, типы, размеры и вес отдельных модулей (компонентов) сооружений обычно сильно различаются от объекта к объекту. Кроме того, характеристики сооружения могут значительно измениться в течение его срока службы, например, из-за того, что коэффициент использования мощностей объекта колеблется или из-за того, что сооружение перестроено, и модули сооружений заменены, удалены или добавлены. Необходимость адаптировать несущую конструкцию такого сооружения к новым обстоятельствам часто требует дорогостоящих модификаций его обычно сложной архитектуры, основанной на сложных, дорогостоящих динамических структурно-механических анализах.
Модульная конструкция также выгодна для промышленных сооружений, которые должны быть эффективно демонтированы и сделаны переносимыми, например, для транспортировки и возведения в отдаленном месте. Примерами возможных применений здесь являются электростанции, технологические сооружения, сооружения средств управления и т. д., которые требуются в горном деле, но которые, возможно, придется обновлять через несколько лет.
Документ ЕР 0572814 А1 раскрывает химическое сооружение, имеющее многоярусную строительную конструкцию, состоящую из различных строительных сегментов с расположенными друг над другом помещениями. Компоненты сооружения вместе с соответствующими соединениями размещены в этих помещениях на мобильных стойках. Компоненты сооружения могут быть быстро удалены из помещений и заменены на стойках с боков. В отличие от этого, базовая конструкция фиксирована и не может быть легко изменена или заменена.
Модульные системы должны преимущественно состоять из относительно небольших отдельных частей, с тем, чтобы их можно было эффективно транспортировать. Сборка и разборка, в свою очередь, должны быть возможны без существенных строительных работ.
Известно, что отдельные модули, размером как стандартные грузовые контейнеры, собирают, например, для возведения временного здания для крупных строительных объектов. Такие модульные системы легко транспортируются, благодаря стандартным размерам модулей, и могут быть уложены штабелем рядом друг с другом и друг на друга, как и обычные грузовые контейнеры. Однако такие конструкции имеют лишь ограниченную стабильность и, в частности, не защищены от сильных механических напряжений, таких как, например, при землетрясениях.
Из уровня техники в области строительства зданий также известны системы, которые, в частности, защищены от стихийных бедствий, таких как землетрясения и ураганы.
Документ US 6151844 описывает конструкции для создания одноэтажных или многоэтажных зданий, имеющих элементы стен, предварительно натянутые в вертикальном направлении посредством натяжных стержней. За счет предварительного растяжения элементов стен они стабилизированы против внешних воздействий ветра и землетрясений.
Документ WO 2005/121464 Al описывает каркасные конструкции для сейсмостойких модульных зданий, в которых балки объединены с образованием соединительных узлов, так что нагрузки от балок концентрически передаются на эти узлы.
Документ WO 95/30814 А1 описывает гасящие вибрацию и сейсмостойкие здания, состоящие из деформируемой вертикальной центральной части здания и внешней конструкции, окружающей ее, которые соединены посредством демпфирующих элементов, поглощающих энергию. Внешняя конструкция содержит нижнюю часть, которая опирается на приповерхностную область с возможностью гашения вибрации, и опирающуюся на нее верхнюю часть.
Документ US 4766708 описывает модульную систему для строительных конструкций с возможностью гашения вибрации. Система имеет каркасную структуру по существу с прямоугольными приемными площадками, в которые могут быть установлены модульные блоки. Каждая из приемных площадок имеет виброизолирующие элементы.
Документ WO 2014/074508 А1 описывает систему для соединения модульных блоков, в которой в каждом случае восемь уложенных штабелем кубовидных модулей, которые стыкуются по углам, соединены посредством панели. Соединительную панель привинчивают к верхним балкам четырех модулей нижнего яруса, которые упираются по углам. Четыре модуля верхнего яруса размещены своими нижними балками на соединительной панели, при этом правильная ориентация модулей обеспечивается кольцевыми штифтами. В каждом случае два перекрывающихся соединительных элемента соединены посредством натяжных стержней внутри опорных колонн на вертикальных краях модулей. Это приводит к соединению с соответствием по форме и посадкой с натягом всех восьми взаимно примыкающих модулей по их углам. Эти отдельные точки соединения механически изолированы друг от друга в том смысле, что они только
косвенно связаны друг с другом посредством модулей.
Документ GB 1244356 раскрывает еще одну систему модульной конструкции зданий, состоящую из множества кубовидных модулей. Модули содержат четыре вертикальные опорные колонны в виде полого профиля, которые на двух противоположно расположенных боковых поверхностях соединены по краям с поперечными распорками, а на двух других противоположно расположенных боковых поверхностях соединены посредством боковых стенок в виде гофрированных панелей. В верхней части модуль закрывается потолочной панелью, а внизу - панелью пола. В каждом случае опорные колонны восьми взаимно примыкающих модулей соединены друг с другом при помощи соединительного элемента в горизонтальной плоскости с соответствием по форме по углам. Натяжные стержни, посредством которых выровненные по одной линии опорные колонны всех перекрывающихся модулей скреплены друг с другом, расположены в опорных колоннах. Это приводит к соединению с соответствием форме и с посадкой с натягом взаимно примыкающих модулей по их углам. Также в данном случае точки соединения механически изолированы друг от друга.
Документ WO 2010/031129 А1 раскрывает еще одну систему модульной конструкции зданий, состоящую из множества модулей. В каждом случае две вертикальные опорные колонны расположены на внешней поверхности кубовидных модулей на двух противоположных боковых стенках в продольном направлении. Опорные колонны слегка смещены таким образом, чтобы опорные колонны двух боковых смежных модулей были выровнены заподлицо относительно друг друга в продольном направлении. Соответствующие два модуля прикреплены друг к другу посредством скрепления вместе этих опорных колонн винтами. Аналогичным образом смежные модули соединены в продольном направлении. Опорные колонны перекрывающихся модулей расположены на одной прямой, а центрирующие элементы обеспечивают правильную ориентацию. Выровненные опорные колонны также закрепляют винтами в пары. Это приводит к
соединению точек, в которых в каждом случае четыре модуля, которые примыкают друг к другу по краям, соединены с соответствием по форме. На каждом краю предусмотрена одна или две такие точки соединения. Эти отдельные точки соединения механически изолированы друг от друга.
В документе WO 2004/094752 А1 раскрыта еще одна система модульной конструкции зданий. Между перекрывающимися опорными колоннами модулей находятся соединительные элементы, имеющие внешний фланец и верхний и нижний усеченный конусы с различными углами наклона. На одной прямой с усеченными конусами и фланцем расположено сквозное отверстие. В установленном состоянии фланец одного соединительного модуля опирается на опорную колонну находящегося под ним модуля, а опорная колонна модуля, который находится над ним, лежит на фланце соединительного элемента. Усеченные конусы соединительного элемента расположены в соответствующих конусообразных углублениях в опорных колоннах. Непрерывный натяжной стержень проходит вертикально через все перекрывающиеся опорные колонны и соединительные элементы, причем модули скреплены друг с другом в вертикальном направлении посредством натяжного стержня. Когда модули перемещаются в боковом направлении, предусмотрено, что после определенного расстояния смещения наклонная коническая стенка соединительного элемента опирается на наклонную конусную стенку приемного отверстия в опорной колонне, так что дополнительное боковое смещение также приводит к смещению в вертикальном направлении, противоположно пружинящему усилию натяжного стержня, который, таким образом, действует как амортизатор. Предусмотрены дополнительные соединительные элементы, имеющие два соседних усеченных конических элемента, посредством которых два боковых смежных модуля могут быть соединены друг с другом по углам. Также в данном случае отдельные точки соединения модулей общей структуры механически изолированы друг от друга.
Ни одна из этих систем не позволяет реализовать модульные промышленные
сооружения, которые могут быть гибко сконструированы, эффективно собраны и разобраны, и модули которых можно легко транспортировать, и которые в то же время защищены от экстремальных механических напряжений, таких как землетрясения или ураганы.
Поэтому существует общая потребность в прогрессе в этой области.
Цель изобретения
Целью изобретения является создание модульных сооружений указанного в самом начале типа, которые не имеют вышеупомянутых и других недостатков.
Модульное сооружение в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно должно допускать планировку и конструирование сооружения. Должна быть возможность эффективно собирать и разбирать указанные модульные сооружения. В то же время модульное сооружение должно быть защищено от экстремальных механических напряжений, таких как землетрясения или ураганы, а также общие погодные воздействия.
Отдельные модули сооружения предпочтительно легко транспортировать. Базовая конструкция отдельных модулей сооружений призвана быть экономически эффективной для производства.
Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение монтажных комплектов для строительства модульных сооружений, которые позволяют строить такие сооружения из отдельных модулей.
Эти и другие цели достигаются посредством модульного сооружения в соответствии с настоящим изобретением, модулей согласно настоящему изобретению для модульных сооружений и монтажных комплектов согласно настоящему изобретению для строительства модульных сооружений, в
соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения. Дополнительные предпочтительные варианты осуществления изложены далее в зависимых пунктах формулы изобретения.
Описание изобретения
В рамках настоящего раскрытия термин "модульное сооружение" относится, помимо прочего, к промышленным сооружениям, состоящим из отдельных модулей, например, сооружениям химического производства, в которых различные компоненты (например, реакторы, резервуары, фильтры, насосы, теплообменники и т. п.) обычно находятся в рабочем соединении друг с другом, например, по трубопроводам и т. п.
Такие промышленные сооружения могут также содержать другие технологические сооружения, например сооружения, в которых осуществляют измельчение, промывку, сортировку или транспортировку породы, например, в горной промышленности. Электростанции могут также иметь модульную конструкцию. Например, сооружение для использования углеродсодержащих материалов и для получения энергии известно из документа WO 2011/061299 А1 настоящего заявителя. Такое сооружение также может быть выполнено как модульное сооружение.
Специалистам в данной области ясно, что термин "модульное сооружение" охватывает по существу все технические или промышленные сооружения и блоки, которые состоят или могут состоять из отдельных модулей, в частности, сооружений химического производства, электростанций, снабжающих сооружений, очистных сооружений, технологических сооружений и т. д., а также другие объекты такие, как системы складирования, крытые автостоянки и модульные здания, которые могут быть построены из отдельных модулей.
В первом аспекте настоящего изобретения, относящемся к модульному сооружению в соответствии с изобретением, в частности, к модульному промышленному сооружению, с несколькими кубовидными модульными сооружениями, которые расположены в два или более ярусов, уложенных штабелем друг над другом, при этом:
- модули имеют несущую конструкцию, имеющую точки скрепления, причем точки скрепления предусмотрены для соединения модуля с соответствующими точкам скрепления примыкающих модулей яруса, расположенного над и/или под ними;
- в горизонтальной плоскости модули одного яруса соединены с соответствием по форме с примыкающими модулями яруса, расположенного над и/или под ними;
- предусмотрено по меньшей мере одно натяжное устройство, имеющее натяжной элемент, через который можно воздействовать на самый нижний ярус модулей или на блок фундамента посредством силы растяжения вдоль вертикали, по отношению к самому верхнему ярусу модулей, так чтобы вдоль вертикали модули между указанным самым нижним ярусом и указанным верхним ярусом вместе с соседними модулями яруса, расположенного над и/или под ними, были прижаты друг к другу посадкой с натягом в точках скрепления и, таким образом, были зафиксированы на месте;
- три или более опорных элементов, которые образуют первую плоскость, расположены на верхней стороне несущей конструкции модулей, и три или более опорных элементов, которые образуют вторую плоскость, параллельную первой плоскости, расположены на нижней стороне несущей конструкции, обращенной от верхней стороны, при этом опорные элементы используются как точки скрепления модулей;
- один опорный элемент на верхней стороне и один опорный элемент на
нижней стороне в каждом случае образуют пару и выровнены относительно друг друга вдоль прямой, параллельной нормали указанных плоскостей;
- указанные опорные элементы имеют коническое углубление; и
- два взаимно обращенных опорных элемента двух примыкающих модулей смежных ярусов соединены посредством соединительного элемента, причем соединительный элемент имеет форму двойного конуса или двойного усеченного конуса, и в каждом случае один конус или усеченный конус соединительного элемента расположен в коническом гнезде одного из двух опорных элементов и опирается на него с непосредственным выравниванием заподлицо.
Конические боковые поверхности соединительных элементов и конические боковые поверхности гнезд опорных элементов имеют такую форму, чтобы конус или усеченный конус соединительного элемента могли быть расположены с выравниванием заподлицо в коническом гнезде опорного элемента без части связанного модуля, лежащего на поверхности соединительного элемента, которая не является частью боковой поверхности упомянутого конуса или усеченного конуса, в частности, не на поверхности соединительного элемента, перпендикулярного продольной оси двойного конуса или двойного усеченного конуса.
В каждом случае опорная колонна может быть расположена между двумя парными опорными элементами модуля. Опорная колонна поглощает статические силы вдоль вертикали.
Натяжное устройство преимущественно содержит анкер для натяжного элемента в модуле самого нижнего яруса, и натяжное устройство, посредством которого натяжному элементу может быть сообщено натяжение и/или может поддерживаться напряжение натяжения. Натяжной элемент может быть сконструирован, например, как один натяжной стержень или несколько
параллельных натяжных стержней, или как один натяжной канат или несколько параллельных натяжных канатов. В частности, натяжное устройство преимущественно имеет пружинный элемент, который способен в определенной степени компенсировать изменения длины натяжного элемента, обусловленные внешними факторами, например, изменениями температуры.
В одном предпочтительном варианте сооружения согласно настоящему изобретению, как указано выше, ярусы, имеющие опорный модуль и ярусы, имеющие один или более функциональных модулей, расположены друг над другом в чередовании.
В другом предпочтительном варианте сооружения согласно настоящему изобретению, как указано выше, модули расположены таким образом, что для по меньшей мере одного яруса модулей точки скрепления двух или более модулей указанного яруса соединены с точками скрепления общего модуля того яруса, который расположен над и/или под ними. В результате смежные модули яруса механически соединены посредством совместно связанного с ним модуля другого яруса, что приводит к усилению всего сооружения.
В другом предпочтительном варианте сооружения согласно настоящему изобретению, как указано выше, модули взаимно соединены и уложены штабелем таким образом, чтобы по меньшей мере часть модулей образовывала трехмерную решетку. Эта особенность также приводит к механическому усилению всего сооружения.
Таким образом, модульное сооружение, которое механически в целом стабилизировано, благодаря своей высокой жесткости, способно вибрировать только в очень ограниченной степени, так что вибрации, вызванные отдельными частями сооружения, такими как вращающиеся механизмы или другие источники вибраций, или внешние механические воздействия, например, воздействия ветра или землетрясения, не могут усиливаться, а собственные частоты конструкции
максимально высоки.
В еще одном предпочтительном варианте сооружения, согласно настоящему изобретению, как указано выше, опорные элементы модулей имеют центральное отверстие, так что натяжной элемент проходит или может проходить через отверстия по прямой линии, образованной двумя сопряженными опорными элементами в каждом случае.
В еще одном предпочтительном варианте сооружения, согласно настоящему изобретению, как указано выше, соединительный элемент имеет сквозное отверстие, через которое проходит или может проходить натяжной элемент.
В таком сооружении согласно настоящему изобретению, как указано выше, модули преимущественно расположены таким образом, чтобы опорные элементы всех модулей были выравнены по прямой вдоль множества прямых линий, которые параллельны вертикали, и через них проходил натяжной элемент, или натяжной элемент был расположен вдоль каждой из этих прямых линий.
Один особенно предпочтительный вариант сооружения согласно настоящему изобретению, как указано выше, имеет по меньшей мере одно натяжное устройство для поддержания напряжения натяжения на натяжном элементе во время изменения температуры, и имеет базовую конструкцию, которая прикреплена к модулю или опирается на модуль самого верхнего яруса или самого нижнего яруса сооружения, опору, выполненную с возможностью перемещения относительно базовой конструкции вдоль продольной оси натяжного элемента, и пружинный элемент, расположенный между базовой конструкцией и подвижной опорой, причем первый конец натяжного элемента опирается на подвижную опору натяжного устройства или соединен с ней, второй конец натяжного элемента опирается на противоположную сторону сооружения на встречной опоре или соединен с ней, а отношение D1/D2 первого коэффициента жесткости D1 натяжного элемента ко второму коэффициенту жесткости D2 пружинного элемента составляет по меньшей
мере 4/1, предпочтительно по меньшей мере 6/1, и особенно предпочтительно по меньшей мере 9/1.
Монтажный комплект в соответствии с настоящим изобретением для построения модульного сооружения согласно первому аспекту изобретения содержит:
- множество модулей, имеющих несущую конструкцию, причем три или более опорных элементов, образующих первую плоскость, расположены на верхней стороне несущей конструкции; три или более опорных элемента, образующих вторую плоскость, параллельную первой плоскости, расположены на нижней стороне несущей конструкции, обращенной от верхней стороны; при этом опорный элемент на верхней стороне и опорный элемент на нижней стороне в каждом случае образуют пару и выровнены относительно друг друга вдоль прямой, параллельной нормали указанных плоскостей; и указанные опорные элементы имеют коническое углубление;
- множество соединительных элементов, имеющих форму двойного конуса или двойного усеченного конуса; и
- один или более натяжных элементов;
- при этом конические боковые поверхности соединительных элементов и конические боковые поверхности гнезд опорных элементов выполнены таким образом, чтобы конус или усеченный конус соединительного элемента мог быть расположен с выравниванием заподлицо в коническом гнезде опорного элемента без части связанного модуля, лежащего на поверхности соединительного элемента, которая не является частью боковой поверхности указанного конуса или усеченного конуса, в частности, не на поверхности соединительного элемента, который перпендикулярен продольной оси двойного конуса или двойного усеченного конуса.
Опорные элементы модулей преимущественно имеют центральное отверстие, так
что натяжной элемент может проходить через отверстия по прямой линии, которая в каждом случае образована двумя сопряженными опорными элементами.
В одном предпочтительном варианте осуществления такого монтажного комплекта, в соответствии с настоящим изобретением, соединительные элементы имеют сквозное отверстие, через которое может проходить натяжной элемент.
Другой предпочтительный вариант осуществления такого монтажного комплекта в соответствии с настоящим изобретением содержит по меньшей мере одно натяжное устройство для поддержания напряжения натяжения на натяжном элементе во время изменения температуры, и имеет базовую конструкцию, которая может быть прикреплена к модулю или может опираться на него, опору, которая является подвижной относительно базовой конструкции, и пружинный элемент, расположенный между базовой конструкцией и подвижной опорой, причем первый конец натяжного элемента опирается на подвижную опору натяжного устройства, или может быть соединен с ней, а отношение D1/D2 первого коэффициента жесткости D1 натяжного элемента ко второму коэффициенту жесткости D2 пружинного элемента составляет по меньшей мере 4/1, предпочтительно по меньшей мере 6/1, и особенно предпочтительно по меньшей мере 9/1.
Во втором аспекте настоящего изобретения модульное сооружение, в соответствии с изобретением, имеет несколько кубовидных модулей сооружения, которые расположены в два или более ярусов, уложенных штабелем друг над другом. Модули имеют несущую конструкцию, имеющую точки скрепления, причем точки скрепления предусмотрены для соединения модуля с соответствующими точками скрепления примыкающих модулей яруса, расположенного над и/или под ними. В горизонтальной плоскости (по горизонтали) модули одного яруса соединены с соответствием по форме с примыкающими модулями яруса, расположенного над и/или под ними. Кроме того, предусмотрено по меньшей мере одно натяжное устройство, имеющее натяжной элемент, посредством которого можно
воздействовать на самый нижний ярус модулей или блок фундамента с силой растяжения вдоль вертикали относительно самого верхнего яруса модулей, так чтобы вдоль вертикали (вертикальной оси), модули между указанным самым нижним ярусом и указанным верхним ярусом вместе с примыкающими модулями яруса, расположенного над и/или под ними же по вертикали, были прижаты друг к другу посадкой с натягом в точках скрепления, и, таким образом, были зафиксированы на своем месте;
Натяжное устройство преимущественно содержит анкер для натяжного элемента в модуле самого нижнего яруса, и натяжное устройство, посредством которого натяжному элементу может быть сообщено натяжение и/или может поддерживаться напряжение натяжения. Натяжной элемент может быть сконструирован, например, как один натяжной стержень или несколько параллельных натяжных стержней, или как один натяжной канат или несколько параллельных натяжных канатов. В частности, натяжное устройство преимущественно имеет пружинный элемент, который способен в определенной степени компенсировать изменения длины натяжного элемента, обусловленные внешними факторами, например, изменениями температуры.
В таком модульном сооружении ярусы, имеющие опорный модуль и ярусы, имеющие один или более функциональных модулей, предпочтительно расположены друг над другом в чередовании.
В другом предпочтительном варианте осуществления такого модульного сооружения модули расположены таким образом, чтобы для по меньшей мере одного яруса модулей точки скрепления двух или более модулей указанного яруса были соединены с точками скрепления общего модуля того яруса, который расположен над и/или под ними. В результате смежные модули одного яруса механически соединены посредством совместно связанного с ним модуля другого яруса, что приводит к усилению всего сооружения.
Также выгодно, когда в модульном сооружении в соответствии с настоящим изобретением модули были взаимно соединены и уложены штабелем, таким образом, чтобы по меньшей мере часть модулей образовывала трехмерную решетку. Эта особенность также приводит к механическому усилению всего сооружения.
Таким образом, модульное сооружение, которое механически в целом стабилизировано, благодаря своей высокой жесткости, способно вибрировать только в очень ограниченной степени, так чтобы вибрации, вызванные отдельными частями сооружения, такими как вращающиеся механизмы или другие источники вибраций, или внешние механические воздействия, например воздействия ветра или землетрясения, не могли усиливаться, а собственные частоты конструкции были максимально высоки.
Альтернативно или дополнительно, в таком модульном сооружении согласно настоящему изобретению три или более опорных элементов, образующих первую плоскость, расположены на верхней стороне несущей конструкции модулей, и три или более опорных элементов, образующих вторую плоскость, параллельную первой плоскости, расположены на нижней стороне несущей конструкции, обращенной от верхней стороны. Один опорный элемент на верхней стороне и один опорный элемент на нижней стороне в каждом случае образуют пару и выровнены относительно друг друга вдоль прямой, параллельной нормали указанных плоскостей. В качестве точек скрепления модулей используются опорные элементы.
В таком варианте осуществления конструкции, согласно настоящему изобретению опорные элементы модулей особенно предпочтительно имеют коническое углубление. Дополнительно или альтернативно, опорные элементы модулей имеют центральное отверстие, так чтобы натяжной элемент проходил или мог проходить через отверстия вдоль прямой линии, образованной двумя сопряженными
опорными элементами в каждом случае.
В каждом случае опорная колонна может быть расположена между двумя парными опорными элементами модуля. Опорная колонна поглощает статические силы вдоль вертикали.
В одном предпочтительном варианте два взаимно обращенные друг к другу опорных элемента двух примыкающих модулей соседних ярусов соединены соединительным элементом. Опорные элементы модулей особенно предпочтительно имеют коническое углубление, а соединительный элемент имеет форму двойного конуса или двойного усеченного конуса, и в каждом случае конус или усеченный конус соединительного элемента расположены с выравниванием заподлицо в коническом гнезде одного из двух опорных элементов. Соединительный элемент имеет сквозное отверстие, через которое проходит или может проходить натяжной элемент.
В модульном сооружении в соответствии с настоящим изобретением модули особенно выгодно расположены таким образом, чтобы опорные элементы всех модулей находились на одной прямой вдоль множества прямых линий, параллельных вертикали. Вдоль каждой из этих прямых линий может проходить или находиться натяжной элемент.
Модуль в соответствии с настоящим изобретением для модульного сооружения имеет несущую конструкцию, в которой три или более опорных элементов, образующих первую плоскость, расположены на верхней стороне несущей конструкции, и три или более опорных элемента, образующих вторую плоскость, параллельную первой плоскости, расположены на нижней стороне несущей конструкции, обращенной от верхней стороны. Один опорный элемент на верхней стороне и один опорный элемент на нижней стороне в каждом случае образуют пару и выровнены относительно друг друга вдоль прямой, параллельной нормали указанных плоскостей.
Опорные элементы такого модуля в соответствии с настоящим изобретением преимущественно имеют коническое углубление. В качестве альтернативы или дополнительно, опорные элементы имеют центральное отверстие, так чтобы натяжной элемент мог проходить через отверстия по прямой линии, образованной двумя сопряженными опорными элементами в каждом случае.
В другом предпочтительном варианте опорная колонна в каждом случае расположена между двумя сопряженными опорными элементами.
Внешняя оболочка может быть установлена на несущей конструкции такого модуля. В одном предпочтительном варианте внешняя оболочка выполнена в виде стандартного грузового контейнера (контейнера согласно ISO).
Монтажный комплект в соответствии с настоящим изобретением для построения модульного сооружения в соответствии с настоящим изобретением содержит несколько модулей в соответствии с настоящим изобретением и один или более натяжных элементов. Такой монтажный комплект особенно предпочтительно имеет множество соединительных элементов, с которыми могут быть соединены точки скрепления модулей.
В третьем аспекте настоящего изобретения модульное сооружение в соответствии с настоящим изобретением, в частности, модульное промышленное сооружение, содержит несколько кубовидных функциональных модулей, которые расположены в два или более ярусов, уложенных штабелем друг над другом, и нескольких соединительных модулей. Соединительный модуль расположен между противолежащими боковыми поверхностями двух непосредственно смежных функциональных модулей и соединен посадкой с натягом и/или с соответствием по форме с несущей конструкцией конкретных функциональных модулей на соответствующих боковых поверхностях этих функциональных модулей, причем в каждом случае в трех или более точках соединения, расположенных в плоскости.
Два или более соединительных модулей группы соединительных модулей, которые расположены в общей плоскости (х-у), (у-z) или (х-z), преимущественно сконструированы как общий соединительный модуль.
Также выгодно, когда по меньшей мере одна пара функциональных модулей соединена с более чем одним соединительным модулем на своих боковых поверхностях.
Краткое описание графических материалов
Ниже приведены ссылки на графические материалы для лучшего понимания настоящего изобретения. Графические материалы просто показывают примерные варианты осуществления объекта настоящего изобретения и не предусматривают ограничения настоящего изобретения раскрытыми здесь признаками.
Идентичные или функционально эквивалентные части имеют те же ссылочные номера на следующих графических материалах и в связанном с ними описании. Модули просто проиллюстрированы схематично как кубические элементы или как закругленные кубические элементы.
На фиг. 1 схематически показан один возможный вариант осуществления модульного сооружения согласно настоящему изобретению, (а) - вид спереди, (Ь) - вид сбоку слева и (с) - вид сверху.
На фиг. 2 схематически показано поперечное сечение точки соединения между двумя модулями (деталь А в модульном сооружении согласно настоящему изобретению из фиг. 1).
На фиг. 3 схематически показано поперечное сечение точки соединения между
модулем самого верхнего яруса и натяжным устройством (деталь В в модульном сооружении в соответствии с настоящим изобретением на фиг. 1).
На фиг. 4 схематически показано поперечное сечение одного альтернативного варианта осуществления натяжного устройства.
На фиг. 5 схематически показан один возможный вариант несущей конструкции функционального модуля и промежуточного модуля модульного сооружения согласно настоящему изобретению, как показано на фиг. 1, на виде сбоку слева.
На фиг. 6 схематически показан другой возможный вариант осуществления модульного сооружения согласно настоящему изобретению с вертикально ориентированными модулями, (а) - вид спереди и (Ь) - вид сбоку слева.
На фиг. 7 показаны два разных вида (а), (Ь) трехмерной модели другого варианта осуществления модульного сооружения согласно настоящему изобретению.
На фиг. 8 показано схематическое изображение в перспективе другого варианта осуществления модульного сооружения согласно настоящему изобретению.
На фиг. 9 показано схематическое изображение в перспективе еще одного варианта осуществления модульного сооружения согласно настоящему изобретению.
На фиг. 10 показано схематическое изображение в перспективе другого варианта осуществления модульного сооружения согласно настоящему изобретению.
На фиг. 11 показано схематическое изображение в перспективе еще одного варианта осуществления модульного сооружения.
На фиг. 12 также показано схематическое изображение в перспективе одного альтернативного варианта осуществления модульного сооружения.
На фиг. 13 схематически показаны в перспективе два возможных варианта горизонтальной опоры с соответствием по форме функциональных модулей, (а) - с соединительными болтами в коническом опорном элементе и (Ь) - с окружающими боковыми креплениями. На фигуре вырезаны фрагменты модулей, чтобы сделать видимой конструкцию опоры.
На фиг. 14 схематически показан другой вариант осуществления модульного сооружения согласно настоящему изобретению, (а) - вид спереди и (Ь) - вид сбоку.
На фиг. 15 схематически показан вид спереди другого варианта осуществления модульного сооружения согласно настоящему изобретению.
На фиг. 16 схематически показан вид сбоку еще одного варианта осуществления модульного сооружения согласно настоящему изобретению.
Описание вариантов осуществления изобретения
Один возможный пример варианта осуществления модульного сооружения 1 согласно настоящему изобретению схематически показан на фиг. 1. Различные точки соединения схематически показаны на фиг. 2 и 3. Модульное сооружение 1 состоит из шести функциональных модулей 20 и восьми промежуточных модулей 40, которые уложены штабелем в соединенном между собой состоянии на общем основании 6 фундамента. Функциональные модули 20 и промежуточные модули 40, которые схематически показаны на фигурах, имеют внешнюю форму куба и состоят из несущей конструкции и элементов сооружения, которые присутствуют в отдельных модулях. Конструкция модулей обсуждается ниже более подробно. Для объяснения функционального принципа модульного сооружения в соответствии с настоящим изобретением достаточно рассматривать модули как жесткие, устойчивые к напряжению и давлению, устойчивые к кручению кубические
элементы.
Укладка модулей в соединенном между собой состоянии приводит к тому, что силы, действующие на отдельные модули, например, вследствие ветра, землетрясений или механических колебаний от машин и устройств, работающих в сооружении, не могут напрямую распространяться через конструкцию сооружения, а вместо этого отклоняются в разных направлениях конструкции. Это приводит к усилению общей конструкции, что сопровождается увеличением частоты собственных колебаний.
Модули 20, 40 имеют восемь опорных элементов 24, 24', 44, 44', каждый из которых расположен на верхней и нижней сторонах, в которых расположены соединительные элементы 64 (только схематически обозначенные на фиг. 1), которые центрируют модули относительно друг друга и фиксируют их на месте с соответствием по форме в горизонтальной плоскости. Благодаря своему расположению соединительные элементы, расположенные друг над другом, выровнены заподлицо по вертикали (вертикальной оси). В вертикальном направлении натяжные элементы 62, соединяющие модули друг с другом в вертикальном направлении, проходят через все модули 20, 40 и соединительные элементы 64.
В показанном примере соединительные элементы 64 имеют форму зеркально-симметричного двойного усеченного конуса, имеющего две конические боковые поверхности 66, 66' и сквозное отверстие 68 для прохождения через него натяжного элемента 62, который в показанном примере варианта осуществления реализован как натяжной стержень.
Возможны и другие формы, например усеченные пирамиды. Однако двойная коническая форма имеет то преимущество, что соединительный элемент автоматически центрирован в аналогичном коническом опорном элементе. Кроме того, при окончательном натяжении натяжных элементов конические
соединительные элементы прижаты к гнездам аналогичного конического яруса таким образом, чтобы только благодаря этому достигалась механическая стабильность. Это соответственно требует, чтобы, как показано в примере, соединительные элементы и опорные элементы были приспособлены друг к другу таким образом, чтобы только коническая боковая поверхность конуса соединительного элемента и конически вогнутая боковая поверхность гнезда опорного элемента опирались друг на друга. Кроме того, для показанной конической формы не важно, какая сторона двойного усеченного конуса находится внизу, а какая находится наверху, или какое предусмотрено угловое положение, что упрощает установку. Соединительные элементы преимущественно изготовлены из кованой стали.
Натяжные элементы 62 проходят вертикально, между анкерами 70 натяжного стержня в нижнем ярусе промежуточных модулей 40, 40а, через все модули 20, 40 и соединительные элементы 64 к натяжным устройствам 80 над самыми верхними ярусами 40, 40с. Натяжные элементы, как показано в примере, могут быть выполнены как натяжные стержни, в частности, цельные натяжные стержни, или как натяжные стержни, состоящие из двух или более частей. Такие натяжные стержни могут быть изготовлены из стали, например, или других подходящих материалов, таких как углеродные волокна. Кроме того, вместо натяжных стержней могут использоваться натяжные канаты, хотя натяжные канаты не обеспечивают дополнительных преимуществ при стационарном применении, а натяжные стержни выгодны из-за более простого изготовления и установки. Также в качестве натяжного элемента можно использовать несколько натяжных стержней или канатных тросов, направленных параллельно.
Функциональные модули 20 и промежуточные модули 40 на нижней стороне 21, 41 имеют опорные элементы 24, 44 с коническими боковыми поверхностями 25, 25', 45, 45' и центральными отверстиями 26, 46, в которых расположены соединительные элементы 64. Идентичные опорные элементы 24', 44' расположены
на верхней стороне 22, 42. Эти опорные элементы преимущественно выполнены из подходящего металлического материала и устойчиво соединены с несущей конструкцией (не показана) модуля 20.
Соединение между двумя модулями 20, 40 показано на фиг. 2 (деталь А на фиг. 1). Соединительный элемент 64 расположен в опорном элементе 24' на верхней стороне 22 функционального модуля 20, а нижняя коническая боковая поверхность 66 опирается на коническую боковую поверхность 25' опорного элемента 24'. На нижней стороне 41 промежуточного модуля 40, расположенного выше, опорный элемент 44 опирается на коническую боковую поверхность 45 на верхней конической боковой поверхности 66' соединительного элемента 64. Натяжной стержень 62 проходит от анкерного устройства через центральное отверстие 26 в опорном элементе 24, через сквозное отверстие 68 и через центральное отверстие 46 в опорном элементе 44 к натяжному устройству на верхнем конце сооружения.
Промежуточные модули 40, 40а самого нижнего яруса расположены непосредственно или косвенно на бетонном фундаменте 6, и скреплены с соответствием по форме в основании 6 фундамента с соответствующими анкерами 72 фундамента. При сборке модулей 40, 40а самого нижнего яруса может потребоваться использование распорных элементов для обеспечения постоянной правильной горизонтальной ориентации модулей на основании фундамента. Анкеры 70 натяжного стержня (только схематически обозначенные на фиг. 1), к которым прикреплены натяжные стержни 62, расположены в модулях самого нижнего яруса. Это может быть гайка, например, которая навинчена на концевую внешнюю резьбу натяжного стержня. Однако специалисты в данной области также знакомы с различными другими вариантами для обратимого закрепления натяжного стержня в конструкции.
В качестве альтернативы закреплению натяжного стержня в модулях самого нижнего яруса и отдельному закреплению этих модулей в фундаменте также
возможно непосредственное закрепление натяжного стержня в фундаментном блоке 8. Однако этот вариант требует монтажа в фундаменте анкерных устройств и опорных элементов, которые также должны быть точно ориентированы, и, соответственно, является более сложным. В таком варианте осуществления блок 8 фундамента в принципе может рассматриваться как самый нижний модуль.
На верхней стороне верхнего яруса промежуточных модулей 40, 40с расположены натяжные устройства 80, которые используются для поддержания напряжения натяжения натяжных элементов в пределах определенного диапазона допуска в широком температурном диапазоне. Это особенно важно из-за того, что модульные сооружения в соответствии с настоящим изобретением подвергаются воздействию погоды, и могут подвергаться соответственно большим колебаниям температуры. Для линейного коэффициента расширения стали приблизительно 10"5 К"1 при комнатной температуре, если температура изменяется на 50°С, что может происходить, например, в пустынных районах в течение дня, для натяжного стержня из свободной от напряжения стали длиной 20 метров это может привести к изменению длины на 10 мм. В небольшом диапазоне расширения натяжной стержень действует как очень жесткая пружина растяжения, имеющая по существу постоянный коэффициент жесткости. Если натяжной стержень непосредственно напряжен как обычно, таким образом, чтобы полученная сила растяжения представляла собой линейную функцию расширения натяжной пружины, то такое изменение длины приводит к значительному уменьшению или значительному увеличению напряжения натяжения. В крайнем случае результат таков, что напряжение натяжения вообще отсутствует, или его значение находится в слишком высоком диапазоне, что может привести к повреждению натяжного стержня. Например, для натяжного стержня с исходной длиной 20 м, который расширяется на 20 мм, уменьшение длины на 10 мм приведет к приблизительно на 50% более высокой силе растяжения, или увеличение длины 10 мм приведет к приблизительно на 50% меньшей силе растяжения.
Натяжное устройство на фиг. 3 решает эту проблему, поскольку дополнительный пружинный элемент 90, выполненный в показанном примере варианта осуществления в качестве предварительно сжатой спиральной пружины, компенсирует положительное или отрицательное изменение длины натяжного стержня 62. В напряженном состоянии сила сжатой пружины 90 сжатия соответствует противоположно направленной силе растяжения натяжного стержня, которая действует как пружина растяжения. Коэффициент жесткости D2 пружинного элемента 90 выбран так, чтобы он был значительно меньше, чем коэффициент жесткости D1 натяжного стержня; то есть пружина сжатия является более мягкой. Когда натяжной стержень сжимается или расширяется из-за изменений температуры, сжатая или расширенная пружина сжатия затем одновременно компенсирует значительную часть эффекта изменения длины. Для пружинных элементов, расположенных последовательно, это приводит к коэффициенту жесткости D для общей системы 1/D = (1/D1 + 1/D2). Если отношение коэффициентов жесткости равно D1/D2 = 9/1, то коэффициент жесткости всей системы теперь составляет 90% от D2 или 10% от D1. Если натяжной стержень теперь сжимается или расширяется из-за снижения температуры, то увеличение или уменьшение силы растяжения составляет лишь приблизительно 10% от величины для системы, имеющей только натяжной стержень, без пружины. При подходящем выборе коэффициентов жесткости значения силы растяжения, таким образом, остаются в относительно узком диапазоне даже для экстремальных изменений температуры.
Другим преимуществом модульного сооружения, в соответствии с настоящим изобретением, имеющим такие натяжные устройства, является его поведение во время землетрясений. Во время сильных землетрясений всему модульному сооружению может сообщаться ускорение, направленное вверх, а затем вниз, что соответствует отрицательному ускорению. Для последнего случая силы ускорения не действуют на несущую конструкцию сооружения, а вместо этого действуют на
натяжные стержни. Даже в этом случае пружина сжатия компенсирует это напряжение и обеспечивает надежное удерживание модулей даже при отрицательном ускорении.
Показанный пример варианта осуществления натяжного устройства 80, которое размещено таким образом, чтобы конический опорный элемент 82 был на соединительном элементе 64, который, в свою очередь, опирается на опорный элемент 44' промежуточного модуля 40, 40с, аналогичен соединению между модулями 20, 40, как описано выше. Первый опорный диск 92, имеющий центральное отверстие и втулку 93, на которой лежит пружина сжатия 90, расположен на опорном элементе 82. Таким образом, пружина сжатия опирается на один конец на базовой конструкции 81 натяжного устройства 80, которая статически опирается на самый верхний ярус 11 модулей. Указанный опорный диск 92 соответствующим образом соединен с опорным элементом 82, например, с помощью винтов (не показаны). Второй опорный диск 94, имеющий центральное отверстие и втулку 95, опирается на верхнюю сторону пружины сжатия. Втулки 93, 95, расположенные друг в друге, используются в качестве направляющей во время расширения/сжатия пружины сжатия. Опорный диск 94 образует подвижную опору для верхнего конца натяжного стержня. Натяжной стержень 62 имеет наружную резьбу на своем верхнем конце 63. Гайка 84 навинчена на наружную резьбу и передает силу растяжения натяжного стержня 62 на второй опорный диск 94 и, следовательно, на пружину 90 сжатия. Съемный корпус 86 защищает натяжное устройство от погодных воздействий.
Соединительный элемент 64 и опорный элемент 82 также могут быть выполнены как единое целое, а не как отдельные элементы. Аналогичным образом, с надлежащим определением размера опорного элемента 82 относительно пружины 90 сжатия, которая опирается на нем, можно обойтись без опорного диска 92. Пружинный элемент натяжного устройства также может быть выполнен с использованием пружины растяжения, расположенной над натяжным стержнем,
вместо использования пружины сжатия. Также возможно использовать несколько пружин сжатия или уложенные штабелем дисковые пружины.
На фиг. 4 показан еще один возможный вариант осуществления натяжного устройства 80, в котором пружинный элемент 90 выполнен в виде спиральной пружины предварительного растяжения. Базовая конструкция 81 в виде полого цилиндра прикреплена к модулю самого верхнего яруса 11 посредством фланца 87. Прикрепление может быть выполнено, например, посредством сварки, свинчивания или других подходящих видов прикрепления. Подвижная опора 94 соединена с одним концом пружины 90 растяжения. Другой конец пружины растяжения соединен с пластиной на верхнем конце базовой конструкции 81. Опорный диск 94 образует подвижную опору для пружины 62 растяжения. Верхний конец 63 натяжного стержня 62 проходит через отверстие в подвижной опоре и опирается на опору 94 посредством винтовой гайки, расположенной на внешней резьбе (не показана) натяжного стержня. Аналогично вышеприведенному первому примеру натяжного устройства в полностью установленном состоянии сила растянутой пружины 90 растяжения соответствует противоположно направленной силе растяжения натяжного стержня 62, которая действует как пружина растяжения. Здесь также применимы соотношения коэффициентов жесткости для использования пружины сжатия, рассмотренные выше. Соответственно, при положительном или отрицательном изменении длины натяжного стержня, обусловленном изменением температуры, изменение длины существенно компенсируется соответствующим отрицательным или положительным изменением длины более мягкой пружины растяжения, так что изменение эффективного напряжения натяжения значительно снижено.
Во время сборки модульного сооружения, натяжной стержень должен быть напряжен до требуемой силы растяжения с использованием подходящих средств. Впоследствии натяжное устройство 80 поддерживает это натяжение. На фиг. 3 пружина сжатия 90 уже находится в сжатом состоянии, при этом натяжной
стержень также напряжен. Для этого, однако, и натяжной стержень 62, и пружина 90 сжатия должны были быть предварительно натянуты. Это может быть выполнено отдельно, например, путем сжатия пружины 90 сжатия до определенного значения силы давления с использованием подходящего внешнего устройства и последующим навинчиванием гайки 84 на второй опорный диск 94, в то время как натяжной стержень 62 все еще находится в ненапряженном состоянии. После того, как воздействие внешней силы на пружину сжатия прекращается, пружина сжатия растягивается, и в то же время натяжной стержень напрягается до достижения равновесия, при этом силы пружины сжатия и натяжного стержня одинаковы. Альтернативно, натяжной стержень и пружина сжатия могут быть напряжены одновременно. Для этой цели, например, на натяжном стержне 62 над гайкой 84 может быть установлено гидравлическое устройство, которое действует вниз на пружину сжатия. При этом гидравлическое устройство одновременно напрягает пружину сжатия и натяжной стержень до достижения требуемого напряжения натяжения. Затем гайку 84 плотно завинчивают на втором опорном диске, так что напряжение натяжения сохраняется при удалении гидравлического устройства.
Чтобы компенсировать изменение длины натяжного стержня, вместо пружинного элемента могут быть предусмотрены гидравлические средства, а также пневматические пружины, которые менее выгодны при изменении температуры. Возможны также комбинации гидравлических поршней и пружинных систем. Натяжное устройство может дополнительно иметь демпфирующие элементы, чтобы избежать нарастания вибраций в статической системе.
В одном предпочтительном альтернативном варианте осуществления пружинный элемент расположен между анкером натяжного стержня и модулем самого нижнего яруса и функционально идентичен описанному выше натяжному устройству. Однако натяжной стержень все еще напряжен с верхней стороны. Такой вариант имеет то преимущество, что пружинные элементы могут быть размещены
компактным образом в модулях 40а самого нижнего яруса.
Для использования в качестве статического элемента конструкции сооружения, помимо уже упомянутых выше функций и совместимых внешних размеров, модули 20, 40 модульного сооружения 1 согласно настоящему изобретению должны иметь возможность выполнять только статические функции. В иных случаях модули 20, 40 могут быть адаптированы по желанию для предполагаемых целей. Статические функции представляют собой, с одной стороны, поглощение нагрузки вдоль натяжных элементов, а с другой стороны, имеют достаточную жесткость и механическую устойчивость.
На фиг. 5 показаны статические компоненты функционального модуля 20 и промежуточного модуля 40, как показано на фиг. 1(b). Другие модули 20, 40 были опущены для большей ясности. Каждый из функционального модуля 20 и промежуточного модуля 40 содержит несущую конструкцию 78 в виде решетчатого каркаса. Восемь опорных колонн 74, расположенных между опорными элементами 24, 24', устойчиво соединены с несущей конструкцией. Каждая опорная колонна имеет полость (не показана) по всей ее длине, через которую направлен натяжной стержень 62.
В полностью установленном состоянии модульное сооружение, опорные колонны модулей, а также опорные элементы и соединительные элементы, расположенные между находящимися над ними модулями, принимают вес сооружения и направляют его в фундамент. В свою очередь, несущая конструкция 78 модуля содержит различные устройства и элементы сооружения и т. д., которые являются частью данного модуля и в то же время усиливают модуль. Наконец, модульное сооружение в целом усилено за счет модулей различных ярусов, расположенных в чередовании в продольном и поперечном направлениях.
Модули модульного сооружения в соответствии с настоящим изобретением могут также принимать вес модулей, расположенных над ними, и силу растяжения
натяжного стержня через саму несущую конструкцию, а не через опорные колонны, что требует несущих конструкций, которые, соответственно, более стабильны.
Внешняя оболочка 79 функционального модуля 20 или промежуточного модуля 40 не имеет непосредственной статической функции и в основном используется в качестве защиты от погодных условий. Внешняя оболочка также может быть исключена без ухудшения устойчивости. Для случая, когда внешние размеры модулей выбраны для совместимости со стандартными грузовыми контейнерами (контейнеры согласно ISO), для того, чтобы обеспечить эффективную транспортировку грузовым автотранспортом, железнодорожным транспортом и морскими грузовыми судами, на этой внешней оболочке могут быть установлены соответствующие монтажные приспособлениях и т.п., например, обычная литая арматура для скрепления углов контейнера. В этом случае внешняя оболочка может соответствовать конструкции обычного грузового контейнера, например 20-футового, 40-футового или 45-футового контейнера, и тогда внешняя оболочка во время транспортировки выполняет только статическую функцию. Тем не менее, размеры модулей сооружений никоим образом не ограничены такими размерами контейнеров. Модули также могут иметь меньшие или большие размеры.
Элементы и т. п., модуля сооружения, которые могут быть различными, в зависимости от конкретного модуля, находятся внутри модуля. В показанном примере схематически показан довольно большой элемент 76 сооружения, расположенный в функциональном модуле 20 внутри несущей конструкции 78. Например, это может быть механизм, резервуар, генератор энергии, теплообменник или химический реактор. Также могут быть предусмотрены удобные устройства управления, зоны отдыха и т. п. Однако это лишь иллюстративные примеры. Если по статическим причинам необходим дополнительный функциональный модуль, который не расположен в этом элементе сооружения, то такой функциональный элемент также может состоять только из простой несущей конструкции. В таком случае, однако, более целесообразно сконструировать требуемый модуль как
транспортный модуль, в котором материалы, например, соединительные элементы или сегменты натяжного стержня, могут перевозиться во время транспортировки модульного сооружения.
Для оперативного соединения различных модулей друг с другом линии 77, кабельные каналы и т. п. могут располагаться в промежуточном модуле 40, который имеет более низкую высоту, чем функциональный модуль 20. На фиг. 5 показан пример линии 70, которая расположена в продольном направлении промежуточного модуля 40 и которая соединена посредством дополнительной линии 77' с элементом 76 сооружения функционального модуля 20, расположенным над ним. Соединение частей линии в модулях 20, 40 может быть установлено только после того, как будет установлено все модульное сооружение или по меньшей мере модули, о которых идет речь. Однако, поскольку большинство линий, кабелей и т. п., расположены внутри модулей, эти операции подключения ограничены установкой коротких соединительных элементов или соединением кабелей.
В приведенном выше примерном варианте осуществления объединены два основных типа модулей, которые отличаются по своим относительным внешним размерам. Преимущество промежуточных модулей 40, которые имеют только одну треть высоты функциональных модулей 20, состоит в том, что три таких модуля, имеющих по существу те же внешние размеры, что и функциональные модули, могут быть уложены штабелем и временно объединены в один блок для транспортировки.
Однако в рамках настоящего изобретения также возможно построить модульное сооружение с использованием модулей, имеющих одинаковые размеры, т. е. сооружение, имеющее только функциональные модули. Также возможно использовать более двух модулей, при условии, что возможны укладка штабелем и крепление в соответствии с настоящим изобретением.
Для некоторых промышленных сооружений требуются детали сооружений, которые очень велики по сравнению с базовой поверхностью, например, дистилляционные колонны, установки для очистки дымовых газов, бункеры для хранения и т. д. Такие детали сооружений не могут быть установлены в описанных выше модулях. Тем не менее, такие детали сооружений можно установить в модули, которые можно транспортировать горизонтально, и в конечном итоге устанавливать вертикально в модульном сооружении.
Такой пример варианта осуществления модульного сооружения согласно настоящему изобретению показан на фиг. 6. Первые три яруса модулей 40а, 20, 40 идентичны показанным на фиг. 1. Однако на втором ярусе промежуточных модулей 40 расположены четыре верхних модуля 20а, которые, в свою очередь, имеют четыре опорных элемента 24, 24', каждый из которых расположен на нижней и верхней сторонах (схематически показаны только в левом модуле 20а на фиг. 6 (а)), для размещения соединительных элементов 64. Опорные колонны 74 расположены между опорными элементами 24, 24'.
На верхней стороне могут быть расположены два яруса взаимно соединенных модулей для стабилизации верхних модулей. Однако, если эти модули, используемые для стабилизации, создают помехи, например, для верхнего модуля, который открыт сверху, поперечные распорки 51, 5 Г могут быть установлены между смежными верхними модулями 20а, как показано в примере варианта осуществления.
Для транспортировки модули 20а могут быть уложены на определенной нижней стороне, так, чтобы опорные элементы 24, 24' опирались на торцевые поверхности модуля. Таким образом, возможно, в частности, предусмотреть для верхнего модуля внешнюю оболочку стандартного грузового контейнера, причем в установленном состоянии продольные концы контейнера образуют верхнюю и нижнюю стороны верхнего модуля.
Кроме того, альтернативное крепление сооружения 1 на фундаменте 6 показано в иллюстративном варианте осуществления на фиг. 6. Вместо крепления анкеров фундамента к несущей конструкции нижних модулей 40а, как показано на фиг. 1, анкеры фундамента расположены на продолжении натяжных элементов 62 и натяжных анкеров 70, так чтобы механические силы во время землетрясения, например, передавались непосредственно из приповерхностной области 4 через фундамент 6 в натяжные элементы 62.
В другом возможном варианте осуществления модульного сооружения согласно настоящему изобретению промежуточные модули 40 сконструированы таким образом, что в каждом случае четыре промежуточных модуля входят в обычный стандартный транспортный контейнер. Функциональные контейнеры, в свою очередь, имеют размер обычных 20-футовых или 40-футовых контейнеров. Модель такого модульного сооружения 1 согласно настоящему изобретению изображена на фиг. 7(a) и (Ь) в двух различных видах. Проиллюстрированное сооружение состоит из трех отдельных блоков I, II, III. В качестве примера блок I в самом нижнем ярусе состоит из четырех промежуточных модулей 40а, которые жестко соединены с блоком фундамента (не показаны). Два функциональных модуля 20 расположены на этом самом нижнем ярусе под прямым углом к нему, во внешней оболочке 40-футового грузового контейнера. Эти функциональные модули, соответственно, имеют шестнадцать опорных элементов на верхней стороне и на нижней стороне, и шестнадцать опорных колонн, расположенных между ними. Далее следует дополнительный ярус, имеющий четыре промежуточных модуля 40, 40Ь на передней стороне блока I с тремя ярусами функциональных модулей 20, имеющими внешнюю форму 20-футового контейнера-цистерны, и промежуточными модулями 40 в чередовании. В показанном примере натяжные устройства встроены в промежуточные модули 40, 40с самого верхнего яруса. Четыре верхних модуля 20а расположены на задней стороне блока I. Натяжные устройства встроены в верхнюю часть верхних модулей 20. Для стабилизации верхних модулей 20а четыре модуля
соединены центральным элементом 51" поперечной распорки, который жестко соединяет все четыре верхних модуля 20а.
Поскольку длина и ширина промежуточных элементов 40 меньше, чем у функциональных модулей 20, в показанном примере варианта осуществления это приводит к более плотной, более компактной конструкции, чем показано, например, на фиг. 1.
Другой возможный вариант осуществления модульного сооружения 1 согласно настоящему изобретению показан на фиг. 8. Сооружение 1 имеет двенадцать функциональных модулей 20 (схематически изображенных как закругленные кубические элементы), которые распределены на трех уровнях сооружения, расположенных вертикально один над другим (то есть в направлении z), по существу параллельно (плоскость х / у) к поверхности приповерхностной области 4. В показанном примерном варианте осуществления четыре функциональных модуля 20 нижнего уровня расположены на опорном модуле 40а основания, который, в свою очередь, соответствующим образом расположен в приповерхностной области 4, например, на одном или более блоках фундамента (не показаны). Четыре функциональных модуля 20 нижнего уровня сооружения имеют по существу одну и ту же высоту. На функциональных модулях расположен промежуточный опорный модуль 40Ь, на верхней стороне которого четыре функциональных модуля 20, в свою очередь, расположены на среднем уровне сооружения. Расположенный на функциональных модулях 20 средний уровень сооружения является дополнительным промежуточным опорным модулем 40Ь, на котором расположены четыре функциональных модуля 20 на верхнем уровне сооружения. Наконец, предусмотрен верхний опорный модуль 40с, который опирается на верхнюю сторону четырех функциональных модулей 20 верхнего уровня сооружения.
Центральный натяжной элемент 62 проходит вертикально в направлении z от анкера (не показан), закрепленного в приповерхностной области 4, через
соответствующие отверстия в модулях 40а, 40Ь, 40с, через все уровни сооружения до верхнего опорного модуля 40с. Натяжной элемент 62 расположен, по существу, в середине отдельных уровней сооружения; то есть в каждом случае это примерно такое же расстояние от четырех функциональных модулей 2 уровня сооружения, что приводит к симметричному распределению силы.
Как и в предыдущих вариантах осуществления, в качестве натяжного элемента 62 можно использовать один натяжной стержень или несколько параллельных натяжных стержней из стальных или углеродных волокон, или один или несколько параллельных канатных тросов. Аналогичным образом, натяжной элемент может состоять из нескольких отдельных элементов, которые являются одинаковыми или разными, навешенными последовательно.
В качестве альтернативы или дополнительно возможно крепление натяжного элемента 62 к опорному модулю 40а основания. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения закрепление общей конструкции может быть выполнено путем подходящего анкерного закрепления опорного модуля 40а основания в приповерхностной области 4.
В области своего верхнего конца натяжной элемент 62 находится в механическом рабочем соединении с натяжным устройством 80, которое воздействует на натяжной элемент 62 посредством силы растяжения. Благодаря этой силе растяжения различные промежуточные модули 40, 40а, 40Ь и функциональные модули 20 прикреплены друг к другу в вертикальном направлении таким образом, чтобы модули 20, 40а, 40Ь, 40с стабильно удерживались вместе, даже без винтовых соединений или тому подобного.
В показанном примерном варианте осуществления натяжное устройство 80 установлено на верхнем опорном модуле 40с, но также может быть расположено внутри или под верхним опорным модулем 40с.
Верхний опорный модуль 40с, промежуточные опорные модули 40Ь, а также базовый опорный модуль 40а могут быть изготовлены, например, из стальных профильных конструкций. Однако возможны и другие типы конструкций для изготовления легких, листообразных (плоских) несущих конструкций, обладающих достаточной механической прочностью и жесткостью, например, сотовые структуры или гофрированные металлические листы. Поскольку распределение силы происходит от центрального натяжного стержня до пакета функциональных модулей через базовый опорный модуль 40а и верхний опорный модуль 40с, они должны иметь более стабильную конструкцию, чем промежуточные опорные модули 40Ь, которые в основном обеспечивают жесткость общей конструкции сооружения 1.
Различные функциональные модули 20 примера варианта осуществления модульного сооружения 1 показаны в подходящем рабочем соединении друг с другом, например, посредством линий для транспортировки жидких материалов, линий электропередач, кабелей управления и т. д. Примеры таких соединительных линий 77', показанные на рисунке 8, являются чисто иллюстративными. Модульное сооружение 1 согласно настоящему изобретению может также содержать внешние модули сооружений 8.
На фиг. 9 показано другое модульное сооружение 1 согласно настоящему изобретению, имеющее функциональные модули 20, расположенные в трех плоскостях, аналогичные примеру на фиг. 8, причем соединительные линии опущены для ясности. В показанном примере модули 20, 40а, 40Ь, 40с закреплены пятью натяжными элементами 62. Использование нескольких распределенных натяжных элементов 62 по сравнению с одним натяжным элементом 62, в частности, позволяет использовать верхний опорный модуль 40с, имеющий жесткость нижней пластины, в результате чего более легкие и экономичные конструкции могут использоваться для верхнего опорного модуля. Кроме того, использование нескольких натяжных элементов 62 позволяет лучше адаптировать
сооружение к механическим свойствам функциональных модулей 20.
На фиг. 10 показан другой вариант модульного сооружения 1 согласно настоящему изобретению, имеющего 27 функциональных модулей 20, которые расположены в трех плоскостях и закреплены восемью натяжными элементами 62. Базовый опорный модуль 40а состоит в основном из котловины 12, преимущественно выполненной из железобетона, которая частично заключена в приповерхностную область 4. Крепление натяжных элементов 62 происходит посредством анкерных устройств 72 в котловине. Котловина 12 используется, в частности, в качестве меры предосторожности, поскольку предотвращает неконтролируемый выброс жидкостей в окружающую среду в случае неисправностей в сооружении. Поэтому такие котловины-отстойники часто предусмотрены как мера безопасности для сооружений химического производства.
На фиг. 11 показан еще один предпочтительный вариант осуществления модульного сооружения 1 согласно настоящему изобретению, который имеет базовую конструкцию, соответствующую показанной на фиг. 10. Для дополнительной стабилизации против поперечно действующих сил сооружение 1 имеет канатные растяжки 47, которые механически соединяют точки 48 скрепления, расположенные на промежуточных опорных модулях 40Ь, с внешними анкерами 49. В частности, таким образом, на сооружении могут быть уменьшены сдвигающие усилия, действующие в направлении х/у. Дополнительно или альтернативно, канатные растяжки могут быть предусмотрены между точками скрепления, расположенными на верхнем опорном модуле, и внешними анкерами.
На фиг. 12 показан еще один примерный вариант осуществления модульного сооружения 1 согласно настоящему изобретению, имеющего функциональные модули 20, 20', 20", расположенные на двух уровнях сооружения. Для обеспечения возможности установки элементов 76 сооружения, высота которых сильно отличается от функциональных модулей 20, на том же уровне сооружения, эти
конструктивные элементы располагают в функциональном модуле 20', выполненном в основном из несущей конструкции 78. Для лучшей видимости несущей конструкции не показана часть верхнего опорного модуля 40с, расположенная над ней. Аналогично, функциональный модуль 20", состоящий только из несущей конструкции 78, может использоваться в качестве заполнителя для того, чтобы занять места, в которых нет функциональных модулей 20. Это может иметь смысл, например, когда определенные места внутри сооружения должны быть открыты для возможных последующих расширений сооружения.
На фиг. 13 показаны две другие возможные горизонтальные опоры с соответствием по форме для функциональных модулей 20 на балках 50 промежуточного опорного модуля 40Ь (или базового опорного модуля 40а, или верхней опоры 40с), которые могут быть использованы, в частности, в вариантах осуществления по фиг. 8-12. Горизонтальная опора с соответствием по форме препятствует смещению отдельных функциональных модулей 20 в горизонтальном направлении относительно балок 50 или промежуточного модуля 40а/40Ь/40с.
В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 13(a), горизонтальная опора с соответствием по форме выполнена в основном из болтов 64, которые ориентированы в вертикальном направлении (направление z) и удерживаются с соответствием по форме в конических гнездах 24, 24' для болтов в функциональных модулях 20. Также возможно, чтобы болт был сконструирован для прохождения через балку и в то же время использовался бы для горизонтальной опоры с соответствием по форме двух функциональных модулей, расположенных друг над другом. На фиг. 13 (Ь) показан еще один вариант горизонтальной опоры с соответствием по форме. Функциональные модули 20 закреплены против смещения в горизонтальном направлении элементами 64 каркаса. Элементы 64 каркаса находятся в зафиксированном механическом соединении с балками 50.
Другой вариант осуществления модульного сооружения 1 согласно настоящему
изобретению схематически проиллюстрирован на фиг. 14 и содержит множество кубовидных модулей 20 и соединительных модулей 40, 40', 40". Вид спереди на фиг. 14 (а) показывает для иллюстрации пунктирными линиями положение соединительного модуля 40' (не просматривается), расположенного за модулем 20 вверху слева. То же самое применимо и для других функциональных модулей 20. Вид сбоку на фиг. 14 (Ь) еще раз показывает положение соединительного модуля 40", который не просматривается, обозначенное пунктирными линиями.
Девять плоских кубовидных соединительных модулей 40 расположены вдоль решетки на основании 6 фундамента и соединены с основанием 6 фундамента посредством подходящих средств, как уже описано для других вариантов осуществления. Функциональный модуль 20 расположен на каждом из этих соединительных модулей самого нижнего яруса и соединен с соответствием по форме и/или посадкой с натягом с соединительным модулем 40, расположенным под ним. Смежные модули 20 соединены с соответствием по форме и/или посадкой с натягом с боковыми поверхностями посредством плоских, по существу, кубовидных соединительных модулей 40", и аналогично соединены на лицевых поверхностях посредством плоских кубовидных соединительных модулей 40. Соединение с соответствием по форме и/или посадкой с натягом между функциональными модулями и соединительными модулями 40, 40', 40" может быть выполнено, например, с помощью винтовых соединений или других подходящих способов обратимого скрепления, таких как защелкивающие замки, байонетные замки и т. д. Скрепление сваркой также возможно, хотя в таком случае реконструкция сооружения может быть только неэкономичной. Соединение с соответствием по форме и/или посадкой с натягом также может быть выполнено путем соответствующей фиксации модулей с натяжными элементами, предпочтительно в вертикальном направлении, но также и в горизонтальном направлении, как уже подробно описано выше. В таком случае опорная колонна внутренней несущей конструкции функциональных модулей предпочтительно
проходит между точками скрепления, расположенными вертикально друг над другом.
Соединительные модули 40, 40', 40" в каждом случае соединены с соответствующими точками скрепления на боковых стенках функциональных модулей, при этом предпочтительно по меньшей мере от 4 до 8 соединительных точек предусмотрены для каждой боковой поверхности. Точки соединения модулей 20, 40, 40', 40" являются частью несущей конструкции 78 модулей, например, как уже объяснено со ссылкой на фиг. 5.
Для постройки всего сооружения отдельные функциональные модули 20 и соединительные модули 40, 40', 40" располагают и прикрепляют друг к другу последовательно, выстраивая, таким образом, сооружение снизу вверх. Функциональные модули также могут быть уже присоединены к отдельным соединительным модулям перед сборкой и в этом виде размещены на сооружении в качестве комбинированного строительного блока для сокращения количества этапов сборки во время фактического строительства.
Соединительные модули могут содержать части инфраструктуры, например участки трубопровода, каналы для кабелей, электрические линии и небольшие детали оборудования. Тем не менее, также возможно, чтобы эти модули имели, в частности, плоскую конструкцию в направлении соединения, когда они предназначены, по существу, только для функции соединения. В таком случае соединительные модули для соединения функциональных модулей могут иметь размер контейнеров согласно ISO, например высоту всего 10 см.
Модульная конструкция позволяет значительно повысить устойчивость к кручению. Модули целиком усилены. В частности, сила, действующая горизонтально, например, из-за воздействия ветра или вращающихся машин, может вызвать только незначительное поперечное отклонение всей конструкции. Без привязки к конкретной теории, мнение заявителей заключается в том, что этот
эффект достигается благодаря тому, что сила, действующая в горизонтальном направлении на функциональный модуль, отклоняется вверх и вниз с обеих сторон соединительными модулями, которые сами по себе очень жесткие и расположены в трех разных ориентациях между функциональными модулями, под прямыми углами к действию силы. В отличие от этого, изолированные точки соединения имеют лишь небольшую жесткость при кручении, так что силы могут распространяться через общую конструкцию гораздо сильнее вдоль их исходного направления. Таким образом, поперечное применение силы к отдельному модулю приводит к значительно большему боковому смещению модулей конкретного яруса по сравнению со всей конструкцией. То же самое относится и к силам, которые действуют вертикально.
Такая усиленная конструкция модульного сооружения, по сравнению с предшествующим уровнем техники, в котором отдельные модули соединены друг с другом в изолированных точках соединения на примыкающих углах или краях, имеет особое преимущество потому, что, благодаря небольшим перемещениям смещения между модулями, для линий, которые проходят между двумя модулями, никаких специальных мер не требуется. Так, например, паропроводы высокого давления могут быть расположены между двумя соседними модулями без необходимости в сложном расширителе для компенсации динамических изменений геометрии линии.
На фиг. 15 схематично показан другой вариант осуществления такого модульного сооружения, в котором между первым и вторым ярусами и между вторым и третьим ярусами функциональных модулей 20 в каждом случае два непосредственно смежных соединительных модуля 40, параллельных в плоскости (х-у), разработаны как общий соединительный модуль 140. Аналогично, две пары непосредственно смежных соединительных модулей 40", параллельных в плоскости (у-z), выполнены в виде общего соединительного модуля 140". В дополнение к этому, общий соединительный модуль 140' в плоскости (х-z) (не просматривается)
показан пунктирными линиями.
Преимущество использования таких общих соединительных элементов обычно заключается в дополнительном усилении всей конструкции сооружения. Кроме того, жесткость всей конструкции может быть адаптирована по мере необходимости путем целевого размещения указанных общих соединительных модулей 140, 40', 140" в трех плоскостях (х-у), (х-z), (у-z).
На фиг. 16 схематично показан еще один вариант осуществления такого модульного сооружения, в котором два соединительных модуля 40, 40" используются в каждом случае для соединения длинных боковых поверхностей функциональных модулей 20, в то время как один соединительный модуль предусмотрен для соединения передней передних сторон. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что все соединительные модули могут иметь одинаковые конструкции относительно формы и внутреннего строения.
Объем настоящего изобретения не ограничен конкретными вариантами осуществления, описанными здесь. Точнее, различные другие модификации настоящего изобретения, которые также подпадают под объем защиты формулы изобретения, для специалистов в данной области вытекают из описания и связанных с ним фигур в дополнение к примерам, раскрытым здесь. Кроме того, в описании приведены различные ссылки, раскрытие которых в целом включено посредством ссылки в настоящий документ.
Список ссылочных номеров
I модульное сооружение
4 приповерхностная область
6 основание фундамента
8 внешний модуль сооружения
9 соединительные линии
II самый верхний ярус модуля
12 самый нижний ярус модуля
12 котловина-отстойник
20, 20а функциональный модуль
20, 20', 20" функциональный модуль
20а верхний модуль
21 нижняя сторона
22 верхняя сторона
24, 24' опорный элемент, гнездо для соединительного элемента
25, 25' коническая боковая поверхность
26 центральное отверстие
40, 40', 40" промежуточный модуль, соединительный модуль
40а нижний опорный модуль
40b средний опорный модуль
40с верхний опорный модуль
41 нижняя сторона
42 верхняя сторона
44, 44' опорный элемент, гнездо для соединительного элемента
45, 45' коническая боковая поверхность
46 центральное отверстие
47 канатная растяжка
48 точка крепления (скрепление)
49 внешние анкера
50 балка
51, 51', 5" поперечная распорка
62 натяжной элемент, натяжной стержень
64 соединительный элемент, соединительный конус
66, 66' коническая боковая поверхность
68 сквозное отверстие
70 анкер натяжного стержня, встречная опора
72 анкер фундамента
74 опорные колонны
76 элементы сооружения
77,77' линии
78 несущая конструкция
79 оболочка, внешняя стенка
80 натяжное устройство
81 базовая конструкция
82 опорный элемент, гнездо для соединительного элемента
83 коническая боковая поверхность
84 гайка
86 корпус
87 фланец
90 пружинный элемент, пружина сжатия
92 первый опорный диск
93 втулка
94 второй опорный диск, подвижная опора
95 втулка
140 общий соединительный модуль
Формула изобретения
Первоначально поданная формула
1. Модульное сооружение (1), в частности, модульное промышленное сооружение, с несколькими кубовидными модулями (20, 20а, 40, 40а, 40Ь, 40с) сооружения, расположенными в два или более ярусов, уложенных штабелем поверх друг друга; при этом
модули имеют несущую конструкцию (78), имеющую точки (24, 24', 44, 44') скрепления;
причем точки скрепления предусмотрены для соединения модуля с соответствующими точками скрепления примыкающих модулей яруса, расположенного над и/или под ними;
при этом в горизонтальной плоскости (х-у) модули (20, 40) одного яруса соединены (24, 24', 64, 44, 44') с соответствием по форме с примыкающими модулями (40, 20) яруса, расположенного над и/или под ними;
при этом предусмотрено по меньшей мере одно натяжное устройство (62, 70, 80), имеющее натяжной элемент (62), посредством которого можно воздействовать на самый нижний ярус модулей (40а) или на блок (6) фундамента посредством силы растяжения вдоль вертикали (z), по отношению к самому верхнему ярусу модулей (40с), так чтобы модули между указанным самым нижним ярусом и указанным самым верхним ярусом вместе с соседними модулями (40, 20) яруса, расположенного над и/или под ними, были прижаты друг к другу посадкой с натягом в точках скрепления и, таким образом, были зафиксированы на своем месте;
при этом три или более опорных элементов (24', 44'), образующих первую плоскость, расположены на верхней стороне (22, 42) несущей конструкции (78) модулей (20, 20а, 40), и три или более опорных элементов (24, 44), образующих
вторую плоскость, параллельную первой плоскости, расположены на нижней стороне (21, 41) несущей конструкции, обращенной от верхней стороны, при этом опорные элементы используются как точки скрепления модулей; и
один опорный элемент на верхней стороне и один опорный элемент на нижней стороне в каждом случае образуют пару и выровнены относительно друг друга вдоль прямой, параллельной нормали указанных плоскостей;
отличающееся тем, что
указанные опорные элементы (24, 24', 44, 44') имеют коническое углубление (25, 25' 45, 45'); и
два обращенных друг к другу опорных элемента (24, 24', 44, 44') двух примыкающих модулей (20, 20а, 40) смежных ярусов соединены посредством соединительного элемента (64), причем соединительный элемент (64) имеет форму двойного конуса или двойного усеченного конуса, и в каждом случае один конус или усеченный конус соединительного элемента расположен в коническом гнезде одного из двух опорных элементов и находится в нем в непосредственном выравнивании заподлицо.
2. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что конические боковые поверхности (66, 66') соединительных элементов (64) и конические боковые поверхности (25, 25') гнезд опорных элементов (24, 24') выполнены таким образом, чтобы конус или усеченный конус соединительного элемента мог находиться с выравниванием заподлицо в коническом гнезде опорного элемента без части связанного модуля, лежащего на поверхности соединительного элемента, который не является частью боковой поверхности указанного конуса или усеченного конуса, в частности, не на поверхности соединительного элемента, перпендикулярного продольной оси двойного конуса или двойного усеченного конуса.
3. Сооружение по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что ярусы, имеющие опорный модуль (40, 40а, 40Ь, 40с, 6) и ярусы, имеющие один или несколько функциональных модулей (20, 20', 20", 20а), расположены друг над другом в чередовании.
4. Сооружение по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что модули (20, 20а, 40) расположены таким образом, чтобы для по меньшей мере одного яруса модулей точки скрепления двух или более модулей указанного яруса были соединены с точками скрепления общего модуля того яруса, который расположен над и/или под ними.
5. Сооружение по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что модули (20, 20а, 40) взаимно соединены и уложены штабелем таким образом, чтобы по меньшей мере часть модулей образовывала трехмерную решетку.
6. Сооружение по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что опорные элементы (24, 24', 44, 44') модулей (20, 20а, 40) имеют центральное отверстие (26, 46), таким образом, чтобы натяжной элемент (62) проходил или мог проходить через отверстия вдоль прямой линии, образованной двумя сопряженными опорными элементами в каждом случае.
7. Сооружение по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что соединительный элемент (64) имеет сквозное отверстие (68), через которое проходит или может проходить натяжной элемент (62).
8. Сооружение по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что модули
(20, 20а, 40) расположены таким образом, чтобы опорные элементы (24, 24', 44, 44')
всех модулей были выравнены по прямой вдоль множества прямых линий,
параллельных вертикали (z), и натяжной элемент (62) мог проходить через них, или
натяжной элемент был расположен вдоль каждой из этих прямых линий.
9. Сооружение по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере одно натяжное устройство (80) для поддержания напряжения натяжения на натяжном элементе (62) во время изменений температуры,
имеющее базовую конструкцию (81, 82, 87, 92), прикрепленную к модулю или опирающуюся на модуль самого верхнего яруса (11) или самого нижнего яруса (12) сооружения, опору (94), выполненную с возможностью перемещения относительно базовой конструкции вдоль продольной оси натяжного элемента, и пружинный элемент (90), расположенный между базовой конструкцией и подвижной опорой,
при этом первый конец (63) натяжного элемента (84) лежит на подвижной опоре натяжного устройства или соединен с ней, второй конец натяжного элемента опирается на противоположную сторону сооружения на встречной опоре (70) или соединен с ней, и
при этом соотношение D1/D2 первого коэффициента жесткости D1 натяжного элемента ко второму коэффициенту жесткости D2 пружинного элемента составляет по меньшей мере 4/1, предпочтительно по меньшей мере 6/1 и особенно предпочтительно по меньшей мере 911.
10. Монтажный комплект для построения модульного сооружения по одному из предыдущих пунктов, содержащий:
множество модулей (20, 20а, 40), имеющих несущую конструкцию (78), причем три или более опорных элемента (24', 44'), образующие первую плоскость, расположены на верхней стороне (22, 42) несущей конструкции; три или более опорных элемента (24, 44), образующие вторую плоскость, параллельную первой плоскости, расположены на нижней стороне (21, 41) несущей конструкции, обращенной от верхней стороны; при этом опорный элемент на верхней стороне и
опорный элемент на нижней стороне в каждом случае образуют пару и выровнены относительно друг друга вдоль прямой, параллельной нормали указанных плоскостей; и указанные опорные элементы имеют коническое углубление (25, 25' 45, 45');
множество соединительных элементов (64), имеющих форму двойного конуса или двойного усеченного конуса; и
один или более натяжных элементов (62);
при этом конические боковые поверхности (66, 66') соединительных элементов (64) и конические боковые поверхности (25, 25') гнезд опорных элементов (24, 24') выполнены таким образом, чтобы конус или усеченный конус соединительного элемента мог быть расположен с выравниванием заподлицо в коническом гнезде опорного элемента без части связанного модуля, лежащего на поверхности соединительного элемента, которая не является частью боковой поверхности упомянутого конуса или усеченного конуса, в частности, не на поверхности соединительного элемента, который перпендикулярен продольной оси двойного конуса или двойного усеченного конуса.
11. Монтажный комплект по п. 10, отличающийся тем, что опорные элементы (24, 24', 44, 44') модулей (20, 20а, 40) имеют центральное отверстие (26, 46), таким образом, чтобы натяжной элемент (62) мог проходить через отверстия вдоль прямой линии, образованной двумя сопряженными опорными элементами в каждом случае.
12. Монтажный комплект по п. 10 или п. 1, отличающийся тем, что соединительные элементы (64) имеют сквозное отверстие (68), через которое может проходить натяжной элемент (62).
13. Монтажный комплект по любому из пп. 10-12, отличающийся тем, что
содержит по меньшей мере одно натяжное устройство (80) для поддержания напряжения натяжения на натяжном элементе (62) во время изменения температуры, и имеет базовую конструкцию (81, 82, 87, 92), которая может быть прикреплена к модулю или может опираться на него, опору (94), которая является подвижной относительно базовой конструкции, и пружинный элемент (90), расположенный между базовой конструкцией и подвижной опорой, при этом первый конец (63) натяжного элемента (84) может опираться на подвижную опору натяжного устройства или может быть соединен с ней, и при этом отношение D1/D2 первого коэффициента жесткости D1 натяжного элемента ко второму коэффициенту жесткости D2 пружинного элемента составляет по меньшей мере 4/1, предпочтительно по меньшей мере 6/1 и особенно предпочтительно по меньшей мере 9/1.
14. Модульное сооружение (1), в частности, модульное промышленное сооружение,
содержащее несколько кубовидных функциональных модулей (20), расположенных
в два или более ярусов, уложенных штабелем друг над другом, и нескольких
соединительных модулей (40, 40', 40");
при этом соединительный модуль расположен между противолежащими боковыми поверхностями двух непосредственно смежных функциональных модулей и соединен посадкой с натягом и/или с соответствием по форме с несущей конструкцией (78) конкретных функциональных модулей на соответствующих боковых поверхностях этих функциональных модулей, причем в каждом случае в трех или более точках соединения, расположенных в плоскости.
15. Модульное сооружение по п. 14, отличающееся тем, что два или более
соединительных модулей из группы соединительных модулей, расположенных в
общей плоскости (х-у), (у-z) или (х-z), сконструированы как общий
соединительный модуль (140, 140', 140").
16. Модульное сооружение по п. 14 или п. 15, отличающееся тем, что по меньшей мере одна пара функциональных модулей (20) соединена более чем с одним соединительным модулем (40, 40', 40") на своих боковых поверхностях.
Фиг. 1 (b)
Фиг. 6 (b)
,20а
20a
К у
Фиг. 9
Фиг. 10
(b)
40,50
WO 2016/102703
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
PCT/EP2015/081223
(19)
WO 2016/102703
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
PCT/EP2015/081223
(19)
WO 2016/102703
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
PCT/EP2015/081223
(19)
WO 2016/102703 PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703 PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703 PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703 PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703 PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703 PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703 PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703 PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703 PCT/EP2015/081223
PCT/EP2015/081223
1/16
WO 2016/102703
Фиг. 1 (a)
PCT/EP2015/081223
1/16
WO 2016/102703
Фиг. 1 (a)
WO 2016/102703
2/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
2/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
3/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
3/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
4/16
Фиг. 3
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
4/16
Фиг. 3
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
5/16
Фиг. 4
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
5/16
Фиг. 4
PCT/EP2015/081223
PCT/EP2015/081223
6/16
WO 2016/102703
Фиг. 6 (a)
PCT/EP2015/081223
6/16
WO 2016/102703
Фиг. 6 (a)
WO 2016/102703
7/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
7/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
7/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
7/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
7/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
7/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
7/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
7/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
7/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
7/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
7/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
7/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
PCT/EP2015/081223
10/16
WO 2016/102703
PCT/EP2015/081223
10/16
WO 2016/102703
11/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
11/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
14/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
14/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
15/16
PCT/EP2015/081223
WO 2016/102703
15/16
PCT/EP2015/081223