СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С КРЮКОМ И ПЛАСТМАССОВОЙ ОБЛИЦОВКОЙ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВОЗНИКАЮЩИХ ВО ВРЕМЯ ПОЖАРА НАПРЯЖЕНИЙ
CONNECTION ELEMENT WITH HOOK AND PLASTIC LINING TO REDUCE STRESSES THAT OCCUR IN PROCESS OF FIRE

Предпосылки создания изобретения
(1) Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к металлической решетке подвесного потолка и, в частности, к соединительному элементу такой решетки, который препятствует провисанию и разрушению потолка во время пожара.
(2) Уровень техники
Показанный на фиг.1 известный из уровня техники подвесной потолок 10 имеет решетку 20 с параллельными главными балками 21, расстояние между которыми равно, например, 4 дюймам. Главные балки 21 решетки 20 разделены на пролеты поперечными балками 31, концы которых входят в выполненные в главных балках 21 пазы 28.
Концы главных балок 21 решетки 20 соединяют друг с другом разными способами, один из которых описан в патенте US 6523313, включенном в настоящее описание в качестве ссылки. Поперечные балки 31 соединяют с главными балками 21 с помощью соединительных элементов с крюками, которые вставляют в выполненные в главных балках пазы. Такие соединения описаны, например, в патенте US 6119343, включенном в настоящее описание в качестве ссылки. Настоящее изобретение относится к соединительному элементу именно такого типа.
Решетку 20 подвешивают на проволоках к несущему потолочному перекрытию и в прямоугольные ячейки решетки 20 укладывают панели 33, которые опираются своими краями на полки балок 21 и 31 и образуют вместе с решеткой подвесной потолок 10. Панели 33 обычно изготавливают из материала, обладающего высокой теплостойкостью. В обычных условиях подвесной полоток 10 имеет плоскую форму.
При пожаре металлические балки 21 и 31 подвесного потолка должны расширяться вдоль продольной оси под действием напряжений, возникающих в них при увеличении температуры. Продольно защемленные балки под действием возникающих в них напряжений деформируются, и панели 33 подвесного потолка выпадают из образованных балками решетки ячеек, а выделяющееся при пожаре тепло нагревает и разрушает несущее потолочное перекрытие. Поэтому очень важно, чтобы при возникновении пожара подвесной потолок 10 вместе с его теплостойкими панелями 33 оставался целым и мог служить тепловым экраном, защищающим несущее потолочное перекрытие от огня и недопустимого перегрева.
Кроме того, во время пожара несущая способность подвесного потолка 10, включая его балки и панели, снижается, и потолок провисает и теряет свою плоскую форму.
При провисании поперечных балок в подвесном потолке, несмотря на возможность их продольного расширения и снижения возникающих в них тепловых напряжений, которые вызывают деформацию балок, создается приложенное к соединительному элементу усилие, вытягивающее его из паза главной балки. Поэтому очень важно защитить подвесной потолок от возможного провисания балок и связанного с этим выпадения из решетки теплостойких панелей, надежно защищающих при пожаре несущее потолочное перекрытие от огня и недопустимого перегрева.
После пожара подвесной потолок 10 обычно заменяют новым, поскольку даже оставшиеся сравнительно целыми подвесные потолки, которые все еще могут обеспечивать тепловую защиту несущего потолочного перекрытия, в любом случае становятся конструктивно менее прочными и непригодными для дальнейшего использования из-за своего неприглядного внешнего вида.
В настоящее время существует много различных решений, обеспечивающих возможность контролируемого продольного расширения балок, надежно удерживающих панели потолка в ячейках решетки при возникновении пожара. Все эти решения, обеспечивающие возможность продольного расширения балок, можно разделить на две группы, одна из которых относится к продольному расширению главных балок, а другая - поперечных балок.
Одно из таких решений, обеспечивающих возможность продольного расширения главных балок подвесного потолка, описано, в частности, в патенте US 6351919, который включен в настоящее описание в качестве ссылки. Возможность продольного расширения главных балок подвесного потолка согласно этому патенту обеспечивается выполненными в балках прорезями, в местах расположения которых в балке под действием возникающих в ней усилий сжатия образуются складки, позволяющие сохранить прямолинейность продольной оси балки.
Наиболее распространенные технические решения, обеспечивающие возможность продольного расширения поперечных балок подвесного потолка, описаны, в частности, в упомянутом выше патенте US 6119343 и в патенте US 5839246, которые включены в настоящее описание в качестве ссылок. Возможность продольного расширения поперечных балок подвесного потолка согласно этим патентам обеспечивается наличием на расположенных на концах поперечной балки соединительных элементах лапок, которые при пожаре рвутся и обеспечивают возможность перемещения соединительного элемента внутрь паза главной балки, в результате чего поперечная балка остается в продольном направлении прямой и продолжает удерживать находящиеся в решетке потолка теплостойкие панели.
Краткое изложение сущности изобретения
В настоящем изобретении предлагается соединительный элемент, закрепленный на конце поперечной балки в решетке подвесного потолка. Предлагаемый в изобретении соединительный элемент, который входит в паз главной балки, обеспечивает при пожаре возможность продольного расширения поперечной балки, которая остается прямой, не деформируется и не провисает и продолжает удерживать на месте уложенные в решетку потолка теплостойкие панели
В настоящее время в подвесных потолках широко используются закрепленные на концах поперечных балок соединительные элементы с крюком, которые входят в пазы главных балок и соединяют балки друг с другом. Обычно при сборке решетки подвесного потолка в каждый паз главной балки вставляют два соединительных элемента, закрепленных на концах двух противоположных поперечных балок. Такие соединительные элементы описаны, в частности, в упомянутых выше патентах US 6119343 и US 5839246.
Предлагаемый в настоящем изобретении соединительный элемент имеет металлический сердечник определенной формы, заключенный в пластмассовую облицовку, которая образует на металлическом сердечнике дополнительные упоры. Образованные пластмассовой облицовкой упоры фиксируют положение соединительного элемента в пазу и, в частности, ограничивают в нормальных условиях перемещение соединительного элемента внутрь паза.
При пожаре образованные пластмассовой облицовкой упоры плавятся, и соединительный элемент проходит дальше внутрь паза, обеспечивая возможность продольного расширения не провисающей поперечной балки, продолжающей надежно удерживать теплостойкие панели в решетке подвесного потолка.
Во время пожара металлический сердечник остается целым и удерживает соединительный элемент в пазу главной балки и передает вес расширяющейся в продольном направлении поперечной балки на главную балку. Металлический сердечник имеет выступы, которые входят в зацепление с пазом главной балки и во время пожара удерживают соединительный элемент в пазу, препятствуя прогибу или провисанию подвесного потолка.
Предлагаемые в изобретении соединительные элементы можно изготавливать одновременно в определенном количестве экструзией пластмассы вокруг образующей сердечник соединительного элемента металлической полосы с прямоугольным поперечным сечением с получением на ней своего рода экструдированной пластмассовой облицовкой с прямоугольным поперечным сечением, превышающим поперечное сечение заключенного в пластмассу металлического сердечника. При последующей штамповке покрытой со всех сторон слоем пластмассы металлической полосы получают полосу, состоящую из множества соединенных друг с другом соединительных элементов и разрезаемую затем на отдельные части, или отдельные соединительные элементы, которые крепят заклепками или иным путем к концам поперечных балок.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 в аксонометрии показан фрагмент собранного подвесного потолка, в левой части которого в поперечном сечении показаны предлагаемые в изобретении соединительные элементы поперечных балок, вставленные в паз главной балки, и опирающаяся на балки панель, а в правой части показаны две поперечные балки с закрепленными на их концах предлагаемыми в изобретении соединительными элементами, которые при сборке потолка вставляют в паз главной балки.
На фиг.2 в аналогичной изображенной на фиг.1 аксонометрической проекции показан собранный подвесной потолок со вставленными в пазы главной балки предлагаемыми в изобретении соединительными элементами, закрепленными на концах поперечных балок.
На фиг.3 в виде сбоку показано предлагаемое в изобретении соединение главных и поперечных балок подвесного потолка в нормальном состоянии до пожара.
На фиг.4 показано сечение плоскостью 4-4 по фиг.3.
На фиг.5 в виде сбоку показано изображенное на фиг.3 предлагаемое в изобретении соединение главных и поперечных балок подвесного потолка с расплавившейся во время пожара пластмассовой облицовкой.
На фиг.6 показано сечение плоскостью 6-6 по фиг.5.
На фиг.7 в аксонометрии показан предлагаемый в изобретении соединительный элемент в нормальном состоянии.
На фиг.8 показано сечение плоскостью 8-8 по фиг.7.
На фиг.9 в аналогичной изображенной на фиг.7 аксонометрической проекции показан соединительный элемент с расплавившейся во время пожара пластмассовой облицовкой.
На фиг.10 показано сечение плоскостью 10-10 по фиг.9.
На фиг.11 в виде сбоку показана изготовленная экструзией полоса с металлическим сердечником с прямоугольным поперечным сечением и пластмассовой облицовкой с таким же прямоугольным поперечным сечением.
На фиг.12 показано сечение плоскостью 12-12 по фиг.11.
На фиг.13 в виде сбоку показана полученная после штамповки изображенная на фиг.11 и 12 полоса, состоящая из отдельных соединенных друг с другом соединительных элементов.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
На фиг.1 показана решетка 20 подвесного потолка 10, частично собранного предлагаемым в изобретении способом. Основная балка 21 имеет перевернутый тавровый профиль с бимсовым утолщением 22 на верхнем конце, стенкой 23 и двумя противоположными полками 25 и 26. На стенке 23 балки выполнены стежки 27, повышающие жесткость и прочность балки 21. Балки такого типа хорошо известны и описаны, например, в патенте US 6138416, включенном в настоящее описание в качестве ссылки. Предназначенные для повышения прочности балки стяжки 27 также достаточно хорошо известны и описаны, например, в патенте US 5979055, также включенном в настоящее описание в качестве ссылки.
Подвесной потолок 10 имеет металлическую решетку 20, которая служит опорой для хорошо известных, изготовленных из огнестойкого материала панелей 33. В стенках 23 главных балок 21 решетки 20 на определенном расстоянии друг от друга выполнены пазы 28, в которые при сборке подвесного потолка вставляют соединительные элементы 30, закрепленные на концах поперечных балок 31.
Соединительные элементы 30 крепят на концах поперечных балок 31 с помощью заклепок или другим способом, описанным, например, в патенте US 6199343.
При сборке решетки 20 подвесного потолка соединительные элементы 30 двух поперечных балок с разных сторон вставляют в паз 28 под прямым углом к главной балке 21 и подвешивают к ней выполненными на соединительных элементах крюками поперечные балки (см. упомянутый выше патент US 6199343).
Пересекающие друг друга балки 21 и 31 образуют в решетке 20 открытые прямоугольные ячейки, которые закрывают укладываемыми на полки 25 и 26 балок панелями 33.
Подвесной потолок 10 подвешивают к несущему потолочному перекрытию на проволоках, которые пропускают через отверстия в главных балках 21 и заделывают обычным способом в несущем потолочном перекрытии.
Как показано на фиг.7-10, предлагаемый в изобретении соединительный элемент 30 состоит из внутреннего металлического сердечника 41 и наружной пластмассовой облицовки 42, в которую заключен металлический сердечник 41.
Предлагаемый в изобретении соединительный элемент, обозначенный на чертежах позицией 30, имеет определенную форму переднего конца 45, который вставляется в паз 28 (см. фиг.3). В нижней части переднего конца 45 соединительного элемента расположен выполненный в виде крюка выступ 46, который в нормальных условиях удерживает соединительный элемент 30 в пазу 28 и препятствует перемещению поперечной балки в продольном направлении. Соединительные элементы с такими крюками хорошо известны и широко используются для соединения балок подвесных потолков.
Расположенный в верхней части переднего конца 45 соединительного элемента 30 выступ 47 фиксирует его положение в пазу 28 в вертикальной плоскости. На самом верхнем крае соединительного элемента 30 расположен выступ 48, который в нормальных условиях упирается в стенку главной балки и препятствует дальнейшему перемещению соединительного элемента внутрь паза 28. При сборке балок выступ 48 упирается в нижнюю стенку бимсового утолщения 22 главной балки (фиг.3) и вместе с упирающимся в верхнюю стенку паза 28 выступом 47 фиксирует положение соединительного элемента 30 в пазу 28 в вертикальной плоскости; при этом крюк 46 соединительного элемента прижимается сбоку к стенке 23 главной балки и препятствует продольному перемещению поперечной балки относительно главной балки в обратном направлении.
На нижнем краю соединительного элемента 30 расположено несколько выступов 51, передний из которых также фиксирует положение соединительного элемента 30 в пазу 28.
Из всех расположенных на нижнем краю соединительного элемента выступов наибольшую высоту имеет задний выступ 52. Этот выступ упирается сверху в полку 25 или 26, а точнее, в ее отогнутый внутрь край, и удерживает вставленный в паз 28 соединительный элемент над полкой главной балки. Как показано на фиг.3, в собранном подвесном потолке нижние выступы 52 соединительных элементов расположены над отогнутыми внутрь краями каждой полки 25 и 26 главной балки.
Наличие у соединительного элемента наклонного верхнего переднего угла 53 позволяет легко зафиксировать крюк 46 в пазу 28 стенки 23 главной балки.
Предлагаемый в изобретении соединительный элемент 30 имеет описанную выше и показанную на фиг.7-10 форму.
Предлагаемый в изобретении соединительный элемент 30 состоит из металлического сердечника 41 с пластмассовой облицовкой 42 из поливинилхлорида или из акрилонитрилбутадиенстирола. Пластмассовая облицовка 42 придает соединительному элементу описанную выше и показанную на чертежах форму.
Металлический сердечник 41 соединительного элемента имеет такую же форму, что и его пластмассовая облицовка, за исключением его верхнего края переднего выступа 48.
Вставленные с разных сторон (см. фиг.1) в паз главной балки соединительные элементы 30 занимают в пазу положение, показанное на фиг.3 (подробнее см. упомянутый выше патент US 6199343). Зацепленный в этом положении за стенку главной балки крюк 46 не позволяет извлечь соединительный элемент 30 из паза 28. Возможность дальнейшего перемещения соединительного элемента внутрь паза 28 ограничивает, как уже было отмечено выше, изготовленный из пластмассы выступ 48.
Соединенные друг с другом соединительными элементами 30 (фиг.3 и 4) поперечные и главные балки 31 и 21 образуют сплошную решетку 20 подвесного потолка 10, которая служит опорой для его теплостойких панелей 33.
Хорошо известно, что во время пожара подвесной потолок 10, включая его решетку 20 и теплостойкие панели 33, служит тепловым экраном, надежно защищающим от выделяющегося при пожаре тепла несущее потолочное перекрытие. Во время пожара решетка 20 подвесного потолка 10 нагревается, и в ее балках 21 и 31 возникают усилия растяжения.
Защита от тепловых напряжений главных балок 21 подвесных потолков осуществляется, например, упомянутыми выше способами.
Для защиты от напряжений, возникающих при пожаре в поперечных балках 31 подвесных потолков, предназначены предлагаемые в изобретении соединительные элементы 30. При пожаре соединительные элементы 30 перемещаются внутрь пазов 28 главных балок 21 и, допуская возможность продольного расширения поперечных балок, снижают возникающие в них напряжения. Под действием выделяющегося при пожаре тепла пластмассовая облицовка 42 соединительного элемента 30 плавится и обнажает его металлический сердечник 41 (фиг.9 и 10). Лишенный пластмассового выступа 48 и поэтому свободно проходящий через паз 28 соединительный элемент 30 не ограничивает продольного расширения поперечной балки 31 и снижает возникающие в ней при пожаре напряжения, сохраняя тем самым плоскую форму решетки подвесного потолка вместе с уложенными в нее теплостойкими панелями 33.
Обратному перемещению соединительного элемента во время пожара препятствуют расположенные на его нижнем краю выступы 51, которые после удлинения поперечной балки удерживают ее соединительный элемент в пазу главной балки. Расположение конкретного выступа 51, который во время пожара удерживает соединительный элемент 30 поперечной балки в пазу 28 главной балки и препятствует его обратному перемещению, зависит от удлинения поперечной балки и положения соединительного элемента в пазу. Зафиксированные в пазах главных балок соединительные элементы расширяющихся во время пожара поперечных балок препятствуют провисанию потерявших в результате нагрева свою несущую способность балок и выпадению ставших сравнительно мягкими панелей из образованных балками ячеек решетки.
В нормальных условиях в собранном потолке 10 задний выступ 52 соединительного элемента упирается в полку главной балки 21, а точнее, в ее отогнутый внутрь край, и при свободно расположенном в пазу 28 главной балки 21 соединительном элементе 30 препятствует опусканию поперечной балки 31 ниже главной балки.
Предлагаемый в изобретении соединительный элемент 30 можно изготавливать непрерывной экструзией из пластмассы в виде облицовки 58 с прямоугольным поперечным сечением и выступом 48 металлической, предпочтительно стальной, полосы 57, образующей в готовом соединительном элементе 30 его внутренний металлический сердечник 41. Металлическая полоса 57 также имеет прямоугольное поперечное сечение и меньшую по сравнению с облицовкой высоту (см. фиг.11 и 12). В результате экструзии пластмассы из металлической полосы получают заготовку 60 с пластмассовой облицовкой 58, которой штамповкой придают показанную на фиг.12 форму полосы 61, состоящей из множества соединенных друг с другом соединительных элементов 30. Штампованную полосу 61 режут на отдельные соединительные элементы 30, которые обычным способом, например заклепками, крепят к концам поперечных балок 31.