СОЕДИНИТЕЛЬ ДЛЯ ДЕРЕВЯННЫХ ДВУТАВРОВЫХ БАЛОК

Полезная модель относится к области строительства, а именно к соединениям пространственных каркасов различных сооружений исключительно из деревянных двутавровых балок (ДЦБ) любого типа и вида исполнения.
Известны различные решения для соединения балок.
Известен коньковый узел, который может быть использован при изготовлении деревянных арок, рам и ферм (RU 65524 U1). Коньковый узел содержит деревянные стержни, концы которых состыкованы под углом друг к другу и скреплены стыковыми накладками, при этом по сечению стержней придан профиль двутавра, стенка которого выполнена из, по меньшей мере, двух пластин фанеры, размещенных с зазором, равным толщине пластин, скрепленных друг с другом посредством поперечных ребер жесткости, скрепленных с обеими пластинами, а полки выполнены в виде брусков, закрепленных вдоль продольных кромок пластин на их внешней стороне и в зазорах между ними, причем торцы полок и стенок стержней уперты друг в друга. Стыковым накладкам приданы V-образные очертания по форме конька, и они размещены в зазоре между пластинами фанеры и на их внешней поверхности и выполнены толщиной, равной ширине зазора. Кроме того, участок стыка по всей площади стыковых накладок и на всю толщину этого участка прошит стяжными элементами, например шурупами.
Существенный недостаток данного типа соединения заключается в его креплении пластинами только в области стенок на концах ДДБ, что не является достаточным для его применения в других вариантах и не позволяет уменьшить нагрузку в опорной части ДДБ на срез.
Известен соединитель для балок (RU 2727996 С1), выполненный в виде цельной плоской детали, содержащей два несущих элемента, расположенных под углом друг к другу, с выполненными в них с одной стороны плоской детали прямоугольными пазами, ограниченными несущими опорными участками, расположенными в зоне наибольших нагрузок.
Недостаток данного узлового соединения состоит в невозможности обеспечения плотного соединения в местах крепления ДДБ, в том числе непосредственно торец в торец. Форма и вид данного соединителя балок разработан для соединения только цельных прямоугольных балок, и без применения каких-либо дополнительных усиливающих элементов невозможно будет осуществить плотное прилегание форм ДДБ, что неизбежно приведет к ухудшению прочностных характеристик балки и повреждениям при воздействии различных усилий, например, на срез.
Известны соединители для деревянных балок под брендом woodcastor (сайт в сети интернет https://woodcastor.ru/openbarn), и им подобные (https://barn-housc.shop/konnectory/).
Данный тип соединителей разработан исключительно для цельной доски под формирование различных арок и кровельной части каркасного строения. Их недостатком является большой расход фанеры при изготовлении, кроме того, для возведения каркаса требуется несколько человек из-за неустойчивости конструкции в разобранном виде и тяжести монтируемых деталей. Соединители имеют разую форму и поделены на правую и левую разных по размерам, что приводит к усложнению конструктора в целом. Дополнительным недостатком является применение дополнительных накладок для формирования силового каркаса.
Известны металлические соединители для балок, используемые компанией ООО "МИНИДОМ.РУ" под брендом Barn (https://barn.ru/') и им подобные ООО "Группа Компаний "Антей" (https://vsesvai.ru/shop/konnektor/).
Аналогично вышеупомянутым соединителям, данный тип разработан исключительно для цельной доски под формирование различных форм узловых соединений. Существенный недостаток заключается в применении металла в узловых соединениях с деревянной доской, что негативно сказывается на прочности в процессе эксплуатации силового каркаса из-за возможного выпадения конденсата в области соприкосновения дерева и металла, что приводит к гниению дерева, а значит - к уменьшению прочности силового узла. Также применение металла для производства соединителя приводит к его удорожанию в сравнении с фанерой, имеющей высокую степень прочности на разрыв.
Решаемая техническая проблема - создание соединителя для деревянных двутавровых балок (далее - Соединителя), обеспечивающего высокую несущую способность узла соединения ДДБ между собой и позволяющего уменьшить расход древесины при формировании каркасного строения.
Технический результат - обеспечение надежного соединения элементов силового каркаса для ДДБ как конструктора для самостоятельной сборки.
Указанный результат достигается соединителем для деревянных двутавровых балок, расположенных под углом друг к другу, характеризующимся тем, что с внутренней стороны он выполнен с рельефом, повторяющим форму стенок соединяемых двутавровых балок между их полками, а с наружной стороны выполнен плоским и снабжен расположенными в области полок отверстиями для крепежных средств и отверстиями с углублениями для болтового соединения стенок двутавровых балок.
Рельеф внутренней стороны может быть меньше формы стенок соединяемых балок между их полками на 1-2 мм.
Соединитель также может быть покрыт полимерным гидроизолирующим и армирующим материалом.
Применение Соединителя с рельефом, повторяющим форму внутренней части ДДБ - части балки между полками, выполненными как правило в виде брусков - и форму их соединения, позволяет обеспечить плотные соединения в области стенки ДДБ (2) и в области полок (3) на стыковочных концах соединения ДДБ.
Повторение формы внутренней части балок, как правило, означает выполнение рельефа в виде цельной пластины в области опорной части ДДБ (фиг. 1, 2, 3, 4, 5), что дает плотное соприкосновение по всей внутренней поверхности стенок балок в местах их соприкосновения с Соединителем.
Также данное решение позволит любому желающему, который не имеет строительных навыков, возводить каркасные малоэтажные дома собственными силами по типовым проектам, то есть позволяет упростить сборку каркасов.
Таким образом соединительный узел будет представлять собой в большинстве случаях два стыковочных конца ДДБ, прижатых с обеих сторон Соединителями (смотреть Фиг. 6).
Полезная модель поясняется с помощью фиг. 1-17.
На фиг. 1 показан общий вид внешней части Соединителя.
На фиг. 2 показан общий вид внутренней части Соединителя.
На фиг. 3 показан общий вид торцевой части Соединителя.
На фиг. 4 показан общий вид (изометрия) внешней части Соединителя.
На фиг. 5 показан общий вид (изометрия) внутренней части Соединителя.
На фиг. 6 показан пример узлового соединения 120 градусов Соединителями.
На фиг. 7 показан пример исполнения универсального Соединителя 90 градусов
На фиг. 8 показан пример исполнения конькового Соединителя.
На фиг. 9 показан пример исполнения Соединителя козырькового.
На фиг. 10 показан Соединитель опорный V-образный
На фиг. 11 показан Соединитель опорный Г-образный.
На фиг. 12 показан Соединитель опорный Т-образный.
На фиг. 13 показан Соединитель опорный Y-образный.
На фиг. 14 показан Соединитель опорно-проходной.
На фиг. 15 показан обратный вариант опорно-проходного Соединителя.
На фиг. 16 показан Соединитель усиленный сдвоенный.
На фиг. 17 показан пример сложного построения секции каркаса с помощью Соединителей разных исполнений.
Плотность соединения обеспечивается непосредственным склеиванием между собой по всей плоскости соприкосновения Соединителей с ДДБ на ее концах, для этого балки в области стенок стягиваются Соединителями с болтовым соединением, а в области полок сшиваются металлическими скобами, гвоздями или саморезами (смотреть фиг. 6).
Для дополнительной прочности в месте соприкосновения Соединителей и балок можно применить клей для несущих конструкций.
Для любого пространственного положения балок и формирования любой архитектурной сложности были разработаны Соединители, которые представляют собой цельные или сборные пластины из фанеры сорта не ниже ФК 4/4 по ГОСТ 3916.1-2018 или фанеры, покрытой полимерным гидроизоляционным армирующим материалом, имеющим высокие прочностные показатели на растяжение или разрыв.
Толщина фанеры Соединителя зависит от размеров внутренней полки ДДБ.
Применение металлических пластин не позволительно в связи с высоко вероятным негативным атмосферным воздействием, а именно постоянный межсезонный перепад температур неизменно приведет к выпадению конденсата. Выпавший конденсат будет разрушить деревянную составляющую узла в местах соединения металла и дерева, что приведет к гниению и разрушению деревянных силовых элементов.
Как указано выше, стандартный Соединитель имеет разные виды исполнения и назначения в зависимости от формирования углового значения соединений ДДБ между собой.
Для разработки типовых решений формирования соединительных узлов применяются, например, типовые виды межбалочных углов 30, 45, 60, 90, 120, 135, 150 градусов. Для проектирования не типовых решений, могут применяться другие угловые значения в пределах 10-170 градусов. На фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6 изображен пример исполнения стандартного Соединителя 120 градусов.
Изменение угла соединения балок ведет к изменению формы самого соединителя, однако суть каждого узла остается неизменной, а именно: наружная часть Соединителя (1) всегда имеет плоскую форму, (смотреть Фиг. 1, 4) с отверстиями (4) и углублениями (5) для болтового соединения и дополнительных мест под скобы (саморезы, гвоздей) креплений (6).
Внутренняя часть (2, 3) повторяет форму углового соединения ДДБ, и повторяет форму внутренней части балки (смотреть фиг. 6), что позволяет иметь плотное соединение как в области стенки (центральной перегородки) балки (2), так и в области полок балки (3).
В пространстве между полками балки внутренняя часть ребра Соединителя может иметь зазор 1-2 мм как для возможного расширения при перепадах температур, так и для удобства сборки.
Как видно из фиг. 1-17, данное исполнение Соединителя позволяет выполнить соединение ДДБ стык в стык под разными углами между двумя балками, а также обеспечить плотное прилегание стыков балок с каждой стороны и имеет жесткое крепление по всем боковым плоскостям с обеих сторон, что обеспечивает высокую эффективность и прочность данного узловою соединения.
Далее будут описаны технические варианты исполнения соединительного узла.
В зависимости от места расположения узлового соединения в силовом каркасе есть определенные изменения и дополнения в формировании соединительного узла и Соединителя:
- по виду углового соединения ДДБ например: 30, 45, 60, 90, 120, 150 градусов и т.д.
- по типу назначения, например: Коньковый, Козырьковый, Опорный, Проходной, Проходной, Опорно-Проходной.
- по типу примыкания, например, Соединитель - Y, Соединитель - Т, Соединитель - V.
- специального назначения, например, Универсальный, Сдвоенный, Фасадный, Соединительный.
Данные типы исполнений имеют принципиальное значение в формировании соединительного узла силового каркаса для разных архитектурных стилей строительства каркасного здания для любого вида углов сопряжения ДДБ.
Соединитель Универсальный.
Универсальный Соединитель в отличии от стандартного имеет специальные вырезы с обеих сторон для направляющей ДДБ под полки балки, расположенной перпендикулярно Соединителю. Так на фиг. 7 изображен пример исполнения Универсального Соединителя 90 градусов с расположенной перпендикулярно направляющей ДДБ с заходом в пазы.
Данное решение позволяет направляющей балке свободно вставать в паз Соединителя, что позволяет выполнять сборку силового каркаса по шаблону всегда с одинаковыми размерами в любой секции силового каркаса. Данные вырезы по умолчанию выполняются по наружному ребру Соединителя, но при необходимости могут выполняться по внутренней части.
Соединитель Коньковый.
Коньковый Соединитель в основном предназначен для формирования арки Конька будущей кровли. В отличии от стандартного может иметь специальные пазы в центре по оси сопряжения двух коньковых балок разной высоты, в зависимости от проекта. В данный паз устанавливается направляющий межсекционный брусок или межсекционная ДДБ перемычка. Пример исполнения изображен на фиг. 8.
Соединитель Козырьковый.
В зависимости от вида кровли с мягкой черепицей, с металлочерепицей и др. видов исполнения кровельного пирога, а также от типа под кровельного подвеса и способа его подшивки в месте Козырькового узла, Соединители могут иметь разные типы исполнения, некоторые из них приведены на фиг. 9.
В случае применения фальц кровли рационально применение стандартного узлового соединения с Соединителем - V (фиг. 6)
Для выполнения обшивки подвеса козырька, а также установки брусков и досок кровельного пирога, в выступающую часть скрепляются (скобами, саморезами, гвоздями) прокладка, повторяющая форму выступающей части козырька из дерева или фанеры по форме выступающего элемента козырька. Для варианта исполнения под дюймовую доску для карнизной планки (кагельник) пример изображен на фиг. 9.
Соединитель Опорный V-образный.
Данный тип Соединителей позволяет усилить любой вид углового соединения ДДБ в местах, где требуется осуществить опирание данного соединения для дополнительной разгрузки усилий, воздействующих непосредственно сверху. Опорный V-образный целесообразно использовать в коньковой зоне силового каркаса, как на фиг. 10.
Соединитель Опорный Г-Образный.
Данный тип соединения позволяет объединить к соединению балок под 90 градусов любую наклонную часть силового каркаса путем опирания на данное соединение сверху. Такой тип соединителя рационально применять в переходе кровельной части силового каркаса в стеновую с уже сформированным разделением каркаса межэтажного перекрытия (фиг. 11).
Соединитель Опорный Т-образный.
Данный тип Соединителя рационально использовать в местах опирания вертикальной нагрузки к основанию силового каркаса. Так, например возможно использовать данный Соединитель в местах опирания стеновых проемов к основанию пола или для равномерного распределения нагрузок в формировании фермы конькового узла (Фиг. 12).
Соединитель Опорный Y-образный.
Данный тип соединения выполнен в виде вилкообразного Соединителя, чтобы произвести опирание V-образного соединения ДДБ (фиг. 13). Опорный Y-образный Соединитель можно использовать, например для крепления дополнительных кровельных подвесов, чтобы компенсировать провисание перемычки (затяжки) под собственным весом для того, чтобы перераспределить нагрузку между всеми элементами более равномерно.
Соединитель Опорно-Проходной.
Опорно-Проходной Соединитель - для формирования углового соединения с горизонтальной или вертикальной опорой с уже сформированном V-образном узловом соединении силового каркаса (фиг. 14).
Обратный вариант исполнения Соединителя разработан для примыкания любой ДДБ к цельной опорной ДДБ, в результате которого не происходит разрыва самой опорной балки в узловом соединении (фиг. 15).
Наглядный пример использования данного Соединителя для установки поперечной ДДБ перемычки (затяжки) между кровельными балками для увеличения жесткости кровельной конструкции, направленное на снижение нагрузки на распор кровельной фермы, что позволяет снизить снеговую и ветровую нагрузку, направленную на разрушение стен.
Соединитель Усиленный Сдвоенный.
Для усиления соединительных узлов или возможных проектных решений все вышеописанные типы Соединителей могут быть преобразованы в Усиленные при соединении балок друг к другу путем удвоения. Один из множества примеров данного исполнения изображены на фиг. 16.
Результат применения Соединителей для ДДБ позволяет выполнить сложные решения построения силового каркаса и формирования секций. Пример сложного построения секции каркаса с помощью вышеупомянутых Соединительных узлов на Фиг. 17:
Узел 1. - Соединитель V-образный Коньковый (120 градусов);
Узел 2. - Соединитель Опорно-Проходной (120 градусов);
Узел 3. - Соединитель Козырьковый (120 градусов);
Узел 4. - Соединитель V-образный Универсальный (120 градусов);
Узел 5. - Соединитель Y-образный Опорный (120 градусов);
Узел 6. - Соединитель Т-образный Опорный (90 градусов);
Узел 7. - Соединитель Опорно-Проходной (120 градусов);
Узел 8. - Соединитель Г-образный Опорно-Проходной (120 градусов).
Производство описанных видов и типов Соединителей осуществляется при помощи высокоточных станков ЧПУ в заводских условиях. Каждый Соединитель должен применяться в соответствии с техническими расчетами по нагрузкам и применяются в соответствии с индивидуальным проектным решением.
Таким образом рассмотренные выше решения реализации межбалочных соединений с применением разработанных типов Соединителей позволяют решить поставленную ранее техническую задачу.
Технический результат: обеспечение надежного соединения элементов силового каркаса для деревянных двутавровых балок как конструктора для самостоятельной сборки.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".