КАРКАСНАЯ КОНСТРУКЦИЯ (ВАРИАНТЫ)

Область техники, к которой относится полезная модель.
Группа полезных моделей относится к области строительства, к каркасным несущим конструкциям и может быть использована, например, при возведении каркасных зданий и сооружений, каркасных надстроек к зданиям и сооружениям, складских ангаров, в частности, ангаров, оборудованных грузоподъемным оборудованием.
Задачей заявляемого технического решения является разработка достаточно легкой и в то же время достаточно жесткой несущей каркасной конструкции, обеспечивающей достижение:
1) возможности безопасного монтажа и демонтажа минимальным количеством персонала и техники вплоть до возможности проведения монтажа и демонтажа одним монтажником без применения крановой техники, например, с помощью обычной лебедки;
2) возможности выбора оптимального соотношения точности монтажа, скорости монтажа и демонтажа, а также количества монтажников и стоимости монтажа и демонтажа для выполнения работ без применения крановой техники;
3) возможности экономии средств, материалов и времени монтажа за счет использования местных пиломатериалов.
Уровень техники.
Рассмотрим уровень техники для полезной модели №1. Из существующего уровня техники известны разнообразные конструкции, преимущественно применяемые как несущие каркасы, состоящие из наборов деталей каркаса в виде стержневой системы и крепежных элементов.
Известно изобретение РАМНАЯ КОНСТРУКЦИЯ, включающая ригель ломаного очертания, опертый на наклонные стойки, установленные на опорных плитах, и наклонные и горизонтальные затяжки, отличающаяся тем, что рамная конструкция снабжена раскосами и вертикальными затяжками, а ригель оперт на стойки консольно, причем каждая вертикальная затяжка соединена с концом консоли ригеля и с опорной плитой с наружной стороны стойки, а каждая наклонная затяжка прикреплена к узлам соединения стойки с ригелем с пересечением осей наклонной и вертикальной затяжек и раскоса в одной точке и с образованием в вертикальной плоскости наклонными стойками, раскосами и верхней частью ригеля ломаной линии, соответствующей кривой давления. (19)RU (11)2057857 (13)С1 (51)МПК6 [Е04В 1/18. Е04В 1/32] Опубликовано: 0.04.1996
Применение указанной конструкции позволяет достичь экономии материалов за счет развитости общих габаритов рамы, что снижает до минимума усилия, возникающие в элементах при любых сочетаниях нагрузки (экономия стали достигает 70% по сравнению с аналогичными стальными рамами), применения ходовых сечений для деревянных стержней (из досок толщиной 50 мм), простоты изготовления (без врубок, без нагелей, без клеевой технологии), транспортабельности (перевозка пакетами), легкости монтажа (применение только анкерных болтов. Однако, с точки зрения поставленной технической задачи, существенным недостатком является то, что в указанной несущей конструкции, как в частном случае стержневой системы, не решена задача обеспечения возможности безопасного монтажа и демонтажа минимальным количеством персонала и техники вплоть до возможности проведения монтажа и демонтажа одним монтажником без применения крановой техники, например, с помощью обычной лебедки. Так, например, при попытке подъема обычной лебедкой рам указанной конструкции неизбежен их неуправляемый перекос, который делает невозможным безопасное выведение рамы в вертикальную плоскость с последующей фиксацией крепежными элементами минимальным количеством персонала и техники вплоть до возможности проведения монтажа и демонтажа одним монтажником без применения крановой техники, например, с помощью обычной лебедки. Это, в свою очередь, сводит на нет реализацию возможности по выбору оптимального соотношения точности монтажа, скорости монтажа и демонтажа, а также количества монтажников и стоимости монтажа и демонтажа для выполнения работ без применения крановой техники.
Известна полезная модель БЫСТРОСБОРНАЯ КАРКАСНО-ТЕНТОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ, содержащая каркас, состоящий из прямоугольного в плане основания, полукруглых ферм, соединенных между собой обрешеткой, и ветровых стоек - по две на каждый торец конструкции, и тент ПВХ, при этом между ветровыми стойками закреплены направляющие, выполненные с возможностью установки створок раздвижной двери, отличающаяся тем, что каждая ферма состоит из трех частей: средней и двух боковых, выполненных в виде опорных стоек и части кровли, причем обрешетка выполнена с возможностью крепления к ферме с помощью Г-образного уголкового соединения на обрешетке и петлевого соединительного элемента фермы, а опорные стойки соединены по диагонали жесткостными элементами. (19) RU (11) 77883 (13) Ul (51) МПК Е04В 1/342 (2006.01) опубликовано 10.11.2008
Применение указанной конструкции позволяет добиться известного повышении надежности и безопасности за счет упрощения конструкции, сокращении времени приведения сооружения в рабочее положение и удешевлении его монтажа и эксплуатации, расширения функциональных возможностей за счет применения конструкции не только в городских условиях на асфальте, бетоне, мостовой и т.д., но и на любых грунтах, а также улучшения эксплуатационных характеристик и упрощения монтажа-демонтажа конструкции. Однако, с точки зрения поставленной технической задачи, существенным недостатком является то, что в указанной несущей конструкции, как в частном случае стержневой системы, не решена задача обеспечения возможности безопасного монтажа и демонтажа минимальным количеством персонала и техники вплоть до возможности проведения монтажа и демонтажа одним монтажником без применения крановой техники, например, с помощью обычной лебедки. Так, например, при попытке подъема обычной лебедкой рам указанной конструкции неизбежен их неуправляемый перекос, который делает невозможным безопасное выведение рамы в вертикальную плоскость с последующей фиксацией крепежными элементами минимальным количеством персонала и техники вплоть до возможности проведения монтажа и демонтажа одним монтажником без применения крановой техники, например, с помощью обычной лебедки. Это, в свою очередь, сводит на нет реализацию возможности по выбору оптимального соотношения точности монтажа, скорости монтажа и демонтажа, а также количества монтажников и стоимости монтажа и демонтажа для выполнения работ без применения крановой техники. Другим недостатком является то, что указанная конструкция является временным сооружением, не обеспечивает требуемую несущую способность конструкции в отношении возможности крепления к раме здания дополнительного оборудования, например, батарей отопления, которое монтируется на стенах здания и нагрузки от которого воспринимают профили рам, и по той же причине не предназначена для сооружения ангаров, оборудованных грузоподъемным оборудованием. Другим недостатком является то, что указанная конструкция подразумевают серийное производство стальных ферм в заводских условиях, что сводит на нет возможность получения экономии средств, материалов и времени работ за счет использования местных пиломатериалов.
Рассмотрим уровень техники для полезной модели №2.
Из существующего уровня техники также известны разнообразные конструкции, преимущественно применяемые как несущие каркасы, состоящие из наборов деталей каркаса в виде стержневой системы, крепежных элементов, а также соединительных элементов для соединения смежных концов стержневых элементов системы между собой.
Известна полезная модель РАМА КАРКАСА ЗДАНИЯ, содержащая колонны с опорами, соединенные с колоннами наклонные балки, смежные концы которых соединены между собой, соединительные элементы, посредством которых выполнены указанные соединения, причем каждая колонна и каждая наклонная балка выполнены из зеркально соединенных соединительными элементами пары профилей с отбортовками, направленными в противоположные стороны, соединительные элементы расположены между профилями и связаны с ними крепежными элементами, расположенными в отверстиях профилей и каждого соединительного элемента, отличающаяся тем, что каждый соединительный элемент содержит среднюю часть и перпендикулярно простирающиеся от нее в противоположные стороны крайние части, образующие полки, активно взаимодействующие с наружными поверхностями отбортовок профилей колонн и балок, при этом взаимодействие каждой полки с отбортовкой профиля осуществлено путем поджатия отбортовки к полке за счет упругости отбортовки или путем их соединения между собой. (19)RU (11)80866 (13)U1 (51)МПК Е04В 1/18 (2006.01) Е04В 1/342 и др. (2006.01) Опубликовано: 27.02.2009
В указанной конструкции за счет конструкции рамы и применения угловых соединителей достигнуто повышение прочности конструкции рамы и ее устойчивости, а также повышение надежности и безопасности рамы и каркаса здания. Однако, с точки зрения поставленной технической задачи, существенным недостатком является то, что в указанной несущей конструкции, как в частном случае стержневой системы с применением соединительных элементов для соединения смежных концов стержневых элементов системы между собой, не решена задача обеспечения возможности безопасного монтажа и демонтажа минимальным количеством персонала и техники вплоть до возможности проведения монтажа и демонтажа одним монтажником без применения крановой техники, например, с помощью обычной лебедки. Так, например, при попытке подъема обычной лебедкой рам указанной конструкции неизбежен ихнеуправляемый перекос, который делает невозможным безопасное выведение рамы в вертикальную плоскость с последующей фиксацией крепежными элементами минимальным количеством персонала и техники вплоть до возможности проведения монтажа и демонтажа одним монтажником без применения крановой техники, например, с помощью обычной лебедки. Это, в свою очередь, сводит на нет реализацию возможности по выбору оптимального соотношения точности монтажа, скорости монтажа и демонтажа, а также количества монтажников и стоимости монтажа и демонтажа для выполнения работ без применения крановой техники.
Известна также полезная модель СБОРНАЯ КАРКАСНАЯ КОНСТРУКЦИЯ, состоящая из стержневых элементов, собранных в рамы, отличающаяся тем, что по крайней мере часть стержневых элементов выполнена из парных холодногнутых профилей, изготовленных из металлического листа толщиной до 3 мм, соединенных разъемно через плоские соединительные элементы с образованием симметричного поперечного сечения, а как минимум часть рам выполнена так, что их углы соединены между собой затяжкой из прутка, преимущественно круглого сечения, снабженной талрепом. (19) RU (11) 29070 (13) Ul (51) МПК7 E04B 1/18 Опубликовано: 27.04.2003.
Применение указанной конструкции позволяет добиться известного понижения металлоемкости конструкции и понижения трудоемкость сборки за счет отказа от сварки и перехода к соединениям стержневых элементов посредством плоских соединительных элементов и позволяет создать относительно легкую и одновременно достаточно жесткую каркасную конструкцию. Однако, с точки зрения поставленной технической задачи, существенным недостатком является то, что в указанной несущей конструкции, как в частном случае стержневой системы с применением соединительных элементов для соединения смежных концов стержневых элементов системы между собой, не решена задача обеспечения возможности безопасного монтажа и демонтажа минимальным количеством персонала и техники вплоть до возможности проведения монтажа и демонтажа одним монтажником без применения крановой техники, например, с помощью обычной лебедки. Так, например, при попытке подъема обычной лебедкой рам указанной конструкции неизбежен их неуправляемый перекос, который делает невозможным безопасное выведение рамы в вертикальную плоскость с последующей фиксацией крепежными элементами минимальным количеством персонала и техники вплоть до возможности проведения монтажа и демонтажа одним монтажником без применения крановой техники, например, с помощью обычной лебедки. Это, в свою очередь, сводит на нет реализацию возможности по выбору оптимального соотношения точности монтажа, скорости монтажа и демонтажа, а также количества монтажников и стоимости монтажа и демонтажа для выполнения работ без применения крановой техники. Дополнительным недостатком является то, что указанная конструкция изготавливается и собирается в заводских условиях, после чего собранные рамы доставляют на строительную площадку, где и производят монтаж сборной каркасной конструкции, что сводит на нет возможность получения экономии средств, материалов и времени за счет использования местных пиломатериалов.
Таким образом, в существующем уровне техники автором не обнаружены конструкции, позволяющие полноценно решить задачу заявляемого технического решения.
Раскрытие полезной модели.
Задачей заявляемого технического решения является разработка достаточно легкой и в то же время достаточно жесткой несущей каркасной конструкции, обеспечивающей достижение:
1) возможности безопасного монтажа и демонтажа минимальным количеством персонала и техники вплоть до возможности проведения монтажа и демонтажа одним монтажником без применения крановой техники, например, с помощью обычной лебедки;
2) возможности выбора оптимального соотношения точности монтажа, скорости монтажа и демонтажа, а также количества монтажников и стоимости монтажа и демонтажа для выполнения работ без применения крановой техники;
3) возможности экономии средств, материалов и времени монтажа за счет использования местных пиломатериалов.
Техническим результатом является то, что осуществлением заявляемой группы полезных моделей обеспечивается реализация достаточно легкой и в то же время достаточно жесткой несущей каркасной конструкции, обеспечивающей получение:
1) возможности безопасного монтажа и демонтажа минимальным количеством персонала и техники вплоть до возможности проведения монтажа и демонтажа одним монтажником без применения крановой техники, например, с помощью обычной лебедки;
2) возможности выбора оптимального соотношения точности монтажа, скорости монтажа и демонтажа, а также количества монтажников и стоимости монтажа и демонтажа для выполнения работ без применения крановой техники;
3) возможность экономии средств, материалов и времени монтажа за счет использования местных пиломатериалов.
При осуществлении по второму варианту выполнения, кроме того, дополнительно повышается точность и скорость монтажа, а также несущая способность, надежность конструкции каркаса. Также достигается возможность более точного выбора нужного соотношения точности монтажа, скорости монтажа, а также количества монтажников и стоимости монтажа для выполнения работ без применения крановой техники. Также появляется дополнительная возможность проведения успешного и безопасного монтажа с участием менее квалифицированного и/или неподготовленного персонала.
Данный технический результат весьма актуален, например, при необходимости безопасного монтажа одной или сразу нескольких достаточно легких и в то же время достаточно жестких несущих каркасных конструкций небольшим количеством персонала (1-2 монтажника) в отсутствие возможности применения крановой техники, и особенно актуален в условиях, исключающих помощь других людей и/или в случае применения неквалифицированного и/или неподготовленного персонала, и/или в отсутствие возможности применения крановой техники, например, для строительства одного или сразу нескольких жилых и подсобных зданий и сооружений в современном крестьянско-фермерском хозяйстве, особенно на удаленных от транспортных артерий территориях с неблагоприятными географо-климатическими условиями.
Получение данного технического результата обеспечивается следующими вариантами выполнения конструкции.
По варианту №1 выполнения полезной модели (ПМ1) каркасная конструкция представляет собой несущую конструкцию, которая состоит из нескольких сборных поперечных элементов каркаса (ПЭК), каждый из которых установлен в вертикальной плоскости на фундамент или фундаментные столбы, сваи или нижнюю или верхнюю обвязку или на иную неподвижную опору, зафиксирован на опоре, соединен продольными прямолинейными стержневыми элементами с ближайшими ПЭК, и состоит из опорных узлов и либо из одного несущего стержневого криволинейного элемента, причем оба конца стержневого элемента являются опорными и каждый из них соединен с одним опорным узлом, либо из, по меньшей мере, двух несущих стержневых элементов, причем смежные концы несущих стержневых элементов жестко соединены между собой любым известным способом, причем два крайних несущих стержневых элемента являются опорными и каждый опорный крайний несущий стержневой элемент соединен с одним опорным узлом; при этом каждый из опорных узлов состоит из седла и башмака, при этом каждый башмак жестко закреплен на опорном конце несущего стержневого элемента, установлен и жестко зафиксирован в седле, которое жестко закреплено на опоре; при этом каждый башмак содержит дно и четыре стенки, образующие отрезок прямоугольной трубы с дном, расположенным в нижнем торце трубы перпендикулярно стенкам, два цилиндрических фиксатора, которые установлены снаружи на двух боковых противоположных стенках башмака на одной оси вплотную к днищу башмака и к передней стенке башмака; при этом каждое седло содержит дно с отверстиями под крепежные элементы и/или предустановленные крепежные элементы для крепления к опоре, заднюю стенку, опорную планку, две боковые стенки с фиксирующими ушами и с -образными или -образными направляющими прорезями для цилиндрических фиксаторов башмака; при этом, имеются, по меньшей мере, по одному отверстию в задней стенке башмака и в задней стенке седла и/или, по меньшей мере, по одному отверстию в каждой боковой стенке башмака и в каждой боковой стенке седла, причем отверстия выполнены так, что после установки ПЭК в вертикальную плоскость на опоре, в каждом опорном узле крепежный элемент, проходя через соосные отверстия, скрепляет одновременно опорный конец стержневого элемента, башмак и седло.
В случаях, когда к конструкции предъявляются повышенные требования, в частности, при необходимости обеспечения точной сборки ПЭК при проведении монтажа неквалифицированным персоналом, и/или при необходимости дополнительного усиления узлов каркаса для обеспечения приемлемой жесткости конструкции, например, в условиях значительных снеговых и/или ветровых нагрузок, а также при иной необходимости, предлагаемая конструкция выполняется по варианту №2.
По варианту выполнения полезной модели №2 (ПМ2) каркасная конструкция состоит из нескольких сборных поперечных элементов каркаса (ПЭК), каждый из которых установлен в вертикальной плоскости на фундамент или фундаментные столбы, сваи или нижнюю или верхнюю обвязку или на иную неподвижную опору, зафиксирован на опоре, соединен продольными прямолинейными стержневыми элементами с ближайшими ПЭК, и состоит из опорных узлов и из, по меньшей мере, одного углового соединителя и из, по меньшей мере, двух несущих стержневых элементов, причем пары смежных концов несущих стержневых элементов жестко соединены между собой при помощи угловых соединителей, причем два крайних несущих стержневых элемента являются опорными и каждый опорный крайний несущий стержневой элемент соединен с одним опорным узлом; при этом геометрически каждый угловой соединитель, обеспечивающий соединение пары смежных концов стержневых элементов между собой, состоит из двух приемных колен, соединенных под углом от 5 до 175 градусов относительно друг друга, причем колено каждого углового соединителя выполнено из трубы или собрано из пластин и имеет прямоугольное или круглое сечение; при этом каждый из опорных узлов состоит из седла и башмака, при этом каждый башмак жестко закреплен на опорном конце несущего стержневого элемента, установлен и жестко зафиксирован в седле, которое жестко закреплено на опоре; при этом каждый башмак содержит дно и четыре стенки, образующие отрезок прямоугольной трубы с дном, расположенным в нижнем торце трубы перпендикулярно стенкам, два цилиндрических фиксатора, которые установлены снаружи на двух боковых противоположных стенках башмака на одной оси вплотную к днищу башмака и к передней стенке башмака; при этом каждое седло содержит дно с отверстиями под крепежные элементы и/или предустановленные крепежные элементы для крепления к опоре, заднюю стенку, опорную планку, две боковые стенки с фиксирующими ушами и с -образными или -образными направляющими прорезями для цилиндрических фиксаторов башмака; при этом, имеются, по меньшей мере, по одному отверстию в задней стенке башмака и в задней стенке седла и/или, по меньшей мере, по одному отверстию в каждой боковой стенке башмака и в каждой боковой стенке седла, причем отверстия выполнены так, что после установки ПЭК в вертикальную плоскость на опоре, в каждом опорном узле крепежный элемент, проходя через соосные отверстия, скрепляет одновременно опорный конец стержневого элемента, башмак и седло.
Заявляемые ПМ1 и ПМ2 собираются из стержней, которые выполняются предпочтительно из дерева, в частности, для ПМ1 предпочтительно из клееного дерева и/или фанеры, а для ПМ2 предпочтительно из деревянного бруса и/или кругляка, что делает возможным и предпочтительным применение местных пиломатериалов и для ПМ1 и для ПМ2, а башмаки и седла для ПМ1 и ПМ2, а также угловые соединители для ПМ2, выполняются предпочтительно из оцинкованной стали.
Возможны и другие варианты выполнения элементов конструкции для ПМ1 и ПМ2, в частности, такие, при которых стержневая система или часть ее выполняется из металлической трубы любого сечения или Т-образного, или Н-образного, или П-образного, или С-образного профиля.
Также возможны варианты выполнения, при которых башмаки и седла для ПМ1 и ПМ2, а также угловые соединители для ПМ2, выполняются, в частности, из стали с лакокрасочным или металлопорошковым покрытием, из нержавеющей стали, из чугуна, из алюминия или из сплавов, содержащих алюминий.
Возможным вариантом выполнения башмака для ПМ1 и ПМ2 является вариант, в котором для крепления стержневых элементов прямоугольного сечения дополнительно содержится приемная часть в виде двух наклонных параллельных пластин, расположенных перпендикулярно к передней и задней стенкам башмака или вертикальной или наклонной вставки, выполненной в виде отрезка трубы прямоугольного сечения, вписанной и закрепленной в контуре внутренней части стенок башмака таким образом, что обхват конца стержневого элемента выполнен с 4-х боковых сторон.
Однако возможны и другие варианты выполнения башмака для ПМ1 и ПМ2, в частности такой, что крепления стержневых элементов круглого сечения башмаки дополнительно содержат приемную часть в виде вертикальной или наклонной вставки, выполненной в виде отрезка трубы круглого сечения, вписанной и закрепленной в контуре внутренней части стенок башмака.
Также возможен такой вариант выполнения башмака для ПМ1 и ПМ2, что для крепления стержневых элементов круглого сечения башмаки выполнены из трубы квадратного сечения и дополнительно содержат четыре вертикальные прямоугольные пластины, закрепленные внутри башмака так, что стенки башмака и вертикальные прямоугольные пластины образуют в сечении правильный восьмиугольник.
Также возможен такой вариант выполнения башмака для ПМ1 и ПМ2, что для стержневого элемента с сечением отличным от прямоугольного и круглого, башмаки дополнительно содержат приемную часть в виде вертикальной или наклонной вставки, вписанной и закрепленной в контуре внутренней части стенок башмака и сопряженной по сечению и углу наклона с нижним концом стержневого элемента.
Предпочтительным вариантом выполнения башмака для ПМ1 и ПМ2 является вариант, в котором в верхней половине каждого башмака хотя бы в одной из стенок башмака имеется отверстие или отверстия, для фиксации опорного конца стержневого элемента в башмаке крепежными элементами, а также предпочтительно, чтобы для фиксации опорного конца стержневого элемента в башмаке в каждом опорном конце стержневого элемента дополнительно имелось отверстие или отверстия соосные отверстиям в верхней половине каждого башмака.
Также возможен такой вариант выполнения башмака для ПМ1 и ПМ2, что внутри отверстия или отверстий в верхней половине каждого башмака нарезана резьба для (фиксации опорного стержня в башмаке затяжными болтами.
Для удобства монтажа для ПМ1 и ПМ2 предпочтительно, чтобы диаметры отверстий в стенках седла были увеличены не менее чем на 1 мм по сравнению с диаметром крепежного элемента.
Также возможен такой вариант выполнения седла для ПМ1 и ПМ2, что внутри всех или некоторых отверстий в стенках седла нарезана резьба для фиксации башмака с опорным стержнем в седле затяжными болтами.
Соотношение габаритов стержневых элементов, а значит и башмаков, седел для ПМ1 и ПМ2, а также угловых соединителей для ПМ2, выбирается исходя из конкретной задачи и конкретных габаритных размеров и назначения конструкции, а также материалов конструкции, а также квалификации монтажников, а также исходя из требований безопасного монтажа, эксплуатации конструкции в различных климатических условиях, а при необходимости и с учетом требований безопасного демонтажа конструкции. Для достижения заявленного технического результата для ПМ1 и ПМ2 при решении конкретных задач предпочтительно соблюдение следующих параметров, справедливых и для ПМ1 и для ПМ2:
- больший размер сечения прямоугольного стержневого элемента не превышает 400 мм.
- диаметр сечения круглого стержневого элемента не превышает 300 мм.
Б
- для стержневого элемента прямоугольного сечения А×В, при условии А не больше В, высота башмаков H составляет не менее 0,7×А.
Б
- для стержневого элемента круглого сечения с диаметром D высота башмаков H составляет не менее 0,9×D.
Б
- толщина боковых стенок седла и башмака составляет величину не менее 0,04× H.
Б
- высота боковых стенок седла составляет не менее 0,5×Н.
- диаметр цилиндрических фиксаторов составляет величину не менее удвоенной толщины стенки башмака и не менее 10 мм.
- расстояние между внутренними плоскостями боковых стенок седла превышает внешний размер по внешним плоскостям боковых стенок башмака не менее чем на 1 мм.
- дополнительно предпочтительно укрепить каждый ПЭК до установки в вертикальное положение, например, прямолинейным стержневым элементом, лежащим в плоскости ПЭК и закрепленном своими концами на опорных стержневых элементах или несущем криволинейном элементе, предпочтительно на одинаковом расстоянии от седел.
- дополнительно предпочтительно укрепить конструкцию после установки ПЭКов, стянув ПЭКи продольными балками между собой и/или укосами и/или растяжками к неподвижной опоре, и/или листовыми материалами и/или листовыми материалами по продольным балкам или иным известным способом.
- возможно также дополнительное укрепление некоторых или всех ПЭК дополнительными промежуточными опорными стержневыми элементами в виде в виде вертикальных или наклонных стоек, на нижних концах которых жестко закреплены башмаки из дополнительных опорных узлов, установленных на опоре.
Наличие угловых соединителей в ПМ2 позволяет выполнить поставленную техническую задачу быстрее и точнее, поскольку исчезает необходимость в ручном выставлении углов соединения смежных концов несущих стержней ПЭК, и надежнее, поскольку жесткость конструкции с применением угловых соединителей возрастает. Все это делает менее рискованным монтаж конструкции неквалифицированным и/или неподготовленным персоналом. В то же время наличие особых требований к конструкции делает предпочтительным введение ряда отличий для ПМ2, дополняющих и развивающих полезный результат, достигаемый за счет применения в ПМ2 угловых соединителей, а именно:
- предпочтительно, что дополнительно внутри каждого колена углового соединителя установлена упорная площадка, которая полностью или частично перекрывает внутреннее сечение данного колена, перпендикулярна боковым стенкам данного колена, и геометрически начинается из внутреннего ребра или внутренней точки перегиба углового соединителя. Предпочтительно, что толщина упорной площадки составляет не менее половины толщины материала углового соединителя.
- предпочтительно, на наружной части углового соединителя вблизи вершины тупого угла установлены две консольные площадки, предпочтительно на одном расстоянии от вершины тупого угла; причем консольные площадки либо имеют общее ребро, образуя с коленами углового соединителя в плоскости ПЭК четырехугольник, предпочтительно - выпуклый ромбоид, либо консольные площадки соединены посредством еще одной пластины, образуя с внешними частями обоих колен углового соединителя в плоскости ПЭК пятиугольник; причем в каждой из консольных площадок имеется, по меньшей мере, одно отверстие, предпочтительно предназначенное для стягивания ПЭК металлическими тросами и/или металлическими стержнями.
- в некоторых или во всех коленах угловых соединителей предпочтительно имеются отверстия для фиксации стержней крепежными элементами.
- предпочтительно, что в некоторых или во всех отверстиях колен угловых соединителей для фиксации стержней нарезана резьба для затяжки соединяемых стержней болтами.
K
- предпочтительно, что длина каждого колена L углового соединителя для каждого стержня прямоугольного сечения A×B составляет, при условии что А не больше В, не менее В.
K
- предпочтительно, что толщина стенок каждого углового соединителя составляет величину не менее 0,03×L.
K
- предпочтительно, что длина каждого колена L углового соединителей для каждого стержня круглого сечения с диаметром D составляет не менее D. Возможен вариант, при котором в некоторых ПЭК соединение колен в угловом соединителе выполнено через фланцевое соединение.
В начале монтажа ПМ1 и ПМ2 на опору монтируют седла, так чтобы их днища лежали в одной заданной горизонтальной плоскости, при этом каждое седло крепят к опоре либо через отверстия в днище с помощью крепежных элементов, например, для крепления к деревянной опоре с помощью саморезов, или, например, для крепления к металлической балке опоры с помощью винтов с гайками, либо с помощью предустановленных на седле крепежных элементов, например, для крепления на железобетонной опоре с помощью шпилек с гайками, предустановленных на седла, причем шпильки погружаются в бетонный раствор до достижения днищем седла заданной горизонтальной плоскости.
При монтаже ПМ1 и ПМ2 указанные узлы и элементы сначала соединяют крепежными элементами на опоре или на любой горизонтальной поверхности, например, на грунте, в первый ПЭК.
Затем, из горизонтального положения ПЭК устанавливают в вертикальную плоскость посредством поворота вокруг цилиндрических фиксаторов башмаков в соотвествующих седлах, с помощью, например, обычной ручной лебедки, предпочтительно с падающей стрелой. Для подъема ПЭК в вертикальную плоскость трос лебедки крепят за верхнюю часть ПЭК, по меньшей мере, в двух точках, выбранных таким образом, чтобы избежать возможного перекоса ПЭК. В вертикальной плоскости устанавливают падающую стрелу, так что бы трос от лебедки проходил через вершину падающей стрелы. Затем лебедкой плавно поднимают ПЭК в вертикальную плоскость. Причем конструкция седел с фиксирующими ушами и с - или -образными направляющими прорезями и парнях седлам башмаков с цилиндрическими фиксаторами делает возможным и безопасным подъем ПЭК через поворот относительно оси, проходящей через фиксаторы башмаков. После установки ПЭК в вертикальную плоскость, ПЭК с башмаками закрепляют в седлах крепежными элементами через отверстия в седлах и башмаках. Аналогично, от первого до последнего, каждый следующий ПЭК, сначала собирают на опоре или на любой горизонтальной поверхности, например, на грунте, и затем устанавливают в вертикальную плоскость, с помощью, например, лебедки.
Демонтаж конструкции или ее части заключается в последовательном демонтаже и разборке всех или некоторых ПЭК.
Для демонтажа каждой ПЭК используют, например, лебедку, предпочтительно с падающей стрелой. Для опускания ПЭК в горизонтальную плоскость трос лебедки крепят за верхнюю часть ПЭК предпочтительно, по меньшей мере, в двух точках, выбранных таким образом, чтобы избежать возможного перекоса ПЭК. Снимаются крепежные элементы, скрепляющие башмаки с седлами. Трос немного отпускают. Легким толчком ПЭК выводят из вертикальной плоскости. Под действием силы тяжести ПЭК начинает поворачиваться вокруг оси, проходящей через цилиндрические фиксаторы башмаков. Трос натягивается. Затем лебедкой плавно опускают ПЭК, используя в нужный момент падающую стрелу. После этого ПЭК при необходимости разбирают.
Заявляемая конструкция также делает возможным перед подъемом ПЭК зафиксировать башмаки в седлах без дополнительных крепежных элементов; а также делает возможными безопасный подъем и опускание каждого ПЭК одним монтажником с помощью лебедки через поворот относительно оси, проходящей через фиксаторы башмаков перпендикулярно плоскости поворота ПЭК; а также исключает возможность случайного выхода башмаков из седел и возможность падения любого ПЭК как при подъеме и установке каждого ПЭК в вертикальную плоскость с последующей фиксацией крепежными элементами, так и при опускании каждого ПЭК горизонтальную плоскость при демонтаже.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков в вариантах ПМ1 м ПМ2 в заявляемой группе полезных моделей, является создание достаточно легкой и в то же время достаточно жесткой несущей каркасной конструкции, обеспечивающей достижение:
1) возможности безопасного монтажа и демонтажа минимальным количеством персонала и техники вплоть до возможности проведения монтажа и демонтажа одним монтажником без применения крановой техники, например, с помощью обычной лебедки;
2) возможности выбора оптимального соотношения точности монтажа, скорости монтажа и демонтажа, а также количества монтажников и стоимости монтажа и демонтажа для выполнения работ без применения крановой техники;
3) возможности экономии средств, материалов и времени монтажа за счет использования местных пиломатериалов.
Заявляемый технический результат достижим при любом указанном выше для ПМ1 сочетании опорных узлов, стержневых элементов, крепежных элементов и при любом указанном выше для ПМ2 сочетании опорных узлов, стержневых элементов, крепежных элементов и угловых соединителей.
При осуществлении по второму варианту выполнения, кроме того, дополнительно повышается точность и скорость монтажа и демонтажа, а также несущая способность, надежность конструкции каркаса. Также достигается возможность более точного выбора нужного соотношения точности монтажа, скорости монтажа, а также количества монтажников и стоимости монтажа для выполнения работ без применения крановой техники. Также достигается возможность проведения успешного и безопасного монтажа с участием менее квалифицированного и/или неподготовленного персонала.
Таким образом, варианты выполнения несущей каркасной конструкции ПМ1 и ПМ2 образуют группу полезных моделей, относятся к объектам одного вида и назначения, обеспечивают достижение вышеуказанного технического результата, что говорит о выполнении критерия единства полезной модели.
Краткое описание чертежей
Сущность группы полезных моделей поясняется чертежами, которые не охватывают и, тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения:
фиг.1а Седло с -образными прорезями, фиксирующими ушами и отверстиями под крепежные элементы для ПМ1 и ПМ2.
фиг.1б Седло с -образными прорезями, фиксирующими ушами и отверстиями под крепежные элементы для ПМ1 и ПМ2.
фиг.2а Башмак с цилиндрическими фиксаторами и отверстиями под крепежные элементы для ПМ1 и ПМ2.
фиг.2б Примеры внутреннего устройства башмака для криволинейных стержней круглого сечения для ПМ1 и ПМ2.
фиг.2в Примеры внутреннего устройства башмака для прямолинейных стержней круглого сечения ПМ1 и ПМ2.
фиг.3а Пример углового соединителя для двух прямолинейных стержней прямоугольного сечения с отверстиями под крепежные элементы для ПМ2.
фиг.3б Пример углового соединителя для двух прямолинейных стержней прямоугольного сечения с упорными площадками для ПМ2.
фиг.3в Пример углового соединителя для двух прямолинейных стержней круглого сечения с отверстиями под крепежные элементы для ПМ2.
фиг.3г Пример углового соединителя для двух прямолинейных стержней круглого сечения с упорными площадками для ПМ2.
фиг.4а Фрагмент ПЭК. Пример стержня в виде обычной стойки применяемой при монтаже каркасного здания. Стойка установлена при помощи башмака в седло для ПМ2.
фиг.4б Фрагмент ПЭК. Пример стержня в виде укороченной стойки применяемый при монтаже каркасной конструкции-надстройки, применяемой при установке стропильной системы на верхней опоре уже существующего здания. Соединение стержня в виде укороченной стойки и стержня в виде стропильной ноги через угловой соединитель для ПМ2.
фиг.5а Пример каркасной конструкции здания по варианту ПМ2, состоящий из нескольких установленных ПЭК, каждый из которых сформирован из 2-х опорных узлов, каждый из которых состоит из башмака и седла, 6-ти стержневых прямолинейных элементов прямоугольного сечения, и 5-ти угловых соединителей выполненных из прямоугольной трубы. Продольные стержни в виде балок, укосы и крепежные элементы не показаны.
фиг.5б Пример каркасной конструкции-надстройки, выполненной в виде стропильной системы здания по варианту ПМ2, состоящий из 4-х установленных ПЭК, каждый из которых сформирован из 2-х опорных узлов, каждый из которых состоит из башмака и седла, 2-х стержневых прямолинейных элементов прямоугольного сечения, и 3-х угловых соединителей выполненных из прямоугольной трубы. Угловые соединители монтируются непосредственно на башмаки без использования вертикальных стоек. Седла на мауэрлате и сам мауэрлат для простоты не показаны. Продольные стержни в виде балок, укосы и крепежные элементы не показаны.
фиг.5в Пример каркаса здания по варианту ПМ2 на базе 4-х ПЭК со стержнями и угловыми соединителями круглого сечения. Башмаки, седла на фундаменте и сам фундамент для простоты не показаны. Продольные стержни в виде балок, укосы и крепежные элементы не показаны.
фиг.5г Пример каркаса здания по варианту ПМ2 на базе 4-х ПЭК с наклонными стойками. Седла на фундаменте и сам фундамент для простоты не показаны. Продольные стержни в виде балок, укосы и крепежные элементы не показаны. фиг.5д Пример каркаса здания по варианту ПМ1 на базе 4-х ПЭК с дугообразными стойками. Продольные стержни в виде балок, укосы и крепежные элементы не показаны.
фиг.6. Процесс подъема и установки ПЭК вертикальную плоскость с помощью обычной лебедки и падающей А-стрелы по варианту ПМ2.
фиг.7а Установка башмака в седло 1-й этап (для ПМ1 и ПМ2).
фиг.7б Установка башмака в седло с фиксацией оси поворота. 1-й этап для (для ПМ1 и ПМ2).
фиг.7в Установка башмака в седло. 2-й этап. Начало подъема ПЭК. Вращение при подъеме происходит по часовой стрелке (для ПМ1 и ПМ2).
фиг.7г Установка башмака в седло 2-й этап. Продолжение подъема ПЭК. Башмак уперся ребром (15) в заднюю стенку седла (для ПМ1 и ПМ2).
фиг.7д Установка башмака в седло 2-й этап. Завершение подъема ПЭК (для ПМ1 и ПМ2).
фиг.8а Крепление стержней ПЭК в угловых соединителях с помощью укосов без отверстий в коленах угловых соединителей (для ПМ2)
фиг.86 Крепление стержней ПЭК в угловых соединителях с помощью тросов-растяжек без отверстий в коленах угловых соединителей (для ПМ2)
фиг.8в Фрагмент крепления на угловом соединителе двух консольных площадок, выполненных в сечении в форме выпуклого ромбоида, для стягивания ПЭК металлическими тросами и/или металлическими стержнями (для ПМ2).
Осуществление группы полезных моделей.
Каждое седло (фиг.1а и фиг.16) содержит дно (1) с отверстиями для крепления к основанию (9) и/или предустановленными крепежными элементами для крепления к опоре, заднюю стенку (2), две боковые стенки (3) с фиксирующими ушами (4) и с -образными (фиг.1а) или -образными (фиг.1б) направляющими прорезями (17), опорную планку (5); причем для фиксации башмака в седле в задней стенке седла выполнено хотя бы одно отверстие (10) и/или в каждой боковой стенке седла выполнено хотя бы одно отверстие (11);
Каждый башмак (фиг.2а) содержит четыре стенки (6), образующие отрезок прямоугольной трубы, с дном (7), расположенным перпендикулярно этим стенкам у нижнего торца отрезка трубы. Цилиндрические фиксаторы (8) установлены снаружи на двух боковых противоположных стенках башмака на одной оси вплотную к днищу башмака и к передней стенке башмака.
В стенках башмака предпочтительно выполнены отверстия (12) для крепления опорного стержня например в виде стойки и отверстия для фиксации башмака в седле (13), (14). Примеры внутреннего устройства башмака для криволинейных стержней круглого сечения для ПМ1 и ПМ2 приведены на фиг.26. Примеры внутреннего устройства башмака для прямолинейных стержней круглого сечения ПМ1 и ПМ2 приведены на фиг.2в.
Геометрически каждый угловой соединитель, обеспечивающий соединение стержневых элементов между собой, состоит из двух приемных колен, соединенные под углом от 5 до 175 градусов относительно друг друга. При этом колено каждого углового соединители выполнено из трубы или собрано из пластин и имеет прямоугольное или круглое сечение. Примеры исполнения угловых соединителей для стержней прямоугольного и круглого сечений представлены на фиг.3а, 3б, 3в, 3г.
Внутри каждого колена углового соединителя предпочтительно установлена упорная площадка (12) (фиг.3б и фиг.3г), которая полностью или частично перекрывает внутреннее сечение данного колена, перпендикулярна боковым стенкам данного колена, параллельна торцу соединяемого стержня и геометрически начинается из внутреннего ребра или внутренней точки перегиба углового соединителя.
Упорные площадки позволяют жестко ограничить перемещение соединяемых стержней, например, стоек и/или стропильных ног, внутрь углового соединителя при монтаже.
Процедуры сборки и установки заявляемой конструкции рассмотрим сначала на примере ПМ2.
Для простоты рассмотрим здесь сборку конструкции на конкретном примере каркасной конструкции, состоящей из нескольких ПЭК, каждый из которых сформирован из 2-х опорных узлов, состоящих из башмака и седла, 6-ти стержневых деревянных прямолинейных элементов прямоугольного сечения, и 5-ти угловых соединителей, выполненных из прямоугольной трубы.
Сборку отдельного ПЭК начинают с того, что два (или более, в зависимости от числа опорных стержней в данном ПЭК) стальных седла (фиг.1а, фиг.1б) жестко крепят на опору, например, через отверстия в дне седла. ПЭК собирают на грунте или на опоре около уже установленных седел. Для этого пару (или более, в зависимости от числа промежуточных опорных стержней в данном ПЭК) стальных башмаков надевают и жестко крепят на нижних концах опорных стержней ПЭК (фиг.7а).
Затем угловые соединители надевают и жестко крепят на верхние концы опорных стержней ПЭК и концы других стержней ПЭК, соединяя стержни в единый жесткий ПЭК (фиг.4а, 4б), например, саморезами, болтами или шпильками с гайками через просверленные в коленах углового соединителя отверстия, или, например, с помощью самонарезающих шурупов со сверлом, и/или, например, с помощью укосов (фиг.8а), крепящихся каждый к двум соседним стержням, и образующих треугольник в одной из вершин которого находится угловой соединитель, и/или, например, с помощью тросов-стяжек и/или шпилек (фиг.8б), стягивающих ПЭК предпочтительно через консольные площадки, выполненные в форме выпуклого ромбоида (фиг.8в) и расположенные на наружной части углового соединителя вблизи вершины тупого угла углового соединителя.
На фиг.5а показаны установленные в вертикальной плоскости ПЭК, каждый из которых собирается из 2-х башмаков, из 6-ти стержневых прямолинейных элементов прямоугольного сечения (из 2-х стоек и из 4-х стропильных ног) и 5-и угловых соединителей.
Монтаж конструкции начинают с монтажа первого ПЭК. На фиг.7а показана нижняя часть ПЭК - башмак в сборе с опорным стержнем в виде стойки прямоугольного сечения, лежащие около установленного и закрепленного на опоре седла. Собранный первый ПЭК кладут башмаками в седла в положение, показанное на фиг.7б, при этом цилиндрические фиксаторы (8) башмаков (фиг 2а) упираются в вертикальные части боковых стенок (3) седел (фиг.1а, 1б), и проходят в фиксирующие -образные или -образные прорези седел, а башмаки стенками укладываются на опорные планки седел (5). Фиксирующие уши седел (4) не позволяют башмакам сдвигаться вдоль оси цилиндрических фиксаторов (8) относительно седел. Таким образом, все башмаки ПЭК зафиксированы в начальном положении в соответствующих седлах данного ПЭК и данный ПЭК готов к безопасному подъему для установки в вертикальную плоскость.
Затем из горизонтального положения первый ПЭК устанавливают в вертикальную плоскость посредством поворота вокруг цилиндрических фиксаторов башмаков в соответствующих седлах, с помощью, например, лебедки или лебедки и опрокидывающейся стойки (фиг.6).
На фиг.7в показано начало подъема фрагмента опорного стержня ПЭК. Башмак находится в седле, цилиндрические фиксаторы башмака (8) (фиг 2а) смещаются по фиксирующей -образной или -образной прорези (17) и заходят под фиксирующие уши седла (4) (фиг.1a, 1б).
В конце подъема ПЭК (фиг.7г) башмак (фиг 2а) упирается ребром (15), образованным стенкой и дном башмака в заднюю стенку седла (2) (фиг.1a, 1б).
При дальнейшем подъеме ПЭК (фиг.7г) башмак, опираясь на заднюю стенку седла (2), перемещается в направлении опорной планки (5) (фиг.1a, 1б).
На фиг.7д показана завершающая фаза установка ПЭК в вертикальную плоскость, при этом цилиндрические фиксаторы башмака (8) окончательно входят под фиксирующие уши седла (4) (фиг.1a, 1б), стенка башмака своей плоскостью достигает плоскости задней стенки седла и упирается в нее (2), а дно башмака плавно укладывается на дно седла. Башмак скрепляют с седлом, например, в случае деревянных стержней, саморезами-глухарями, которые через соответствующие пары отверстий (10) и (13) (фиг.1a, 1б, 2а) и/или (11 и 14) (фиг.1a, 1б, 2а) вворачивают в опорную часть стержня, чем исключают возможность обратного поворота и падения ПЭК. Монтаж первого ПЭК на этом завершен.
Аналогично, от первого до последнего, каждый следующий ПЭК, сначала собирают на опоре или на любой горизонтальной поверхности, например, на грунте, и затем устанавливают в вертикальную плоскость, с помощью, например, обычной ручной лебедки, двигаясь при этом в нужном, выбранном заранее, направлении монтажа.
Процедуры сборки и установки заявляемой конструкции по варианту ПМ1 практически совпадают с вышеизложенными процедурами для ПМ2. Отличие в сборке и установке конструкции ПМ1, заключается лишь в том, что:
- при сборке ПЭК из двух и более стержневых элементов, смежные концы несущих стержневых элементов, ввиду отсутствия угловых соединителей в конструкции и отсутствия процедуры установки угловых соединителей, жестко соединяются собой любым известным способом;
- при сборке ПЭК только из одного криволинейного стержневого элемента, необходимость в процедуре установки угловых соединителей отпадает сама собой. Пример такой конструкции, выполненной по варианту ПМ1, приведен на фиг.5д.