МОДУЛЬ ПОВЕРХНОСТНО-НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ
SURFACE-CARRYING STRUCTURE MODULE

Изобретение касается модуля поверхностно-несущей конструкции с двумя обшивками, у которого из отдельных состыкованных элементов образуются поверхностно-несущие конструкции с двумя обшивками в форме несущих конструкций первичной обшивки, кратко обозначенные в дальнейшем описании как несущие конструкции первичной обшивки.
Из CN 102 174 858 A известна сборная система здания со структурой из стальных решеток, состоящей из стеновых панелей, потолочных панелей и несущих опор, которая имеет специальные надстройки конструкционных элементов и решения стыков между элементами.
DE 3 415 344 A1 описывает каркас быстрого возведения, в частности, из стали, в качестве несущей конструкции для потолочных и стеновых панелей здания. Это решение известно как каркасное сооружение, которое здесь оснащено специальными решениями стыковки стержневых элементов (опора, поперечная балка) для быстрого монтажа каркасов.
Из EP 1 609 924 A1 известны перевернутые железобетонные кассетные потолки с перекрещенными ребрами в 3 плоскостях. При этом нижняя плоскость 1 образуется из железобетонной панели, плоскость 2 из ребер и выемок и плоскость 3 из наложенных лежащих на местах пересечения ребер панелей/плиток с опорной стоечной конструкцией для распределения воздуха для кондиционирования или монтажных, медийных и пр. проводок. При этом элементы потолка на своих углах лежат на опорах и специальными приспособлениями соединены друг с другом.
GB 1,175,711 A описывает перекрещенные каркасы для потолочных конструкций и конструкций крыш, предусмотренные в качестве поддерживающей конструкции. При этом балки для принятия растягивающей и сжимающей нагрузок соответственно размещены параллельно.
Из US 2009/0282766 A1 известны сборные решетчатые элементы из перекрещенных изгибных стержней, наложенных на идущие параллельно, плоские параллельно-поясные каркасы из одинаковых или похожих профилей, таких как решетчатые секции. При этом каркасы лежат на главных несущих элементах здания (балки, стены), и ячейки решетки покрыты съемными панелями. Образованные из этой системы подвесные потолки подвешиваются на плоских каркасах или на основных несущих элементах здания, этим достигается доступность почти по всей поверхности к промежуточному пространству между наложенным решетчатым потолком и подвешенным подвесным потолком.
Недостатком у всех этих известных решений является то, что не достигается взаимодействия находящихся на расстоянии друг от друга плоских элементов в отношении несущего эффекта панелей и, кроме того, имеют сравнительно тяжелый вес.
Задачей изобретения является предложить решение, которое устраняет недостатки имеющегося на данный момент уровня техники; и экономичное изготовление несущих конструкций первичной обшивки с помощью скрепления во многом идентичных, серийно (промышленно) производимых модулей, которые при необходимости можно предварительно собирать в предсмонтированных группах различных форм, которые можно легко транспортировать и применять в постройках различных видов строительства.
Соответствующее изобретению решение следует далее более подробно разъяснить с помощью примеров исполнения и фигур.
При этом показано:
Фиг.1: изометрическое изображение модуля с двумя диагональными стержнями 6 и соединительными карманами 4 в качестве примера,
Фиг.1а: альтернативные подробности для подсоединения диагональных стержней 6 при расположении модулей без просвета,
Фиг.1b: альтернативные подробности с формированием замещающих соединительные карманы 4 соединительных накладок 4a,
Фиг.2: пример потолочной структуры с имеющим вид каркаса, просвечивающим изображением элементов 1 и 2 вторичной обшивки без изображения диагональных стрежней 6,
Фиг.3: замена стержней 3 и 6 вспомогательной рамой 10,
Фиг.4: отведение нагрузки на опорах, не лежащих непосредственно под узлом модуля, с просвечивающим, имеющим вид каркаса изображением элементов вторичной обшивки,
Фиг.5: схематичный вид сверху возможного выполнения несущей конструкции первичной обшивки с частично трапециевидными элементами 1 и 2 вторичной обшивки для формирования плоскостей с непрямолинейными краями,
Фиг.6: схематичное поперечное сечение возможного выполнения изогнутой по одной оси несущей конструкции первичной обшивки,
Фиг.7: схематичное поперечное сечение возможного выполнения изогнутой по одной оси несущей конструкции первичной обшивки с помощью установки дистанционных пластин 14 и клиньев-адаптеров 15 с соответствующими клиновидными шайбами 16 для винтовых соединений,
Фиг.8: как фиг.3 с поднятой из промежуточного пространства кроватью 18,
Фиг.9: как фиг.1 с элементами обшивки с идущей по периметру рамой углового профиля 19 с вложенными панелями 20,
Фиг.10: схематичное поперечное сечение возможного выполнения поверхностно-несущих конструкций с изменяемым расстоянием между элементами 1 и 2 вторичной обшивки,
Фиг.11: схематичное поперечное сечение возможного наклонного расположения поверхностно-несущих конструкций, образованных из элементов 1 и 2 вторичной обшивки, а также стержней 3 и 6 заполнения в качестве двухскатной крыши с элементами-адаптерами 21 на свесах и на коньке.
Содержащиеся в последующих разъяснениях понятия панель, доска и обшивка используются здесь в смысле технической механики. Таким образом, определяется, что панель представляет собой плоский конструкционный элемент, нагруженный перпендикулярными к плоскости силами и/или изгибающими моментами вокруг осей плоскости. В соответствии с этим, доска представляет собой плоскую поверхностно-несущую конструкцию, нагруженную исключительно силами в своей плоскости. Обшивка (в частности, плоская обшивка) представляет собой поверхностно-несущую конструкцию, которая может воспринимать нагрузки как перпендикулярно к плоскости, так и в своей плоскости.
В соответствии с изобретением модуль поверхностно-несущей конструкции выполняется с двумя обшивками.
При этом соответствующий изобретению модуль поверхностно-несущей конструкции образуется из верхнего элемента 1 вторичной обшивки и нижнего элемента 2 вторичной обшивки, которые состыковываются с помощью статически необходимых стержней наполнения в несущую конструкцию первичной обшивки, имеющую каркасную несущую способность.
Соответствующий изобретению модуль поверхностно-несущей конструкции изготавливается в форме образованного из шести четырехугольников восьмиугольного выпуклого многогранника с двенадцатью ребрами, который в частном случае ортогонального выполнения образует прямоугольный параллелепипед. При этом две противолежащие плоскости сформированы как поверхности, образующие верхние и нижние элементы 1 и 2 вторичной обшивки, причем вдоль остальных четырех ребер встроены поперечные стержни 4 и после дополнения статически необходимыми или целесообразными диагональными стержнями 6 с помощью соединения на углах верхних и нижних элементов 1 и 2 вторичной обшивки с соседними модулями образована поверхностно-несущая конструкция из двух обшивок в форме несущей конструкции первичной обшивки с одноосной или двуосной каркасной несущей способностью, причем края элементов 1 и 2 вторичной обшивки соседних модулей поверхностно-несущих конструкций лежат рядом друг с другом.
Элементы 1 и 2 вторичной обшивки представляют собой составляющие нескольких, большей частью одинаковых сборных модулей поверхностно-несущих конструкций (фиг.1), которые состоят из элементов 1 и 2 вторичной обшивки, а также составляют 90°, или соответственно, близко к 90° к этим проходящим поперечным стержням 3.
На фиг.1 представлен модуль в ортогональном исполнении.
Относящимися к замыслу изобретения являются и другие геометрические формы. Например, возможна и целесообразна усеченная пирамида для формирования первичной обшивки, изогнутой по двум осям.
Элементы 1 и 2 вторичной обшивки с целесообразными габаритами в горизонтальной проекции выполнены предпочтительно или, соответственно, преимущественно квадратными, прямоугольными или трапециевидными. Они соединяются друг с другом на своих углах с помощью поперечных стержней 3 целесообразной длины и размещаются на расстоянии друг от друга.
Поперечные стержни 3 выполнены на изображении фиг.1 из угловых профилей, закрепленных на элементах 1 и 2 вторичной обшивки винтовыми и/или сварными соединениями.
В основном, в качестве поперечных стержней 3 возможны и другие поперечные сечения или регулируемые по длине стержни.
Элементы 1 и 2 вторичной обшивки имеют в особом исполнении согласно фигуре 1 или, соответственно, подробностей согласно фиг. 1а в каждом углу сверху или снизу или сверху и снизу открытый соединительный карман 4 целесообразного размера, который, по меньшей мере, с внешней стороны, т.е. на внешних вертикальных поверхностях элементов 1 и 2 вторичной обшивки, ограничивается предпочтительно металлическими профилями или металлическими листами, и его вертикальные внешние поверхности при используемом винтовом соединении имеют отверстия 5.
Для изготовления принимающих нагрузку по одной или по двум осям несущих конструкций первичной обшивки, которые, например, используются как потолки здания, например, модули согласно фиг.1, могут быть соединены друг с другом винтами через отверстия 5 в обеих плоскостях элементов 1 и 2 вторичной обшивки.
Для приема поперечных усилий обшивки устанавливаются по статическим требованиям диагональные стержни 6, из которых на фиг.1 в качестве примера изображены два стержня, и теми же винтами, соединяющими также модули друг с другом, подсоединяются в следующих поверхностях сдвига.
Эти диагональные стержни 6 также относятся к стержням наполнения несущей конструкции первичной обшивки.
Диагональные стержни 6 могут быть установлены либо между модулями, как изображено на общем виде фиг.1, либо, при расположении модулей без зазора, на модуль один стержень внутри соединительных карманов 4, как изображено в альтернативной детали фиг.1а.
При монтаже элементов первичной обшивки следует учитывать то, что в диагональных стержнях 6 возникают, по возможности, только растягивающие усилия.
При возникновении значительных сил сжатия в диагональных стержнях 6 должны быть использованы поперечные сечения с большей устойчивостью на излом, такие как, например, угловые профили.
В следующем частном исполнении соответствующего изобретению решения согласно подробностей на фиг. 1b могут быть расположены замещающие соединительные карманы 4 соединительные накладки 4а.
Эти соединительные накладки 4а образуются из выступающих соответственно в направлении промежуточного пространства между элементами 1 и 2 вторичной обшивки поверхностей в форме угла предпочтительно из металлических листов в углах элементов 1 и 2 вторичной обшивки.
Используемое для соединения нескольких элементов первичной обшивки отверстие 5 в этой особенной форме исполнения также расположено в соединительных накладках 4а.
При использовании соединительных накладок 4а места соединения элементов 1 и 2 вторичной обшивки друг с другом, а также поперечных стержней 3 и диагональных стержней 6 на элементах 1 и 2 вторичной обшивки находятся вне этих элементов 1 и 2 вторичной обшивки, поэтому образуется сплошная поверхность из модулей поверхностно-несущих конструкций.
Эта поверхность при использовании соединительных карманов 4 согласно фиг.1 и подробностей 1а имеет образованные соединительными карманами 4 выемки, которые позднее можно закрыть или накрыть.
Фиг.2 показывает фрагмент примера образованной из отдельных модулей согласно фиг.1 несущей конструкции первичной обшивки, использованной в качестве потолка с опорами линейной формы на стенах 7, с единичной опорой 8 и выемкой 9, причем для лучшего понимания элементы 1 и 2 вторичной обшивки изображены в виде скелета и прозрачными, и для большей наглядности диагональные стержни 6 не показаны.
В случаях или, соответственно, на местах, в которых или на которых установка стержней 3 и 6 или зон элементов 1 и 2 вторичной обшивки препятствует желаемому использованию промежуточного пространства обшивок, могут быть установлены в качестве замены также вспомогательные рамы 10 согласно фиг.3.
Т.е., получается, в основном, пространственная несущая конструкция первичной оболочки с многоосевой несущей способностью каркаса, в котором элементы 1 и 2 вторичной обшивки в виде панелей воспринимают и передают дальше местные, перпендикулярные нагрузки, и в виде досок принимают усилия по балкам (растягивающим и сжимающим) каркаса в обоих ортогональных несущих направлениях.
Отвод горизонтальных нагрузок жесткого крепления, например, из-за ветра и несовершенства несущих конструкций здания на жесткие стены при использовании потолка происходит, в конечном счете, по несущей конструкции первичной обшивки.
Несущая конструкция первичной обшивки может быть подперта на любых, имеющих смысл местах на узлах 22 модуля, которые получаются на углах элементов 1 и 2 вторичной обшивки, например, стенами 7 или единичными опорами 8.
Если желательны или необходимы опоры, не находящиеся непосредственно на узлах 22 модуля, то могут быть использованы, например, показанные на фиг.4а, 4b, 4c дополнительные траверсы 11 согласно фиг.4а, наклонные подпорки 12 к верхним углам модуля согласно фиг.4b или усиления 13 нижних элементов 2 вторичной обшивки согласно фиг.4с, которые отводят опорную нагрузку на соседние узлы 22 модуля.
У новостройки потолочные растры соответствуют по размерам, целесообразным образом, основному растру здания. При встраивании в существующее тело здания должны быть изготовлены, при известных обстоятельствах, модули подгонки.
В частной форме исполнения соответствующего изобретению решения с помощью использования трапециевидных элементов 1 и 2 вторичной обшивки могут быть изготовлены также и не имеющие прямолинейных краев несущие элементы первичной обшивки (фиг.5).
Использование элементов 1 и 2 вторичной обшивки с неодинаковыми поверхностями, как например, при выполнении модулей в геометрической форме усеченной пирамиды, позволяет изготовить изогнутые по двум осям несущие конструкции первичной обшивки.
Фиг.6 показывает в качестве примера поперечное сечение изогнутой только по одной оси несущей конструкции первичной обшивки. Изгибы несущих конструкций первичной обшивки могут быть реализованы при использовании ортогональных модулей (фиг.1) также с помощью установки дистанционных пластин 14 и клиньев-адаптеров 15 с соответствующими клиновидными шайбами 16 для винтовых соединений (фиг.7).
Малые изгибы несущих конструкций первичной обшивки, которыми могут быть компенсированы, например, деформации вследствие нагрузок или могут быть реализованы малые водосточные скаты у плоской кровли, также могут быть изготовлены путем прокладки дистанционных шайб в предназначенные для этого винтовые соединения модулей согласно фиг.1.
С помощью различных компоновок и/или материалов элементов 1 и 2 вторичной обшивки они могут быть приведены в соответствие различным требованиям, например, в отношении несущей способности, защиты от пожара, защиты от шума, теплозащиты, быстро возводимых конструкций.
Промежуточное пространство между элементами 1 и 2 вторичной обшивки может быть использовано для технических, обслуживающих здание проводок, которые тогда очень просто могут быть расширены, уменьшены, отремонтированы, очищены или демонтированы, а также для уровней изоляции.
Если при целесообразном использовании потолка соответствующего изобретению модуля поверхностно-несущей конструкции в элементы 1 и 2 вторичной обшивки интегрируются отопительные трубопроводы или трубопроводы для охладителя, то соответственно можно отапливать от пола (элемент 1 вторичной обшивки) и охлаждать от потолка помещения (элемент 2 вторичной обшивки), чем достигается высокая энергетическая эффективность и комфортность.
Тогда будущие усовершенствования техники здания (отопление, вентиляция, сантехника, электропроводка, коммуникации) могут быть смонтированы впоследствии, что существенно повышает долговечность здания, оснащенного соответствующей изобретению плоской несущей конструкцией с двумя обшивками.
Кроме того, может быть реализовано улучшение эффективному использованию помещения, так как, например, не постоянно используемые элементы оборудования во время неиспользования могут быть опущены или подняты в плоскость между элементами 1 и 2 вторичной обшивки.
В качестве примера этому дается возможность использованный в течение дня стол 17 вечером переместить наверх, чтобы ту же самую площадь использовать для поднимаемой из пола кровати 18, как изображено на фиг.8.
При этом стол 17 и кровать 18 перемещаются вертикально с помощью гидравлических или пневматических поршней, электрических линейных приводов или телескопических опор с червячным/винтовым приводом, или соответственно, расположенных внутри систем канат-блоки.
Также в промежуточной плоскости могут быть установлены направляющие, по которым или на которых перемещаются контейнеры для хранения, которые становятся доступными через один или несколько проемов в одной из вторичных обшивок.
Если выбирается расстояние между обеими плоскостями вторичных обшивок, которое делает невозможным непосредственный доступ в промежуточное пространство, то элементы 1 и 2 вторичной обшивки следовало бы изготовить, по меньшей мере, частично согласно фиг.9 с идущими по периметру рамами из угловых профилей 19, на нижние горизонтальные полки которых уложены съемные панели 20 с выемками в углах, из пригодных материалов, боковые края которых для обеспечения эффекта стекла должны быть установлены с нажимным контактом к вертикальным полкам угла.
При использовании соединительных накладок 4а вместо соединительных карманов 4 могут не требоваться выемки в углах панелей 20.
Точно также возможно изготавливать описанные модули не исключительно с параллельными элементами 1 и 2 вторичной обшивки, а подгонять расстояние между элементами 1 и 2 вторичной обшивки под изгибающие усилия (фиг.10).
Преимущества соответствующей изобретению поверхностно-несущей конструкции явно обнаруживаются, прежде всего, при использовании в горизонтальном положении, т.е., например, в качестве как потолка здания.
Но она также может применяться, например, в наклонном положении для формирования двухскатных или односкатных крыш с элементами-адаптерами 21 на свесах или на коньке (фиг.11) или в вертикальном положении, т.е. в качестве стены.
Следующее преимущество описанной здесь поверхностно-несущей конструкции по сравнению с известными до настоящего времени конструкциями заключается также в том, что она может быть экономично изготовлена путем состыковки во многом идентичных, серийно (промышленно) производимых модулей, которые при необходимости можно предварительно собирать в предсмонтированных группах различных форм, которые можно легко транспортировать и применять в постройках различных видов строительства.
Далее, следует рассматривать как предпочтительное то, что применение описанной здесь поверхностно-несущей конструкции не ограничено горизонтальными несущими конструкциями первичных обшивок.
Толковым использованием элементов 1 и 2 вторичной обшивки в качестве панелей и досок значительно больше используется общий потенциал несущих способностей конструкционных элементов, чем у обычных конструкций.
У конструкционных элементов в форме стержней, таких как поперечные стержни 3 и угловые профили 18 рам, при высоких силах давления простыми средствами можно предотвратить потерю стабильности или замедлить ее. Это ведет к значительно более выгодному соотношению между собственным весом конструкции и возможной полезной нагрузкой.
Список ссылочных обозначений
1 верхний элемент вторичной обшивки
2 нижний элемент вторичной обшивки
3 поперечный стержень
4 соединительный карман
4a соединительная накладка
5 отверстия в 4 или 4a
6 диагональный стержень
7 подпорная стена
8 одиночная опора
9 выемка
10 вспомогательная рама
11 траверса
12 наклонная подпорка
13 усиление 2
14 дистанционная плита
15 клин-адаптер
16 клиновидная шайба
17 стол
18 кровать
19 угловой профиль
20 панель на 19
21 элементы-адаптеры
22 узел модуля