Каркас модульного здания
MODULAR BUILDING FRAME

Изобретение относится к области строительства быстровозводимых зданий из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), а именно к возведению модульных зданий с облегченным каркасом.
Известна полезная модель (см., например, патент RU №88707), которая относится к возведению бескаркасного здания, в котором несущая способность и прочность конструкции здания в целом обеспечиваются в условиях отсутствия угловых несущих стоек усложнением структурного элемента несущих продольных стен. При этом строительную секцию стены из профилированной тонколистовой металлической панели, сформированной с заданным сечением на основе одного базового панельного профиля, дополнительно усиливают, и ее снабжают, по крайней мере, одной накладкой из профилированного тонколистового металла, которая сформирована с заданным сечением, идентичным заданному сечению панели строительной секции. Панель строительной секции сопряжена с накладкой по толщине, для этого на сопрягаемых деталях по длине и поперечно выполнены совпадающие сквозные отверстия, через которые посредством болтов, снабженных шайбами, они жестко закреплены между собой. Особенность и в том, что накладку выполняют шириной равной ширине панели строительной секции. Гофрированная стеновая панель строительной секции имеет в сечении профиль синусоиды и требует в основании фундамента укладки специального синусоидо-образного металлического уступа с возможностью крепления к фундаменту и стеновой панели. Такой подход приводит к увеличению расхода металла, усложнению монтажа, к изготовлению сложных дополнительных металлических элементов крепления.
Известна также конструкция каркаса быстровозводимого здания (см., например, патент RU №122674), включающего металлические несущие стойки, балки перекрытия и вспомогательные балки из холодногнутого С-профиля. В этой конструкции для усиления каждой из угловых стоек каркаса применены бруски из дерева по всей высоте стойки, причем для балок перекрытия в брусках выполнены пропилы. Такое сочетание дерева с металлом приводит к удорожанию несущих стоек, а устойчивость ЛСТК к воздействию влаги, огня, вредителей и плесени и долговечность стоек значительно снижается монтажом деревянного бруса внутри С-профиля. Кроме этого несущая способность стоек снижается из-за повреждения целостности бруса поперечными пропилами для перекрытий.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение прочности каркаса модульного здания, простота изготовления элементов каркаса, упрощение сборки каркаса и тем самым уменьшение его стоимости изготовления.
Указанный технический результат достигается тем, что при реализации изобретения каркас модульного здания, включающий основание и потолочное перекрытие с поперечными и продольными балками, несущие угловые стойки, и средние стойки, собран из одного вида ЛСТК, а именно, из шляпного профиля с полками, выполненного в виде целого шляпного профиля, каркасного шляпного профиля, у которого одна кромка не имеет отгиба, и П-термопрофиля, у которого две кромки не имеют отгибов, и которые изготовлены на одной линии оборудования для профилирования однотипных профилей с регулируемой шириной, и несущего профлиста с трапециевидными ребрами жесткости. При этом в основании и в потолочном перекрытии продольные и поперечные балки изготовлены из каркасного шляпного профиля, причем на всех балках с обеих сторон отрезаны части отгибов на величину, равную высоте каркасного шляпного профиля, при этом также поперечные балки вставлены вовнутрь профилей продольных балок с обеих сторон так, что они образуют после скрепления с помощью крепежа основание в виде параллелепипеда, в котором балки ориентированы отгибами каркасного шляпного профиля вверх, а полками наружу. Потолочное перекрытие также собрано аналогично основанию, а каждая несущая угловая стойка выполнена из двух каркасных профилей, равных высоте модульного здания, и вложенных друг в друга, так, чтобы были сопряжены их технологические углы, при этом полки одного каркасного профиля скреплены с кромкой без отгиба другого каркасного профиля, образуя таким образом технологический угол каждой из четырех несущих угловых стоек, установленных вертикально на углах основания так, что технологические углы несущих угловых стоек совпадают с углами основания, а отгибы несущих угловых стоек закреплены на отгибах балок основания. При этом потолочное перекрытие установлено на несущие угловые стойки так, что их технологические углы совпадают с углами потолочного перекрытия, а отгибы балок потолочного перекрытия ориентированы вниз и закреплены на отгибах несущих угловых стоек. Кроме того в полости основания параллельно поперечным балкам установлены лаги для пола, а в полости потолочного перекрытия - пролеты для потолка, выполненные из сдвоенного П-термопрофиля с шириной сдвоенной полки, равной ширине полки каркасного шляпного профиля, с шагом, кратным стандартной ширине утеплителя, а также в нишах, ограниченных отгибами поперечных и продольных балок, отгибами несущих угловых стоек и отгибами средних стоек, установленных на отгибах балок, размещены несущие профлисты с трапециевидными ребрами жесткости с чередованием «стойка - два профлиста, стойка - два профлиста и т.д.», и кроме того против каждой средней стойки в основании дополнительно размещена лага для пола из сдвоенного П-термопрофиля.
Преимуществами заявляемой конструкции каркаса модульного здания является реализация всей конструкции из одного вида ЛСТК - шляпного профиля с использованием в качестве вертикальных стен несущего профлиста с трапециевидными ребрами жесткости, что позволяет обеспечить прочность и несущую способность каркаса в целом, за счет особенностей конструирования несущих угловых стоек и применения несущего профлиста с трапециевидными ребрами жесткости, а также за счет распределения стеновой нагрузки на несущий профлист и на несущие угловые и средние стойки, и кроме того уменьшить стоимость изготовления каркаса благодаря изготовлению разного вида шляпного профиля на одной линии оборудования для профилирования однотипных профилей с регулируемой шириной, и упрощению сборки каркаса модульного здания за счет применения однотипного профиля с согласованными размерами, а также уменьшению количества человеко-часов на сборку одного каркаса и исключению отделочных наружных работ за счет имеющегося товарного вида несущих элементов каркаса.
На фиг. 1 представлены поперечные сечения элементов ЛСТК, где а - шляпный профиль (ШП), b - каркасный шляпный профиль (КШП), с - П-термопрофиль; на фиг. 2 представлен вид спереди на продольную и поперечную балки из КШП; на фиг. 3 - вид сверху на продольную и поперечную балки из КШП; на фиг. 4 - вид слева на продольную и поперечную балки из КШП; на фиг. 5 - вид со стороны поперечной балки на основание каркаса; на фиг. 6 - вид со стороны продольной балки на основание каркаса; на фиг. 7 - вид сверху на основание каркаса; на фиг. 8 - формирование несущей угловой стойки из двух элементов КШП; на фиг. 9 - схема установки несущей угловой стойки на угол основания; на фиг. 10 - поперечное сечение лаг для пола и пролетов для потолка из П-термопрофиля; на фиг. 11 - вид сверху на основание каркаса с лагами для пола; на фиг. 12 - вид снизу на потолочное перекрытие каркаса с пролетами для потолка; на фиг. 13 - вид снаружи на боковую стенку каркаса; на фиг. 14 - вид снаружи на боковую стенку каркаса со средней стойкой из ШП; на фиг. 15 - разрез А-А боковой стенки каркаса со средней стойкой из ШП и несущими профлистами; на фиг. 16 - вид снаружи на боковую стенку каркаса со средними стойками из ШП и частичной установкой трех несущих профлистов.
Каркас 1 модульного здания состоит из основания 2, потолочного перекрытия 3, несущих угловых стоек 4 и несущих профлистов 5. Элементы каркаса 1 выполнены из шляпного профиля (ШП), каркасного шляпного профиля (КШП) и П-термопрофиля (П-профиль с просечками), поперечные сечения которых представлены на фиг. 1. ШП имеет следующие конструктивные элементы: отгибы 6, кромки 7 и полку 8. КШП является шляпным профилем без одного отгиба и имеет следующие конструктивные элементы: отгиб 6, кромки 7 и 9, полку 8 и технологический угол 10. Основание 2 состоит из двух поперечных 11 и двух продольных 12 балок, выполненных из КШП, у которых отрезаны края отгибов 6 на величину L, равную ширине отгиба КШП, согласно фиг.2 и 3. Короткие стороны каркаса 1, являющиеся короткими сторонами основания 2, образованы поперечными балками 11. Продольные стороны каркаса 1, являющиеся продольными сторонами основания 2, образованы продольными балками 12. Основание 2 собрано таким образом, что поперечные балки 11 вставлены внутрь профилей продольных балок 12 с обеих сторон так, что кромки КШП без отгибов 9 ориентированы вниз, а отгибы КШП 6 - вверх, при этом полки КШП 8 направлены наружу согласно фиг. 5 и 6. После сборки основание 2 каркаса 1 имеет вид, представленный на фиг. 7. Аналогичным образом собрано потолочное перекрытие 3. Каркас 1 содержит четыре несущие угловые стойки 4, каждая из которых состоит из двух профилей КШП с высотами, равными заданной высоте каркаса 1 и вложенными друг в друга так, что их технологические углы 10 оказываются сопряженными и образуют технологический угол 13 несущей угловой стойки 4, так как это представлено на фиг. 8. Несущие угловые стойки 4 установлены вертикально на углах основания 2 согласно фиг. 9. При этом технологические углы 13 несущих угловых стоек 4 совпадают с углами основания 2, а отгибы 6 несущих угловых стоек 4 закреплены на отгибах 6 балок основания 2. Потолочное перекрытие 3 каркаса 1 ориентировано отгибами 6 поперечных 11 и продольных 12 балок вниз и установлено на несущие угловые стойки 4, так что технологические углы 13 несущих угловых стоек 4 совпадают с углами потолочного перекрытия 3, а отгибы 6 несущих угловых стоек 4 закреплены на отгибах 6 балок потолочного перекрытия 3. В полости основания 2 параллельно поперечным балкам 11 установлены лаги для пола 14 (см. фиг. 11), а в полости потолочного перекрытия 3 установлены пролеты для потолка 15 (см. фиг. 12), выполненные из сдвоенного П-термопрофиля с шириной сдвоенной полки, равной ширине полки КШП согласно фиг. 10. с шагом т, кратным стандартной ширине утеплителя (на фигурах не показан). На всех сторонах каркаса 1 для монтажа несущих профлистов 5 с трапециевидными ребрами жесткости по необходимости установлены средние стойки 16 из элемента ШП, которые устанавливают на отгибах 6 продольных 12 и поперечных 11 балок с чередованием: два профлиста - стойка, два профлиста - стойка и т.д. (см. фиг. 14, 15, 16) так, что образованы технологические ниши 17, ограниченные по периметру отгибами 6 поперечных 11 и продольных 12 балок, несущих угловых стоек 4 и средних стоек 16, и с глубиной, равной высоте кромок 7 балок и стоек. На всех сторонах каркаса 1 в технологические ниши 17 установлены несущие профлисты 5 с трапециевидными ребрами жесткости, ориентированные ребрами жесткости вертикально так, что они по всему периметру вложены в нишу 17 и закреплены на отгибах 6 балок и стоек, согласно фиг. 15 и 16. В основании 2 против каждой средней стойки 16 дополнительно подведена лага для пола 14 из сдвоенного П-термопрофиля.