СИСТЕМА СТРОИТЕЛЬНЫХ СВЕТОПРОЗРАЧНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
SYSTEM OF CONSTRUCTION TRANSLUCENT WALLING STRUCTURES

Изобретение относится к строительным светопрозрачным ограждающим конструкциям общественных и жилых зданий и сооружений, преимущественно для остекления балконов и лоджий.
Алюминиевые конструкции различных видов (раздвижные, створчатые, комбинированные и. т.п.) применяются, в основном, при остеклении лоджий и балконов, поэтому их еще называют алюминиевые окна. Несмотря на название "окна", это могут быть больших размеров витражи и даже стены. Благодаря своей высокой прочности, алюминиевый профиль несет очень большие нагрузки и менее подвержен деформации нежели деревянное или металлопластиковое окно.
Устойчивость к температурным колебаниям делает применение оконных конструкций из алюминия пригодными для любой климатической зоны. Существенный запас по прочности и надежность собираемой конструкции, антивандальные свойства и пожаростойкость - главные достоинства окон этого класса. Алюминиевые окна имеют также повышенную водонепроницаемость, звукоизоляцию, выдерживают перепады температур в диапазоне -80°-+100°C. Необходимый уровень тепло- и шумоизоляции достигается за счет толщины и количества воздушных камер в профилях конструкции.
При строительстве современных зданий и сооружений трудно добиться оригинальных решений и привлекательных эстетических форм без использования архитектурных фасадных профильных систем. Используя надежные и простые в монтаже профильные системы, можно создавать современные стильные фасады, окна и двери, светопрозрачные крыши, балконы и т.д. Выпуском системных профилей занимается множество мелких и крупных отечественных и зарубежных компаний, известные как в России, так и за рубежом. Среди российских производителей алюминиевых профильных конструкций хорошо зарекомендовали себя компании Алютех, Татпроф, Сиал, Инициал и еще ряд не менее известных изготовителей. Среди импортеров архитектурно-строительных системных профилей лидируют такие фирмы, как , Reynaers, Hueck, Wicona и др. Если сравнивать визуально между собой фасадные профильные системы, то особые различия между российскими и зарубежными фасадными конструкциями почти незаметны. Одни и те же элементы (ригеля, стойки, термомосты) могут незначительно отличаться геометрическими формами. К тому же множество элементов конструкций импортных системных профилей уже давно производятся в нашей стране. Основные отличия могут быть в конструктивных возможностях той или иной системы.
Классическая стоечно-ригельная фасадная система ALUTECH ALT F50 прекрасно зарекомендовала себя и широко применяется в странах СНГ. Она представляет собой видимую снаружи решетку алюминиевых профилей (стойки и ригели шириной 50 мм), на которую устанавливаются различные виды заполнения: стеклопакеты, стекло, сэндвич-панели и другие листовые материалы толщиной от 4 до 50 мм. Чтобы избежать мостиков холода, в системе предусмотрены теплоизоляторы - набор термовставок из твердого, ударопрочного поливинилхлорида (PVC-U-HI) и уплотнителей из вспененных материалов, которые обеспечивают различный уровень показателей термической изоляции всех элементов системы для необходимых температурных условий.
Три варианта соединения стойки и ригеля вкупе с возможностью использовать эти элементы как в качестве вертикальных, так и горизонтальных профилей каркаса фасада делают процесс создания фасадных конструкций максимально быстрым и удобным.
Стоечно-ригельная фасадная система ALT F50 и ее модификации не только гарантируют безопасность при возведении и эксплуатации таких зданий, но и позволяют выполнять смелые архитектурные формы, создавать современные конструкции с применением новейших достижений архитектурно-строительной сферы.
К недостаткам этой системы можно отнести ограниченность ее применения, в основном фасадам и витражам. Для остекления лоджий и балконов ее использовать нельзя без значительной модификации, а применение пластиковых и вспененных материалов в качестве теплоизоляции усложняет разборку конструкции при ее ремонте.
Для сплошного многоэтажного остекления балконов и лоджий применяют систему ALT-VC65. Система состоит из алюминиевых профилей без терморазрыва и сочетает в себе преимущества стоечно-ригельных фасадных и оконных систем. Каркас несущей конструкции изготавливается из стоек и ригелей, заполнения устанавливаются в каркас и фиксируются штапиками изнутри помещения. Предусмотрена возможность установки в каркас системы как «глухих» заполнений толщиной от 4 до 26 мм, так и раздвижных или распашных оконных створок. В качестве глухих заполнений может использоваться стекло, стеклопакеты, сэндвич-панели, магнезитовые плиты. Можно также устанавливать двойные заполнения: стекло и магнезитовая плита, стекло и металлический лист и т.п.
Установка блоков каркаса производится изнутри помещения, без использования лесов, что значительно упрощает и удешевляет монтаж, но т.к. сборка производится по месту, то требует подгонки отдельных элементов конструкции при участии квалифицированных мастеров, в результате увеличивается срок выполнения работ (Источник http://www.alutech-group.com/product/proflles/ef65/opisanie/).
Известен фасадный модуль с остеклением, содержащий выполненный с монтажным хвостовиком и несущей частью стоечный профиль с пазами, образованными I-образными выступами, ригельный профиль, профиль створки, имеющие пазы, образованные Г-образными и T-образными выступами, установленные в указанных пазах уплотнительные элементы и штапики, при этом штапики установлены со стороны монтажного хвостовика, причем боковые стороны монтажного хвостовика являются продолжением боковых сторон несущей части стоечного профиля, образующие пазы I-образные выступы расположены на ее боковых сторонах симметрично относительно оси профиля, при этом крайние из выступов имеют больший размер, а ригельные профили закреплены в указанных пазах с помощью крепежных элементов и подкладок, обеспечивающих заданный угол их наклона относительно стоечного профиля, кроме того, в верхней части монтажного хвостовика закреплена соединительная пластина (патент РФ №68571, опубл. 27.11.2007 г.).
Недостатками известного технического решения являются то, что модуль не состоит из универсальных независимых элементов полностью заводской сборки; чтобы закрепить стоечный профиль к стоечному профилю с монтажным хвостовиком и несущей частью необходимо снять штапик; отсутствует возможность стыковать модули по вертикали, т.к. в патенте показано только сочленение модулей по горизонтали; в монтажном узле (крепежный элемент) отсутствуют регулировки по 3-м осям.
Кроме того, к недостаткам можно отнести низкую водопроницаемость конструкций.
Известно ограждение лоджии или балкона (патент РФ №2347878, опубл. 27.02.2009 г.), которое содержит раму с боковыми вертикальными стойками, верхней, нижней балками в виде верхнего и нижнего ригелей, выполненных из одного основного и дополнительных профилей - адаптера и пластикового адаптера для последнего, пластиковой направляющей для первых двух, сухарей, выполненных в виде алюминиевых угловых соединителей рамы, подвижную створку, выполненную из каркаса, изготовленного из одного основного профиля, сухарей, выполненных в виде алюминиевых угловых соединителей створки или пластиковых закладных и двух дополнительных элементов в виде штапика и торцевого притвора подвижных створок, стекла, резинового уплотнения, и из листа закаленного строительного стекла с боковым, торцевым, встречным между бескаркасными створками затворами, неподвижные створки в сочетании с каркасными подвижными, выполненные со стеклом, неподвижным притвором, резиновым уплотнением, а бескаркасные неподвижные - со стеклом, затворами - встречным с зацепом между бескаркасными створками и торцевыми незацепляющимся.
Данное техническое решение вообще не предполагает изготовления готовых модулей в заводских условиях, а только подготовку отдельных деталей. Сборка каркаса из несущих профилей и установка в него заполнений происходит полностью на объекте, что приводит к низкой производительности и посредственному качеству конечного продукта.
Кроме того, такая конструкция не допускает модернизации, например установку дополнительных стекол, жалюзи или других защитных элементов, а также затрудняет ее ремонт и замену.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является система строительных ограждающих конструкций, которая включает ряд конструкций ограждения, содержащих каркас из алюминиевых стоек и ригелей (импостов), элементы заполнения каркаса и элементы их соединения (элементы эластичного уплотнения и элементы закрепления заполнения к каркасу штапик), также используются крепежные элементы С-образной конфигурации. Каркас выполнен из боковых профильных стоек расположенными в ограждающей конструкции по образующим ограждения и профильных ригелей с усами, снабженными элементом, который расположен вдоль ригеля в виде узкой полки. Такая форма элемента обеспечивает работу элемента уса, совместно с ригелем на сложный изгиб в разных плоскостях. Боковые стойки и верхний и нижний ригели соединены встык, таким образом, что торец ригеля устанавливается встык к боковой поверхности стойки по плоскости и снабжены С-образными крепежными элементами для установки эластичного уплотнения в их пазах. Закрепление листового заполнения в каркасе осуществляется посредством эластичного уплотнения и прокладок (штапиков) и C-образных крепежных элементов (Патент РФ №2101429 опубл. 10.01.1998 г.).
Соединение ригеля и стойки остается без изменения при любом виде архитектурного сооружения. При сборке каркаса ограждения конструкции, в который затем вставляется заполнение (стекло, стеклопакет, окно, дверь и т.д.), узел крепления стойки и ригеля каркаса остается без изменения, следовательно, и C-образные элементы, расположенные, на боковых поверхностях стоек и ригелей, остаются без изменения. В случае, если система предусмотрена для использования в зданиях и сооружениях с особыми условиями по климату, стойки и ригели каркаса могут быть выполнены сборными.
Монтаж и крепление модулей осуществляется посредством направляющих элементов, установленных на верхнем торце модуля и кронштейнов, закрепленных в стене здания.
Эта система ограждающих конструкций дает возможность модифицировать здание по замыслу архитектора более простыми средствами, но использование их для ограждения балконов и лоджий может быть малоэффективным, т.к. эти конструкции здания испытывают повышенные ветровые и другие климатические нагрузки и должны обладать достаточной прочностью, поэтому надежность известной системы не достаточна, а область ее применения сужается.
Задачей предлагаемого изобретения является создание строительных ограждающих конструкций, преимущественно балконов и лоджий, обеспечивающих надежную защиту от ветровых и других климатических нагрузок, сокращения времени монтажа отдельных модулей посредством полного изготовления их в заводских условиях, а также обеспечение высокой ремонтопригодности при эксплуатации.
Технический результат достигается за счет того, что в известную систему строительных ограждающих конструкций, состоящую из отдельных блоков (модулей), каждый из которых содержит каркас, выполненный из металлических боковых профильных стоек сложного сечения и с соединенными встык с ними нижнего и верхнего профильных импостов, заполненным листовым материалом, закрепленным посредством упругого уплотнения и штапика, причем в пазах профилей боковых стоек и импостов размещены уплотнения из упругого материала, профиль которых соответствует профилю соответствующего паза, в которые они вставлены, внесены изменения и дополнения, а именно:
- система выполнена из нескольких отдельных модулей заводской сборки, каждый из которых представляет каркас с листовым заполнением из прозрачного и/или непрозрачного материала;
- по крайней мере, один из модулей выполнен со створкой; или в виде ее;
- верхняя часть каждого модуля снабжена узлами стыковки и крепления его к монтажным элементам, закрепленным на перекрытии;
- каждый модуль дополнительно снабжен статическим усилителем, закрепленным на боковой стенке модуля и выполненным с возможностью размещения в его пазу закладных деталей.
Кроме того, внесено еще ряд изменений, позволяющих разнообразить выполнение тех или других конструктивных элементов ограждающих конструкций, как по требованию заказчика, так и конкретных технических возможностей, в частности:
- прозрачный и/или непрозрачный листовой материал может быть разделен дополнительными импостами и штапиками на несколько составных частей, расположенных в различных комбинациях, причем некоторые модули могут быть выполнены с заполнением, содержащим стеклопакет из двух или более листов;
- монтажные элементы модуля, закрепленные на перекрытии выполнены таким образом, что позволяют регулировать положение модуля при монтаже по трем осям;
- статический усилитель модуля, посредством закладных деталей (сухариков), крепится к перекрытию.
Профили различных элементов каркаса модуля (импостов, штапиков, створки и стыковочных узлов) выполнены из стандартных элементов, имеющих I-образные, или Г-образные, или Т-образные, или П-образные, или С-образные, или другой формы выступами или различной их комбинации, которые при соединении образуют отдельные камеры, которые могут быть как воздушными, так и заполнены ударопрочными уплотнениями. На практике сложилась ситуация, когда ведущие фирмы-изготовители используют для каждого элемента конструкции свой профиль.
Проведенный заявителем анализ уровня техники не выявил источников информации, в которых раскрыто техническое решение, характеризуемое совокупностью признаков или эквивалентных всем существенным признакам заявляемого решения, поэтому можно сделать вывод о соответствии последнего требованиям «новизны» и «изобретательского уровня».
Выполнение одного из возможных вариантов системы ограждения приводится ниже, а также приведены рисунки для лучшего понимания сущности предлагаемого технического решения.
Фиг. 1. Системы ограждения балкона и смонтированные заводские модули со стороны помещения.
Фиг. 2. То же, но со стороны улицы.
Фиг. 3. Возможные комбинации выполнения листового заполнения оконного блока.
Фиг. 4. Вертикальное сечение стыка модулей, с узлом примыкания к плите перекрытия.
Фиг. 5. Горизонтальное сечение стыка модулей, один из которых выполнен со створкой.
Фиг. 6. Монтажный узел модуля и фиксация в нем статического усилителя.
На Фиг. 1 показаны несколько смонтированных модулей и процесс монтажа очередного модуля (вид с внутренней стороны балкона). Каждый модуль 1 содержит: боковые стойки 2, нижний и верхний импосты 3, расположенные встык друг с другом и вместе со стоками образующие каркас модуля, дополнительные импосты 4, статический усилитель 5, направляющий элемент 6, перекрытие 7, листовое заполнение 8 каркаса модуля и элемент 9 монтажного узла.
На Фиг. 2 показаны те же элементы, но с наружной стороны (со стороны улицы). Стрелками показано направление монтажа очередного модуля.
На Фиг. 3 приведены возможные варианты выполнения листового заполнения 8 каркаса модуля. Буквами P1 и P2 обозначены непрозрачная и прозрачная части заполнения. На Фиг. 3 показано 14 типов заполнения, но их может быть и больше, т.к. возможно составление части листового заполнения из более мелких элементов.
На Фиг. 4 показано вертикальное сечение стыка двух модулей и монтажный узел модуля, расположенный на перекрытии. На нем кроме статического усилителя 5 и листового заполнения 8 показаны профиль 10 штапика, профиль 12 импоста 3, воздушные камеры 11, образованные соединением профилей импоста 3 и штапика 10, камеры 13 импостов 3, центральная камера 14, расположенную между импостами 3 соседних по вертикали модулей, упругие элементы 15, расположенные между П-образными полками 21 профилей импостов 3, штапики 16, соединение 17 его с профилем импоста 3, воздушные камеры 18, образованные профилями штапиков и импоста, Г-образный выступ на профиле импоста, разъем 20, расположенный в центральной камере 14 и фиксирующий положение соседних модулей, соединение 22 штапиков 16 с профилем импоста, U-выступы 23 профиля импоста 3, верхняя часть листового заполнения 8 содержит непрозрачный элемент 24 и прозрачный (стекло) 25 нижнего модуля, между которыми расположены: алюминиевая вставка 26 и упругое уплотнение 29.
На Фиг. 4 также показан дополнительный импост 4, имеющий профиль 27, причем некоторые элементы профиля аналогичны профилю 12 импоста 3 и имеют одинаковые с ними номера позиций. Это относится к штапику 10, камерам 11, 18 и соединениям их с профилем импоста 4. Профиль импоста имеет два U-образными выступа 28 и камеру 30, образующуюся профилем импоста 4 и листовым заполнением модуля. На Фиг. 4 показано крепление модуля к перекрытию 7 и монтажные узлы, используемые при монтаже модулей. Верхняя часть статического усилителя 5 прикрепляется к перекрытию 7 снизу посредством сухарного профиля 31 снабженного пластиной 32. Сухарный профиль 31 расположен в пазу статического усилителя (снизу и сверху). Монтажный узел модуля содержит плиту - основание 33, к которой крепятся дополнительные плиты 34 и 35. Верхний модуль крепится к основанию 33 кронштейном 36 посредством кронштейна 37. Декоративная крышка 38 закрывает конструкцию основания 33.
На Фиг. 5 показано стыковочное сечение двух модулей по горизонтали, причем один из модулей выполнен частично или полностью в виде створки. Кроме того, следует отметить, что профиль боковых стоек 2 аналогичен профилю импостов 3, но для их различения используется сквозная нумерация.
На Фиг. 5 показаны: профиль штапика 39, профиль 40 боковой стойки 2, профиль створки 41, упругий элемент 42, расположенные в пазах, образуемых П-образными полками 51 профиля 40 боковых стоек 2, камеры 43 и 44 образованные соединением профиля 40 с профилем штапика 39. Между основными камерами 45 профилей 40 образуется центральная камера 46, в которой размещен разъем 55. На Фиг. 4 также показано крепление статического усилителя 5 к стойке 2, которое осуществляется винтами (на Фиг. 5 не показаны), и фигурного уплотнения 54, обеспечивающего его контакт с П-образной полкой 51. Камера 47, образованная посредством соединения профиля 40 боковой стойки с профилем 41 створки. Г-образный профиль 41 содержит камеру 48. На внешней стороне профиля 40 размещены Г (57) и U (50)-образные выступы. Прижим уплотнителей 49 и 58 обеспечивается посредством профиля створки 41 и штапика 56 к профилю 40 боковой стойки 2. С обеих сторон листового заполнения 8 установлены уплотнения 53.
На Фиг. 6 показаны (не все) элементы фиксации модуля 1 при его монтаже, расположенные на балконном перекрытии. На ней показан статический усилитель 5, который нижним сухарным профилем 31 фиксируется к плите 35, представляющим элемент с пазом и закрепленную на монтажном основании 33, представляющую П-образную конструкцию с закрепленной на них плитой, в которой выполнены пазы. На Фиг. 6 показан также кронштейн 37 для подвеса модуля.
Изготовление модулей светопрозрачного строительного ограждения не вызывает трудностей, т.к. осуществляется в заводских условиях на специализированных станках. Профили всех элементов модуля (боковых стоек, импостов, штапиков створки и т.д.) выполняются экструзионным способом, что обеспечивает качество отдельных деталей. После изготовления отдельных элементов конструкции осуществляется посредством сборка модуля с установкой в каркас его листового заполнения. Набор модулей производится в соответствии с пожеланиями клиента и конструктивно могут отличаться как количеством листов заполнения, так и комбинацией расположения прозрачных и непрозрачных элементов в листах, их материале и т.п. Заполнение воздушных камер, образовавшихся при сборке в профилях элементов рамы модуля, зависит от климатических особенностей региона и ветровой нагрузки на модуль. Для упрочнения модуля в эти камеры могут быть вставлены уплотнения (как упругие, так и из твердого материала), по форме соответствующие форме паза. Для удобства транспортировки, статические усилители с модулей снимаются и маркируются.
Схема монтажа модулей поясняется Фиг. 1 и 2 и осуществляется с помощью крана и монтажных элементов, которые были приведены выше. После фиксации модуля на направляющих и подвеса его на кронштейнах осуществляют установку нижнего сухаря статического усилителя на перекрытии, затем осуществляют прикрепление его к профилю боковой стойке модуля с помощью винтов или другого монтажного крепежа. При монтаже модулей конструкция монтажного узла позволяет регулировать положение модуля в широких пределах.
Изготовление каждого модуля в заводских условиях повышает качество и точность их сборки, значительно сокращает время монтажа, позволяет обеспечить достаточную прочность при любых ветровых нагрузках посредством заполнения свободных камер и пазов дополнительными материалами, одновременно повышая водонепроницаемость и шумовые параметры строительного ограждения.
Учитывая то, что крепление отдельных элементов конструкции и отдельного модуля осуществляется посредством упругих уплотнений, обеспечивается высокий уровень ремонтоспособности системы, в том числе и модульной замены.
В настоящее время, на основании длительных опытно-промышленных испытаний заявляемой системы, закончены работы по созданию технической документации на серийное производство различных модулей.