Остов маломерного строения
CARCASS OF A SMALL-SIZED STRUCTURE

Предлагаемое изобретение относится к области строительства, а именно к устройствам каркасных конструкций маломерных строений, таких как различные технические производственные и бытовые помещения и комнаты - слесарные, дежурные, электросиловые, измерительные, трансформаторные и др. или, например, душевые и прочие сантехнические кабины, а также им подобные технические каркасные строения - будки, баки и контейнеры.
Основу каждого такого современного помещения или строения составляет Остов, состоящий из каркасного основания в виде каркасных рам боковых стенок помещения, выполненных преимущественно из металлического проката разного сортамента.
Самым распространенным в силу своей простоты и универсальности является фахверковый остов, состоящий из опирающихся на каркасное основание (в древесном исполнении на горизонтальную обвязку) вертикальных стоек (так же столбов, колонн, штанг, подпорок…) и поперечных горизонтальных или наклонных балок (ригелей, брусьев, лежней, перемычек…).
Технические решения в объеме почти 200 исполнений подробно приведены в Атласе деревянных конструкций К.Г. Гетц, Д.Хоор и др. М., Стройиздат, 1985. Конструктивно, за исключением средств крепления, металлоконструкции имеют идентичное структурное исполнение. При этом в качестве основных силовых элементов конструкций используются удельно прочные металлические профили - швеллеры, тавровые профили, линейные уголки, трубы круглого и прямоугольного сечений.
В течение многих лет и веков не только большие, но и малые каркасные строительные конструкции, строились в условиях относительно дешевого ручного труда непосредственно на месте их дальнейшей эксплуатации или использования. И это диктовалось также довольно ограниченными возможностями грузоперевозок и грузоподъемного оборудования и работ. В современном же мире потребность в маломерных строениях резко возросла в связи с уже массовым индивидуальным их использованием, особенно в области жилищного строительства, устройства санузлов, душевых кабин и др.
Повысились требования к точности изготовления составных узлов строений, скорости и точности их монтажа на объекте в максимально сжатые сроки, снижению сроков и общей стоимости работ.
Техническим эффектом заявляемого технического решения является расширение арсенала конструктивных решений, расширение возможности централизованного заводского изготовления в максимально собранном виде, с окончательными антикоррозионными или декоративными покрытиями и с минимальным использованием как неквалифицированного, так и ныне дефицитного и дорогостоящего профессионального строительно-монтажного ручного труда. Соответственно, имеет место повышение точности изготовления изделий, ускорение и снижение общей стоимости производимых работ.
Прототипом предлагаемого изобретения является типовая конструкция Остова маломерного строения, содержащего каркасное основание из образующих его периметр балок и вертикально (или наклонно) установленные на каркасном основании и скрепленные по угловым ребрам остова каркасные боковые рамы будущих стенок строения, состоящие из реберных стоек и соединяющих реберные стойки поперечных балок.
Вышеприведенный технический эффект предлагаемого изобретения достигается тем, что в заявляемой новой конструкции:
- по меньшей мере каждая реберная стойка каркасных боковых рам (а в идеале, для единообразия, простоты и красоты и их поперечные балки) выполнена в виде спаренного боковыми сторонами соединения прямоугольной трубы и линейного (сортаментного) уголка, который занимает на раме периферийное расположение;
- каждый линейный уголок прикреплен к прямоугольной трубе одним пером (крепежным пером) и установлен в положении с прямым продолжением внутренней или внешней стенки трубы, параллельной плоскости рамы; преимущественно это внутренняя по отношению к самому Остову стенка трубы;
- смежные каркасные боковые рамы состыкованы с плоским примыканием крепежного пера линейного уголка одной рамы к свободному перу линейного уголка другой рамы;
- хотя бы один из двух смежных линейных уголков в соединении смежных рам (а в идеале оба уголка) установлен свободным пером наружу остова;
- каждая балка каркасного основания выполнена также в виде спаренного соединения прямоугольной трубы и линейного уголка, при этом они скреплены обушками (углами) при параллельном положении стенок трубы и перьев уголка, при этом на каркасном основании линейные уголки занимают верхнее и наружное расположение и образуют на каркасном основании по его периметру периферийный уступ, а каркасные боковые рамы Остова установлены в этом уступе;
- вышеприведенные спаренные соединения прямоугольной трубы и линейного уголка могут быть выполнены из отдельных сортаментных деталей, скрепленных сплошным или прерывистым сварным швом;
- вышеприведенные спаренные соединения прямоугольной трубы и линейного уголка могут быть выполнены в виде единого целого: прокатом для металла, экструзией для термопластичных пластмасс или в форме свернутой тонкостенной полосы;
- в конструкции основания и боковых рам, собранных из отдельных сортаментных деталей, могут быть использованы труба и уголок одного размера.
Детальное выполнение конструкции Остова маломерного строения иллюстрируют чертежи и фотографии.
На Фиг. 1 дана структурная схема Остова - для упрощения позиционирования элементов конструкции и описания Прототипа.
На Фиг. 2 показан вид по поперечному (горизонтальному) разрезу А-А -по ребру Остова строения - по углу соединения каркасных боковых рам. Показаны правильные и неправильный варианты соединения.
На Фиг. 3 показан детальный вид по вертикальному разрезу Б-Б каркасного основания и каркасной боковой рамы.
На Фиг. 4 показаны перспективные варианты конструкции спаренного соединения прямоугольной трубы и линейного уголка.
На фото Фиг. 5 - Фиг. 8 представлен внешний вид Остова Бокса технического, изготовленного Заявителями по данному техническому решению.
Структурно (Фиг. 1) Остов маломерного строения содержит расположенное в плоскости 1 каркасное основание, состоящее из образующих периметр основания балок 2, 3, 4, и расположенные, в частности, в плоскостях 5, 6 каркасные боковые рамы (условно раздвинутые для наглядности), опирающиеся на основание и скрепленные между собой по угловым ребрам Остова.
Соответственно, каркасные боковые рамы (5, 6) состоят из реберных стоек 7, 8, (9, 10) и соединяющих реберные стойки поперечных балок 11,12 и поперечных балок 13, 14. Балки со стойками соединены жестко (сваркой или механически) в четырехугольники рам. (Прототип).
Варианты конструктивного выполнения и соединения каркасных боковых рам иллюстрируют альтернативные виды (Фиг. 2) по горизонтальному сечению А-А (Фиг. 1). (Детали основания на Фиг. 2 не показаны)
Все реберные стойки 7-10 каркасных боковых рам выполнены (Фиг. 2), каждая, в виде спаренного соединения боковыми сторонами прямоугольной трубы 15 или 16 и линейного уголка 17 или 18. Каждый линейный уголок занимает на раме периферийное положение, прикреплен к прямоугольной трубе одним пером 19 или 20 (крепежным), а второе перо 21 или 22 линейного уголка является пером свободным. Еще каждый линейный уголок установлен с однонаправленным продолжением своим крепежным пером одной из параллельных плоскости рамы стенок прямоугольной трубы - внутренней 23 и 24 (Фиг. 2-а) и Фиг. 2-б) или наружной 25 и 26 (Фиг. 2-в и Фиг. 2-д). При этом из двух смежных уголков либо оба уголка (Фиг. 2-а и Фиг. 2-б), либо по меньшей мере один их них (Фиг. 2-в и Фиг. 2-д) установлены с продолжением крепежным пером именно внутренней стенки прямоугольной трубы, и при этом они занимают положение свободным пером наружу Остова.
Соответственно смежные боковые каркасные рамы Остова соединены встык (Фиг. 2-а, Фиг. 2-в) или впритык (Фиг. 2-б, Фиг. 2-д) с примыканием наружного пера 21 или 22 уголка стойки одной каркасной боковой рамы к внутреннему крепежному перу 20 или 19 уголка стойки смежной каркасной боковой рамы. Это обеспечивает «потайное» и удобное для монтажа положение метизов крепления через предусмотренные в уголках стоек отверстия.
Выполнение соединения боковых каркасных рам по Фиг. 2-а и Фиг. 2-б является наиболее правильным - конструктивно рациональным и технологичным. Соединения рам по Фиг. 2-г, при которых оба линейных уголка обращены внутрь остова, являются нерациональными, нетехнологичными, неудобными для сборки, то есть в основном неправильными.
На Фиг. 3 показан вид по вертикальному разрезу Б-Б (Фиг. 1) Остова - по балке 4 каркасного основания, поперечным балкам 13 и 14 каркасной боковой рамы и поперечной балке потолочной каркасной рамы в варианте, когда конструкция потолочной рамы логично повторяет каркасное основание.
При наличии специфических конструктивных задач поперечные балки каркасных боковых рам или некоторые из них могут иметь произвольный профиль. Но по соображениям упрощающей все унификации целесообразно поперечные балки 11, 12, 13, 14 (Фиг. 1) каркасных боковых рам выполнить (Фиг. З, выносной узел В) идентично конструкции реберных стоек 7, 8, 9, 10, а именно из таких же и так же спаренных деталей - прямоугольной трубы 27 и линейного уголка 28.
Это же относится к конструкции балок каркасного основания (и каркасной потолочной рамы). Каждая поперечная балка каркасного основания (Фиг. З, выносной узел В) так же, как и угловые стойки каркасных боковых рам, выполнена в виде спаренного соединения прямоугольной трубы и линейного уголка, и здесь они соединены обушками (углами) с обеспечением параллельности горизонтальной 29 и вертикальной 30 стенок трубы горизонтальному 31 и вертикальному 32 перьям линейного уголка. При этом линейные уголки располагаются на верхней и внешней стороне основания с образованием по периметру основания периферийного уступа 33.
Каркасные боковые рамы установлены в периферийном уступе 33, ограничиваются перьями 31 и 32 линейного уголка с облегченным метизным креплением 34 и не особо нуждаются в дополнительном усиленном креплении. При этом к узлам крепления обеспечивается удобный, свободный доступ, узлы крепления не вторгаются во внутрирамное пространство, что в большинстве случаев обеспечивает возможность свободного, предварительного и окончательного изготовления и монтажа некоторого внутреннего заполнения и внутренней лицевой отделки стенок сооружения.
Горизонтальные стенки 29 прямоугольных труб каркасного основания удобно служат в качестве опоры для пола.
Простейшее (в начале пути) возможное исполнение спаренного боковыми сторонами соединения прямоугольной трубы и линейного уголка - точечной, прерывистой или иной сваркой из отдельных сортаментных деталей - показано в разрезе на Фиг. 3, узел В.
В целях максимальной унификации и повторяемости деталей конструкции Остова (коэффициенты унификации и повторяемости являются важными характеристиками совершенства конструкции) все прямоугольные трубы и конструкционные уголки каркасного основания, каркасных боковых рам, и каркасной рамы потолка могут быть выполнены (и изготовлены) соответственно из единого сортамента (один общий размер трубы и общий размер уголка). Технологически это существенно упрощает, ускоряет и удешевляет производство изделий.
Перспективные варианты выполнения показаны на Фиг. 4-а, - 4-г.
На Фиг. 4-а, 4-б показано монолитное выполнение профиля в виде единого целого. Для металла это спецсортамент горячего проката, для термопластичных полимеров это экструдированный профиль.
На Фиг. 4-в, 4-г показано выполнение спаренного соединения в виде свернутой жестяной полосы, например, из оцинкованного стального листа. Приспособления и оборудование для такого изготовления давно имеются.
Конструкция Остова в целом максимально отвечает задаче обеспечения возможности и удобства ее заводского изготовления с использованием станочного, автоматического сварочного и другого оборудования, использования кондукторов, шаблонов и мерительного инструмента, нанесения гальванических покрытий и финишных лакокрасочных покрытий. На окончательную сборку узлы Остова поступят в полностью скомплектованном виде и будут смонтированы рядовыми специалистами.
Заявляемое как предлагаемое изобретение, техническое решение разработано авторами-заявителями по конкретному техническому заданию состоятельного Заказчика, апробировано, отработано детально и получило его высокую оценку с требованием о патентной защите перед предстоящим использованием и планируемым расширенным промышленным освоением. Несмотря на затраты первичного освоения, разработанная конструкция уже обеспечила реальную экономию ассигнованных средств и сокращение сроков монтажа.
Фото сборочных единиц и в сборе Остова «Технического бокса» показаны на Фиг. 5 - Фиг. 8.
Опытная партия изделий - Остовов технических боксов (8 комплектов) - дооборудована Заказчиком многими внутренними комплектующими уже в процессе сборочных работ (это было удобнее) и будет введена в эксплуатацию в РФ совместно с основными объектами.