НЕСУЩИЙ РАМНЫЙ КАРКАС

Решение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущего каркаса рамной опоры под перекрытия, при изготовлении лесов, опалубки для проведения строительных работ, в частности, при изготовлении перекрытий, балок, потолочных ригелей, при выполнении общестроительных, фасадных работ по поддержанию конструкций или для других строительных и ремонтных работ, проводимых на относительно большой высоте.
Известна опора под опалубку, которая содержит каркас, образованный последовательным соединением нижней концевой рамы, боковых рам и верхней концевой рамы, каждая из которых имеет узлы соединения с верхними и/или нижними рамами и выполнена из расположенных под прямым углом друг к другу трубчатых элементов (см. патент РФ №2386762 на изобретение, «Опора под опалубку», МПК 9 Е04G 1/00, опубликовано 20.04.2010). Боковые рамы выполнены одинаковой ширины и двух разных по высоте линейных размеров, установлены попарно ярусами один над другими с чередованием боковых рам одного размера и боковых рам другого размера, при этом каждый ярус опоры образован двумя боковыми рамами, установленными в параллельных вертикальных плоскостях, и каждая из рам размещена под углом 90° к нижележащей раме. Опора снабжена по крайней мере одной диагональю, выполненной из хвостовой части, срединной трубчатой части и верхней части. Хвостовик снабжен средствами крепления к поперечному ригелю, выполненному на боковой раме. Верхняя часть диагонали выполнена в виде захвата с возможностью взаимодействия с ответным элементом, закрепленным на кронштейне боковой рамы. Опора обеспечивает жесткость конструкции, устойчивость, а потому способна выдержать большие нагрузки, однако сложность конструкции не всегда оправдана, и часто для выполнения определенных работ нет необходимости обращаться к столь сложным как в изготовлении, так и при монтаже/демонтаже конструкциям, чтобы выполнить работы при достаточной степени безопасности. Низкая степень унификации составных элементов конструкции замедляет процесс изготовления и монтажа опоры, увеличивает себестоимость.
Известна опора под опалубку - строительная тура серии ТТ-2000Ш производства ООО «Техноинт-16», которая выполнена в виде многоярусного несущего каркаса, ярусы расположены один над другим, каждый ярус образован парой боковых рам, установленных в параллельных вертикальных плоскостях, и парой ригелей, установленных также в параллельных вертикальных плоскостях, перпендикулярных плоскостям рам, которые жестко связаны между собой этими ригелями (см. страницы сайта http://www.tehnoint.ru/cgi-bin/go.pl?i=35).
Известна опора под опалубку - вышка-тура серии УЛТ-120, поставщик ООО «Авери», которая выполнена в виде многоярусного несущего каркаса, ярусы расположены один над другим, каждый ярус образован парой боковых рам, установленных в параллельных вертикальных плоскостях, и парой ригелей, установленных также в параллельных вертикальных плоскостях, перпендикулярных плоскостям рам, которые жестко связаны между собой этими ригелями с помощью узла соединения типа Cup-Lock (см. страницы сайта http://kazan.tiu.ru/р6860269-obemnaya-opalubka-pod.html). Эта опора в нижней своей части снабжена опорами стоек, которые выполнены регулируемыми по высоте. Верхние части стоек рам верхнего яруса снабжены унивилками, которые также выполнены регулируемыми по высоте.
Указанные опоры легко собираются и разбираются, удобны при транспортировке. Вертикальные элементы опор являются основной несущей частью каркаса, а горизонтальные элементы, в частности, ригели, обеспечивают определенную жесткость ее конструкции. При работе опоры в качестве опалубки под вертикальной нагрузкой за счет горизонтальных элементов одного уровня указанная нагрузка равномерно распределяется на все вертикальные элементы этого уровня. Однако вследствие расположения всех боковых рам во всех ярусах опоры в одних и тех же параллельных плоскостях при большом значении величины нагрузки, превышающей допустимую, возникает вращающий момент, что приводит к деформации и разрушению конструкции. Вышка-тура как несущий каркас - опора - с сайта http://kazan.tiu.ru/p6860269-obemnaya-opalubka-pod.html) выбрана в качестве наиболее близкого аналога.
Задачей является повышение жесткости конструкции, возможности повышения величины предельной нагрузки для нее при сохранении ее простоты и простоты монтажа/демонтажа конструкции.
Задача решается предложенной конструкцией несущего каркаса опоры, который, как и в прототипе, состоит из нескольких ярусов, собранных по высоте и состоящих каждый из пары боковых рам одинаковых габаритных размеров, и пары ригелей. В каждом ярусе рамы установлены в боковых плоскостях каркаса напротив друг друга, параллельно друг другу. Ригели также в каждом ярусе расположены попарно, напротив друг друга, в плоскостях, параллельных друг другу. Каждый ригель в своем ярусе жестко соединяет соседние стойки рам, расположенных напротив друг друга, с помощью узла соединения типа Cup-Lock, при этом плоскости расположения ригелей установлены к плоскостям расположения рам под прямым углом в 90°. Стойки рам одного яруса соединены со стойками рам соседних ярусов с помощью соединительных элементов. Стойки рам нижнего яруса установлены в опорах, которые могут быть выполнены регулируемыми по высоте. Верхние части стоек рам верхнего яруса снабжены унивилками, которые могут быть выполнены регулируемыми по высоте. В сборе с рамами других ярусов стойки рамы образуют четыре угловых стойки каркаса, являющиеся его ребрами в образующемся прямоугольном параллелепипеде каркаса.
Отличием предложенного решения от прототипа является следующее:
- плоскости рам одного яруса расположены под прямым углом (90°) к плоскостям рам соседнего яруса (последующего и предыдущего), в шахматном порядке;
- плоскости ригелей одного яруса расположены под прямым углом (90°) к плоскостям ригелей соседнего яруса (последующего и предыдущего), в шахматном порядке;
- стойки рам одного яруса соединены со стойками перпендикулярных им рам соседних ярусов с помощью соединительных элементов - втулок с наружным диаметром меньше внутреннего диаметра стойки рамы;
- каждая втулка выполнена с кольцеобразным выступом по отношению ко всей наружной ее поверхности.
На фигуре 1 отображена конструкция несущего каркаса опоры. На фигуре 2 показана конструкция стоек, соединяемых посредством втулок, в разобранном виде. На фигуре 3 изображен узел соединения типа Cup-Lock горизонтального элемента - ригеля - к вертикальному элементу - стойке боковой рамы.
Конструкция несущего каркаса опоры (фиг.1) состоит из стальных боковых рам 1, выполненных из полой трубы Ду 40 (48 мм)×3 мм ГОСТ 3262-75, где Ду - диаметр условного прохода (внутренний диаметр трубы) 40 мм, с наружным ее диаметром 48 мм. Конструкция рам сварная, выполнена из отрезков труб: двух вертикальных длинных 1а, двух вертикальных коротких 1б и двух горизонтальных 1в. Крайние вертикальные отрезки 1а рамы служат ее стойками, а внутренние ее вертикальные отрезки 1б обеспечивают необходимую жесткость рам. Высота (длина) крайних вертикальных отрезков - стоек 1а рамы больше вертикальных внутренних отрезков 1б, причем высота стоек 1а выходит за пределы рамы как вниз, так и вверх по вертикали. Высота всех рам 1,2 м с учетом длины стоек 1а, ширина - 1,5 м. Рамы 1 в каркасе расположены поярусно, в каждом ярусе установлено по две рамы 1 в боковых плоскостях каркаса напротив друг друга, параллельно друг другу. В соседних ярусах плоскости рам 1 расположены под прямым углом (90°) к плоскостям рам соседнего яруса (последующего и предыдущего), в шахматном порядке. В конструкцию каркаса входят ригели 2, каждый из которых выполнен также из отрезка такой же трубы длиной 1,5 м, равной ширине рамы. Ригели 2 в каркасе расположены в одном ярусе попарно, напротив друг друга, в плоскостях, параллельных друг другу. В соседних ярусах плоскости ригелей 2 расположены под прямым углом (90°) к плоскостям ригелей соседнего яруса (последующего и предыдущего), в шахматном порядке. Каждый ригель 2 жестко соединяет соседние стойки 1а рам, расположенных напротив друг друга. Стойки 1а боковой рамы 1 каждого яруса соединены со стойками перпендикулярных им боковых рам соседних ярусов с помощью соединительных вставок - втулок 3 с наружным диаметром меньше внутреннего диаметра стойки 1а рамы (фиг.2). Для опоры концов стоек 1а соседних ярусов каждая втулка 3 выполнена с кольцеобразным выступом 3а по отношению к наружной поверхности втулки 3, примерно в средней своей части, как видно на фиг.2. Оба конца каждого ригеля 2 выполнены с фланцами 4 (фиг.3) для закрепления ригеля 2 на соседних внешних стойках 1а противоположных рам одного яруса, примерно в средней части стоек 1а, посредством элементов узла крепления 5 Cup-Lock, как это показано на фиг.3. Узел крепления 5 Cup-Lock конца ригеля 2 к стойке 1а рамы 1 выполнен в виде двух ответных чашеобразных частей, нижней 5а и верхней 5б. Нижняя, неподвижная часть 5а узла крепления Cup-Lock, установлена на стойке 1а примерно в ее средней части, а верхняя часть 5б, ответная нижней 5а, установлена с возможностью перемещения по высоте стойки 1а. Каждая часть узла крепления Cup-Lock выполнена с внутренней полостью с поверхностью, которая описывается уравнением поверхности тела вращения или его производной. Стойки 1а рам 1 нижнего яруса установлены в опорах 6 (фиг.1), которые могут быть выполнены регулируемыми по высоте. Верхние части стоек 1а рам 1 верхнего яруса снабжены унивилками 7, которые могут быть выполнены регулируемыми по высоте. Внешние стойки 1а рам 1 разных ярусов последовательно соединены друг с другом в шахматном порядке, с попеременным изменением расположения рам и ригелей в параллельных гранях каркаса от яруса к ярусу. В сборе с рамами других ярусов стойки 1а рамы образуют четыре угловых стойки каркаса, являющиеся его ребрами в образующемся прямоугольном параллелепипеде каркаса.
Конструкция каркаса опоры собирается следующим образом. Сначала нарезаются заготовки из стальной трубы в виде отрезков соответствующих размеров для ригелей и рам. К концам ригелей 2 жестко закрепляются сваркой или иным образом фланцы 4. Затем производится сварка заготовок 1а, 1б, 1в для получения всех унифицированных боковых рам общим габаритным размером 1,2 м × 1,5 м. При этом на стойки 1а примерно в их средней части монтируются составные элементы 5а, 5б узла крепления 5 Cup-Lock ригелей 2 к ним. Элементы 5а жестко закрепляются на стойках 1а. В месте расположения на стойке 1а нижнего элемента 5а узла крепления Cup-Lock устанавливается фланец одного конца ригеля 2 и жестко закрепляется на стойке 1а с помощью верхнего элемента 5б узла крепления Cup-Lock. Таким же образом на стойке 1а противоположно установленной раме закрепляется другой конец ригеля 2, а также в параллельной ему плоскости - второй ригель 2 этого же яруса, образуя прочную конструкцию одного яруса из двух параллельных рам, жестко соединенных со своими ригелями 2. Так собираются все ярусы рамной конструкции. Каркас опоры комплектуется втулками 3 для соединения стоек 1а рам 1 соседних ярусов. Стойки 1а боковых рам нижнего яруса устанавливаются в регулируемые опоры 6 в параллельных плоскостях напротив друг друга, например, с помощью винтовых гаек опор 6 (не показано), и фиксируются там. В стойки 1а нижнего яруса сверху с помощью соединительных втулок 3 устанавливаются стойки 1а прямоугольных рам 2 соседнего, более верхнего яруса, также в параллельных друг другу плоскостях, причем прямоугольные рамы второго яруса устанавливаются под углом в 90° к прямоугольным рамам первого яруса, образуя «шахматную» пространственную структуру рам 1 каркаса. При этом ригели 2 второго яруса, образуя своими плоскостями расположения с плоскостями расположения ригелей первого яруса прямой угол (90°), также формируют «шахматную» пространственную структуру ригелей 2 каркаса. Аналогичным образом устанавливаются последующие жесткие ярусы из рам 1 с ригелями 2 до набора требуемой высоты. На верхнюю часть стоек 1а рам 1 верхнего яруса устанавливаются регулируемые по высоте унивилки 7 с помощью винтовой гайки унивилки 7 (не показано), и фиксируются там. Использование регулируемых опор 6 и унивилок 7 позволяют выравнивать всю конструкцию каркаса по высоте, горизонтируя верхнюю плоскость каркаса. Сборка простого по конструкции каркаса рамной опоры из унифицированных элементов ограниченной номенклатуры деталей производится очень оперативно и без излишних подгонок и затрат времени. За счет «шахматной» пространственной структуры каркаса рамной опоры под перекрытия из собранных таким образом ярусов увеличена жесткость всей конструкции, и нагрузка, действующая на каркас опоры, независимо от направления ее воздействия, равномерно распределяется по всей площади основания каркаса. За счет равномерного распределения нагрузки по всей площади основания каркаса эта нагрузка по сравнению с конструкцией прототипа может быть увеличена. Расчеты показывают, что по сравнению с допустимой нормативной распределенной поверхностной нагрузкой в 250 кг/м2 для прототипа нормативная распределенная нагрузка на раму для предлагаемой конструкции составит не менее 90 кН.