КОНСОЛЬ КРОНШТЕЙНА НАВЕСНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Техническое решение относится к строительству, а точнее к области изготовления, установки и эксплуатации навесных конструкций (например, фасадов) и может быть использовано при изготовлении одного из элементов навесной конструкции (фасада) - консоли кронштейна.
В последнее время все большее распространение в строительстве промышленных и жилых зданий получают технологии, направленные на улучшение температурного баланса «помещение-улица».
Эти технологии обеспечивают наиболее комфортное и экономичное использование помещений, при этом существенным образом влияют на увеличение сроков эксплуатации таких помещений, поскольку стены таких зданий в меньшей степени подвержены разрушению от воздействия перепадов температур, наличия влаги и пр.
Одной из таких технологий является установка и эксплуатация на внешней поверхности зданий навесных фасадных систем.
Как правило, такая система состоит из кронштейна, содержащего консоль, узел фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, узел размещения навешиваемых элементов, а также элементов упора (упорных площадок, упорных винтов) консоли на какую-либо поверхность.
Одним из важнейших элементов такой системы является кронштейн, а точнее один из элементов кронштейна - «консоль», поскольку от ее конструкции и прочностных характеристик существенным образом зависит возможность всей навесной конструкции выдерживать нагрузки от навешиваемых элементов.
Конструкции консолей кронштейнов и, непосредственно, самих кронштейнов хорошо известны из уровня техники, например, из патентной информации: FR 2802561 (A1), Е04F 13/08, 22.06.2001 г., ЕР 0566829, Е04F 13/08, 27.10.1993 г., СА 2896974 (A1), Е04F 13/08, 17.07.2014 г., ЕР 0869232 (A1), Е04F 13/08, 07.10.1998 г.
В перечисленных публикациях приведены кронштейны, характеризующиеся наличием консоли, а также элементами крепления кронштейна к стене здания и элементами, предназначенными для размещения и фиксирования облицовочного материала, непосредственно на кронштейне.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является техническое решение - консоль кронштейна навесной конструкции, раскрытое в описании к патенту ЕР 0235757, Е04F 13/08, 09.09.1987 г. (ближайший аналог-прототип).
В описании ближайшего аналога консоль кронштейна представляет собой металлическую пластину, имеющую основание, а также внутреннюю и наружную торцевые поверхности. Консоль кронштейна выполнена в форме прямоугольной трапеции (прямоугольный треугольник с незначительно усеченной верхней частью).
Описанный в аналоге кронштейн содержит консоль, узел фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, узел размещения навешиваемых элементов на консоли кронштейна и узел упора консоли на опираемую поверхность (например, стену).
Использование широкого спектра декоративных (облицовочных) материалов приводит к тому, что все более высокие требования предъявляются к прочностным характеристикам элементов, составляющих кронштейн, в том числе, консоли кронштейна.
В частности, неправильный инженерный расчет на удельную предельную (допустимую) нагрузку на консоль кронштейна может привести к разрушению кронштейна и, как следствие, фасада в целом.
Опыт изготовления, установки и эксплуатации фасадных систем различных конструкций и модификаций, а также анализ перечисленных аналогов позволил прийти подателю настоящей заявки к заключению о том, что сварное соединение консоли такого типа кронштейна и узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, обладает ограниченными прочностными характеристиками, что является существенным недостатком.
Практика и компьютерное моделирование показали, что наиболее уязвимым к механическому разрушению под нагрузкой (т.е. с точки зрения прочности) является верхняя часть консоли кронштейна, к которой крепится (приваривается тавровым швом) узел фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте (см. фиг. 1 прототипа). В верхней части консоли в месте приваривания узла образуется мощнейший концентратор напряжений, что способствует разрушению консоли кронштейна даже при незначительном увеличении нагрузок.
Упомянутый концентратор напряжений возникает вследствие приваривания (например, встык) к верхней торцевой поверхности консоли кронштейна - «U-образного» зубчатого элемента узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте. «U-образный» зубчатый элемент узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте выполняется, например, из одной гнутой металлической пластины или двух металлических пластин с вогнутыми окончаниями.
Задача полезной модели состоит в разработке консоли кронштейна навесной конструкции усовершенствованного типа, позволяющей устранить указанный выше недостаток, сохранив при этом возможность регулирования положения консоли кронштейна по высоте.
Технический результат полезной модели заключается в улучшении прочностных характеристик консоли кронштейна, а также повышении несущей способности кронштейна в целом, за счет возникновения механического зацепления элементов кронштейна, что влечет за собой снижение концентрации напряжений в верхней части консоли.
Указанная задача решается следующим образом.
В предлагаемой консоли кронштейна навесной конструкции, представляющей собой металлическую пластину, имеющую основание, а также наружную и внешнюю торцевые поверхности, в верхней части консоли - по направлению от внутренней торцевой поверхности к внешней торцевой поверхности выполнен вырез.
Вырез в консоли кронштейна может быть выполнен длиной, соответствующей ширине привариваемого элемента узла регулирования расположения консоли кронштейна по высоте.
Кроме того, вырез может быть выполнен шириной, соответствующей толщине привариваемого элемента узла регулирования расположения консоли кронштейна по высоте.
Вместе с тем металлическая пластина может иметь форму прямоугольной трапеции, прямоугольную, а также треугольную форму.
Кроме того металлическая пластина может иметь дополнительный вырез, обеспечивающей снижение массы консоли кронштейна.
В некоторых случаях металлическая пластина может быть выполнена из сваренных в единую конструкцию частей или из пластинчатых элементов, соединенных в единую конструкцию посредством соединительных элементов (болты, заклепки и пр.).
Как видно, поставленная задача решается, а технический результат достигается, главным образом, за счет выполнения в верхней части консоли кронштейна выреза (9) - по направлению от внутренней торцевой поверхности к внешней торцевой поверхности.
Последующее (при сборке кронштейна) размещение в вырезе (9) «U-образного» зубчатого элемента узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте - перед сваркой с консолью (1), позволяет обеспечить более прочное соединение консоли (1) и элементов узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, т.к. в вырезе (9) образуется прочное механическое зацепление консоли (1) и «U-образного» зубчатого элемента (2).
При этом после сварки зона концентрации напряжений, которая была локализована в верней части консоли (1) (в месте сварки) значительным образом рассеивается по телу консоли (1).
Решение поставленной задачи было получено в результате практического эксперимента, которому предшествовало инженерное исследование известной и ставшей традиционной конструкции консоли кронштейна на наличие наиболее уязвимых, с точки зрения обеспечения его несущей способности, мест.
Упомянутые исследования были осуществлены как в теории, с использованием компьютерной техники, так и на практике.
Ниже приводятся описание графических материалов, поясняющих один из вариантов осуществления полезной модели.
Фиг. 1 - общий вид кронштейна в сборе,
Фиг. 2 - общий вид консоли кронштейна с вырезом,
Фиг. 3 - варианты выполнения консоли кронштейна трапецеидальной, прямоугольной и треугольной формы,
Фиг. 4 - общий вид и вид сбоку металлических пластин с вогнутыми окончаниями с одной из сторон, образующих при их соединении (сварки) в вырезе (9) консоли «U-образный» зубчатый элемент узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте.
Фиг. 5 - общий вид консоли кронштейна, собранной в единую конструкцию из пластинчатых элементов (частей), соединенных между собой посредством сварки,
Фиг. 6 - общий вид консоли кронштейна, собранной в единую конструкцию из пластинчатых элементов (частей), соединенных между собой посредством соединительных элементов: болтов, заклепок и пр.
На фиг. 1-6.
1 - консоль,
2 - «U-образный» зубчатый элемент узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, собранный из двух металлических пластин (13) с вогнутыми окончаниями на одной из их сторон, или выполняется, например, из одной гнутой зубчатой металлической пластины.
3 - опорная планка («полка», «рейка») с косым вырезом узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте,
4 - винт (анкер, шпилька, болт) узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, обеспечивающий закрепление кронштейна,
5 - скоба фиксации (крепления) «U-образного» зубчатого элемента узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте,
6 - основание консоли,
7 - внутренняя торцевая поверхность консоли,
8 - внешняя торцевая поверхность консоли,
9 - вырез,
10 - узел опирания навешиваемых элементов,
11 - упорная площадка внутренней торцевой поверхности консоли, обеспечивающая устойчивое расположение кронштейна на опорной поверхности (например, стене здания). Может представлять собой винтовой упор.
12 - дополнительный вырез, обеспечивающий снижение веса консоли кронштейна,
13 - металлические пластины с вогнутыми окончаниями, образующие «U -образный» зубчатый элемент узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте,
14 - пластинчатые части консоли (1) кронштейна,
15 - соединительные элементы: болты, заклепки.
Как видно на графических материалах кронштейн состоит, в основном, из
- консоли (1), узла опирания (10) - для размещения на кронштейне навесных элементов навесной конструкции фасада и упорной площадки (11) - для устойчивого упора кронштейна в стену, а также -
- узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, состоящего из опорной планки (полки) (3), предназначенной для фиксирования кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, «U-образного», зубчатого элемента (2), состоящего, например, из одной или двух металлических пластин (13) с вогнутыми окончаниями на одной из сторон, а также винта (4) и скобы фиксации (5), обеспечивающих прижатие кронштейна к несущему основанию.
Консоль (1), представляет собой металлическую пластину, имеющую основание (6), а также внутреннюю (7) (обращенную к несущему основанию) и внешнюю (8) (обращенную наружу) торцевые поверхности.
В верхней части консоли (1) по направлению от внутренней (7) торцевой поверхности к внешней (8) торцевой поверхности выполнен вырез (9).
Вырез (9) в консоли (1) может быть выполнен длиной, соответствующей ширине привариваемого элемента (2) узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, например, ширине металлических пластин (13) с вогнутыми окончаниями, образующими «U-образный» зубчатый элемент (2).
Кроме того, вырез (9) может быть выполнен шириной (толщиной), соответствующей толщине привариваемого элемента (2) узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, например, толщине «U-образного» зубчатого элемента (2).
Вместе с тем, металлическая пластина (консоли) может иметь форму прямоугольной трапеции или прямоугольную или треугольную форму.
Кроме того металлическая пластина может иметь дополнительный вырез (12), обеспечивающей снижение массы консоли (1) кронштейна.
В некоторых случаях металлическая пластина может быть выполнена из соединенных в единую конструкцию пластинчатых элементов (13), например, посредством сварки (см. фиг. 5) или - соединительных элементов (14) (болтов, заклепок и пр.).
Ниже приводится один из примеров осуществления полезной модели.
Предварительно, например, из обычной листовой стали, изготавливают элементы кронштейна: консоль (1), упорную планку (3) для регулировки положения консоли кронштейна по высоте и крепления кронштейна к стене, «U-образные» зубчатые элементы (2) узла регулирования расположения кронштейна по высоте, опорные площадки (10) и (11).
В верхней части консоли (1) по направлению от внутренней торцевой поверхности (7) консоли (1) к внешней торцевой поверхности (8) консоли (1) выполняют вырез (9). Толщина выреза (9) может соответствовать толщине элемента (2), например, от 3 мм до 10 мм.
После этого упомянутые детали сваривают с образованием прочной конструкции.
При этом в отличие от существующих технологий изготовления аналогичных кронштейнов перед сваркой консоли (1) и узла регулировки расположения кронштейна по высоте (2, 3, 4 и 5), элементы (12), имеющие вогнутые окончания, размещают в вырезе (9) с образованием прочного механического зацепления перечисленных элементов кронштейна с образованием элемента «U-образной формы». После этого консоль (1) и упомянутый узел сваривают.
Затем приступают к установке кронштейна.
Винт (4) устанавливают на несущее основание, на винт (4) вкладывают опорную планку (3), на винт (4) навешивают кронштейн за «U-образный» зубчатый элемент, с зацеплением за опорную планку (3), устанавливают скобу (5) на винт (4), завинчивают гайкой на винт (4). При необходимости уровень расположения консоли кронштейна по высоте регулируют с помощью узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, посредством взаимодействия его элементов (2), (3), (4) и (5).
Упорная площадка (11) обеспечивает равномерное и устойчивое расположение кронштейна на поверхности несущего основания (например, стены).
В дальнейшем на узел опирания навешиваемых элементов (10) устанавливают и фиксируют элементы фасада, например, декоративный кирпич.
Таким образом, за счет перераспределения и снижения концентрации напряжений в месте сварного соединения консоли кронштейна и узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, достигается улучшение прочностных характеристик кронштейна и улучшение несущей способности навесной конструкции в целом.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается, главным образом, за счет выполнения в верхней части консоли кронштейна выреза - по направлению от внутренней торцевой поверхности к внешней торцевой поверхности с указанными выше параметрами.
Последующее (при сборке кронштейна) размещение в вырезе «U-образного» зубчатого элемента перед сваркой консоли и узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, позволяет обеспечить более прочное соединение консоли и узла т.к. в вырезе образуется прочное механическое зацепление консоли и «U-образного» зубчатого элемента узла. При этом после сварки зона концентрации напряжений, которая была локализована в верней части консоли (в месте сварки) значительным образом рассеивается.