Соединительный узел мобильных каркасно-модульных зданий

Полезная модель относится к области строительства, в частности, к соединительным элементам, узлам, которые входят в состав конструктивной системы для зданий мобильных каркасно-модульных (далее ЗМКМ), применяемой в качестве несущего металлокаркаса при возведении быстровозводимых каркасных сборных строительных модуль зданий, которые могут быть применены как отдельные функциональные единицы, так и в качестве частей (модулей), используемых в модульном домостроении, в зданиях и сооружениях различного назначения, в том числе, но не ограничиваясь: жилых домах, общественных, административных, производственных общевойсковых зданий и др.
Из уровня техники известен источник информации WO 2019030546 A1, 14.12.2019, в котором раскрывается сборный строительный модуль, состоящий из несущего стального каркаса, наружной стены, потолка и пола, при этом сборный строительный модуль максимальных размеров 12000×3200×3600 мм (Д×Ш×H) содержит одну или несколько стальных рам, при этом стальная рама состоит из верхней рамы потолка и нижней рамы пола и колонн, где нижняя рама состоит из стальных продольных балок и поперечных балок и поперечин с шагом не более 62,5 см и уголка, а верхняя рама состоит из стальных продольных профилей и траверсы с шагом не более 62,5 см, а колонны выполнены из стальных профилей.
Из уровня техники известен источник информации GB 1350631 А, 18.04.1974, в котором раскрыт способ изготовления каркасного блока для коробчатого каркаса модульного здания, включающий обеспечение угловых металлических балок по периметру, каждая из которых имеет стенку и, по меньшей мере, одну полку, с множеством выступов, которые составляют одно целое с ней, выступают поперек нее и расположены на расстоянии друг от друга. с интервалами по его длине для обеспечения упоров для установки поперечных балок, удерживая пару указанных периметральных балок параллельно друг другу и на расстоянии друг от друга, размещая множество угловых металлических поперечных балок, каждая из которых имеет стенку и, по крайней мере, одну полку, параллельно между указанными периметральными балками, примыкающими друг к другу соответствующими полками поперечных балок и периметральных балок, примыкание стенки каждой поперечной балки к соответствующему выступу и к стенке каждой из двух периферийных балок, чтобы тем самым на каждом конце каждой поперечной балки образовался угол между стенкой поперечной балки и стенкой периметральной балки, и крепление поперечных балок к балки по периметру путем образования двух точечных сварных швов, соединяющих между собой каждую примыкающую пару полок, причем два точечных сварных шва расположены по диагонали поперек полок на разных расстояниях от указанного угла.
Кроме того, в данном источнике представлены сведения, касающиеся каркаса для модульного здания, содержащего пару параллельных угловых металлических балок по периметру, каждая из которых имеет стенку и по меньшей мере одну полку, причем каждая из указанных периметральных балок имеет множество встроенных в нее выступов, выступающих поперек нее, причем указанные выступы расположены с интервалами по длине указанных балок по периметру для обеспечения упоров для позиционирования поперечных балок, множество параллельных угловых металлических поперечных балок, расположенных на расстоянии друг от друга и проходящих между указанными балками по периметру, причем указанные поперечные балки имеют стенку и по меньшей мере одну полку, причем каждая из указанных поперечных балок имеет стенку, упирающуюся в один из указанных выступов на каждой из указанных балок по периметру, а также упирающуюся в стенку указанных балок по периметру с образованием угла между примыкающими стенками на каждом конце каждой поперечной балки, каждая поперечная балка также имеет по меньшей мере одну полку, примыкающую к соответствующим полкам указанных балок по периметру, и каждая примыкающая пара полок имеет первый точечный сварной шов, соединяющий их в углу рядом со стенками указанных балок, и второй точечный сварной шов, расположенный по диагонали вдоль указанной пары полок от указанного первого точечного сварного шва и на расстоянии, превышающем указанный первый сварной шов, от стенок указанных балок, так что стенки указанных периметральных балок и указанных поперечных балок усиливают друг друга, а полки указанных периметральных балок и указанных поперечных балок усиливают друг с другом и каждая примыкающая пара полок имеет первый точечный сварной шов, соединяющий их в углу рядом со стенками указанных балок, и второй точечный сварной шов, расположенный по диагонали вдоль указанной пары полок от указанного первого точечного сварного шва и отделенный дальше, чем указанный первый сварной шов, от стенки указанных балок таким образом, что стенки указанных периметральных балок и указанные поперечные балки усиливают друг друга, а полки указанных периметральных балок и указанных поперечных балок усиливают друг друга и каждая примыкающая пара полок имеет первый точечный сварной шов, соединяющий их в углу рядом со стенками указанных балок, и второй точечный сварной шов, расположенный по диагонали вдоль указанной пары полок от указанного первого точечного сварного шва и отделенный дальше, чем указанный первый сварной шов, от стенки указанных балок таким образом, что стенки указанных периметральных балок и указанные поперечные балки усиливают друг друга, а полки указанных периметральных балок и указанных поперечных балок усиливают друг друга.
К общим недостаткам известного уровня техники можно отнести следующее:
необходимость наличия грузоподъемной техники для выполнения монтажных работ;
возможность осуществления сборки только либо изготовленными укрупненными элементами (контейнерами, перекрытиями) либо линейными элементами;
необходимость наличия больших по размеру сварочных участков на производстве, ввиду значительного количества сварных соединений в конструкциях и размеров самой конструкции;
необходимость наличия больших по размеру участков окрашивания ввиду размеров конструкции;
большие потери ЛКМ (лакокрасочных материалов) при выполнении окрашивания в виду решетчатой формы конструкции;
низкая коррозионная защита металлоконструкций за счет сложной формы сечения отдельных линейных элементов, большого количества граней и решетчатой формы конструкции;
низкий эксплуатационный ресурс от 10 до 20 лет
Также из уровня техники известен источник информации RU 201431 U1, 15.12.2020, в котором раскрыт наиболее близкий аналог - прототип для заявляемого технического решения, а именно модульная конструкция, содержащая, по крайней мере, один модуль модульной конструкции, содержащий пол, потолок и вертикальные элементы, соединенные с помощью угловых элементов, при этом пол и потолок выполнены из горизонтальных элементов, а угловые элементы выполнены с возможностью болтового соединения с горизонтальными и вертикальными элементами, а также с возможностью болтового соединения с угловыми элементами соседних модулей модульной конструкции, расположенными сверху и снизу, при этом угловые элементы выполнены в виде неразъемной конструкции, состоящей из внешнего уголка, каждая полка которого выполнена, по крайней мере, с одним отверстием, обеспечивающим возможность болтового соединения с вертикальным элементом каркаса модуля модульной конструкции, при этом внешний уголок в своей нижней части неразъемно соединен с пятой, выполненной, по крайней мере, с одним отверстием, обеспечивающим возможность болтового соединения с пятой углового элемента каркаса стыкуемого по вертикали модуля здания, а к внутренней стороне внешнего уголка неразъемно присоединен своей внешней стороной внутренний уголок, каждая полка которого выполнена, по крайней мере, с одним отверстием, обеспечивающим возможность болтового соединения с горизонтальным элементом каркаса модульной конструкции.
Наиболее близким аналогом - прототипом обеспечивается снижение трудозатрат при сборке, разборке и эксплуатации быстровозводимого сборно-разборного сооружения, за счет исключения сварочных операций, а также использования легких стальных оцинкованных профилей при сборке модулей и сооружений из этих модулей.
Однако к недостаткам прототипа можно отнести не совершенство конструкции соединительного элемента, углового узла, располагающегося по углам модульной конструкции.
Конструкция данного элемента имеет не достаточную жесткость, т. к. по сути, является плоской, с выполненными усиливающими ее ребрами, которые при этом приварены к ней, также следует упомянуть о том, что при монтаже, сборки модульной конструкции необходимо минимум двое рабочих, поскольку для фиксации болтового соединения необходимо его выставление относительно осей, однако, это возможно только при удержаний одного элемента (стойки, балки) модульной конструкции относительно другого углового узла с одновременным фиксации данного соединения болтами.
Кроме того, данный угловой узел не обеспечивает жесткость конструкции в целом, поскольку соединение элементов в месте стыка происходит только за счет болтового соединения, его надежность, в части жесткости обусловлено относительно плоской конструкцией узла и болтами.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании соединительного узла мобильных каркасно-модульных зданий с устраненными недостатками известного уровня техники.
Технический результат, обеспечиваемый заявляемой полезной моделью, заключается в повышении надежности соединительного узла мобильных каркасно-модульных зданий, а именно жесткости конструкции обеспечивающей перераспределение нагрузки от болтового соединения к конструктивным элементам узла и элементов каркаса, за счет выполнения конструктивных элементов узла в виде швеллеров с ребрами.
Как следствие, дополнительно снижаются трудозатрат при сборке, разборке и эксплуатации мобильных каркасно-модульных зданий, за счет возможности монтажа данного узла одним рабочим.
Это достигается тем, что соединительный узел мобильного каркасно-модульного здания характеризуется тем, что выполнен из сварной конструкции, состоящей из деталей, изготовленных из профильного и листового прокатов, при этом в качестве деталей используются остов, выполненный из квадратного профиля с отверстиями, гнутый Г-образный флажок, располагающийся на верхнем конце остова со стороны наружного угла конструкции и с выполненными на нем отверстиями разной формы и вырезом, два швеллера с отверстиями, образующих между собой прямой угол, при этом каждый швеллер имеет ребро жесткости.
Кроме того, соединительный узел дополнительно имеет опорную пятку, соединенную с нижним концом остова.
Кроме того, соединительный узел дополнительно имеет второй Г-образный флажок, который расположен со стороны внутреннего угла конструкции и соединенного со швеллерами и остовом.
Кроме того, отверстия на остове имеет шестигранную форму.
Кроме того, отверстия гнутого Г-образного флажка имеют форму круга и овала.
Кроме того, овальные отверстия имеет горизонтальную и вертикальную ориентацию.
Кроме того, вырез гнутого Г-образного флажка выполнен Т-образным.
Кроме того, отверстия швеллеров имеют форму круга и квадрата.
Кроме того, профильный и листовой прокаты являются оцинкованными.
Выполнение заявляемого технического решения вышеуказанной конструкции обеспечивает сопряжение ригелей/балок каркаса со стойками при помощи упругого соединения, т.е. с натягом, моделирующего частичное защемление балок на опорах.
Таким образом, изначально при соединении швеллера с балкой за счет его формы обеспечивается сопряжение одной детали относительно другой, т.к. швеллер вставляется в балку C-образного профиля, а последующее болтовое соединение фиксирует его. Вследствие чего нагрузка между элементами распределяется по всему контору соединения (сторонами швеллера и балки) а также болтовым соединением.
При пространственная жесткость в вертикальной и горизонтальной плоскостях обеспечивается совместной работой вертикальных и горизонтальных профилей конструкции, элементами их соединений и усилений.
Конструктивные элементы соединительного узла выполняют следующее предназначение, а именно остов (1) представляет собой квадратный профиль. Остов предназначен для восприятия основной вертикальной нагрузки на угол.
В остове выполнены шестигранные отверстия (не показаны на чертежах) для утапливания шляпки болта, при установке крепежа в проектное положение. Шестигранная форма отверстия необходима для исключения проворачивания болта в процессе его установки.
Флажок (2) представляет собой гнутую Г-образную листовую деталь с выполненными в ней отверстиями. Круглые отверстия предназначены для крепления стойки к межэтажному углу, овальные отверстия предназначены для одновременного крепления стойки к углу и крепления модулей между собой. Овальная форма отверстий имеет разную ориентацию в боковых полках флажка (горизонтальную и вертикальную), это предусмотрено специально для компенсации возможных расхождений линейных размеров собранных модулей и беспрепятственного выполнения монтажного соединения модулей между собой.
Т-образный вырез предназначен одновременно для установки дополнительного упора стойки (не показан на чертежах) и для отвода излишнего цинка в процессе выполнения операции горячего цинкования.
Швеллер (3) представляет собой гнутую листовую деталь. Данная деталь предназначена для крепления главных балок к углу. Круглые отверстия предназначены для крепления главных балок к углу, квадратные отверстия - технологические, предназначенные для слива цинка при выполнении операции горячего цинкования.
Ребро (4) представляет собой плоскую листовую деталь. Данная деталь предназначена для обеспечения дополнительной жесткости угла и обеспечения несущей способности при повышенных эксплуатационных нагрузках.
Все детали изготавливаются на высокоточных станках лазерной и плазменной резки с ЧПУ, без дополнительной механической обработки.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами.
Фиг. 1 - соединительный узел мобильного каркасно-модульного здания.
Фиг. 2 - соединительный узел мобильного каркасно-модульного здания с дополнительным элементом, пяткой.
Фиг. 3 - соединительный узел мобильного каркасно-модульного здания с дополнительным элементом, вторым флажком.
На фиг. 1 представлена сварная конструкция соединительный узел мобильного каркасно-модульного здания, которая является базовой при строительстве ЗМКМ.
Базовая конструкция соединительного узла мобильного каркасно-модульного здания включает следующие элементы: остов (1), флажок (2), швеллер (3) - 2 шт., ребро жесткости (4) - 2 шт.
Монтаж соединительного узла ЗМКМ осуществляется следующим образом, балки C-профиля сопрягают со швеллерами узла, путем вставления швеллеров в балки, далее центруют соответствующие отверстия узла и балок, после чего вставляют в них болты.
Накручивают на их резьбу гайки, без полного затяга, далее монтируется стойка ЗМКМ к гнутому флажку, расположенного с верхнего конца остова, через упор (не показан на чертежах), болтовым соединением, с последующей затяжкой всех болтов.
В вариантах выполнения представленных на фиг. 2 и 3 представлены конструкции соединительного узла мобильного каркасно-модульного здания с опорной пяткой (5) и с дополнительным флажком (2) соответственно.
Данные варианты могут использоваться как стартовый или межэтажный соединительный узел.
Таким образом, конструкцией заявляемой полезной модели обеспечивается повышение надежности соединительного узла мобильных каркасно-модульных зданий, а именно перераспределение нагрузки от болтового соединения к конструктивным элементам узла и элементов каркаса, за счет выполнения конструктивных элементов узла в виде швеллеров с ребрами.