КРОНШТЕЙН НАВЕСНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Техническое решение относится к строительству, точнее к области изготовления, установки и эксплуатации навесных конструкций (например, фасадов) и может быть использовано при изготовлении одного из элементов навесной конструкции - 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, поскольку от ее конструкции и прочностных характеристик существенным образом зависит возможность всей навесной конструкции выдерживать нагрузки от навешиваемых элементов.
Конструкции кронштейнов хорошо известны из уровня техники, в том числе, патентной информации: FR 2802561 (A1), E04F 13/08, 22.06.2001 г., ЕР 0566829, E04F 13/08, 27.10.1993 г., СА 2896974 (A1), E04F 13/08, 17.07.2014 г., ЕР 0869232 (A1), E04F 13/08, 07.10.1998 г.
В перечисленных публикациях приведены кронштейны, характеризующиеся наличием консоли в виде металлической пластины, имеющей основание, а также верхнюю, внутреннюю и наружную торцевые поверхности, а также элементов крепления кронштейна к стене здания и элементов, предназначенными для размещения и фиксирования облицовочного материала. Консоль кронштейна выполнена в форме прямоугольной трапеции (прямоугольный треугольник с незначительно усеченной верхней частью).
Наиболее близким к заявленной полезной модели является техническое решение, раскрытое в описании к патенту ЕР 0235757, E04F 13/08, 09.09.1987 г. (ближайший аналог-прототип).
В описании ближайшего аналога 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). При этом консоль кронштейна выполнена в форме прямоугольной трапеции (прямоугольный треугольник с незначительно усеченной верхней частью).
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 сопряжения (сварки) между консолью и узлом фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, а также повышении несущей способности кронштейна в целом, за счет устройства дополнительного элемента усиления (накладки).
Указанная задача решается следующим образом.
В предлагаемом кронштейне навесной конструкции, содержащем консоль, узел фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, узел размещения навешиваемых элементов и узел упора консоли на опираемую поверхность, дополнительно содержится металлическая накладка, приваренная, с одной стороны, к элементу узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, другой - консоли.
Узел регулирования расположения консоли по высоте содержит опорную планку (рейку), «U-образный» зубчатый элемент, выполненный из металлической пластины, скобу фиксации (крепления) «U-образного» зубчатого элемента, винта для крепления к несущему основанию.
Узел регулирования расположения консоли по высоте содержит «0-образный» элемент, выполненный из металлической пластины, оснащенный дополнительным регулировочным винтом для регулировки расположения кронштейна по высоте, скобу фиксации (крепления) «0-образного» элемента к несущему основанию (стене) и анкер (винт) крепления «0-образного» элемента к несущему основанию (к примеру, стене).
Узел регулирования расположения консоли по высоте содержит «П-образный» элемент, выполненный из металлической пластины, оснащенный дополнительным регулировочным винтом для регулировки расположения кронштейна по высоте, скобу фиксации (крепления) «П-образного» элемента к несущему основанию (стене) и анкер (винт, шпильку) крепления «П-образного» элемента к несущему основанию (к примеру, стене).
Узел крепления навешиваемых элементов представляет собой металлическую пластину, прикрепленную к консоли.
Узел крепления навешиваемых элементов представляет собой уголок, прикрепленный к консоли.
Узел крепления навешиваемых элементов представляет собой металлическую пластину, прикрепленную к консоли с использованием держателя узла крепления подвешиваемых элементов.
Узел крепления навешиваемых элементов представляет собой металлическую пластину, уголок, держатель узла крепления подвешиваемых элементов.
Узел упора консоли на опираемую поверхность, представляет собой пластину, прикрепленную к консоли.
Узел упора консоли на опираемую поверхность, представляет собой винт, размещенный в прикрепленной к консоли гайке, выполненный с возможностью регулируемого упора на опорную поверхность.
Металлическая накладка представляет собой пластину.
Металлическая накладка представляет собой пруток (круг).
Металлическая накладка выполнена из двух пластин.
Металлическая накладка представляет собой металлическую скобу, с выполненным в ней вырезом.
Металлическая накладка представляет собой пластину, имеющую форму петли.
Металлическая накладка представляет собой пруток (круг), имеющую форму петли.
Как видно поставленная задача решается, а технический результат достигается, главным образом, за счет того, что в конструкции кронштейна предусматривается наличие металлической накладки, приваренной, с одной стороны, к элементу узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте, другой - консоли.
Оснащение кронштейна металлической накладкой позволяет обеспечить более прочное соединение консоли (1) и узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте т.к. образуется прочное дополнительное сопряжение консоли (1) и элемента (2) узла.
При этом после сварки зона концентрации напряжений, которая была локализована в верней части консоли (в месте сварки) значительным образом рассеивается.
Решение поставленной задачи было получено в результате эксперимента, которому предшествовало инженерное исследование известной и ставшей традиционной конструкции 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 суть полезной модели.
Фиг. 1 - общий вид кронштейна в сборе,
Фиг. 2 - общий вид консоли кронштейна,
Фиг. 3 - общий вид консоли кронштейна, выполненной трапецеидальной, прямоугольной и треугольной формы,
Фиг. 4 - вид сбоку и общий вид металлических пластин с вогнутыми окончаниями с одной из сторон, образующих при их соединении (сварки) в вырезе (8) консоли «U-образный» элемент узла регулировки положения кронштейна по высоте,
1
Фиг. 5 - общий вид (фрагмент) узла регулирования расположения консоли по высоте с «0-образным» элементом (13), выполненным из металлической пластины,
2
Фиг. 6 - общий вид (фрагмент) узла регулирования расположения консоли по высоте с «П-образным» элементом (13), выполненным из металлической пластины,
Фиг. 7 - общий вид консоли кронштейна, собранной из сваренных в единую конструкцию частей,
Фиг. 8 - общий вид консоли кронштейна, собранной из пластинчатых элементов, соединенных посредством соединительных элементов: болтов, заклепок и пр.
Фиг. 9 - общий вид некоторых вариантов выполнения металлической накладки.
Фиг. 10 - фрагмент кронштейна (нижняя часть) с примером выполнения упорного узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте - с винтом (17).
На фиг. 1-10.
1 - консоль,
2 - «U-образный» зубчатый элемент узла регулирования расположения кронштейна по высоте, собранный из двух пластин с вогнутыми окончаниями на одной из их сторон. Может быть выполнен, 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 - верхняя торцевая поверхность консоли,
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,
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,
1
13 - «О-образный» элемент узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте,
1
13 - «П-образный» 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,
16 - металлическая накладка, приваренная, с одной стороны, к элементу узла регулировки расположения консоли по высоте, другой - консоли.
17 - дополнительный винт для регулировки расположения узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте.
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 фиксацию кронштейна к несущему основанию.
Консоль (1), представляет собой металлическую пластину, имеющую основание (6), а также внутреннюю (7) (обращенную к стене), внешнюю (8) верхнюю (9) торцевые поверхности.
В верхней части консоли (1) на верхнюю (9) торцевую поверхность к приварен «U-образный» зубчатый элемент (2) - узел фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте.
В верхней части консоли 1 установлена металлическая накладка (16) в виде пластины с вырезом, и приварена с одной стороны к консоли (1) и узлу фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте (2) - с другой.
Металлическая накладка (16) может быть выполнена длиной, достаточной для приваривания между собой обоих деталей кронштейна: консоли (1) и узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте (2).
Вместе с тем металлическая пластина консоли (1) может иметь форму прямоугольной трапеции или прямоугольную или треугольную форму (см. фиг. 9).
Кроме того металлическая пластина консоли (1) может иметь дополнительный вырез (12), обеспечивающей снижение массы кронштейна (см. фиг 2).
В некоторых случаях металлическая пластина может быть выполнена из соединенных в единую конструкцию пластинчатых элементов (13), например, посредством сварки (см. фиг. 7) или - соединительных элементов (14) (болтов, заклепок и пр.).
Ниже приводится пример осуществления полезной модели.
Предварительно, например, из обычной листовой стали, изготавливают элементы кронштейна: консоль (1), опорную полку (3) для крепления кронштейна к стене, «U-образные» элементы (2) узла регулирования расположения кронштейна по высоте, элементы навески (10) и упора (11).
После этого упомянутые детали сваривают с образованием прочной конструкции.
При этом в отличие от существующих технологий изготовления аналогичных кронштейнов, после сварки кронштейна, металлическую накладку (16) размещают перед узлом фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения консоли кронштейна по высоте (2), к примеру, «U-образной формы», и на боковые грани консоли (1). После этого металлическую накладку (16) сваривают с консолью (1) с одной стороны и узлом (2) - с другой.
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 установки в месте сварки консоли (1) и узла фиксирования (крепления) кронштейна к несущему основанию и регулирования расположения кронштейна по высоте (2) привариваемой металлической накладки (16), дополнительно соединяющей указанные узлы (1) и (2) и позволяющей перераспределить напряжения в зоне их концентрации.
Последующее (при сборке кронштейна) приваривание металлической накладки (16) позволяет обеспечить более прочное соединение консоли (1) и узла (2), т.к. образуется более прочное закрепление консоли (1) и элемента (2) узла между собой.
При этом после сварки зона концентрации напряжений, которая была локализована в верней части консоли (в месте сварки) значительным образом рассеивается.