ТРАНСФОРМИРУЕМЫЙ ОБЪЕМНЫЙ МОДУЛЬ ЗДАНИЯ

Заявляемая полезная модель «Трансформируемый объемный модуль здания» относится к области строительства, в частности к так называемым конструктивным модулям, обладающим высокой степенью сборности и может быть использована в качестве основного элемента при создании строительных конструкций зданий и сооружений, преимущественно легких, сборно-разборных, трансформируемых из плоскости в пространство.
Известно сборное покрытие, представляющее собой строительный модуль, описанный в авторском свидетельстве СССР №939677, МПК Е04В 1/32, опубликовано в 1985 г, состоящий из однотипных прямоугольных секций, образующихся упруго-гибкими поперечными балками, трансформирующимися в арки, состоящими из шарнирно-соединенных через наружные гибкие несущие пояса жестких элементов с вогнутыми торцами, образующие между смежными элементами в полости, через которые пропущены перпендикулярно к балкам продольные ребра в виде жестких стержней с круглыми или овальными поперечными сечениями.
Недостатком известного строительного модуля является низкая надежность и ограниченность в трансформации конструкции модуля из плоскости в пространство, что увеличивает материальные и трудовые затраты, связанные с изготовлением различных типов конструктивных модулей и последующего монтажа из них несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений.
Данный недостаток обусловлен также тем, что очень сложно обеспечить жесткие узловые сопряжения продольных ребер с элементами поперечных балок из-за деформативности краев ее вогнутых торцов смежных элементов. В силу чего при трансформации в процессе образования из поперечных балок арок в полостях между смежными элементами возможны смещения по высоте пропущенных через них продольных цилиндрических стержней с последующим их закусыванием острыми краями торцов смежных элементов и поломкой от действия монтажных и эксплуатационных нагрузок. Все это не только затрудняет сборку, но снижает надежность конструкции в процессе ее эксплуатации.
Известен блок-контейнер, содержащий раму основания и раму потолка, выполненные из несущих профилей, соединенные между собой угловыми стойками (см. заявку на изобретение №92001631/03, МПК Е04В 1/348, 1/343, опубл. 1998 г.)
Недостатком известного технического решения является низкая прочность, технические и эксплуатационные возможности.
Данный недостаток обусловлен тем, что рамы основания и потолочного перекрытия выполнены недостаточно жесткими, а также не содержат утеплителя и деревосодержащих покрытий, и, кроме того также имеют низкую надежность сборности и вариабельности возводимых сооружений.
Известен принятый за прототип блок-модуль (см. свидетельство на полезную модель №16239, МПК Н04Н 1/12, опубликовано 10.12.2000), включающий каркас, содержащий раму основания и раму потолка, выполненные из несущих профилей, соединенных между собой угловыми стойками, между которыми установлены стеновые панели, рама крыши выполнена трансформируемой при помощи шарнирного соединения одной из сторон рамы крыши с соответствующей стороной рамы потолка блок-модуля, Недостатком известного технического решения являются, низкие эксплуатационные и технические качества, низкая прочность, сложность изготовления и трудоемкость монтажа, низкая надежность сборности и вариабельности возводимых сооружений.
Данный недостаток обусловлен тем, что изготовление и монтаж известного блок-модуля сложен в изготовлении, поскольку рама крыши, выполненная трансформируемой при помощи шарнирного соединения одной из сторон рамы крыши с соответствующей стороной рамы потолка, что не обеспечивает жесткости, кроме того, рама потолка не обеспечивает долговечности и надежности из-за отсутствия дополнительных элементов жесткости, конструктивные особенности известного блок-модуля не обеспечивают сборности и вариабельности возводимых сооружений.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение области применения за счет образования различных объемных форм зданий, повышение эксплуатационных и технических качеств, прочности и надежности, снижение » трудоемкости монтажа зданий, получаемых на основе трансформируемых из плоскости в пространство объемных модулей.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение прочности, эксплуатационных и технических качеств, упрощение конструкции, снижение трудоемкости монтажа зданий, повышение надежности сборности и вариабельности возводимых сооружений.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном трансформируемом объемном модуле здания,включающий каркас, содержащий раму основания и раму потолочного перекрытия, выполненные из несущих профилей, соединенных между собой угловыми стойками, согласно полезной модели, рама основания соединена с рамой потолочного перекрытия, с возможностью разъема, угловыми вертикальными стойками, причем рама основания имеет прямоугольную форму и выполнена из металлических балок прямоугольного сечения, связанных между собой посредством ребер жесткости и уголковых гнезд, которые в свою очередь связаны крепежными элементами с нижними концами угловых вертикальных стоек, выполненных из гнутого металлического профиля сложного сечения, связанных своими верхними концами, посредством крепежных элементов, с выполненной из гнутого металлического профиля сложного сечения рамой потолочного перекрытия, оснащенной ребрами жесткости, удерживающей внешнее металлическое и внутреннее деревосодержащее покрытия с утеплителем между ними и электрокоммуникациями, а основание содержит утеплитель, расположенный между деревосодержащим покрытием и, дополнительно установленным, металлическим листом, жестко закрепленным на внутренних боковых сторонах рамы основания, причем, в качестве утеплителя используется полиуретан, в качестве наружной обшивки потолочного покрытия используются стальные листы, потолочное перекрытие оснащено вытяжной и приточной вентиляцией, а деревосодержащее покрытие в потолочном перекрытии выполнено из ламинированной древесностружечной плиты.
Между отличительными признаками заявляемой полезной модели «Трансформируемый объемный модуль здания» и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
В отличие от аналога и прототипа использование в предлагаемой полезной модели «Трансформируемый объемный модуль здания» совокупности признаков в виде соединения рамы основания с рамой потолочного перекрытия, именно, с возможностью разъема, угловыми вертикальными стойками, и выполнения рамы основания прямоугольной формы из металлических балок прямоугольного сечения, связанных между собой посредством ребер жесткости и уголковых гнезд, которые в свою очередь связаны крепежными элементами с нижними концами угловых вертикальных стоек, выполненных из гнутого металлического профиля сложного сечения, связанных своими верхними концами, посредством крепежных элементов, с выполненной из гнутого металлического профиля сложного сечения рамой потолочного перекрытия, оснащенной ребрами жесткости, повышает технические качества, несущую способность и прочность, а также резервирует надежность системы, одновременно упрощает конструкцию в целом и снижает трудоемкости монтажа зданий, повышая надежности сборности и вариабельности возводимых сооружений. Использование в заявляемой полезной модели именно такой зависимости свойств, как выполнение потолочного перекрытия, в виде рамы, оснащенной ребрами жесткости и удерживающей внешнее жестко связанное с ней металлическое покрытие в виде металлического листа и внутреннее деревосодержащее покрытие, выполненное из ламинированной древесностружечной плиты, с утеплителем между ними, в качестве которого используется полиуретан, и с, дополнительно установленными, электрокоммуникациями, вытяжной и приточной вентиляцией, повышает эксплуатационные качества будущего здания, возводимого из таких модулей, как заявляемая полезная модель, а также дополнительно повышает прочность рамы и всего потолочного перекрытия, снижает трудоемкость монтажа зданий, исключая установку дополнительных элементов жесткости, тем самым повышает надежность сборности возводимых сооружений. Выполнение основания с утеплителем, в качестве которого используется полиуретан расположенным между деревосодержащим покрытием и, дополнительно установленным, металлическим листом, жестко закрепленным на внутренних боковых сторонах рамы основания, дополнительно повышает жесткость конструкции и прочность рамы основания и всего каркаса заявляемого трансформируемого объемного модуля, снижает трудоемкость монтажа зданий, одновременно повышая эксплуатационные и технические качества, надежность возводимого сооружения. Кроме того, конструкция предложенного трансформируемого объемного модуля представляющего собой прямоугольный каркас, состоящий из плоских, связанных вертикальными стойками, с возможностью разъема, рамы основания и рамы потолочного перекрытия прямоугольной формы позволяет получать, из множества аналогичных прямоугольных каркасов, сборно-разборные пространственные конструкции различного типа, имеющих различные объемные формы.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели «Трансформируемый объемный модуль здания», позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными совокупности всех существенных признаков заявленного технического решения. По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели «Трансформируемый объемный модуль здания», не известна изуровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели «Трансформируемый объемный модуль здания» критерию "новизна". Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемой полезной модели «Трансформируемый объемный модуль здания», изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявленная полезная модель «Трансформируемый объемный модуль здания» соответствует критерию"новизна".
Для проверки соответствия заявленной полезной модели «Трансформируемый объемный модуль здания» критерию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный, поиск известных решений, чтобы выявить совокупность признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленной полезной модели «Трансформируемый объемный модуль здания». Результаты поиска показали, что заявленная полезная модель «Трансформируемый объемный модуль здания» не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленной, полезной модели «Трансформируемый объемный модуль здания» преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленная полезная модель «Трансформируемый объемный модуль здания» соответствует критерию "изобретательский уровень".
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели«Трансформируемый объемный модуль здания» совокупности условий в том виде, как заявляемая полезная модель «Трансформируемый объемный модуль здания» охарактеризована в формуле полезной модели, т.е. подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанного в заявке примера конкретного выполнения. Конструктивные элементы, воплощающие заявленную полезную модель «Трансформируемый объемный модуль здания» при ее осуществлении, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно снижение материалоемкости и трудоемкости монтажа зданий, повышение прочности, надежности, эксплуатационных и технических качеств, а также сборности и вариабельности возводимых сооружений, следовательно, заявленная полезная модель «Трансформируемый объемный модуль здания» соответствует критерию "промышленная применимость".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели «Трансформируемый объемный модуль здания» может быть многократно использована в технологически нетрудоемком процессе строительства сооружений из трансформируемых объемных модулей здания с получением технического результата, заключающегося в снижении материалоемкости и трудоемкости монтажа зданий, повышении надежности сборности и вариабельности возводимых сооружений, что позволяет экономически выгодно, быстро и надежно возводить сооружения, например культурного назначения, в отдаленных от промышленных центров регионах.
Сущность заявляемой полезной модели «Трансформируемый объемный модуль здания» поясняется примером конкретного выполнения, и чертежами, где
На фиг.1 изображен трансформируемый объемный модуль здания в собранном виде (фото); на фиг.2 - чертеж основания трансформируемого объемного модуля здания; на фиг.3 - чертеж основания трансформируемого объемного модуля здания, вид сбоку; 4 - рама потолочного покрытия с подготовленным потолочным покрытием на раме (фото); на фиг.5 - часть основания трансформируемого объемного модуля здания с утеплителем и половым покрытием в разрезе (фото); 6 - чертеж поперечного ребра жесткости рамы основания; фиг.7 - часть основания трансформируемого объемного модуля здания, соединенное в уголковом гнезде с нижней частью угловой вертикальной стойки (фото); на фиг.8 часть потолочного покрытия трансформируемого объемного модуля здания, соединенное в уголковом гнезде с верхней частью угловой вертикальной стойки (фото); на фиг.9 - чертеж гнутого профиля сложного сечения рамы потолочного перекрытия; на фиг.10 - чертеж угловой вертикальной стойки из гнутого профиля сложного сечения, в 3D формате; на фиг.11 - чертеж угловой вертикальной стойки из гнутого профиля сложного сечения; на фиг.12 - чертеж угловой вертикальной стойки из гнутого профиля сложного сечения, вид с торца; на фиг.13 - основание трансформируемого модуля здания с установленными угловыми стойками (фото); на фиг.14 - металлические балки прямоугольного сечения рамы основания в разрезе (фото); 15 - чертеж поперечного ребра жесткости рамы потолочного перекрытия; на фиг.16 - рама потолочного перекрытия с ребрами жесткости (фото); 17 - потолочное перекрытие (фото); на фиг.18 - изображена конструкция трансформируемого объемного модуля здания в транспортном положении (фото); Трансформируемый объемный модуль здания выполнен в виде каркаса 1, (фиг.1), который включает раму основания 2 прямоугольной формы, соединенную, с возможностью разъема, с рамой 3 потолочного перекрытия 4 с помощью угловых вертикальных стоек 5. Рама основания 2 выполнена из металлических балок 6 (фиг.14) прямоугольного сечения, связанных между собой посредством ребер жесткости 7 (фиг.6) и уголковых гнезд 8 (фиг.7), которые, в свою очередь, связаны крепежными элементами - болтовым соединением 9, с нижними концами 10 угловых вертикальных стоек 5, выполненных из гнутого металлического профиля сложного сечения. Угловые вертикальные стойки 5 связаны своими верхними концами 11, посредством уголковых гнезд 8 и крепежных элементов - болтового соединения 12, с выполненной из гнутого металлического профиля сложного сечения 13 (фиг.9) рамой 3 потолочного перекрытия 4, которая оснащена ребрами жесткости 14 (фиг.15 и фиг.16). Рама 3 удерживает потолочное перекрытие 4 (фиг.4), включающая внешнее металлическое покрытие 15 в качестве которой используются стальные листы, и внутреннее деревосодержащее покрытие 16, выполненное из ламинированной древесностружечной плиты, между которыми расположен утеплитель 17, в качестве которого используется полиуретан. В потолочном перекрытиии проведены электрокоммуникации 18, (фиг.1) приточная вентиляция 19 и вытяжная вентиляция 20. Рама основания 2 связана с дополнительно установленным, металлическим листом 21, (фиг.5) жестко закрепленным с помощью сварки на ее внутренних боковых сторонах 22, т.е. на сторонах металлических балок 6 прямоугольного сечения. На металлическом листе 21 расположен утеплитель 23, в качестве которого используется полиуретан, расположенное над ним деревосодержащее покрытие 24, в качестве которого используется древесностружечная плита покрытая сверху половым покрытием 25, в частности линолеумом.
Подготовка трансформируемого объемного модуля здания в транспортное положение осуществляется следующим образом.
Раму 3 потолочного перекрытия 4 освобождают от вертикальных стоек 5, исключив связи крепежных элементов - болтового соединения 12 между верхними концами 11 вертикальных стоек 5 и рамой 2 с помощью крана убирают раму 2 и потолочное перекрытие 4 на монтажные тумбы, освобождая вертикальные стойки 2 и раму прямоугольного основания от нагрузки. Затем раму прямоугольного основания 1 освобождают от вертикальных стоек 2, сняв болтовое соединение 9. Вертикальные стойки 5 упаковывают в оберточный материал, укладывают на прямоугольное основание и фиксируют во избежание перемещения во время транспортировки. Далее к прямоугольной раме 2 основания жестко прикрепляются посредством крепежных элементов (болтовое соединение) нижние концы транспортных стоек, верхние концы которых связывают болтовым соединением с рамой 3 потолочного перекрытия 4. Боковые проемы между рамами 2 и 3 закрываются фанерой (или транспортным картоном) и фиксируются скотчем, а по периметру, в двух местах по длине фиксируются транспортными лентами.
Применение предложенной полезной модели «Трансформируемый объемный блок-модуль здания» снижает материалоемкость и трудоемкость монтажа зданий, при одновременном повышении надежности сборности и вариабельности возводимых сооружений. Конструкция предложенного трансформируемого объемного модуля представляющего собой прямоугольный каркас, состоящий из плоских, связанных вертикальными стойками, с возможностью разъема, рамы основания и рамы потолочного перекрытия прямоугольной формы позволяет получать, из множества аналогичных прямоугольных каркасов, сборно-разборные пространственные конструкции различного типа, имеющих различные объемные формы.