Устройство для стяжки элементов деревянных конструкций

Полезная модель относится к строительству, а именно, к устройству, предназначенному для использования при возведении деревянных домов и/или комбинированных конструкций, конструкций и сооружений из нестроганного бруса, строганного бруса, клееного бруса, профилированного бруса, бревна, оцилиндрованного бревна а также в конструкциях из утепленного бруса.
Из уровня техники известно устройство для стяжки сопрягаемых поверхностей бруса (Патент РФ №98020, 27.09.2010). Устройство представляет собой стержневую стяжку, выполненную в виде стержня из круглой стали и снабженную на концах резьбовой нарезкой с установленными на каждом из них двумя шайбами и размещенной между ними пружиной, затянутыми гайкой. Пружина при этом работает совместно со стержневой стяжкой и снижает усадочные деформации бруса. В конструкции панели могут быть использованы как винтовые цилиндрические пружины, так и тарельчатые пружины.
Недостатком известного устройства является то, что площадь взаимодействия устройства (в частности, пружинного узла) с деревянной конструкцией невелика, в результате чего существенно снижается качество стяжки деревянных конструкций. Кроме того, невысокое качество стяжки деревянных конструкций в указанном устройстве обусловлено проворотом каждого из пружинных узлов при его стягивании, что также повышает трудоемкость процесса сборки деревянной конструкции.
Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в разработке конструкции устройства для стяжки элементов деревянных конструкций лишенной вышеупомянутых недостатков.
Техническим результатом полезной модели является повышение эксплуатационных характеристик устройства для стяжки элементов деревянных конструкций за счет повышения качества стяжки при сохранении целостности бруса при сборке деревянных конструкций.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для стяжки элементов деревянных конструкций содержит стержень с резьбой; пружинный узел, установленный на одной стороне стержня, и состоящий из корпуса, соединенного с прижимной пластиной, упорного элемента и пружины, расположенных внутри корпуса;
вторую прижимную пластину, упорный элемент, установленные на другой стороне стержня;
фиксатор положения пружины пружинного узла и фиксатор положения второй прижимной пластины,
при этом, пружина расположена между дном корпуса и упорным элементом.
Упорный элемент и пружина соосно размещены на стержне с возможностью их осевого перемещения.
В качестве упорного элемента может использоваться шайба. Шайба выполнена с возможностью передачи нагрузки на пружину. Кроме того, дно корпуса используется в качестве второго (нижнего) упорного элемента. Упорные элементы в конструкции устройства обеспечивают, с одной стороны, передачу нагрузки на пружину при завинчивании фиксатора, а с другой - упор пружины. Толщина и форма (круг, прямоугольник, многогранник) второго (нижнего) упорного элемента выбирается в зависимости от количества применяемых пружин в корпусе и зависит от передаваемой нагрузки от этих пружин. Чем больше пружин и соответственно нагрузка, тем толще нижний упорный элемент и упорная пластина.
Корпус пружинного узла может быть выполнен в виде стакана. Стакан может быть выполнен круглой, прямоугольной или многогранной формы.
Прижимная пластина приварена в верхней части корпуса пружинного узла. В центре прижимной пластины имеется отверстие для установки внутри корпуса пружины и упорного элемента.
Наличие в конструкции устройства корпуса с прижимной пластиной обеспечивает повышение качества стяжки элементов деревянной конструкции между собой, а именно, повышает эффективность стягивания элементов за счет улучшения вертикального осевого стягивания деревянных элементов и передачи на них, непрерывного во времени, горизонтально и вертикально распределенного сдавливающего усилия от пружинного ядра. Это достигается за счет повышения площади передачи нагрузки на элементы деревянной конструкции при сжатии витков пружины.
При этом, увеличение толщины прижимной пластины обеспечивает повышение общей жесткости и сохранение неизменной геометрии всего сварного корпуса во время эксплуатации устройства.
Прижимная пластина может быть выполнена разной геометрической формы, например, круглой, прямоугольной или другой сложной формы в соответствии с условиями эксплуатации, и в зависимости от того, сколько пружин содержит пружинный узел. В узлах с применением нескольких пружин меняется геометрический профиль стакана и соответственно прижимные пластины тоже меняют свой профиль. Например, для деревянных конструкций большого сечения (бревна диаметром более 400 мм) форма стакана будет квадратной, прямоугольной или многогранной т.к. необходимо применение более одной пружины в стакане для достижения необходимого сдавливающего усилия всей конструкции. Форма нижней прижимной пластины всегда соответствует геометрической форме стакана.
Верхняя кромка стакана ровная, развальцованная или отогнута на верхнюю плоскость прижимной пластины,
В теле стакана может располагаться одна или нескольких пружин, установленных последовательно, параллельно или последовательно-параллельно.
В качестве фиксатора (фиксатора положения пружины и фиксатора положения второй прижимной пластины) может использоваться соединительная гайка, винтовая муфта. Фиксаторы используются для обеспечения сохранения положения пружины пружинного узла и положения прижимной пластины. Кроме того фиксаторы позволяют осуществлять стяжку элементов деревянной конструкции с двух сторон путем завинчивания фиксатора на стержень с сокращением расстояния между пружинным узлом и прижимной пластиной. При этом, наличие в устройстве упорной пластины (дна корпуса), прижимных пластин, в том числе, в составе пружинного узла в процессе стягивания элементов деревянной конструкции способствует равномерному распределению усилия без повреждения бруса, что приводит к повышению качества стяжки.
Для предотвращения развинчивания фиксатора может использоваться контргайка.
Кроме того, устройство для стяжки элементов деревянных конструкций может содержать стопорный элемент, выполненный с возможностью стопорения фиксатора. В качестве стопорного элемента используется стопорный ключ.
На стопорном ключе и прижимной пластине могут располагаться сквозные ответные друг другу отверстия. Выполнение указанных отверстий на стопорном ключе и прижимной пластине позволяет осуществить крепление стопорного ключа глухарями по дереву через боковые отверстия в ключе и в прижимной пластине на деревянной конструкции. Прочное закрепление стопорного ключа на деревянной конструкции препятствует прокручиванию устройства в процессе затяжки/дозатяжки устройства, что дополнительно повышает качество стяжки элементов деревянной конструкции. При этом, исключение прокручивания устройства снижает трудоемкость стягивания элементов деревянной конструкции.
Установка пружины в корпусе позволяет исключить контакт пружины с элементами деревянной конструкции (брусом) и таким образом, сохранить его целостность в процессе стягивания устройством. Кроме того, наличие прижимной пластины и упорной пластины (дна) в конструкции корпуса устройства также обеспечивает предохранение деревянных элементов от повреждений в процессе их стягивания устройством.
Для обеспечения стягивания элементов деревянной конструкции на второй стороне стержня установлены вторая (нижняя) прижимная пластина, шайба, а также установлен фиксатор в виде, например, винтовой муфты или соединительной гайки. Кроме того, прижимная пластина может входить в состав пружинного узла.
Устройство для стяжки элементов деревянных конструкций может использоваться для открытой или закрытой установки в тело деревянной конструкции.
Сущность полезной модели поясняется фигурами 1-5.
На фигуре 1 изображено устройство для стяжки элементов деревянных конструкций в разрезе.
На фигурах 2-3 изображено устройство для стяжки элементов деревянных конструкций, содержащее 2-3 пружины соответственно.
На фигуре 4 изображен разрез деревянной конструкции, брусья которой стянуты устройством, содержащим один пружинный узел.
На фигуре 5 изображен разрез деревянной конструкции, брусья которой стянуты устройством, содержащим два пружинных узла.
На фигурах позициями 1-22 обозначены:
1 - Устройство для стяжки элементов деревянных конструкций,
2 - деревянная конструкция,
3 - стержень с резьбой,
4 - пружинный узел,
5 - верхняя винтовая муфта (фиксатор положения пружины),
6 - контргайка,
7 - стопорный ключ,
8 - нижняя упорная пластина,
9 - корпус,
10 - прижимная пластина,
11 - сквозные отверстия прижимных пластин,
12 - пружина,
13 - верхняя упорная шайба,
14 - тело корпуса,
15 - изолирующий кожух,
16 - трубчатый утеплитель,
17 - отверстия в стопорном ключе,
18 - нижняя винтовая муфта (фиксатор положения второй прижимной пластины),
19 - шайба,
20 - нижняя прижимная пластина,
21 - карманы деревянной конструкции,
22 - второй пружинный узел.
Сущность устройства для стяжки элементов деревянных конструкций поясняется следующими примерами.
Пример 1.
Устройство для стяжки элементов деревянных конструкций 1 используется для скрытой установки в тело деревянной конструкции 2. Устройство 1 состоит из стержня с резьбой (например, шпильки) 3, пружинного узла 4, верхней винтовой муфты 5, контргайки 6, стопорного ключа 7, являющегося стопорным элементом, с отверстиями 17, нижних элементов затяжки: нижней винтовой муфты 18, шайбы 19, нижней прижимной пластины 20. Пружинный узел 4 включает металлический корпус 9, в верхней части которого выполнена пара прижимных пластин 10 со сквозными отверстиями 11, пружинное ядро (пружины) 12, верхнюю упорную шайбу 13. Корпус пружинного узла, выполненный в виде стакана, содержит тело корпуса 14, нижнюю упорную пластину (дно) 8. Тело корпуса 14 покрыто изолирующим кожухом 15, при этом, между телом корпуса 14 и изолирующим кожухом 15 размещен трубчатый утеплитель 16. Верхняя и нижняя стороны пружины 12 соединены неразъемно с верхней упорной шайбой 13 и нижней упорной пластиной.
Сборка устройства 1 осуществляется следующим образом. С одной стороны стержня с резьбой 3 надевают вторую (нижнюю) прижимную пластину 20, шайбу 19, после чего навинчивают нижнюю винтовую муфту 18 (фиксатор положения второй прижимной пластины).
На вторую сторону стержня с резьбой надевают корпус пружинного узла 9 с пружиной 12, располагаемой в корпусе 9, при этом, нижняя часть пружины соединена со дном 15 корпуса, выполняющим функцию упорной пластины. На верхней части пружины 12 неразъемно закреплена верхняя упорная шайба 13 или металлическая деталь сложной формы (например, квадрат, шестигранник, прямоугольник), в соответствии с нагрузкой. Шайба 13 полностью погружается во внутреннюю полость корпуса 9 во время работы пружинного узла 4, и имеет небольшой зазор от стенок стакана для свободного вертикального перемещения в теле корпуса 9. Шайба 13 обеспечивает передачу нагрузки на пружину. Сверху на упорную шайбу 13 монтируется шайба 19 и верхняя винтовая муфта 5 (фиксатор положения пружины), которая наворачивается на резьбовую тягу (шпильку) 3 соответствующего диаметра. На верхнюю винтовую муфту 5, являющуюся фиксатором положения пружины, устанавливается стопорный ключ 7 (стопорный элемент). Стопорный ключ имеет в центе отверстие точно совпадающее по профилю с поперечным профилем верхней винтовой муфты 5. При этом, стопорный ключ 7 располагают таким образом, чтобы отверстия в стопорном ключе 7 располагались напротив отверстий 11 прижимных пластин корпуса 9. На резьбовую тягу 3 над верхней винтовой муфтой 5 накручивается контргайка 6, которая затягивается с усилием к винтовой муфте 5.
Тело стакана обрабатывается коррозионностойким покрытием для защиты корпуса от воздействия влаги из окружающего воздуха, внешняя часть корпуса стакана дополнительно утепляется ПВХ утеплителем или другим полимерным утепляющим материалом, не подверженным атмосферному воздействию или влаги 16 небольшой толщины.
С внешней стороны корпуса узла монтируется изолирующий кожух 15 из ПВХ, который полностью облегает тело корпуса 14 вместе с утеплителем 16, прижимными пластинами корпуса 10 и нижней упорной пластиной 8 с заходом на кромку прижимных пластин. Наличие ПВХ кожуха предотвращает контакт металлического корпуса с деревянными конструкциями.
Устройства 1 устанавливаются в специально заготовленные, с определенным интервалом по длине элементов, отверстия по оси тела деревянной конструкции. Пружинные узлы располагают в специальных, заранее подготовленных на производстве карманах 21 в теле деревянной конструкции. После окончательной сборки деревянных конструкции и монтажа всех устройств 1, выполняется затяжка верхних винтовых муфт 5 пружинных узлов 4, в последовательности от центра к периферии, чередуя затяжку с правой стороны затем с левой стороны, по всем стенам сооружения. Затяжка выполняется до полного смыкания витков пружин 12. Навинчиваясь на резьбовую тягу (шпильку) 3 винтовая муфта 5 сокращает дистанцию между пружинным узлом и нижними элементами затяжки, передает сдавливающее усилие через шайбу 19 и упорную шайбу 13 на пружину 12, тем самым сжимая и укорачивая ее в размере. Усилие от пружины 12 равномерно распределяется между всеми венцами деревянной конструкции 2, сжимает межвенцовый уплотнитель и сокращает горизонтальные зазоры между венцами до минимальных значений. Затяжка выполняется до полного смыкания витков пружины 12, затем на верхнюю винтовую муфту 5 монтируется стопорный ключ 7, который крепится глухарями по дереву (6×70 мм) через боковые отверстия 17 в ключе и в прижимной пластине корпуса 11, в тело деревянного элемента контактирующего с прижимной пластиной 10 корпуса 9. Далее на стержень с резьбой 3 накручивается контргайка 6, которая с усилием притягивается к верхней винтовой муфте 5. Такой порядок сборки и монтажа устройства 1 удерживает от поворота верхние винтовые муфты 5 во время проведения затяжки нижних винтовых муфт 18 в период форсированной усадки деревянных конструкций 2 и настройки системы. Таким образом при помощи стопорного ключа 7 и контргайки 6 верхняя винтовая муфта 5 фиксируется (контрится) от поворота при дозатяжках через нижнюю винтовую муфту 5 нижней части узла.
Пример 2.
В примере 2 для стяжки элементов деревянных конструкций используетсяустройство 1 по Примеру 1, однако, в качестве нижнего элемента затяжки применяют второй пружинный узел 22. Устройства 1 устанавливаются в специально заготовленные, с определенным интервалом по длине элементов, отверстия по оси тела деревянной конструкции. Пружинные узлы 4 и 22 располагают в специальных, заранее подготовленных на производстве карманах 21 в теле деревянной конструкции.
После сборки деревянной конструкции и монтажа всех устройств 1, выполняется затяжка верхних винтовых муфт 5 пружинных узлов 4, в последовательности от центра к периферии, чередуя затяжку с правой стороны затем с левой стороны, по всем стенам сооружения. Затяжка выполняется до полного смыкания витков пружин 12. Навинчиваясь на резьбовую тягу (шпильку) 3 винтовая муфта 5 сокращает дистанцию между пружинным узлом 4 и вторым пружинным узлом 22, передает сдавливающее усилие через шайбу 19 и упорную шайбу 13 на пружину 12, тем самым сжимая и укорачивая ее в размере. Усилие от пружины 12 равномерно распределяется между всеми венцами деревянной конструкции 2, сжимает межвенцовый уплотнитель и сокращает горизонтальные зазоры между венцами до минимальных значений. Затяжка выполняется до полного смыкания витков пружины 12, затем на верхнюю винтовую муфту 5 монтируется стопорный ключ 7, который крепится глухарями по дереву (6×70 мм) через боковые отверстия 17 в ключе и в прижимной пластине корпуса 11, в тело деревянного элемента контактирующего с прижимной пластиной 10 корпуса 9. Далее на стержень с резьбой 3 накручивается контргайка 6, которая с усилием притягивается к верхней винтовой муфте 5.
Такой порядок сборки и монтажа устройства 1 удерживает от поворота верхние винтовые муфты 5 во время проведения затяжки нижних винтовых муфт 18 в период форсированной усадки деревянных конструкций 2 и настройки системы. Таким образом при помощи стопорного ключа 7 и контргайки 6 верхняя винтовая муфта 5 фиксируется (контрится) от поворота при дозатяжках через нижнюю винтовую муфту 5 нижней части узла.
Далее осуществляют дозатяжку элементов деревянной конструкции путем затяжки нижних винтовых муфт 18 пружинных узлов 22, в последовательности от центра к периферии, чередуя дозатяжку с правой стороны затем с левой стороны, по всем стенам сооружения. Дозатяжка выполняется до полного смыкания витков пружин 12 пружинных узлов 22.
Вышеупомянутые примеры практической реализации предназначены только для иллюстрации технического решения данной полезной модели, данные примеры не подразумевают, что использование данной полезной модели ограничено только ими. Любые поправки, замены, улучшения и пр., сделанные без отклонения от сущности и объема данной полезной модели, должны быть включены в область защиты данной полезной модели.