СБОРНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ В ФОРМЕ БАЛКИ, А ТАКЖЕ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭТОГО СТРОИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА
ASSEMBLY CONSTRUCTION ELEMENT IN FORM OF BEAM, AND ALSO METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING OF THIS CONSTRUCTION ELEMENT

Изобретение относится к сборному строительному элементу в форме балки, содержащему полку и две стенки, а также к образованному из него элементу конструкции. Кроме того, изобретение относится к способу и устройству для изготовления указанного строительного элемента.
Известны строительные элементы этого вида, которые в своих поперечных сечениях полкой и двумя стенками образуют треугольник. Строительные элементы этого вида изготавливаются как профиль, полученный непрерывным прессованием.
Задачей данного изобретения является создание сборного строительного элемента этого вида так, чтобы этот строительный элемент мог при необходимости выполняться из разных материалов для полки и стенок или из материалов, прошедших, соответственно, разную обработку, т.е. по-разному предварительно изготовленных. Кроме того, задачей данного изобретения является создание такого строительного элемента с высокой несущей способностью, а также с высокой жесткостью при кручении и, в частности, с простой технологией изготовления.
Поставленная задача согласно изобретению решается тем, что предлагается полка, имеющая по одной стенке на своих двух продольных сторонах, причем каждая стенка крепится к продольной боковой стенке полки предпочтительно с помощью клеящего вещества, и концевые зоны каждой полки, обращенные от полки, плоско соединяются друг с другом поверхностями, обращенными друг к другу, предпочтительно с помощью клеящего вещества, причем каждая стенка в поперечном сечении имеет форму «вытянутой S», и каждая стенка предпочтительно закрывает всю продольную боковую стенку полки, к которой она прикреплена, по всей ее высоте.
Предпочтительно, концы стенок, проходящие вдоль продольной боковой стенки полки, заканчиваются заподлицо, по крайней мере, с частью наружных сторон полки, в частности, за счет механической обработки резанием собранного строительного элемента или заготовки строительного элемента.
Для достижения высокой несущей способности и одновременно высокой жесткости при кручении отношение ширины полки к высоте стенки находится в пределах от 1:20 до 1:1, предпочтительно, в пределах от 1:6 до 1:1, в частности, в пределах от 1:3,5 до 1:2,5.
Предлагаемый строительный элемент предпочтительно отличается тем, что полностью выполнен из дерева, причем полка предпочтительно изготовлена из пиломатериала, а стенки предпочтительно изготовлены из фанеры, причем стенки целесообразно изготовлять из трехслойной фанеры, и волокна древесины двух наружных слоев фанеры проходят в продольном направлении строительного элемента. Конструкции такого рода обеспечивают особенно хорошее соотношение между собственным весом и несущей способностью. Кроме того, для полки можно использовать низкосортный пиломатериал лесопильной промышленности, что позволяет увеличить вновь созданную стоимость указанного пиломатериала.
Если этот строительный элемент соединяется в одно целое с помощью клеящих веществ, в качестве клеящих веществ для дерева предпочтительно используются клеи, в частности, клеи из синтетической смолы и полиуретана. Дополнительные возможности открывают современные клеи с микроволновым или ультрафиолетовым отверждением. Вместо жидкого клея можно использовать и пленочный клей.
Предпочтительно, полость, образуемая стенками и полкой, заполняется материалом, например, кварцевым песком, хлопьями целлюлозы, вспененным материалом, пенополиуретаном и т.п. Такое заполнение позволяет решить все виды проблем, такие как, например, удовлетворение требованиям тепло- и звукоизоляции. По желанию заполнение может осуществляться до установки строительного элемента или после нее, причем преимуществом последнего решения является более легкая манипуляция, поскольку в этом случае нужно будет перевозить только легкие пустотелые строительные элементы.
Заявленный строительный элемент с симметричным поперечным сечением, отличающийся тем, что плоско соединенные концевые зоны стенок лежат посредине ширины полки, является предпочтительным с точки зрения напряженных состояний.
Для повышения несущей способности предусмотрена перегородка, проходящая от полки до плоско соединенных друг с другом концевых зон стенок, причем эта перегородка предпочтительно упирается во внутреннюю сторону полки или, в соответствии с другим вариантом осуществления, проходит сквозь полку к ее наружной стороне. Не требуется, чтобы перегородка проходила по всей длине строительного элемента, она может вставляться с торцов или вводиться в указанный строительный элемент сквозь прорезь в полке.
Дополнительное повышение несущей способности достигается, если перегородка соединяется со строительным элементом с помощью клея.
Измененный вариант осуществления строительного элемента отличается тем, что две стенки, прикрепленные к полке, проходят по обе стороны полки, и обе концевые зоны обеих стенок плоско соединяются друг с другом поверхностями, обращенными одна к другой, причем каждая стенка в поперечном сечении имеет форму «двойной S». При этом полка предпочтительно находится в средней плоскости симметрии строительного элемента.
Строительные элементы согласно изобретению можно собирать для получения элементов конструкций путем размещения их рядом и скрепления между собой, при этом предпочтительно, по меньшей мере, два строительных элемента размещают таким образом, чтобы они лежали рядом друг с другом, полки обоих строительных элементов образовывали одну поверхность, и строительные элементы соединялись прилегающими друг к другу концевыми зонами стенок, находящихся на полках, предпочтительно с помощью клея, и, кроме того, между этими двумя свободными, плоско соединенными друг с другом концевыми зонами стенок смежных строительных элементов вставляют еще одну полку, расположенную напротив полок этих строительных элементов, и соединяют с концевыми зонами плоско соединенных друг с другом стенок предпочтительно с помощью клея.
Несколько строительных элементов, расположенных таким образом рядом друг с другом и содержащих несколько полок, расположенных напротив полок этих строительных элементов, образуют плитообразный элемент конструкции.
Известны несколько вариантов плитообразных элементов конструкций. В документе AT 285129 А, например, описывается стеновой элемент, образованный двумя разнесенными стеновыми обшивками, собранными из досок, между которыми зигзагообразно вставлены доски, каждая из которых прилегает к обеим стеновым обшивкам. При необходимости они могут приклеиваться к стеновым обшивкам. Такая конструкция не только тяжелая, но и ее очень сложно изготовить.
Из документа WO 02/06606 А1 известен плитообразный строительный элемент, в котором две разнесенные плиты покрытия так же соединены с лежащими между ними стенками, причем каждая из этих стенок проходит под прямым углом к обеим плитам покрытия.
Кроме того, плитообразные элементы конструкций, между которыми так же предусмотрена зигзагообразная вставка либо в горизонтальном, либо в вертикальном положении, за счет чего образуется сотовая структура, также известны из документа GB 560913 А. Сотовая структура между панельными элементами известна и из AT 196113 А.
Кроме того, изобретение относится к способу изготовления строительного элемента заявленного рода. Этот способ отличается тем, что стенки крепят, предпочтительно приклеивают к полке, которую предпочтительно изготавливают из пиломатериала так, чтобы стенки проходили вертикально от полки на продольных боковых поверхностях, и при этом получают U-образное поперечное сечение заготовки строительного элемента, после чего свободные концевые зоны стенок, находящиеся с противоположной стороны от полки, вставляют в канавку, сужающуюся клинообразно и в своем самом узком месте переходящую в канавку с параллельными стенками, и путем перемещения этой заготовки строительного элемента вдоль клинообразной канавки в канавку с параллельными стенками при деформации приводят в контакт друг с другом и оставляют в контакте в канавке с параллельными стенками, причем на внутренние стороны стенок, которые контактируют друг с другом, предварительно наносят клеящее вещество.
Перемещение заготовки строительного элемента по канавкам предпочтительно осуществляют тяговым элементом, проходящим вдоль заготовки строительного элемента, например тросом, который крепят к концу заготовки строительного элемента и тянут при помощи лебедки. Разумеется, перемещать заготовку строительного элемента по канавке можно и с помощью усилий сжатия.
Устройство для изготовления предлагаемого строительного элемента отличается тем, что содержит клинообразную в продольном направлении канавку, наибольшая ширина которой равна или больше суммы ширины полки и толщины обеих стенок, а наименьшая ширина равна или чуть больше толщины обеих стенок в сумме, и канавку с параллельными в продольном направлении стенками, которая примыкает или может примыкать к клинообразной канавке в месте ее наименьшей ширины и в продольном направлении проходит параллельно продольному направлению клинообразной канавки, причем ее ширина примерно соответствует наименьшей ширине клинообразной канавки, и глубина обеих канавок соответствует, по меньшей мере, приблизительно, ширине соединяемых друг с другом концевых зон стенок строительного элемента.
Предпочтительный вариант осуществления отличается тем, что содержит приводное устройство, с помощью которого заготовку строительного элемента перемещают через клинообразную канавку в канавку с параллельными стенками, устройство для натяжения троса, причем предпочтительным для этой цели оказалось устройство для натяжения троса, трос которого может протягиваться вдоль заготовки строительного элемента до самого ее конца и крепиться там.
Для серийного производства целесообразно, чтобы были предусмотрены две или более канавки с параллельными стенками, расположенные рядом, и одна клинообразная канавка, которая может перемещаться от одной канавки к другой и выставляться точно напротив них.
Внутреннее напряжение стенок, в частности, если они выполнены из фанеры, в канавке с параллельными стенками настолько велико, что создаются силы сжатия, действующие в направлении наружу, т.е. в эффективном направлении, перпендикулярном основанию канавки в сторону от канавки, которые могут привести к выскакиванию строительного элемента. Следовательно, целесообразно противодавление в направлении канавки перпендикулярно ее основанию. Указанное противодавление создается за счет того, что в просвете канавки предусмотрено воспринимающее усилие направляющее устройство, в которое будет упираться полка заготовки строительного элемента.
Ниже изобретение поясняется более подробно на нескольких примерах осуществления, приведенных на чертежах.
Фиг.1, 2 и 3, каждая, представляют собой общий вид строительных элементов в различных вариантах выполнения.
На фиг.4-10 представлены поперечные и продольные сечения элементов конструкций, собранных из отдельных строительных элементов.
Фиг.11 и 12 представляют собой общий вид устройства для изготовления строительного элемента.
Фиг.13А-D иллюстрируют принцип действия этого устройства, также в общем виде.
Строительный элемент 1, показанный на фиг.1, образован полкой 2 и двумя стенками 3, 4, причем стенки прикреплены к боковым сторонам 5, 6 полки 2, а именно, к ее узким краевым сторонам, предпочтительно с помощью клея. Оба свободных конца стенок 3, 4 плоско соединены друг с другом своими концевыми зонами 7, а именно, поверхностями 8, 9, обращенными друг к другу, тоже предпочтительно с помощью клеящего вещества. При этом каждая стенка 3, 4 имеет в поперечном сечении форму вытянутой S. Предпочтительно, полка 2 изготовлена из пиломатериала, недорого поставляемого лесопильной промышленностью, и, кроме того, может собираться в продольном направлении из нескольких отдельных частей, соединяемых между собой известным способом. Стенки 3, 4 предпочтительно изготовлены из фанеры, предпочтительно, трехслойной фанеры, причем продольные волокна обеих наружных слоев проходят вдоль строительного элемента. Строительный элемент имеет в своем поперечном сечении линию 10 симметрии, что означает, что обе соединенные друг с другом концевые зоны 7 полок 3, 4 будут соприкасаться вертикально по центру ширины полки 2.
Заявляемый строительный элемент 1 обладает тем преимуществом, что в принципе может изготавливаться изо всех самых различных материалов весь или из разных материалов для полки 2 и стенок 3, 4, соответственно, причем для стенок 3, 4 в первую очередь используются материалы, способные воспринимать сдвигающие усилия и, кроме того, гибкие и, предпочтительно, склеиваемые. Стенки 3, 4 могут изготавливаться, например, из картона, пластмассы, листового металла, многослойной фанеры или других материалов из древесины. Точно так же из различных материалов можно изготавливать и полку 2, например, из пластмассы, картона, многослойной фанеры, а также из металла.
В соответствии с вариантом осуществления, представленным на фиг.2, в полость 11, заключенную между полкой 2 и стенками 3, 4, вставлена перегородка 12, которая введена с торцов строительного элемента 1. Указанная перегородка 12, которая при необходимости может изготавливаться из того же материала, что и стенки 3, 4, может соединяться со стенками 3, 4 или полкой 2, соответственно, путем склеивания.
В соответствии с вариантом осуществления, представленным на фиг.3, перегородки 12 вставлены в шлицевидные прорези 13 в полке 2 и проходят до наружной стороны 14 полки 2. Варианты строительного элемента 1, представленные на фиг.2 и 3, обеспечивают особенно высокую несущую способность с повышенной жесткостью при кручении.
Элемент 15 конструкции, показанный на фиг.4 и 5, выполнен из нескольких строительных элементов 1, представленных на фиг.1, расположенных рядом и соединенных между собой, причем соответствующие свободные концы соединенных стенок 3, 4 отдельных строительных элементов 1 соединены полкой 16 предпочтительно также приклеиванием. На фиг.6 представлен элемент конструкции, у которого отношение ширины 17 строительного элемента к высоте 18 строительного элемента равно примерно 1:1,5, в то время как на фиг.4 указанное отношение чуть более 1:3.
Как можно видеть из фиг.6 и 7, отношение 1:1,5 дает более сильную S-образную кривизну стенок 3, 4, которая допустима, если стенки 3, 4 обладают достаточной гибкостью, и обеспечит повышенную устойчивость, в частности, если между полкой 16 на верхней стороне элемента 15 конструкции и полкой 2 на нижней стороне элемента 15 конструкции возникают сдвигающие усилия.
На фиг.8 представлен вариант осуществления, подобный варианту осуществления по фиг.6. Однако в этом случае полости 11 заполнены пенополиуретаном 19, который также способствует повышению несущей способности. В зависимости от разных требований (звукоизоляция, повышение несущей способности, теплоизоляция и т.д.) указанные полости могут заполняться разными материалами.
На фиг.10 представлен элемент 15′ конструкции, выполненный из строительных элементов 1′ по одному из вариантов осуществления, в котором каждая из обеих стенок 3′, 4′, прикрепленных к полке 2, проходит с одной стороны полки 2, и обе концевые зоны 7, 7′ обеих стенок 3′, 4′ плоско соединяются друг с другом поверхностями, обращенными друг к другу. В результате стенки 3′, 4′ в своих поперечных сечениях имеют форму двойной вытянутой S.
На фиг.11 представлено устройство 20 для изготовления строительного элемента 1, показанного на фиг.1. Указанное устройство 20 имеет коробчатый туннель 21, усиленный рамами 22, предусмотренными на некотором расстоянии друг от друга в продольном направлении туннеля и предназначенными для поглощения направленных наружу сил.
На дне 23 туннеля с просветом, чуть большим толщины 25 двух соединенных друг с другом концевых зон 7 стенок 3, 4, уложены планки 24. Указанные планки 24 образуют канавки 26 с так называемыми параллельными стенками, причем глубина указанных канавок так же предусмотрена чуть больше высоты, на которую соединены друг с другом обе концевые зоны 7 стенок 3, 4. Расстояние между стенками предпочтительно соответствует ширине полки 2.
На опорном устройстве 29, которое может перемещаться от одной канавки 26 с параллельными стенками к другой канавке 26 с параллельными стенками в направлении стрелок 30, предусмотрена клинообразная канавка 27, также образованная планками 28 примерно такого же типа, что и планки 24. Указанная клинообразная канавка 27, клинообразная форма которой сужается в продольном направлении в сторону канавок 26 с параллельными стенками, служит для приема заготовки 31 строительного элемента, образованной полкой 2 и двумя еще не деформированными стенками 3, 4, проходящими параллельно друг другу вдоль полки 2 и прикрепленными к ней, и для размещения указанной заготовки в канавку 26 с параллельными стенками при перемещении заготовки строительного элемента в направлении стрелки 32 на фиг.12, и при этом концевые зоны 7 стенок 3, 4 сдавливаются друг с другом. Для этой цели концевые зоны 7 стенок 3, 4, которые должны соединяться друг с другом, предварительно покрываются клеящим веществом. Для того чтобы предотвратить выскакивание заготовки 31 строительного элемента из канавки 26 с параллельными стенками, вызываемое силами сжатия, возникающими при деформации стенок 3, 4, высота туннеля 21 выбрана такой, что полка 2, как показано на фиг.12, прилегает к внутренней поверхности 33 туннеля 21, противоположной канавкам 26 с параллельными стенками. На фиг.13A-D показано, как происходит деформация стенок 3, 4 при продольном перемещении вдоль клинообразных канавок 27.
Перемещение заготовки 31 строительного элемента можно осуществлять посредством сил сжатия или также тяговыми усилиями. В частности, предпочтительно пропускать трос через полость заготовки 31 строительного элемента между стенками 3, 4 и крепить указанный трос к дальнему концу заготовки, а затем прикладывать к тросу, который проходит и через туннель 21, тяговые усилия, вызывающие перемещение заготовки 31 строительного элемента в направлении стрелки 32.
Формование плитообразных элементов 15 конструкций из отдельных строительных элементов 1 и 1′, соответственно, предпочтительно осуществляют в прессе, в котором соседние строительные элементы 1 и 1′ сжимают после предварительного нанесения клея на стороны, упирающиеся друг в друга. Однако до этого между свободными концевыми зонами 7 соединяемых друг с другом стенок 3, 4 и 3′, 4′, соответственно, отдельных строительных элементов 1 и 1′ предварительно вставляют полки 16, соответствующие полке 2 строительного элемента 1, 1′.
При использовании дерева соединение стенок 3, 4 и 3′, 4′ с полками 2, 16 строительных элементов 1 и 1′, соответственно, предпочтительно осуществляют с помощью клея; в частности, клея из синтетической смолы, в случае других материалов для отдельных элементов строительного элемента соединение указанных отдельных частей осуществляют в зависимости от соответствующего вида материала, т.е., например, путем пайки, сварки, свинчивания и т.д.