ЭЛЕМЕНТ ПЕРЕКРЫТИЯ
CEILING ELEMENT

Настоящее изобретение, в общем, относится к элементу перекрытия и более конкретно к элементу перекрытия, производимому, кроме прочего, из бетона или аналогичного материала, и имеющему поверхность большой протяженности, порядка 6,0·15-20 м, но также 10-15 м.
Элементы перекрытия, предложенные здесь, используют как единые блоки для способствования созданию (горизонтальной) поверхности пола, такой как в модульной конструкции здания.
Более конкретно, упомянутый элемент перекрытия выполнен и выбран по размерам так, чтобы быть приспособленным для опирания по концам или кромкам на разнесенные одна от другой несущие балки, включенные в состав конструкции каркаса корпуса здания и/или корпусов, нормально сориентированные параллельными и сконструированные как металлические балки, например, из стали.
Настоящее изобретение относится к созданию специфического способа применения, касающегося установки данных элементов перекрытия между горизонтально направленными несущими балками с выбранным пролетом, например 6,0 м, включенными в состав конструкции стального каркаса, образованной в виде модуля, причем каждый из данных модулей может быть увязан и/или взаимно соединен с другими примыкающими соответствующими модулями для получения посредством этого возможности возведения более крупного корпуса или конструкции здания, сконструированного из множества данных модулей.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к готовому сборному элементу перекрытия, включающему в свой состав верхнюю плиту пола с конструкцией или рабочей поверхностью из бетона и предпочтительно с установленным примыкающим снизу слоем звукоизоляции и/или теплоизоляции, например изоляционным матом.
Способы, устройства и конструкции элементов перекрытия, относящиеся к раскрытой выше области техники и отображающие функцию и сущность, удовлетворяющие установленным требованиям, известны в предшествующем уровне техники во множестве различных вариантов осуществления.
Таким образом, различные образцы и конструкции, содействующие рациональному изготовлению элементов перекрытия описанного выше характера, известны в предшествующем уровне техники.
В данном случае, различные образцы и конструкции элементов являются известными в технике и предназначены для того, чтобы выполненная поверхность пола была способна нести расчетные точечные или концентрированные нагрузки и/или распределенные нагрузки и для обеспечения подбора размеров каждого такого элемента перекрытий в соответствии с установленными требованиями.
Различные конструкции стального несущего каркаса также известны в уровне техники в форме «модулей», к которым данные индивидуальные элементы перекрытия непосредственно приспособлены.
В качестве одного примера уровня техники и области техники, к которой относится настоящее изобретение, следует упомянуть практическое применение в модульной конструкции, раскрытое и описанное более подробно в патенте PCT/EP99/05882 с номером публикации WO-A-00/09827.
Данный образец и конструкция, приспособленные к модульной конструкции, состоят из модуля стального несущего каркаса, показаны на прилагаемых Фиг. 1-3 и кратко описаны более подробно ниже в данном документе.
Что касается элементов перекрытия соответствующего типа, предложенных здесь, и технической области, в существующем уровне техники известно выполнение элементов перекрытия в виде несущей нагрузку плиты, выполненной из бетонного материала и слоя, в которой несущую способность или стойкость, в отношении точечных или концентрированных нагрузок и/или распределенных нагрузок, индивидуального элемента перекрытия можно усиливать верхним и нижним металлическим армированием, заделанным в бетонную плиту.
Индивидуальный элемент перекрытия должен в таком случае получить вес и/или жесткость для работы под нагрузкой, зависящую не только от толщины бетонной плиты, но также от ориентации, размера и веса металлического средства армирования, заделываемого в плиту при бетонировании.
Элемент перекрытия типа и размера, предложенного здесь, требует главных затрат работы на свое изготовление и соответственно расчета при подборе толщины и длины металлического средства армирования, такого, как стальные стержни и расчета ориентации данных армирующих стержней.
Также хорошо известно в данной области техники, что вес, присущий такому элементу перекрытия, выполненному из бетона с заделанными армирующими стержнями и с размером, подобранным для больших пролетов порядка 6 м, требует более толстых бетонных плит и при этом дополнительных или более толстых армирующих стержней для выдерживания расчетных усилий нагрузки и собственного веса на поверхность пола.
Также частью уровня техники является содержание патента PCT/EPOl/14865 с публикацией WO-A1-03/052212.
1
T
2
2
Принимая во внимание свойства, связанные с настоящим изобретением, особое внимание следует уделить тому факту, что момент инерции "J" балки, прямоугольного сечения с высотой (размер "h"), значительно превышающей ширину (размер "b"), следует из уравнения J=(m·h)/12 для центральной оси, при этом момент инерции можно увеличивать согласно закону смещения J=(J+m a). Настоящее изобретение имеет целью использование такого увеличения момента инерции согласно закону смещения для окружающего металлического каркаса с металлическими частями каркаса, скрепленными с ним.
Задачей настоящего изобретения является использование такого увеличения момента инерции согласно закону смещения в приложении к окружающему металлическому каркасу с металлическими частями каркаса, обуславливая неподвижную связь бетонной плиты с верхним участком окружающего металлического каркаса и верхнего участка или полной протяженности металлических частей каркаса и несения звукоизоляционного и теплоизоляционного мата.
В данной области техники хорошо известно содержание следующих заявок и публикаций: EP-A1-1443156, WO-A1-0009827 и US-A-3363371.
Так, в заявке EP-Al-I443156 показана на Фиг. 1 конструкция, в целом обозначенная позицией (1), образованная двумя удлиненными, параллельно проходящими несущими элементами (2, 3), изготовленными в настоящем случае из холодногнутой стальной пластины.
Данные несущие элементы имеют, по существу, конструкцию швеллеров (в форме буквы С).
Своими концами оба удлиненных несущих элемента соединены с короткими деталями из трубчатого профиля (4).
Вдоль длинных сторон конструкции трубчатых профилей (4) соединены одна с другой профилями (5, 6), которые в настоящем случае изготовлены из материала, аналогичного профильному материалу упомянутых удлиненных несущих элементов (2, 3).
Удлиненные несущие элементы (2, 3) взаимно соединены основными профилями (7).
Основные профили (7) имеют сечение швеллера (в форме буквы С). Они, вместе с тем, также могут быть выполнены из труб прямоугольного профиля.
В упомянутых основных профилях (7) устроены отверстия (8).
Последние соединены с удлиненными несущими элементами (2, 3) изогнутыми частями и болтовыми соединениями, но также могут быть соединены сварными соединениями.
Через данные отверстия проходят вспомогательные профили (9). Данные профили расположены свободными в соответствующих отверстиях.
Они создают значительное увеличение прочности рассматриваемой конструкции.
На Фиг. 2 показано более детально отверстие (8), через которое проходит вспомогательный профиль (9). Здесь можно видеть, что высота профиля (9) немного меньше высоты отверстия (8), чтобы вспомогательные профили (9) можно было легко проталкивать в отверстия (8) на более позднем этапе.
На Фиг. 2 дополнительно показано, что профиль (9), более того, ограничен в своем перемещении через вертикальный элемент или соответствующие кромки (10) швеллера (профиля в форме буквы C).
На Фиг. 1 показано, что поперечные несущие элементы (5, 6) аналогично снабжены отверстиями (8).
Когда такую конструкцию собирают на стройплощадке, необходим, по меньшей мере, один из поперечных несущих элементов (6, 5) для размещения вспомогательных профилей.
Публикация WO-A 1-00/09827 относится к целому семейству зданий, реализуемых согласно способу создания модульных металлических конструкций.
Данным способом объединяют каркас (6) потолка, каркас (1) пола, элементы профилей (2) в форме буквы Z, соединенные сваркой с каркасом пола и используемые как стойки, а также панель (3) и многочисленные опоры (4), содержащие сварные стальные стойки, в свою очередь, соединенные с каркасом (1) пола и каркасом (6)потолка, с использованием раскоса (7) и шпилек (5).
В патенте US-A-3363371 раскрыт модуль, приспособленный для использования в возведении стен посредством сборки нескольких таких модулей, связанных с установленной бок о бок в достаточном количестве для получения стены заданной длины.
Стеновой модуль содержит пару вертикальных структурных элементов (11) и пару горизонтальных структурных элементов (10), соединенных вместе посредством сборочных лапок (13), выполненных с возможностью прохода через соответствующие отверстия в другом элементе, которые затем загибаются ручным или механическим молотком или другим подходящим инструментом для создания прочного жесткого соединения между ними.
Структурные элементы (10 и 11) в сечении предпочтительно являются швеллерами.
Упомянутый модуль содержит каркас, образованный элементами (10 и 11), собранными посредством сборочных лапок или планок (13), созданных на концах элементов (10), проходящих через отверстия (14) в концевых стенках, при совмещении концов элементов (11).
Также элементы (11) снабжены дополнительными отверстиями или пазами (22), проходящими через боковые полки или боковые стенки элементов (11), данные пазы (22) служат для размещения соответствующих выступов (23) боковых полок горизонтальных элементов (10), концы которых подрезаны для создания сборочных лапок (13) внизу упомянутой выше подрезки.
Вышеупомянутый тип соединения должен создавать полностью жесткую конструкцию каркаса, которая должна являться свободно опирающей и должна работать в качестве нагруженного элемента при возведении сборного здания.
Принимая во внимание то обстоятельство, что специалист в данной области техники должен выполнить технические условия, чтобы иметь возможность предложить решение одной или набора из нескольких технических проблем, с одной стороны, предусматривают необходимость рассмотрения мероприятий и/или последовательности мероприятий, с другой стороны, необходимость выбора требуемого средства, перед лицом следующих технических проблем, предположительно являющихся существенными в эволюции предмета настоящего изобретения.
Принимая во внимание уровень техники, как описано выше, можно видеть, что технической проблемой, для которой надо понимать важность ее решения, преимущества, связанные с ее решением, и/или технические мероприятия или расчеты, которые требуются для ее решения, является изготовление и создание рациональным способом относительно «легких» элементов перекрытия с размерами, длиной, шириной и толщиной окружающего металлического каркаса, выполненного из стали с металлическими частями каркаса, подобранными по размеру и выполненными с сечением, обеспечивающим заданную механическую прочность.
Техническая проблема состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для исключения ненужной перегрузки собственного веса элемента перекрытия конкретными заделанными в подвижную свежеприготовленную бетонную смесь армирующими стержнями, в окружающем металлическом каркасе, обуславливающем вибрирование свежеприготовленной бетонной смеси, поддерживаемой звукоизоляционным и/или теплоизоляционным матом.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для содействия установке звукоизоляционного и/или теплоизоляционного слоя, такого как изоляционный мат, в металлическом несущем каркасе и между металлическими частями каркаса, согласно настоящему изобретению, и только для обуславливания заполнения пространства над изоляционным матом до зоны верхней кромки частей каркаса свежеприготовленной массой бетонного материала.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для содействия созданию в конструкции пола и/или элементе перекрытия, таком как элемент перекрытия с поперечным пролетом 6,0 м или около этого, предпочтительно несколько короче 6,0 м, и длиной, например, 10-15 м или более этого, предварительных условий для следующего:
a) способности предложить малую высоту конструкции для окружающего металлического каркаса, выполненного из стали, и индивидуальных частей каркаса;
b) способности предложить низкий естественный или собственный вес элемента перекрытия, тем не менее способного соответствовать требуемым параметрам механической прочности;
c) способности предложить элемент перекрытия относительно малого веса для использованной стали в металлическом каркасе и индивидуальных частях каркаса и при использовании совокупности параллельных, правильно подобранных по размеру тонких металлических профилей, выполненных с возможностью прохождения между противоположными секциями части каркаса и, как краевой опоры, поддерживать схватившуюся бетонную плиту и ее секции, и с вырезами или отверстиями, созданными для каждого металлического профиля, чтобы в результате иметь возможность распределять свежеприготовленную залитую массу бетона между выделенными примыкающими секциями в элементе перекрытия, разделенном упомянутыми металлическими профилями;
d) способности предложить элемент перекрытия, который по своей конструкции является относительно жестким в результате наличия металлического каркаса со связанными частями каркаса, его металлических профилей и выбранных и выполненных расстояний между данными металлическими профилями, и монолитной бетонной плиты, неподвижно соединенной с частями каркаса;
e) способности предложить превосходные технические качества;
f) приспособленности к возможности глушить прохождение звука и/или тепла, обеспечения распространения демпфированного звука шагов для предложения уравновешенного, слегка пластичного, чувства пола;
g) приспособленности к возможности создания заданных условий для огнезащиты;
h) предложения простой и экономичной конструкции данных элементов перекрытия; и/или
i) предложения возможной способности создания различных форм каждого выбранного образца и конструкции индивидуального элемента перекрытия.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для обеспечения специально выполненным средством способности работы совместно с бетонной плитой без вращения и изгиба использованного металлического каркаса с частями металлического каркаса, вдоль их верхних кромок, и при этом выполнять на кромках ребра жесткости, применимые к элементу перекрытия и проходящие ниже бетонной плиты, для образования пространства для выбранного теплоизоляционного и/или звукоизоляционного мата.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для содействия созданию элемента перекрытия с такими наружными размерами, чтобы образовать полностью плоскую поверхность пола, и где элемент перекрытия выполнен с возможностью опирания с ориентацией установки на ребро и поддерживания разнесенными несущими балками, включенными в состав конструкции каркаса.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для опирания в одной рабочей операции плиты, выполненной из бетонного материала, на звукоизоляционный слой и/или теплоизоляционный слой, окруженной жестким в работе на изгиб (с высоким моментом инерции) металлическим каркасом со своими связанными металлическими частями каркаса для выполнения из них относительно легкого элемента перекрытия.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для осуществления приспособления каркаса, выполненного из металла, со своими связанными металлическими частями каркаса для окружения плиты, выполненной из схватившегося бетонного материала со звукоизоляционным слоем и/или теплоизоляционным слоем или матом и выполнением армирования и увеличения момента инерции элемента перекрытия, предлагаемых упомянутым каркасом, выполненным из металла, со своими металлическими частями каркаса.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для содействия приспособлению и подбору размеров упомянутого выше каркаса, выполненного из металла, с удлиненными частями металлического каркаса, для способности выдерживать вертикально направленные изгибающие усилия и реакцию опор, действующие на продольном направлении каркаса и, в частности, противоположных частях каркаса.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для осуществления неподвижного соединения упомянутого каркаса, такого как выбранные металлические части каркаса или секции с конкретными средствами или мероприятиями или без них, например, для неподвижного соединения для жесткой работы при изгибе, на протяжении края плиты, образованной схватившимся бетонным материалом.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для выполнения данной толщины или высоты 0,1 м или около этого плиты, образованной схватившимся бетонным материалом, в частности для размеров, установленных для элемента перекрытия в любом случае, составляющих 6,0 м или около этого, и поддерживаемого армирующими металлическими профилями, распределенными в параллельной ориентации.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для придания упомянутому металлическому каркасу с его соответствующими металлическими частями каркаса или секциями, и в частности, металлическими профилями, жестко связанными с металлическими частями каркаса или секциями, неровного профиля сечения.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для содействия созданию «соответствующих» металлических профилей, которые, с их увеличением прочности, могут проходить между примыкающими узкими секциями через слой бетона, выделенный в элементе перекрытия.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для придания упомянутой несущей балке (несущим балкам), выполненным из стали, и/или металлическим каркасам, с их металлическими частями каркаса, угловатой формы сечения, такой как уголок (профиль в форме буквы "L") или швеллер (профиль в форме буквы "U").
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для осуществления поперечно направленной ориентации, выделенной для элемента перекрытия, для выбора в любом случае пролета более 4,0 м, например нормально менее 8,0 м, и где 6,0 м можно считать стандартным размером.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для предложения продольно направленной ориентации, выделенной для элемента перекрытия, который можно выбрать пролетом более 20 м, предпочтительно стандартным размером около 10-15 м.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов, чтобы иметь возможность такого подбора размера завершенного элемента перекрытия, посредством толщины схватившейся бетонной плиты, толщины изоляционного слоя или мата, а также момента инерции и механической прочности металлического каркаса, выполненного из стали, и его металлических частей, в частности сопротивления при изгибе "W", чтобы исключить необходимость вставлять армирование в форме железных или стальных арматурных стержней в подвижную смесь бетонного материала плиты и значительно упростить тем самым производство одного или нескольких элементов перекрытия типа, рассматриваемого здесь.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для содействия введению в упомянутый свежеприготовленный и содержащий жидкость бетонный материал армирующего материала, представляющего собой короткие волокна, перемешанные с бетонной массой, такие как стальные, пластиковые волокна, углеродные волокна или другие армирующие материалы повышения механической прочности.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для установки как средства армирования для конкретных задач одного или нескольких, чаще всего нескольких, арматурных стержней или тому подобного в предложенном здесь элементе.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для осуществления продольно направленной ориентации элемента перекрытия между опирающимися концевыми участками, приспособленного к горизонтальному расстоянию, приблизительно равному расстоянию между неподвижно закрепленными несущими балками, включенными в состав конструкции каркаса в модульной конструкции стального несущего каркаса, где данный модуль нормально связан со вторым модулем, таким, например, как один или несколько соответствующих модулей.
Техническая проблема также состоит в способности понимания важности и преимуществ и/или реализации требуемых технических мероприятий и расчетов для представления нижней несущей конструкции каркаса для свободно установленных на место элемента перекрытия верхней конструкции каркаса, несущей или неподвижно удерживающей элемент кровли и ряда несущих элементов или несущих колонн, проходящих между конструкциями каркаса.
В таком случае настоящее изобретение берет за отправную точку предшествующий уровень техники или происходит от него, как раскрыто во введении в отношении изготовления с эффективным производством элемента перекрытия, который может образовывать полностью свободно опирающуюся горизонтальную поверхность пола, и более конкретно, расширяющиеся или противоположные концевые зоны и/или металлические части каркаса упомянутого элемента перекрытия должны быть приспособлены для возможности опирания на разнесенные одна от другой несущие балки, включенные в состав модульной конструкции каркаса.
Более конкретно, изобретение основано на том признаке, что каркас, выполненный из металла, со связанными с ним металлическими частями каркаса или секциями является подлежащим приспособлению для окружения плиты, выполненной из выдержанного или схватившегося свежеприготовленного бетонного материала и идеально окруженного и поддерживаемого звукоизоляционным слоем и/или теплоизоляционным слоем или матом, и что упомянутый металлический каркас и его металлические части подлежат выполнению тонкими и высокими с возможностью неподвижного взаимодействия со связанными металлическими профилями.
В предложенных вариантах осуществления изобретения, подпадающих под объем базовой концепции настоящего изобретения, дополнительно раскрывается, что упомянутый металлический каркас со своими металлическими частями каркаса подлежит приспособлению к неподвижному соединению с плитой, выполненной из сплошного бетона, промежуточным или дискретным фиксирующим средством.
Дополнительно раскрывается, что упомянутой плите, выполненной из отвержденного или схватившегося бетонного материала, надлежит придать толщину 0,1 м или около этого, предпочтительно в элементе перекрытия с размерами 6,0·15,0 м с приданием нормальных размеров для поверхностей пола с нормальным нагружением.
Также подпадает под объем настоящего изобретения то, что упомянутому металлическому каркасу, одной или нескольким его металлическим частям и/или металлическим профилям надлежит придать неровное, такое как гофрированное, сечение профиля.
Настоящим изобретением дополнительно раскрывается, что упомянутым несущим балкам и/или металлическими частями каркаса, связанным с конструкцией, следует иметь профиль уголка (в форме буквы "L") или швеллера (в форме буквы "U"), или разработанный как альтернатива, уголку (в форме буквы "L") или швеллеру (в форме буквы "U") профиль.
В частности, настоящее изобретение предлагает производство элемента перекрытия, где поперечно направленная ориентация или ширина может быть выбрана в любом случае составляющей более 4,0 м, например менее 8,0 м, предпочтительно стандартизованной, составляющей 6,0 м, и чтобы элемент перекрытия, в продольно направленной ориентации мог быть выбран составляющим более 15 м, предпочтительно стандартизованной длины 10-20 м.
Фактически, также подпадает под объем настоящего изобретения то, что элементу перекрытия со своей плитой, выполненной из сплошного бетонного материала, надлежит обеспечивать полное отсутствие в бетонной плите вставленного отдельного средства армирования, кроме заделанного и делящего металлические профили на секции, или альтернативно осуществлять выполнение упомянутой плиты из схватившегося бетонного материала с подмешиванием внутреннего армирования, такого как стальное армирующее волокно или другие соответствующие наполняющие материалы.
Фактически, также подпадает под объем настоящего изобретения то, что, в случае конкретных тяжелых условий работы под нагрузкой, осуществление в качестве средства армирования выполнения одного или нескольких металлических арматурных стержней или аналогичных выдерживающих нагрузку или несущих элементов, кроме упомянутого металлического каркаса и металлических профилей, неподвижно прикрепленных к нему.
Элементы перекрытия, согласно настоящему изобретению, могут таким образом предлагать направленную поперечно и/или направленную продольно ориентации между их расширенными или противоположными концевыми зонами, напрямую приспособленными для свободного по горизонтали расстояния между расширенными и противостоящими несущими балками, включенными в состав конструкции каркаса для приспособленной под модули конструкции стального несущего каркаса, где модуль можно предпочтительно связывать с одним или несколькими другими модулями, например идентичными модулями.
Дополнительно раскрывается, что один такой модуль способен представлять собой нижнюю несущую конструкцию каркаса для свободно установленных на место элементов перекрытия, верхнюю несущую конструкцию каркаса для кровли и ряда опорных элементов или несущих колонн, проходящих между конструкциями каркаса.
Данные преимущества, которые принципиально можно считать отличиями настоящего изобретения, и конкретные значимые отличительные признаки, раскрытые в нем, состоят в том, что созданы предварительные условия, чтобы рациональным способом иметь возможность производства одного или нескольких элементов перекрытий, где каждый из данных элементов перекрытий должен иметь возможность образования совершенно плоской и горизонтальной поверхности пола, подобранной по размерам для некоторого нагружения.
Элемент перекрытия выполнен как каркас с использованием тонкого металлического (стального) материала, где металлические части каркаса, созданные для данного каркаса, выполнены с возможностью окружения плиты, выполненной из отвержденной или схватившейся массы бетонного материала, идеально вместе с звукоизоляционным слоем и/или теплоизоляционным слоем или матом.
Упомянутый металлический каркас и/или металлические части каркаса выполнены тонкими и вертикально удлиненными (высота), но тем не менее приспособленными и подобранными по размеру для способности выдерживать изгибающие усилия, действующие на продольном направлении рамы и для вертикально направленных усилий, и иметь высокий момент инерции.
Таким образом, созданы предварительные условия для элемента перекрытия согласно настоящему изобретению, который должен быть способным выдерживать напряжения от нагрузок на бетонную плиту и каркас, выполненный из металла, и его металлические части и одновременно, в последовательном процессе, способствовать применению звукоизоляционного слоя и/или теплоизоляционного слоя или мата на нижнем участке элемента перекрытия.
Элемент перекрытия также представляет собой ряд металлических профилей, служащих армированием плиты, при этом металлические профили неподвижно соединены с противоположными металлическими частями каркаса и при этом лежащие между ними секции выполнены в свежеприготовленной жидкой массе бетонного материала проходящими через структурные вырезы в металлических профилях.
Каркас со своими металлическими частями и/или металлическими профилями, образует посредством давления и/или анкерных устройств жесткую при работе на изгиб или жесткую связь с выделенными металлическими частями каркаса и металлическими профилями.
То, что можно считать принципиально являющимся отличием элемента перекрытия, согласно настоящему изобретению, раскрыто в независимом п. 1 прилагаемой формулы изобретения.
Предшествующий уровень техники и ряд предложенных в настоящее время вариантов осуществления изобретения, показывающих значимые отличительные признаки, связанные с настоящим изобретением, относящимся к элементу перекрытия, должны быть описаны более подробно ниже для приведения примеров и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.
На Фиг. 1 схематично показан комплекс здания, построенного из ряда «стандартизированных» модулей и модульных блоков, где каждый один из модулей представляет собой нижнюю конструкцию каркаса для свободно установленного на место элемента перекрытия, опирающегося на параллельные несущие балки, верхнюю несущую конструкцию каркаса для кровли и ряда несущих элементов или несущих колонн, проходящих между конструкциями каркаса.
На Фиг. 2 схематично показан угловой участок одного такого модуля, схематично показанного на Фиг. 1, с верхней и нижней конструкциями каркаса, с одной (из четырех) указанных несущих балок.
На Фиг. 3 показан изометрический вид конструкции стального каркаса предшествующего уровня техники, показанного на Фиг. 1, в публикации WO-A1-00/09827, раскрытой в предисловии.
На Фиг. 4 показан изометрический вид одного концевого участка элемента перекрытия, сконструированного согласно принципам настоящего изобретения, и с простым каркасом, выполненным из металла, со связанными металлическими частями каркаса и материалом массы жидкого бетона плиты, отлитой в металлических частях каркаса на звукоизоляционном и/или теплоизоляционном мате и, в немного увеличенном виде, один пример выбранных толщин монолитной бетонной плиты и используемого опорного изоляционного мата упомянутой бетонной плиты;
На Фиг. 5 показан свободно установленный на место элемент перекрытия, опирающийся на конструкцию каркаса своими несущими балками, и где данный элемент перекрытия демонстрирует ряд металлических профилей, параллельно сориентированных для разделения элемента перекрытия на последовательные секции.
На Фиг. 6 сечение по Фиг. 5 показывает элемент перекрытия, сконструированный согласно настоящему изобретению, для образования горизонтальной поверхности пола.
На Фиг. 7 показан изометрический вид профиля части металлического каркаса, образующего одну сторону металлического каркаса, соединяющуюся с элементом перекрытия или относящуюся к нему.
На Фиг. 8 показан вид разобранного металлического каркаса только с тремя металлическими частями каркаса и рядом металлических профилей (четырьмя), параллельно сориентированными и показанными на расстоянии над металлическими частями каркаса.
На Фиг.9 показаны различные металлические профили позиций «A» - «D» и выбранные сечения и где противопожарный бетонный участок можно сориентировать для образования примыкающих секций бетонной плиты и образовать изолирующий мат, связанный с примыкающим снизу участком стены (не показано).
На Фиг. 1-3 более подробно показаны основные предварительные условия, относящиеся к настоящему изобретению, дополнительные детали данной конструкции можно найти в публикации WO 00/09827.
Так, на Фиг. 1-3 показана схематично и в деталях конструкция 1 здания, построенного из ряда одинаковых или неодинаковых модулей 3, и где элемент 4 перекрытия, раскрытый согласно настоящему изобретению, более подробно показан на Фиг. 4-9 образующим горизонтальную поверхность пола (и поверхность потолка) в каждом модуле.
Так, на Фиг. 1 показан корпус здания или конструкция 1 здания с рядом поперечно сориентированных и рядом установленных друг на друга модулей 3, каждый из которых выполнен в виде конструкции со стальным несущим каркасом.
Считается, что все модули 3 в конструкция 1 здания являются идентично одинаковыми, по этой причине следующее описание должно охватывать только упомянутый модуль 3 и несущую конструкцию, показанную позицией 2 (но также и примыкающий снизу смежный модуль 2').
Принципиальная конструкция модуля и несущей конструкции 2, 2' схематично показана на Фиг. 2, где упомянутый модуль представляет собой нижнюю конструкцию 2' каркаса, предназначенную для несения элемента (4) перекрытия, верхнюю конструкцию 2 каркаса, несущую кровлю или потолок и несущую элемент 4 перекрытия и ряд несущих элементов или конструкций 14 в форме первых вертикальных несущих стоек или несущих колонн, проходящих между несущими конструкциями 2 и 2', обозначенными позицией 14a или 2с.
На Фиг. 2 также показан ряд вторых горизонтальных несущих балок 14b, 14b'.
На Фиг. 3 показана в разобранном виде связь между нижней несущей конструкцией 2', предназначенной для опирания не показанного элемента (4) перекрытия и несения верхней или примыкающей несущей конструкции 2.
Нижний каркас или несущая конструкция 2' таким образом несет кровлю для установленной ниже верхней несущей конструкции 2, и конструкции 2, 2' каркаса взаимосвязаны шпильками 10, 10a.
Для более детального описания технологии и конструкции, показанной на Фиг. 3, выполнена ссылка на раскрытую выше публикацию WO-Al-00/09827, конкретно на страницу 4 и следующие страницы.
Содержание упомянутой публикации можно рассматривать соответствующей и наиболее близкой технологии предшествующего уровня техники и настоящее изобретение необходимо рассматривать как прямое развитие идеи, представленной в данной публикации.
В качестве предисловия, следует сделать особое ударение на то, что в следующем описании предложенного в настоящее время варианта осуществления изобретения, отображающем значимые отличительные признаки, связанные с настоящим изобретением и разъясненные с помощью Фиг. 4-9 прилагаемых чертежей, выбраны термины и специфичная терминология, предназначенные в данном случае для принципиального разъяснения концепции изобретения.
Вместе с тем, в данном контексте следует считать, что выбранные здесь выражения не следует воспринимать ограничивающими исключительно выбранными здесь терминами, но следует понимать, что каждый такой выбранный термин подлежит такой интерпретации, чтобы дополнительно охватывать все технические эквиваленты, функционирующие аналогичным или по существу аналогично, чтобы в данном случае иметь возможность придавать аналогичное или по существу аналогичное назначение и/или технический эффект.
Настоящее изобретение, конкретно направленное на создание конструкции единого свободно опирающегося элемента 4 перекрытия или потолка, частично показанного на изометрическом изображении на Фиг. 4, где такой элемент 4, в идеале со множеством идентичных первой и второй и т.д. секций 4b, 4c и т.д. перекрытия, должны иметь возможность связи и соединения друг с другом для образования при этом вышележащей горизонтальной и плоской поверхности 4a пола.
Стык между показанными секциями 4b и 4c (4' и 4”) образован металлическим профилем 8', армирующим элемент 4, частично или полностью заливаемым при укладке монолитного бетона плиты 6.
Элемент 4 перекрытия и его секции 4b, 4c выполнены с расширяющимися концевыми зонами 4d, 4e; 4f, 4g для возможности опирания на несущую конструкцию 14 и взаимно разнесенные несущие балки 14b, (2а', 2а, 2b'), 14b'.
Элемент 4 перекрытия, согласно настоящему изобретению, основан на использовании наружной конструкции 5 каркаса, выполненной из первой - четвертой частей металлического или стального каркаса, показанных здесь как балки 5a, 5b, 5c, а также скрытой части (5d) металлического каркаса на Фиг. 4, также показанной на Фиг. 5 как четвертая часть 5d металлического каркаса.
Металлические части 5a, 5b, 5c и 5d каркаса выполнены так, чтобы плотно и под давлением окружать массу материала 6' выполненную из схватившегося бетонного материала 6, и должны составлять опалубку, когда вязкая масса 6' свежеприготовленной бетонной смеси укладывается между частями металлического каркаса и заполняет секции 4', 4” и т.д., идеально с последующим вибрированием.
Частям 5a, 5b, 5c и 5d каркаса придана конфигурация уголка (буквы «L») на Фиг. 4 и конфигурация швеллера (буквы «U») на фиг. 7 в сечении и их соединяют друг с другом с приданием жесткости к изгибу по углам и придают им дополнительную жесткость с помощью параллельных металлических профилей, только три из которых обозначены позициями 8, 8' и 8”.
Данные металлические профили 8, 8' и 8” и дополнительные металлические профили показаны с проходящими по всей длине отклоненными пластинами и/или отверстиями, или другими аналогичными вырезами 8d, такими, чтобы секции 4b, 4c (4', 4”) и другие секции в упомянутой конструкции 5 каркаса могли быть заполнены массой материала 6' свежеприготовленной бетонной смеси в одно время (см. также варианты осуществления изобретения, показанные на Фиг. 9, позиции, обозначенные «A» - «D»).
Металлические профили 8, 8', 8” имеют верхнюю зону 8a и промежуточную зону 8b с угловой секцией 8e в схватившейся бетонной плите 6 и нижнюю зону 8c, которая может не напрямую служить фиксирующим средством для изоляционного мата 7 и/или для образования направленного вниз армирования 6а бетона.
Здесь следует заметить на Фиг. 4, что общая высота «h» частей 5a, 5b, 5c (и 5d) каркаса может быть выполнена превышающей высоту или толщину «h1» бетонной плиты 6, чтобы при этом иметь возможность образования, устойчивой к изгибу жесткой конструкции 5a, 5b, 5c (и 5d) каркаса, с высоким моментом инерции, особенно в раскрытом направлении «P».
На Фиг. 4 дополнительно показано, что упомянутый стальной каркас 5 с его металлическими частями 5a - 5d каркаса также выполнен с высотой, обеспечивающей возможность окружить звукоизоляционный и/или теплоизоляционный слой, мат или плиту 7, которая принципиально считается способной осуществлять поддержку плиты 6' из подвижного бетона, в процессе ее производства (укладки) и отливки.
В варианте осуществления изобретения, показанном здесь, предложен мат 7 толщиной «h2», выполненный для звукоизоляции и теплоизоляции и более того из огнестойкого материала.
Естественно, под объем настоящего изобретения подпадает выполнение полного размера по вертикали или высоты «h», превышающей размер («h1» + «h2») так, чтобы нижние кромки 5a', 5b' и 5c' металлических частей каркаса были открыты. Аналогично под объем настоящего изобретения подпадает выполнение полного размера по вертикали или высоты «h» меньше размеров («h1» + «h2»).
Согласно основным предварительным условиям настоящего изобретения имеется возможность выбора размеров по высоте/толщине частей 5a, 5c, 5b и 5d каркаса, соответственно, и их конфигурации для увязки с выбранным и необходимым моментом инерции «J». При этом части металлического каркаса можно выбирать с одинаковыми или не одинаковыми моментами инерции «J», когда можно рассчитывать на их опирание на первые несущие балки 14b и на противостоящие вторые несущие балки 14b' (Фиг. 5).
Дополнительно, в настоящем изобретении раскрыто, что упомянутый металлический каркас 5 и отдельные части 5a, 5b, 5c и 5d металлического каркаса должны быть выполнены тонкими и подобраны по размеру, чтобы выдерживать или нести вертикальные изгибающие усилия «P», действующие на продольном направлении частей 5a - 5d каркаса, особенно в отношении частей 5a, 5c каркаса, которые можно подбирать по размеру с более высоким моментом инерции на центральных участках по сравнению с концевыми участками или расширенными концевыми зонами.
Поэтому под объем настоящего изобретения подпадает возможность подбора частей 5a и 5c каркаса по размеру, в отношении высоты/толщины, отличающимися от частей 5b и 5d каркаса, или, альтернативно, части 5a и 5c каркаса можно подобрать по размеру и конфигурации, отличающимися от показанных на фиг. 5.
Согласно настоящему изобретению раскрывается, что упомянутый стальной каркас 5 и его металлические части с сечением уголка (формы буквы «L») на Фиг. 4 или швеллера (формы буквы «U») на Фиг. 7 должны быть выполнены для неподвижного соединения с незатвердевшим материалом 6', образующим сплошную схватившуюся массу 6, чтобы бетонная плита 6 могла взаимодействовать с частями каркаса с помощью давления и/или посредством фиксирующего средства, такого, как дискретное фиксирующее средство, показанное на Фиг. 7.
Это можно, следовательно, осуществить как приданием частям 5a и 5c каркаса неровной конфигурации, такой, как уголковая, так и, альтернативно, добавления к частям 5a и 5c каркаса специфических дискретных анкерных средств 5f, 5f' и 5f”, как показано на упомянутой Фиг. 7.
В способе практического применения настоящего изобретения раскрывается, что плите 6, образованной схватившейся бетонной массой, необходимо придавать толщину «h1» 0,1 м или около этого, когда элементу 4 перекрытия дана поверхность 4a с размерами порядка 6,0·15,0 м и расчетным нормальным нагружением.
На Фиг. 5 показан стальной каркас 5 из уголка (сечение в форме буквы «L») и/или швеллера (сечение в форме буквы «U») с параллельными удлиненными частями 5a и 5c металлического каркаса и параллельными короткими частями 5b и 5d металлического каркаса, где элемент 4 (4) перекрытия или потолка, со своими первой и второй секциями (4b, 4c, 4d) перекрытия и остальными секциями, установленными на место для образования горизонтальной поверхности 4a пола и плоской горизонтальной нижней поверхности 4a' потолка, где каждый элемент 4 перекрытия и его секции перекрытия опираются на несущие балки 14b, 14b', соответственно, с пролетом в свету (длиной, заданной ориентацией металлических частей 5a, 5с каркаса) между ними.
На Фиг. 5, 6 и 7, кроме того, показано, что упомянутому металлическому каркасу 5 с металлическими частями 5a, 5b, 5c и 5d каркаса может быть придан неровный поперечный профиль.
На увеличенном частичном сечении на Фиг. 6 показано сечение вдоль или параллельно части 5c каркаса, в котором три металлических профиля 8, 8' и 8”, опирающихся на каркас, создают в бетонной плите 6 жесткое осевое армирование бетонной плиты 6.
Несущим балкам 14b, 14b', несущим конструкцию 5 каркаса, можно согласно Фиг. 2, 3 и 5 придать сечение уголка (формы буквы «L») или швеллера (формы буквы «U»).
Конструкции элемента 4 перекрытия согласно настоящему изобретению предлагают поперечно направленную ориентацию каждой секции 4b, 4c перекрытия и т.д. выбрать в любом случае составляющей более 4,0 м, например менее 8,0 м, предпочтительно 6,0 м или немного меньше.
В этом отношении настоящее изобретение может конкретно раскрывать элемент 4 перекрытия со стандартизированными размерами.
Продольно направленную ориентацию элемента 4 перекрытия можно выбрать составляющей 10-15 м, но даже длиннее, например 20 м.
В перемешанном бетонном материале 6', как в базовой конструкции, может полностью отсутствовать любое армирование и/или армирующее средство в свежеприготовленной бетонной смеси 6', кроме используемых металлических профилей 8, 8' и 8”, и расстояния между ними для образования упомянутых секций 4b, 4c (4, 4', 4”) пола и т.д.
Альтернативно, в свежеприготовленный бетонный материал 6', предназначенный для образования плиты 6 перекрытия, можно вводить армирование в форме стальных волокон или тому подобного и в исключительных случаях один или несколько металлических арматурных стержней или тому подобного.
На Фиг. 7 показан изометрический вид металлической части каркаса из швеллера (профиля в форме буквы «U»), такой как одна или несколько частей 5a - 5d каркаса, конкретной металлической части 5e каркаса, соответствующей, при использовании, частям 5c или 5a каркаса, соединяющейся с одной стороной элемента 4 перекрытия, с тремя или более выступами и вырезами, показанными здесь позициями 5f, 5f' и 5f”, где данные выступы выполнены для заливки подвижным бетонным материалом 6' и создают при этом предварительные условия для простого распределения жидкой свежеприготовленной массы бетона 6' между секциями 4b, 4c (4, 4', 4”) и т.д.
На Фиг. 8 показан разобранный вид металлического каркаса 5 с тремя металлическими частями 5a, 5b и 5c каркаса и ряд параллельных (четыре) металлических профиля, обозначенные позициями 8, 8' и 8», установленные в каркас 5 и без бетонного материала 6'.
На Фиг. 9 показан ряд различных металлических профилей 8, распределенных по позициям «A», «B», «C» и «D», где огнестойкий или для увеличения безопасности и механической прочности участок армирования бетона сориентирован так, чтобы образовать примыкающие секции (4, 4', 4”) пола и т.д. в бетонной плите 6 и образовать изоляционный мат 7, связанный с установленным ниже участком стены (не показано).
Здесь показаны различные конфигурации сечений стальных металлических профилей 8.
Так, иллюстрация «A» раскрывает вариант осуществления изобретения, где верхняя зона 8a является наклонной и соединена под прямым углом с промежуточной зоной 8b и имеется отогнутая на 45° нижняя зона 8c, где отверстия или вырезы 8d имеют форму отогнутых пластин.
На иллюстрации «B» показан вариант осуществления изобретения, аналогичный варианту осуществления изобретения, показанному иллюстрацией «A», вместе с тем, здесь упомянутые вырезы 8d являются простыми отверстиями.
На иллюстрации «C» показано использование стержня или прута 8f, проходящего параллельно углу секции 8e.
На иллюстрации «D» показано использование металлического профиля с сечением в форме буквы «Z», с открытой в верхней плоской поверхности 4a пола, примыкающей плоской зоны 8g и нижней плоской зоной 8c'.
Профиль 8 (не показано), выполненный с сечением в форме буквы «X» или другим, которые показаны, может предпочтительно использоваться так, чтобы создавать соединение между примыкающими секциями 4' и 4”.
Настоящее изобретение, естественно, не ограничено вариантами осуществления, раскрытыми выше в качестве примера, но может претерпевать модификации без отхода от объема концепции изобретения, показанной в прилагаемой формуле изобретения.
В частности, следует заметить, что каждый проиллюстрированный блок и/или контур может комбинироваться с каждым другим проиллюстрированным блоком и/или контуром в объеме изобретения для выполнения необходимой технической функции.
В описании, приведенном в данном документе для объяснения, использованы следующие позиции.
1. Завершенная конструкция здания, выполненная из ряда модулей.
2. Несущая конструкция.
2'. Примыкающая несущая конструкция.
3. Модуль.
4. Элемент перекрытия и/или потолка.
4a. Плоская верхняя поверхность пола.
4a' Плоская нижняя поверхность потолка.
4b. Секция, образующая пол (или потолок).
4c. Секция, образующая пол (или потолок).
4d. Первая концевая зона, относящаяся к первой секции пола.
4e. Вторая концевая зона, относящаяся к первой секции пола.
4f. Концевая зона, относящаяся к второй секции пола.
4g. Концевая зона, относящаяся к второй секции пола.
5. Конструкция каркаса, выполненная для образования металлического каркаса вокруг элемента перекрытия и/или потолка.
5a. Первая металлическая часть каркаса.
5b. Вторая металлическая часть каркаса.
5c. Третья металлическая часть каркаса.
5d. Четвертая металлическая часть каркаса.
6. Отвержденная бетонная плита.
6.' Подвижная масса конструкционного бетонного материала в форме свежезамешанной массы бетона высокой вязкости.
6a. Направленная вниз секция бетонной плиты, обуславливающая выполнение функции армирования элемента перекрытия и/или потолка.
7. Звукоизоляционный и/или теплоизоляционный мат с огнестойкими свойствами и выполненный с возможностью совместной работы с секциями плит.
8. Металлический элемент перекрытия и/или потолка, армирующий первый профиль, выполненный с возможностью скрепления с параллельными металлическими частями каркаса.
8' Второй металлический профиль, смежный с первым.
"
8Третий металлический профиль, смежный со вторым.
8a. Верхняя, примыкающая к полу, первая зона.
8b. Промежуточная зона.
8c. Нижняя, примыкающая к потолку, вторая зона.
8c'. Нижняя плоская зона.
8d. Вырезы, такие, как отогнутые пластины и/или отверстия, для распределения свежезамешанной массы бетонного материала.
8e. Уголковая секция.
8f. Стержень или прут.
8g. Плоская верхняя зона.
10. Соединительное средство, показано как шпильки.
10a. Соединительное средство, показано как шпильки.
14. Несущая конструкция.
14a. Устройство вертикальной опоры.
14b. Устройство горизонтальной несущей балки.