СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ ИЗ СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ЛЕДЯНЫХ ОБРАЗОВАНИЯХ АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
BUILDINGS, STRUCTURES ERECTION METHOD FROM THE ROD ELEMENTS ON THE ARCTIC ZONE ICE FORMATIONS OF THE RUSSIAN FEDERATION

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу возведения зданий, сооружений из металлических конструкций.
Одним из приоритетных направлений государственной политики является социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации, определяемая стратегия развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года. Цитируется по: URL: www.minregion.ru/upload/02_dtp/101001_str.doc (дата обращения: 23.11.2014).
Актуальность разработок в данной области обусловлена необходимостью строительства объектов с высокими прочностными и эксплуатационными характеристиками не только на территории суши, но и на ледяных образованиях Арктической зоны РФ. Основополагающими требованиями к возведению таких объектов является простота, скорость сборки, общий вес объекта, а также высокие механические характеристики элементов конструкций. Поскольку архитектурно-планировочные решения для обеспечения внутреннего процесса в гражданских и военных объектах предполагают большие пролеты в зданиях и сооружениях, а Арктическая зона РФ характеризуется суровыми климатическими условиями - интенсивными ветровыми воздействиями, обильными снеговыми осадками и др., к элементам возводимых объектов предъявляются высокие требования статической, динамической прочности и устойчивости. Большой потенциал для строительства на вечномерзлых грунтах и ледяных образованиях имеет технология быстровозводимых зданий, сооружений с использованием легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), изготовленных по технологии холодного формирования профилей. Однако практика показывает, что прочностные и эксплуатационные характеристики известных конструктивных решений из ЛСТК относительно невысокие. Основные проблемы развития этого направления связаны с ограниченностью известных технических решений и обоснованностью теорий расчета стержневых элементов, характеризующихся высокой деформативностью профилей.
Из уровня техники известны три основных способа изготовления и монтажа конструкций по степени завершенности (готовности) конструктивных элементов, см. Брудка Я., Лубиньски М. Легкие стальные конструкции. Изд. 2-е, доп. Пер. с польск. Под ред. С.С. Кармилова. М.: Стройиздат, 1974; Трофимов В.И. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений (разработка конструкций, исследования, расчет, изготовление, монтаж): Учеб. пособ. - М.: АСВ, 2002. - 576 с.:
1. Сборка на строительной площадке - элементы здания доставляются на строительную площадку в виде нарезанных и замаркированных профилей. Бригада строителей производит на ровной поверхности "укрупнительную" сборку отправочных марок (стен, ферм, перегородок и т.д.). После укрупнительной сборки элементы подаются на монтажное место вручную (без крана), закрепляются в проектное положение, утепляются при помощи минераловатных плит (или других эффективных утеплителей) и зашиваются изнутри листами гипсокартона. Окна и двери поставляются на стройплощадку отдельно и встраиваются в панели стен.
2. "Мини-завод" на строительной площадке. Элементы здания доставляются на строительную площадку в виде нарезанных и замаркированных профилей. На строительной площадке организовывается рабочий пост, оборудованный для предварительной укрупнительной сборки панелей и других элементов. Обычно это рабочее место оборудовано защитным тентом, электрическим освещением, оборудованием для склепывания профилей, инструментами для резки минплиты и гипсокартона. Одна бригада рабочих производит укрупнительную сборку элементов, утепляет панели стен, зашивает изнутри гипсокартон, вторая бригада при этом доставляет собранную панель к месту монтажа, поднимает деталь при помощи грузоподъемного механизма, закрепляет их в проектном положении и между собой. После установки стеновых панелей в них встраиваются окна и двери.
3. Полная заводская готовность панелей. Все нарезанные и замаркированные профили собираются в конструкцию стен (ферм и т.п.) на заводе с применением автоматического инструмента и в теплых условиях. Панели стен оборудуются окнами и дверями, внутрь панелей могут закладываться электрические кабели, разводка низковольтного оборудования и т.п. Панели утепляются, на внутреннюю сторону прикрепляются листы гипсокартона. На наружную поверхность стен могут крепиться облицовочные панели, сайдинг, фасадные системы. На строительной площадке при помощи крана все элементы устанавливаются в проектное положение, закрепляются к фундаментам и между собой. Монтаж зданий очень быстрый, качество сборки панелей гарантировано технологией конвейерного "автомобильного" производства. Проблемы логистики, транспортировки, применения грузоподъемных механизмов должных быть учтены при строительном планировании.
Заявленный способ может быть объединен или использоваться совместно с любым из известных способов возведения зданий и сооружений из ЛСТК.
Задачей изобретения является создание способа возведения зданий, сооружений из стержневых элементов на ледяных образованиях Арктической зоны Российской Федерации.
Технический результат заключается в повышении прочностных и эксплуатационных характеристик стержней, уменьшении кручения в стержнях, увеличении несущей способности, жесткости, устойчивости, снижении веса, стоимости и расхода материала на изготовление стержневого элемента, в создании возможности варьирования механических характеристик стержневых элементов исходя из расчетных требований в рамках требований к унификации в строительстве, а также снижении веса, стоимости элемента и расхода материала на его изготовление за счет варьирования механических характеристик стержня и его элементов.
Конструкция изобретения приведена на чертеже, где:
1 - стержневой элемент;
2 - пластинчатый элемент;
3 - отверстия.
Способ возведения зданий, сооружений из стержневых элементов на ледяных образованиях Арктической зоны Российской Федерации включает в себя применение стержневого элемента, который выполнен из нескольких стержней одинаковых и/или различных профилей, расположенных вплотную и/или через расстояние друг от друга, которые соединены между собой и/или в плоскости одного стержня пластинчатыми элементами. Таким образом, в работу стержня вступают элементы добавленных стержней и пластинчатые элементы, которые значительно повысят прочностные и эксплуатационные характеристики стержней, а именно: уменьшат кручение, увеличат несущую способность, жесткость и устойчивость.
Напряженно-деформируемое состояние стержней в значительной степени зависит от вида и места приложения нагрузки, вида сечения профилей, входящих в ее конструкцию, расстояния между ними, их ориентации относительно друг друга и способа крепления стержневых и пластинчатых элементов. Вариация возможности добавления или исключения из общей композиции стержня пластинчатых элементов, возможности использования различных профилей, их ориентации и расстояния их взаимного расположения относительно друг друга позволяют получить более точные механические характеристики стержневых элементов исходя из расчетных требований в рамках требований к унификации в строительстве, что приведет к снижению веса, стоимости элемента за счет возможности добавления или удаления пластинчатых элементов, расхода материала на изготовление стержневого элемента и снижению его стоимости за счет снижения расхода материала на его изготовление.
При креплении пластинчатого элемента в плоскости одного стержня пластинчатые элементы могут выступать в качестве дополнительной стенки, что приведет к повышению механических характеристик и создаст возможность варьирования ими (уменьшать или увеличивать) в рамках унификации размеров.
Толщины пластинчатых элементов могут быть различны и определяются расчетом в зависимости от требований к несущей способности, жесткости, устойчивости стержня. Данная вариация механическими характеристиками стержневых элементов также позволяет снизить вес, стоимость элемента и расход материала на его изготовление и создаст возможность варьирования ими в рамках требований к унификации размеров в строительстве.
Стержневые и/или пластинчатые элементы могут иметь перфорацию и/или отверстия одинаковой и/или различной геометрической формы. Пластинчатые элементы могут быть сплошными и/или прерывистыми вдоль длины стержня, то есть к стержням крепится не одна, а несколько пластин. Указанные отличительные признаки позволяют снизить вес, стоимость и расход материала на изготовление стержневого элемента.
Соединение стержней с пластинчатыми элементами может быть различным, например сварным, и/или заклепочным, и/или винтовым способами, что также влияет на общую композицию стержневого элемента.
Общая композиция стержня, состоящая из перечисленных отличительных признаков, позволяет достичь синергетического эффекта - взаимное усиление действия, направленное на достижение технического результата, то есть комбинация известных и/или отличительных признаков совместно дает больший эффект, чем сумма этих признаков по отдельности. Данный эффект обусловлен спецификой работы стержней и их отдельных элементов заявленного изобретения. Так, например, в случаях, когда ресурс несущей способности отдельного стержневого элемента или пластинчатого элемента стержня еще не исчерпан, общая композиция стержня или ее отдельные элементы теряют устойчивость. Вертикальные и горизонтальные пластинчатые элементы совместно обеспечивают геометрическую неизменяемость стержневого элемента, значительно уменьшают кручение в тонкостенных стержнях, что позволяет использовать максимальный ресурс несущей способности стержня. Таким образом, совместная работа пластинчатых и стержневых элементов в предложенном изобретении позволяет достичь более высоких механических характеристик, чем при их использовании по отдельности.
Способ возведения зданий, сооружений из стержневых элементов на ледяных образованиях Арктической зоны Российской Федерации может использоваться в промышленном и гражданском строительстве.