система строительных ограждающих конструкций

Формула изобретения

1. Система строительных ограждающих конструкций, включающая ряд конструкций ограждения, каждое из которых содержит каркас, элементы заполнения, элементы соединения и эластичные прокладки, каркас выполнен из профильных стоек коробчатого или сплошного сечения и профильных ригелей с усами, стойки и ригели соединены узлом "встык" и снабжены С-образными крепежными элементами для крепления заполнения, отличающаяся тем, что стойки и ригели выполнены монолитными или составными, стойки каркаса выполнены с уступами, расположенными по образующей ограждения, усы ригеля размещены конгруэнтно уступу стоек, стойки и ригели соединены "встык конгруэнтно ус ригеля уступ стойки", элементы соединения содержат эластичное уплотнение, замок с С-образными крепежными элементами на боковых поверхностях ригелей и стоек.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что стойка каркаса снабжена П-образным крепежным элементом на внутренних поверхностях стоек.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что С-образные крепежные элементы для эластичного уплотнения, замка и прокладок стоек и ригеля взаимно перпендикулярны, а толщина примыкания вертикальной эластичной прокладки равна сумме толщин примыкания эластичной прокладки и ширины С-образного крепежного элемента уса ригеля.

4. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что стойки и ригели выполнены, например, из трех сборных элементов, крайние из которых снабжены внутренними С-образными крепежными элементами, а средний из теплоизоляционного материала с выступами, соответствующими С-образным крепежным элементам крайних.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным металлическим конструкциям из сборных элементов, выполненных чаще всего из алюминиевых элементов, и может быть использовано в конструкциях широкой номенклатуры витражи, витрины, перегородки, стеновые панели, окна, и т.д. и расширенной конфигурации арки, трапеции, параллелепипед, пирамида, призма, купол и т.д.

Известна ограждающая конструкция, выполненная на каркасе, включающем стойки, балки (ригели) и узлы их соединения, выполненные внахлест элементов [1]

Недостатком известного устройства, препятствующим получению требуемого технического результата, является ненадежность узлового соединения при использовании полых элементов каркаса системы строительных ограждающих конструкций.

Известна также система строительных ограждающих конструкций, принятая автором за наиболее близкий аналог прототип, включающая ряд конструкций ограждения, содержащего каркас, заполнение и элементы их соединения, эластичные прокладки, каркас выполнен из профильных стоек коробчатого или сплошного сечения и профильных ригелей с усами, стойки и ригели соединены узлом "встык" элементов с С-образными крепежными элементами [2]

Недостатком известного устройства, препятствующим получению требуемого технического результата является сложность узлового соединения, в т.ч. из-за реза уступом по торцу ригеля, присоединение уса ригеля к полому С-образному усу стойки, который является консолью; развитие конструкции ограничивает возможность наращивания (увеличения или усиления) стойки и в наличии мостика холода, необходимость вставок для крепления заполнения, в т.ч. створок и фрамуг.

На фиг. 1 представлен узел соединения стойки и ригелей; на фиг. 2 узел соединения стойки, ригелей, заполнения и их соединений; на фиг. 3 узел соединения стойки, ригелей, заполнения и их соединений по сборным (составными) стойками и ригелями; на фиг. 4 примеры стоек (C1, C2, C3, C4, C4-1); на фиг. 5 примеры ригелей (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7); на фиг. 6 примеры систем плоскостных ограждающих конструкций (ПК1, ПК2, ПК3, ПК4) с вариантами ригелей и стоек, на фиг. 7 система объемных ограждающих конструкций (ОК1, ОК2, ОК3, ОК4, ОК5, ОК6) с вариантами ригеля и стоек;

где 1- стойка каркаса, 2 ригель каркаса, 3 заполнение, 4 элемент закрепления заполнения замок, 5 эластичное уплотнение, 6 ус ригеля, конгруэнтный уступу стойки 7, 7 уступ стойки, 8 плоскость примыкания стойки к ригелю, 9 плоскость прямого реза ригеля в стыке к стойке, 10 - С-образные элементы закрепления уплотнения, 11 С-образный крепежный элемент замка для крепления заполнения 3, 12 боковая поверхность стойки, 13 - боковая поверхность ригеля, 14 винтовые соединения, 15 С-образный крепежный элемент для прокладок, 16 П-образный крепежный элемент стойки к общестроительным конструкциям, 17 головной элемент стойки 1 фиг. 1-3, 18 - хвостовой элемент стойки 1, 19 средний элемент стойки 1, выполненный из теплоизоляционного материала, 20 головной элемент ригеля 2 фиг. 1-3, 21 - Г-образный элемент (полка) элемента 20, 22 хвостовой элемент ригеля 2, 23 - средний элемент ригеля 2 из теплоизоляционного материала, 24 С-образные крепежные элементы элементов 17-18 стойки и 20, 22 ригеля, 25 уступы, 26 - приливы в виде полукруга к стойке (С4-1) фиг.4.

Задача состоит в устранении указанных недостатков и получении следующего технического результата: упрощение системы ограждающих конструкций и повышение ее прочностных характеристик за счет размещения в головных частях стоек и ригелей комплекта С-образных крепежных элементов для замков, прокладок и различных приборов открывания-закрывания; изменение узлового соединения - устранение сложной конфигурации реза торца ригеля при любых углах соединения ригеля и стойки (использование прямого реза торца ригеля), возможность развития и усиления несущей способности конструкции в целом за счет усиления (увеличения) стойки и ригеля и связей без дополнительных элементов, обеспечение теплотехнических характеристик, возможности локального демонтажа отдельных элементов ограждающей конструкции в процессе эксплуатации (без демонтажа каркаса в целом) для широкой номенклатуры и расширенной конфигурации, а следовательно, сокращение трудозатрат при изготовлении, монтаже и эксплуатации, снижение металлоемкости.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известной системе строительных ограждающих конструкций стойки и ригели выполнены монолитными или составными, стойки каркаса выполнены с уступами, расположенными по образующей ограждения, усы ригеля размещены конгруэнтно уступу стоек, стойки и ригели соединены "встык конгруэнтно ус ригеля уступ стойки", элементы соединения содержат эластичное уплотнение, замок с С-образными крепежными элементами на боковых поверхностях ригелей и стоек, П-образный крепежный элемент на внутренних по отношению к узлу крепления стойка-ригель поверхностях стоек, при этом С-образные крепежные элементы для эластичного уплотнения, замка и прокладок стоек и ригеля взаимоперпендикулярны, а толщина примыкания вертикальной эластичной прокладки равна сумме толщин примыкания эластичной прокладки и ширины С-образного крепежного элемента уса ригеля, стойки и ригели выполнены, например, из трех сборных элементов, крайние из которых снабжены внутренними С-образными крепежными элементами, а средний из теплоизоляционного материала с выступами, соответствующими С-образным крепежным элементам крайних.

Система строительных ограждающих конструкций (фиг.6, 7), включает ряд конструкций ограждения, содержащих каркас из стоек 1 и ригелей 2, элементы заполнения 3 (каркаса) и элементы их соединения (элементы эластичного уплотнения 5 и элементы закрепления заполнения к каркасу (замок) 4), используются крепежные элементы С-образной конфигурации: С-образные элементы 24 крепления составных стоек в монолит, С-образные элементы 11 крепления замка 4 на боковых поверхностях стоек и ригелей, С-образные элементы 15 крепления вспомогательных элементов (прокладок, петель, фурнитуры и т.д.), а также П-образный крепежный элемент на внутренних поверхностях стоек.

Каркас выполнен из профильных стоек 1, коробчатого или сплошного сечения с уступами 7, расположенными в ограждающей конструкции по образующим ограждения и профильных ригелей 2 с усами 6. Ригель с усом представляет собой ригель 2, снабженный элементом 6, который расположен вдоль ригеля в виде узкой полки. Такая форма элемента 6 (узкий длинный элемент) обеспечивает работу элемента 6 уса, совместно с ригелем на сложный изгиб в разных плоскостях (особенно в сложных конструкциях типа купола). Усы 6 ригеля 2 размещены в ограждающей конструкции конгруэнтно уступам 7 стоек, а их соединение осуществлено "встык конгруэнтно ус уступ", стойка к ригелю примыкает по плоскости 8. Стойки 1 и ригели 2 соединены встык элементов торец ригеля устанавливается встык к боковой поверхности 12 стойки по плоскости 9 и снабжены С-образными крепежными элементами 10,11 и 15 для установки эластичного уплотнения 5, замка 4 элемента закрепления заполнения к каркасу и прокладок, при этом С-образные крепежные элементы замка 4 и прокладок служат ребрами жесткости и позволяют применять различные виды замкового соединения, в том числе в сочетании с прокладкой и (или) эластичным уплотнением 5 и расположены на боковых поверхностях 12 стоек и боковых поверхностях 13 ригелей (в плоскости боковой поверхности).

Кроме С-образных крепежных элементов по 10, 11, 15, есть С-образные крепежные элементы 24 для крепления частей стойки 17, 18 и ригеля 20,22 в монолитные (цельные), комбинированные стойки, ригель через термовкладыши 25. (п. 3 формулы). Что касается крепления фурнитуры и т.д. то это тот же С-образный элемент 15, что и для приборов открывания закрывания, т.к. эти приборы относятся к вспомогательным элементам.

С образные крепежные элементы для эластичного уплотнения 10 элемента закрепления заполнения 3 размещаются параллельно С-образным крепежным элементам стойки 15 и перпендикулярно С-образным крепежным элементам ригеля, а толщина примыкания эластичной прокладки стойки равна сумме толщин примыкания эластичной прокладки ригеля и толщины С-образного крепежного элемента уса ригеля, закрепление соединений элементов может быть выполнено на винтах 14, при этом, на внутренней поверхности стойки 1 крайних головного и хвостового элементов 17, 18 выполнен П-образный элемент 16. В П-образном элементе на внутренней поверхности профиля, сплошной и полый профили имеют внутреннюю полость и отличаются только соотношением площади полости к квадрату расстояния между полками.

Крепление стойки к общестроительным конструкциям производится любым из известных способов, например, анкером, который одним концом соединен со строительной конструкцией (например, сваркой), а на другой насажена стойка через П-образный элемент, например боковое крепление или внутрь стойки, в П-образные элементы вставляется металлическая плита закрепленная внизу.

Стойки 1 и ригели 2 каркаса могут быть выполнены сборными (составными) (фиг. 3) из головных 17 и 20 хвостовых 18,22 элементов с С-образными крепежными элементами (24) и средними элементами 19, 23 с уступами 25. Элементы 24 служат соединительным элементом каждой конструктивной детали в монолитную строительную деталь.

Головные части стойки и ригеля конструктивно представляют собой часть профиля с С-образными элементами для заполнения, вспомогательных элементов, прокладки, замков. Функционально служат для размещения в ограждающей конструкции.

Хвостовые части стойки и ригеля конструктивно представляют собой часть профиля ( у стойки уступы, у ригеля усы) с С-образными элементами для прокладок и служат для образования каркаса ограждающей конструкции, т.к. на уступе (хвостовой части стойки) закреплены усы (хвостовой части ригеля).

Плоскостные (фиг. 6) и объемные (фиг. 7) системы ограждающих конструкций собираются из элементов различных профильных стоек (фиг. 4) и ригелей (фиг. 5) в каркасы с закреплением в узловых соединениях замка 4 заполнения 3, при этом, упрощение ограждающей конструкции и выполнение стоек каркаса с наружными уступами, расположенными по образующей ограждения, размещение усов ригеля конгруэнтно уступам стоек, т.е. соединение "встык конгруэнтно полка ус

уступ" позволяют создать ряд конструкций ограждения широкой номенклатуры и расширенной конфигурации. Такое соединение образует каркас здания, а П-образный элемент, являясь конструкцией каркаса (его стойки) служит для соединения каркаса с общестроительными конструкциями, и(или) закрепляет стойку к общестроительной конструкции, ригель к стойкам, а заполнение к ограждающему каркасу.

При необходимости увеличения стойки по площади профиля, к головной части 17 или хвостовой 18 присоединяется коробчатый или незамкнутый профиль соответствующей расчетной площади.

Локальный демонтаж отдельных элементов конструкции (заполнения или замка) в процессе реконструкции или эксплуатации осуществляется следующим образом. Снимается замок 4 с уплотнением 5 и спокойно внутри здания вынимается заполнение, так как замок 4 стойки 1, как и замок 4 ригеля 2 при монтаже крепится на С-образных элементах 10, 11, 15 стойки и ригеля и имеет свободный доступ изнутри здания.

Сняв замок 4, удаляется С-образный элемент 10, который крепит заполнение 3.

С-образные элементы 11,15 для замков 4, прокладок 5 и различных приборов открывания расположены на головных частях ригеля и стойки и взаимоперпендикулярны.

Соединение ригеля и стойки остается без изменения при любом виде архитектурного сооружения. При сборке каркаса ограждения конструкции, в который затем вставляется заполнение (стекло, стеклопакет, окно, дверь и т.д.), узел крепления стойки и ригеля каркаса остается без изменения, а следовательно, и С-образные элементы расположенные на боковых поверхностях стоек и ригелей остаются без изменения.

Предлагаемая система ограждающих конструкций позволяет выполнить любые требования архитектурных решений, независимо от формы, размеров и конфигурации здания (сооружения) и вида их заполнения.

В конструкциях типа купола образующей ограждения является дуга, и стойка с уступами изгибается на валках соответствующей части дуги; при этом уступы стойки тоже изогнуты по той же дуге, а усы ригеля прессуются с углом соответствующим углу той же дуги.

Соединение стойки изогнутой по дуге с ригелем производится так же, как и плоскостное основная часть ригеля примыкает к основной части стойки встык под прямым углом, а усы ригеля "совпадают", "соответствуют", т.е. размещаются конгруэнтно уступам стоек.

Постройки зданий и сооружений типа "Ротонда в Нанте", "Университет в Глазго", переходы Парк-Президент в Гамбурге и т.д. с использованием нашей системы решаются проще и дешевле.

Создание каркаса из стоек с выступами по образующей, ригелей с усами, конгруэнтными уступам стоек, и закрепление стоек с ригелем одновременно "встык конгруэнтно ус уступ", набор С образных и П-образного элементов в совокупности позволяют создать ряд модулей (стойка ригель крепеж внешний и внутренний, т.е. крепление в каркас и к общестроительным конструкциям), дает возможность модифицировать здание по замыслу архитектора более простыми средствами.

Для решения плоскостной ограждающей конструкции (ПК-1, ПК-2) фиг. 6 - используются модули, в которых применен один тип стоек, например (С-1) фиг. 4 в комплекте с ригелями, например (P-1, P-2, P-3, P-4, P-5) фиг. 5, усы 6 которых конгруэнтны уступу 7 стойки (С-1); остальные элементы, в т.ч. рез 9 ригеля, плоскость соединения ригеля и стойки 8 и все крепежные элементы остаются без изменения, при соблюдении конструктивной целостности в целом для данного варианта ограждения.

Для решения объемной конструкции с углами от 0 до 180 ^o, например 120^o (ОК-4) фиг. 7 в системе использованы модули с 2-я типами стоек (C-2, C-4) фиг. 4, и, практически, один тип ригеля (P-6) фиг. 5, которые, в зависимости от задания, отличаются только усами 6 и конгруэнтными соответственно уступам 7 стойками (С-2, С-4) фиг.4, все остальные элементы обеспечивают конструктивную целостность системы и практически не меняются (т.е. каждый соответствует своей стойке и ригелю).

При этом, в прототипе для той же цели (образование внутренних углов здания) используются, в основном, по 2 стойки на каждый угол (N R-9-IX-58 поз. 8-90^o, поз. 9 135^o). За исключением конструкции SISTEM FW-50 (УП-40-41, 49), которая для образования угла требует дополнительных элементов.

Кроме того, как вариант предлагаемой системы, стойка (С-4, фиг. 4) может быть выполнена из 2-х спаренных стоек с полукруглыми приливами между ними (C-4-1) и работать как шарнир с углом 90-180^o.

В случае, если система предусмотрена для использования в зданиях и сооружениях с особыми условиями по климату, стойки и ригели каркаса могут быть выполнены сборными (фиг. 3) с дополнительными С-образными элементами (24), а ригель может быть дополнительно закреплен на стойке.

Использование такой системы ограждающих конструкций обеспечивает заданные теплотехнические свойства.

При строительстве зданий (сооружений) повышенной высотности и пролетов, стойки (тип С-1, С-3) фиг. 4 могут быть напрямую усилены связями и (или) соединены с несущими конструкциями здания (сооружения) без дополнительных элементов.