мобильное сборно-разборное модульное сооружение

Формула изобретения

1. Мобильное сборно-разборное модульное сооружение, содержащее сетку колонн, вертикальные балки и связанные с ними жилищные или бытовые модули, каждый из которых представляет собой объемную фигуру, например параллелепипед, вписанный в соответствующую ячейку из четырех колонн и скрепленный с ними, при этом сетка образована колоннами, каждая из которых выполнена из четырех соединенных между собой уголковых профилей, образующих в поперечном сечении -образную форму колонны, а верхняя и нижняя базы каждой колонны представляют собой четыре соединенных между собой n-плечевых базовых элемента, где 2n4, плечи которых образованы отрезками уголкового профиля, каждый из которых направлен вдоль одной из четырех полуосей: а, b, с₁ и с₂, исходящих из одной точки O и расположенных в пространстве таким образом, что с₁ и c₂ образуют прямую, а а и b перпендикулярны этой прямой и перпендикулярны друг другу, причем все плечи базового элемента скреплены между собой концами, направленными к точке O, при этом длины плеч базового элемента могут быть как равны, так и не равны между собой, и удовлетворяют условию

L_i=l_i+d_i,

где i может принимать значения а, b, с₁, с₂;

L_i - длина плеча i-го базового элемента в одном из направлений координатных осей a, b, c₁, с₂;

l_i - основной размер i-го плеча;

d_i - дополнительный размер i-го плеча,

причем L_i= 0 при отсутствии у базового элемента плеча по какой-либо из осей, в ином случае L_i>0, при этом l_ip, a d_i=0 или d_ik, где р и k - постоянные, рассчитанные исходя из условий обеспечения необходимой прочности соединения в зависимости от типоразмера уголкового профиля, при этом плечи базового элемента стыкуются с соответствующими отрезками уголкового профиля, являющимися частью колонн или горизонтальных балок сооружения, промежуточное крепление всех деталей конструкции может быть выполнено встык или внахлест, соединением соответствующего плеча базового элемента одного модуля с горизонтальной балкой соседнего модуля или соседнего уголкового профиля колонны с образованием взаимного переплетения элементов или сочетанием этих способов, при этом соединение элементов конструкции может быть разъемным, например, с помощью болтов, неразъемным, например сварным, или являться их сочетанием.

2. Мобильное сборно-разборное модульное сооружение по п.1, в котором для создания усиленной конструкции уголковые профили колонны и вертикальные плечи базовых элементов выполнены как единое целое.

3. Мобильное сборно-разборное модульное сооружение по п.1, в котором промежуточное крепление деталей конструкции выполнено встык, посредством фланцев, вваренных в торцы уголковых профилей и имеющих соединительные отверстия.

4. Мобильное сборно-разборное модульное сооружение по п.1, в котором при комбинированном соединении элементов конструкции используются болты меньшего диаметра, чем при разъемном соединении, а сварка выполняется в отдельных точках.

Описание изобретения к патенту

Изобретение модель относится к мобильным сборно-разборным модульным конструкциям, которые могут быть использованы при сооружении малоэтажных зданий общественного, культурного и бытового назначения.

Возведение сооружений с использованием модульных каркасных конструкций известно из уровня техники.

Известна конструкция, образованная из сборных плоских или пространственных элементов, выполненная в виде чередующихся разновысоких секций с взаимным закреплением посредством дополнительных элементов связи, выполненных в виде раскосов, строек или гибких стяжей (RU, патент 2016967, Е 04 В 1/32), что предполагает достаточно широкую номенклатуру конструктивных элементов.

Известна модульная система каркаса здания (RU, патент 2110655, Е 04 Н 1/00), состоящая из минимального количества элементарных деталей - стержней, собираемых в объемные геометрические фигуры. При объединении фигур друг с другом своими гранями или ребрами каждый из образующих эти грани или ребра смежных стержней принадлежит одновременно каждой из объединенных фигур.

Известен пространственный каркас, выполненный в виде уголка, угловых и промежуточных узлов крепления, выполненных в виде сборки литых деталей сложной формы (RU, заявка 94003083, Е 04 В 1/343). Однако узлы крепления представляют достаточно сложную конструкцию, требующую специального заводского оборудования, что скажется на стоимости изготовления элементов каркаса. Кроме того, узлы крепления в известной конструкции выходят за габаритные размеры уголкового профиля, что исключает плотное прилегание ребер соседних модулей друг к другу.

Наиболее близкой по назначению является модульная конструкция здания (ЕР, заявка 0955419 А2, Е 04 В 1/02), содержащая многоуровневый каркас из уголкового профиля и обшивки.

Технической задачей, которую решает предлагаемое мобильное модульное сооружение, является создание строительной конструкции для возведения малоэтажных зданий различного назначения, обладающей высокой технологичностью сборки, предусматривающей возможность в необходимых случаях дальнейшей пристройки или разборки сооружения, при обеспечении ее конструктивной простоты и высокой прочности, в основу которой положена система колонн сборного каркаса, состоящая из легких и технологически простых деталей, собираемых в простейшие объемы на месте без использования тяжелой строительной техники.

Поставленная техническая задача решается тем, что в собранном из уголкового профиля модульном сооружении, содержащем сетку колонн, горизонтальные балки и связанные с ними жилищные или бытовые модули, каждый из которых представляет собой объемную фигуру, например параллелепипед, вписанный в соответствующую ячейку из четырех колонн и скрепленный с ними, сетка образована колоннами, каждая из которых выполнена из четырех, соединенных между собой уголковых профилей, и имеет в поперечном сечении -образную форму, а верхняя и нижняя базы каждой колонны представляет собой четыре соединенных между собой n-плечевых базовых элемента, где 2n4, плечи которых образованы отрезками уголкового профиля, каждый из которых направлен вдоль одной из четырех полуосей: a, b, с₁ и с₂, исходящих из одной точки O и расположенных в пространстве таким образом, что с₁ и с₂ образуют прямую, а а и b перпендикулярны этой прямой и перпендикулярны друг другу, причем все плечи базового элемента скреплены между собой концами, направленными к точке O.

Базовый элемент в зависимости от числа, длины и направленности плеч может представлять собой различно ориентированные конструкции:

- угловую конструкцию, образованную четырьмя взаимно перпендикулярными отрезками уголкового профиля с плечами, ориентированными по координатным осям, например L_a, L_b, L_c1 и L_c2;

- тройники с плечами, например L_a, L_b, L _c1 при L_c2= 0 или L_a, L_b и L_c2 при L_c1 = 0;

- угловые конструкции, образованные двумя профилями, например L_a и L_b при L _c1 = L_c2= 0 или L_b и L_c1 при L_a= L_c2= 0.

Длины плеч базового элемента могут быть как равны, так и не равны между собой и при этом удовлетворяют условию:

L_i = l_i + d_i,

где i может принимать значения a, b, c₁, c₂;

L_i - длина плеча i-го базового элемента в одном из направлений координатных осей а, b, c₁, c₂;

l_i - основной размер i-го плеча, равный длине участка плеча, соприкасающегося с соответствующим плечом соседнего базового элемента;

d_i- дополнительный размер i-го плеча, равный длине участка плеча, соприкасающегося с горизонтальным участком балки или вертикальным участком колонны, состыкованным с вышеупомянутым плечом соседнего базового элемента, ориентированного в том же направлении, что и плечо. При использовании двух- или трехплечевого базового элемента, т. е. при отсутствии у базового элемента плеча по какой-либо из осей L_i = 0, l_i = 0, d_i = 0, в ином случае L_i 0, l_i р, d_i = 0 или d_i k, где р и k постоянные, рассчитанные исходя из условий обеспечения необходимой прочности соединения в зависимости от типоразмера уголкового профиля. При этом плечи базового элемента стыкуются с соответствующим отрезком уголкового профиля, являющимся частью колонн или горизонтальных балок сооружения; а промежуточное крепление всех деталей конструкции может быть выполнено встык, например, посредством фланцев, или внахлест, соединением соответствующего плеча базового элемента одного модуля с горизонтальной балкой соседнего модуля или с соседним уголковым профилем колонны, с образованием взаимного переплетения элементов, или сочетанием этих способов; при этом соединение элементов конструкции может быть разъемным, например с помощью болтов, неразъемным, например сварным, или являться их сочетанием.

На фиг. 1-6 представлены графические материалы, поясняющие предлагаемую конструкцию сооружения.

На фиг.1 представлена система колонн мобильного сборно-разборного модульного сооружения.

На фиг.2 представлена система размеров базового n-плечевого элемента.

На фиг. 3 представлены варианты выполнения базовых элементов.

На фиг.4 представлена схема соединения верхней и нижней базы колонн двух уровней.

На фиг. 5 показана схема соединения элементов конструкции встык.

На фиг. 6 показана общая схема готового сооружения.

Модульное сооружение (фиг. 1) включает сетку колонн 1, образованную колоннами 2 и горизонтальными балками 3, куда вписываются модули 4. С помощью базовых элементов 5, структура и размеры которых приведены на фиг. 2, сформированы верхняя 6 и нижняя 7 базы каждой из колонн (фиг.4). Примеры вариантов базовых элементов, выбор которых определяется способом сборки и требуемой прочностью конструкции каркаса сооружения, приведены на фиг. 3.

Базовый элемент, четырех,- трех- или двуплечевой с равными по всем направлениям плечами, т. е. отвечающий условию, например, L_a=L_b=L_c1=L_c2, может использоваться только в случае соединения элементов конструкции встык, при этом используется элемент одного типоразмера.

Для сборки конструкции не только встык, но и внахлест, когда плечо одного базового элемента должно выходить за соответствующий размер скрепленного с ним плеча соседнего базового элемента на длину достаточную для крепления к нему горизонтальной балки или уголка колонны (фиг.2), потребуются либо четыре типоразмера базового элемента, все плечи которых будут удовлетворять условию, например L_aL_bL_c1L_c2 и иметь повторяющуюся разную длину плеч, либо, по крайней мере, два базовых элемента, имеющих два коротких и два длинных плеча, при этом длины плеч удовлетворяют условию, например, La1= L_c21=L_c12= L_a2 и L_b1= L_b2=L_c11 =L_c22 (фиг. 3а)

Соотношение длин коротких и длинных плеч n-плечевого базового элемента определяется из формулы L_i= l_i+ d_i, где короткое плечо есть основной размер l_i, а длинное плечо есть сумма основного и дополнительного размеров l_i+ d_i (фиг.2). Фактические значения этих величин выбираются из условия обеспечения надежного соединения элементов между собой, например, исходя из размеров отверстия под болтовое соединение, которое в свою очередь зависит от типоразмера используемого уголкового профиля. Все сказанное в равной степени относится и к тройникам (базовым элементам, длина одного из плеч которого равна нулю, например L_c2= 0). Тройник с тремя равными плечами показан на фиг. 3б, тройник с двумя короткими и одним длинным плечом на фиг. 3в, тройник с двумя длинными и одним коротким плечом на фиг. 3г.

При создании усиленной конструкции целесообразно использовать тройниковые базовые элементы, которые предполагают формирование горизонтальной балки из четырех уголковых профилей, дополнительная прочность конструкции сооружения может быть достигнута, когда уголковые профили колонны и вертикальные плечи соответствующих тройников выполнены как единое целое (фиг. 3д). При возведении более легкой конструкции использование четырех плечевого базового элемента позволит образовать горизонтальную балку, состоящую только из двух уголковых профилей. При сборке встык (фиг.5) соединение конструктивных элементов осуществляется, например, посредством фланцев 8, вваренных в торцы уголковых профилей и имеющих соединительные отверстия. При сборке внахлест (фиг. 1 и 2) плечи базового элемента 5, образующие угол каркаса одного модуля, соединяются с горизонтальными балками 3 другого модуля. По той же схеме происходит соединение уголковых профилей, образующих колонну (фиг.4).

Необходимым условием для успешного функционирования такой системы является возможность плотного прилегания ребер каркасов соседних модулей друг к другу, с образованием из уголкового профиля конструкции балки или колонны, обладающей большей жесткостью по сравнению с жесткостью отдельных элементов и позволяющей использовать более легкие элементы для строительства не только одноэтажных сооружений.

Сборка сооружения осуществляется следующим образом. На место строительства доставляются набор необходимого количества уголковых профилей, предназначенных для формирования колонн и горизонтальных балок, и базовых элементов, рассчитанный, исходя из планируемого объема сооружения и способа сборки. Последовательно, например, предварительно на болтах собирается нижний уровень каркаса сооружения, включая нижние базы колонн, затем монтируется первая колонна с верхней базой, собранной из базовых элементов, которые задают направление для горизонтальных балок первого модуля, затем вторая колонна, которая соединяется с первой горизонтальными балками и т.д. При сборке сооружения соседние модули оказываются расположенными так, что каждый из уголковых профилей, образующих ребра каркасов каждого из них, вплотную прилегают друг к другу, образуя несущую конструкцию, образованную соединением соприкасающихся ребер, кроме того при соединении внахлест образуется перекрестное соединение всех элементов конструкции. Для придания большей прочности и надежности соединений все соприкасающиеся элементы могут быть проварены или дополнительно прошиты сваркой в отдельных точках. После сборки первого уровня переходят к аналогичной поэтапной сборке второго, при этом ребра нижней рамы каркаса модулей второго уровня крепятся (болтовым соединением, сваркой) к верхней раме каркаса модулей первого уровня. Плечи базовых элементов, расположенных по внешнему периметру сооружения, не соединенные с горизонтальными балками, могут быть использованы в дальнейшем при достройке сооружения, для размещения карнизов или отпилены.

Усиленная рамная конструкция, опирающаяся на землю, и жесткий каркас здания дают возможность закрепить конструкцию на земле без глубоко заземленного фундамента.

В дальнейшем объем модуля здания может быть обшит щитами или панелями, а может быть оставлен свободным, например набор объемов модулей первого уровня, и может быть использован для подъезда автомобилей или прохода людей (фиг.6).

Использование в качестве основного конструктивного элемента технологически легкого при изготовлении, а значит, недорогого уголкового профиля, что отразится на стоимости сооружения в целом, возможность без особого труда изменять размеры конструкции, подгоняя их под конкретные условия строительства, легкость каждого из отдельных элементов и "пошаговая стратегия" сборки, позволяющая обходиться силами нескольких человек без использования тяжелой строительной техники, такой как подъемный кран, и исключить доставку крупногабаритных готовых модулей, а также возможность достройки или перестройки здания по мере необходимости без повреждения ранее построенных объемов делают систему предлагаемого каркаса модульного здания промышленно применимым и привлекательным для потребителя.