СБОРНАЯ ПАНЕЛЬ СКЛАДЧАТОЙ ФОРМЫ Российский патент 1995 года по МПК E04B2/60 E04B1/32 E04B7/08 

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям, совмещающим несущие и ограждающие функции и используемым при возведении легких бескаркасных складчатых зданий.

Из технической литературы известна конструкция сборной панели складчатой формы [1], изготовленной из тонколистового металла. Панель представляет собою лоток с трапецеидальной формой гофра и отбортовками торцовых граней, а также с приваренными к их торцам фланцами. Лотки соединяются между собой под углом при помощи болтов, пропущенных через отверстия во фланцах и отбортовках, при этом вышележащий лоток, образуя нахлестку, частично перекрывает нижележащий лоток в месте стыка.

Недостатками этой конструкции является сложность изготовления, высокая металлоемкость из-за необходимости во фланцевых полосах и кронштейнах, трудность сопряжения лотков под углом, большое количество как самих лотков, так и мест их взаимной стыковки с нахлесткой, ослабление сечений стыками, высокая гибкость стенок лотков, снижающая несущую способность конструкции.

Наиболее близким техническим решением является конструкция сборной панели [2] , имеющей по крайней мере на участке края корытообразный профиль, открытый лотком наружу. Для придания панели необходимого угла обрамления в профиле панели выполнены У-образные вырезы, незатрагивающие наружней полки. В местах вырезов профиль изгибают, после чего соединяют обе концевые части, расположив их одна напротив другой.

Основными недостатками этой конструкции и способа изготовления являются отходность производства из-за удаления конструкционного материала в местах вырезов, сложность соединения разрезанных кромок профиля, высокие требования к точности исполнения разрезов.

Целью изобретения является упрощение изготовления, повышение устойчивости и расширение функциональных возможностей по присоединению дополнительных элементов.

Эта цель достигается тем, что гофры рассечены взаимно перекрестными поперечными и продольными вдоль ребер гофр разрезами за исключением ребер, примыкающих к наружным полкам, У-образные вырезы получены отгибами участков разрезанных граней во внутрь или наружу по линиям, соединяющим вершины разрезов, а изгиб профиля осуществлен по линиям поперечных разрезов до совмещения и жесткого соединения между собой соответствующих участков отгибов.

Кроме того, эта цель достигается тем, что отгибы снабжены соосными отверстиями для соединения между собой, а также для прикрепления дополнительных элементов. Отгибы граней гофра, расположенные снаружи, жестко объединены друг с другом в поперечную диафрагму жесткости гофра. По крайней мере один из торцов сборной панели выполнен со скосом, обращенным во внутрь и полученным за счет разрезов ребер гофр, примыкающих к внутренним полкам, а также отгибов кромок разрезанных участков граней гофр во внутрь по линиям, соединяющим вершины разрезов между собой и концевые точки ребер, примыкающих к наружным полкам. Поставленная цель достигается также тем, что между отгибами установлены и защемлены соединительные прокладки, а через отверстия в выпусках прокладок пропущены предварительно напряженные тросы, связанные с опорными сечениями панели.

Еще одной целью изобретения является упрощение пакетирования и транспортировки.

Эта цель достигается тем, что участки разрезанных граней гофр жестко соединены друг с другом внахлестку, причем отгибы, расположенные снаружи, прикреплены к той части профиля, которая в конструкции имеет более крутой уклон с горизонтом, а отгибы, расположенные внутри, прикреплены наоборот.

Существенное отличие заявленного объекта от прототипа заключается в упрощении изготовления панели вследствие рационального раскроя места перегиба профиля. Это выражается, во-первых, в значительном снижении потерь конструктивного материала в виде отходов. Во-вторых, уменьшается суммарная длина резов профиля. Так, если обозначить ширину полок и граней (стенок) гофра буквами b и с, а угол перегиба профиля в горизонтальной проекции α принять в пределах 30-180^о, то суммарная длина резов одного гофра составит:
в прототипе 2b + 4c/cos(α/2);
в заявляемом объекте b + 4c tg(α/2).

Из сравнения этих выражений видно, что в заявляемом объекте суммарная длина резов меньше на величину
b + 4c(1 - sin(α/2))/cos(α/2).

Наибольший эффект достигается при малых углах перегиба, а минимальный, равный B, при значениях углов, близких к 180^о. Уменьшение суммарной длины резов, простота их исполнения в пространстве снижают материальные, трудовые и энергетические затраты, то есть повышают производительность труда. Конструкционный материал профиля, превращавшийся в прототипе в отходы, используется в заявляемом объекте в виде отгибов кромок, которые повышают жесткость и местную устойчивость разрезанных граней гофр, облегчают объединение их между собой, а также присоединение дополнительных конструктивных элементов, например стыковку панелей. Следует отметить, что благодаря отгибам кромок снижаются требования по точности стыковки разрезанных частей профиля, расширяются технологические возможности по выбору средств их соединения. В качестве средств соединения разрезанных частей может быть использована сварка, пайка, болты, винты и другие. Отгибы разрезанных кромок позволяют применять высокопроизводительные режимы сварки и пайки, снижая опасность прожигания тонкого листа. Наличие в отгибах соосных отверстий делает возможным использование их для стягивания и перегибания профиля, что упрощает изготовление панели не только в заводских, но и на монтажной площадке.

Существенное отличие заявленного объекта от известных лотковых панелей с отгибами и фланцами заключается в более высокой степени заводской готовности наиболее трудоемких и сложных в изготовлении и при сборке участков изгиба оси профиля, ее крупногабаритности, меньшем расходе материала на устройстве стыков за счет уменьшения или исключения нахлесток в местах перегибов и неразрезности наружных полок профиля, исключения вспомогательных средств крепления в виде кронштейнов и фланцевых полос. Вместе с тем в изобретении устройство может быть использовано по новому назначению, а именно для стягивания и перегибания профиля. Установка и защемление между отгибами соединительных прокладок позволяет повысить жесткость и устойчивость панели на изгиб и кручение, а пропуск одного или нескольких предварительно напряженных тросов через отверстия в выпусках прокладок повышает несущую способность и жесткость сборной панели в целом. Изготовление панели со скосами торцов упрощает их стыковку по длине без ослабления поперечных сечений отверстиями под монтажные болты, а также опирание и крепление к опорам фундаментов. Еще одной отличительной особенностью заявленной конструкции является образование отгибами кромок разрезанных граней гофра поперечных диафрагм жесткости, повышающих местную устойчивость граней и крутильную жесткость открытого сечения гофра. Помимо этого отгибы стенок гофр имеют треугольную форму, что соответствует характеру изменения эпюры нормальных напряжений сжатия по высоте сечения профиля в сжато-изгибаемых элементах, т.е. с ростом этих напряжений пропорционально увеличивается площадь контакта отгибов. Сопряжение разрезанных частей профиля в месте его изгиба внахлестку отличается от известных решений переменностью длины нахлестки в стенках гофр и отсутствием открытых наружу пазух.

Таким образом, известные ранее в отдельности признаки выступают в заявляемом объекте в новом взаимодействии, вследствие чего упрощается изготовление панели и транспортировка, повышается ее устойчивость и расширяются функциональные возможности по присоединению дополнительных элементов.

Силовая работа панели, ее напряженно-деформированное состояние зависят от геометрии конструкции и характера внешних воздействий. Так в зданиях, выполненных по схеме трехшарнирной рамы, неразрезанные наружные полки воспринимают наибольшие растягивающие напряжения в сечении карнизного узла, а отгибы воспринимают и передают напряжения сжатия, причем площадь отгибов возрастает пропорционально росту напряжений сжатия. В конструкции полигонального свода, исполненного по схеме двухшарнирной арки, знакопеременная эпюра моментов вызывает напряжения растяжения и со стороны разрезанных внутренних полок, в связи с чем эти напряжения воспринимаются сварными или паянными швами, болтами или винтами. Главной особенностью силовой работы сборной панели складчатой формы является возникновение в местах изгиба профиля опасных нормальных напряжений, направленных поперек оси профиля. Эти напряжения воспринимаются отгибами кромок разрезанных граней (стенок), что обеспечивает устойчивость и необходимую жесткость конструкции. В нахлесточном соединении разрезанных частей профиля опасность потери устойчивости в местах изгибов устраняется за счет увеличения вдвое толщины стенок. В конструктивном решении сборной панели с прокладками, имеющими выпуски, через отверстия в которых пропущены предварительно напряженные тросы, последние играют роль высокой ломаного очертания затяжки, воспринимающей распор и обеспечивающей стабильность формы покрытия.

Изобретение предназначено для применения в бескаркасных легких зданиях малых и средних пролетов различного назначения. Здания могут быть теплыми и холодными.

На фиг.1 изображен раскрой гнутого профиля на стадии изготовления сборной панели; на фиг.2 - сборная панель с отгибами кромок разрезанных граней во внутрь в момент изгиба профиля; на фиг.3 - сборная панель складчатой формы с соединительными прокладками в местах изгибов, усиленная предварительно напряженными тросами; на фиг.4 - узел I на фиг.3; на фиг.5 - конструкция сборной панели, выполненной в виде рамы; на фиг.6 - поперечный разрез Б-Б на фиг. 5; на фиг.7 - вариант выполнения места изгиба сборной панели посредством жесткого соединения и взаимной нахлестки разрезанных граней профиля.

На фиг.1 изображена в аксонометрии с внутренней стороны сборная панель складчатой формы после разрезки гофр. Гнутый профиль 1 имеет трапецеидальную форму гофр, количество которых может быть любым. Гофры профиля 1 рассечены взаимно перекрестными поперечными 2 и продольными 3 вдоль ребер гофр разрезами за исключением ребер, примыкающих к наружным полкам. Кpомки разрезанных граней гофр образуют отгибы 4. Отгибая кромки 4 во внутрь или наружу по линиям 5, соединяющим вершины разрезов 2 и 3, получают У-образные вырезы в гофрах. По крайней мере у одного из торцов в ребрах гофр, примыкающих к внутренним полкам, могут быть выполнены продольные разрезы 3, а скосы торцов получены отгибами участков 4 по линиям 6, соединяющим вершины разрезов 3 между собой и с концевыми точками ребер, примыкающих к наружным полкам. Отгибы 4 боковых граней (стенок) гофр имеют треугольную форму, а отгибы 4 полок - прямоугольную форму. Участки 4 могут быть отогнуты как наружу, так и вовнутрь в зависимости от конструктивных, технологических, эксплуатационных и других требований, предъявляемых к конструкции панели. Число поперечных разрезов 2 и протяженность продольных разрезов 3 определяются формой и углами обрамления ограждения. Отгибы 4 стыкуемых граней гофр получаются равновеликими, когда поперечные разрезы 2 делят продольные разрезы 3 пополам. Сборная панель (фиг.1) удобна для пакетирования и транспортировки. Благодаря тонкостенности материала отгибание участков 4 может быть легко осуществлено в условиях монтажной площадки, равно как и придание панели складчатой формы. Из технологических и транспортных соображений максимальная длина гнутого профиля не должна превышать 18 м.

На фиг. 2 изображен фрагмент панели складчатой формы в аксонометрии с отгибами 4, направленными вовнутрь. Отгибы 4 снабжены соосными отверстиями 7, которые предназначены для стягивания и перегибания разрезанных частей профиля 1, а также для прикрепления дополнительных конструктивных элементов: связей жесткости, подвесок, накладок, распорок и т.п. Отгибы 4 могут жестко соединяться между собой при помощи механических связей (болтов, винтов, заклепок и др. ), а также посредством сварки, пайки или склеивания. Помимо этого на фиг.2 показана технологическая последовательность изготовления панели, включающая просечку гнутого профиля 1 разрезами 2 и 3 и отверстиями 7. Получение У-образного выреза гофра вследствие отгибов кромок 4 разрезанных граней по линиям 5, соединяющим вершины разрезов, а также изгиб профиля 1 в месте выреза по линии поперечного разреза 2 до совмещения соответствующих участков отгибов 4 между собой.

На фиг. 3 изображена конструкция здания, выполненная в поперечнике из одной или двух сборных панелей складчатой формы. В местах изгибов профиля 1 между отгибами 4 установлены и защемлены соединительные прокладки 8. Торцы сборной панели имеют скосы 9, образованные за счет отгибов кромок 4. Выпуски 10 соединительных прокладок снабжены отверстиями, через которые пропущены предварительно напряженные тросы 11. Концы тросов 11 закреплены на опорах, а их натяжение осуществляется с помощью устройств 12, например стяжной муфты.

Фигурная соединительная прокладка 8 (фиг.3) установлена и защемлена между отгибами 4 при помощи болтов 13 и служит общей диафрагмой жесткости для всего поперечного сечения панели. Соединительные прокладки могут иметь форму прямоугольных полос. Герметизация стыка может быть осуществлена сваркой, пайкой, склеиванием или использованием герметиков. Через отверстия в выпусках 10 прокладок 8 пропущены тросы 11, образующие затяжку ломанного очертания, воспринимающую распор и обеспечивающую стабильность формы покрытия. Кроме того, тросы 11 совместно с прокладками 8 могут быть использованы для изгиба профиля 1 непосредственно на монтажной площадке. Для придания профилю 1 складчатой формы может быть принята следующая последовательность операций:
- прикрепление соединительных прокладок 8 к отгибам кромок 4 с одной из сторон У-образного выреза разрезанных частей профиля 1;
- пропускание тросов 11 через отверстия в выпусках 10 прокладок 8 с фиксацией их концов в отгибах 4 опорных сечений профиля 1;
- натяжение тросов 11 при помощи стяжных устройств 12 вплоть до совмещения соответствующих участков отгибов 4 и соосных отверстий 7;
- защемление соединительных прокладок 8 при помощи болтов 13.

Установка между отгибами 4 соединительных прокладок 8 предполагает увеличение ширины поперечного разреза 2 на толщину прокладки 8. При необходимости перекрытия большего пролета сборные панели стыкуются по длине до нужного размера. Укрупняемые панели присоединяются соответствующими участками отгибов 4 с перекрытием стыка взаимной нахлесткой. По ширине сечения сборные панели соединяются нахлесткой наружных полок с последующим их креплением. Кстати, крепление смежных панелей по ширине может быть осуществлено без нарушения целостности покрытия, например, за счет соединения прокладок 8 между собой. Тросы 11 могут располагаться горизонтально или образовывать цепную ломаную линию, если выпуски прокладок удлинить за счет подвесок или распорок.

На фиг.5 изображена еще одна конструкция здания рамного типа с использованием в поперечнике одной или двух сборных панелей складчатой формы. Достоинством этой конструкции является то, что со стороны растянутой зоны сечения в карнизном узле гнутый профиль 1 имеет цельные наружные полки гофр, а в сжатой зоне сечения усилия передаются через отгибы 4, площадь которых линейно возрастает по мере увеличения сжимающих напряжений.

На фиг. 6 изображены варианты 1 и 2 поперечного сечения профиля 1 сборной панели в коньковом узле. В варианте 1 участки 4 разрезанных граней гофр отогнуты вовнутрь, а в варианте 2 - наружу. Если в первом варианте отгибы 4 образуют поперечные ребра жесткости отдельных граней, то во втором варианте отгибы жестко соединены между собой, например, при помощи сварки 14 и образуют поперечную диафрагму жесткости всего гофра.

На фиг.7 изображен в аксонометрии вариант конструктивного решения места изгиба сборной панели складчатой формы. Гнутый профиль 1 в месте изгиба выполнен с участками 4, слегка отогнутыми как вовнутрь, так и наружу. Участки 4 жестко присоединены к одноименным граням гофр при помощи сварных швов 15 и образуют нахлесточное соединение, причем стенки гофр имеют переменную длину нахлестки, обусловленную треугольной формой участков 4. Снаружи располагаются участки 4 той части профиля 1, уклон которой с горизонтом в покрытии здания положе. Это необходимо для организации нормального водостока. Такое решение места изгиба панели позволяет упростить пакетирование и транспортировку готовых панелей на строительную площадку. Вместе с тем, в наиболее напряженном сечении панели разрезанные грани гофр взаимно подкрепляют друг друга, увеличивая толщину вдвое. Сварные швы 15, выполненные по периметру кромок, герметизируют место стыка. Следует отметить, что здесь возможны и другие варианты сопряжения отгибов в месте изгиба панели, например с размещением всех отгибов 4 снаружи по аналогии с фиг.7.

Заявленный объект имеет следующие технико-экономические преимущества.

Упрощение изготовления сборной панели складчатой формы за счет более полного использования конструкционного материала, сокращения отходов и суммарной протяженности разрезов, уменьшения числа стыков и расхода материала на взаимную нахлестку в стыках. Упрощению изготовления сборной панели складчатой формы способствуют отгибы кромок 4, чьи функциональные возможности расширены. Это позволяет использовать их для стягивания и перегибания разрезанных частей профиля 1. Кроме того, отгибы 4 упрощают соединение разрезанных частей без ослабления поперечных сечений профиля 1, снижают требования по точности сборки, в частности по соосности граней гофр. Отгибы 4 совместно с соединительными прокладками 8 и предварительно напряженными тросами 11 также могут быть использованы для придания панели складчатой формы, что позволяет изготавливать конструкцию не только в заводских условиях, но и на строительной площадке, используя при этом удобную в транспортировке заготовку. Тонкостенное гофрированное сечение сборной панели обладает повышенной местной и общей устойчивостью на кручение и изгиб, которая достигнута за счет подкрепления граней гофр отгибами 4, объединения отгибов 4 между собой в поперечную диафрагму непосредственно или при помощи соединительных прокладок 8, складчатости формы панели как в поперечном, так и продольном направлениях. Стабильность формы панели достигается еще в результате предварительного напряжения тросов 11.

Расширены функциональные возможности по присоединению дополнительных конструктивных элементов - подвесок, связей жесткости, прокладок, распорок и т. п. благодаря отгибам 4 разрезанных кромок граней гофр. Размещение отгибов 4 снаружи профиля упрощает крепление прогонов, обрешетки, теплоизоляции и других слоев в утепленном покрытии здания без нарушения целостности поперечных сечений профиля 1. Вместе с тем отгибы 4, расположенные снаружи и образующие поперечные диафрагмы жесткости, препятствуют сползанию вышележащих слоев.

Легкость конструкции и отсутствие каркаса сокращают сроки монтажа, не требуется мощное грузоподъемное оборудование.

Сборная панель складчатой формы удобна при транспортировке, так как допускает пакетирование крупногабаритных отправочных марок.

Сборная панель складчатой формы может быть использована в покрытиях и ограждениях зданий, совмещая несущие и ограждающие функции. Кроме того, соединяя торцевые сечения панели между собой, можно получить любой формы полигональное замкнутое сечение, т.е. панель в виде царги. Блокировка царг позволяет расширить диапазон применения заявленной конструкции в таких сооружениях как силосы, бункера, транспортерные галереи и др. Составить представление о сопряжении отгибов торцовых сечений можно по фиг.2, а отличаться оно будет тем, что кромки наружных полок должны быть жестко соединены между собой. Применение сборных панелей складчатой формы в виде многоугольных колец требует введения в инженерных сооружениях в углах колец дополнительных элементов-стержней, так как гофры в поперечном направлении (в направлении гофрировки) имеют низкую сопротивляемость сжатию.

Изобретение относится к строительству, а именно к тонколистовым строительным конструкциям, совмещающим несущие и ограждающие функции. Сборная панель складчатой формы выполнена из гнутого профиля с трапецеидальной формой гофр и поперечными У-образными вырезами, соответствующими углам обрамления и не затрагивающими наружных полок, изогнутого до совмещения и соединения разрезанных участков. С целью упрощения изготовления, повышения устойчивости и расширения функциональных возможностей по присоединению дополнительных элементов гофры рассечены взаимно перекрестными поперечными и продольными вдоль ребер гофр разрезами до ребер, примыкающих к наружним полкам. У-образные вырезы получены отгибами во внутрь или наружу участков разрезанных граней по линиям, соединяющим вершины разрезов, а изгиб профиля выполнен по линии поперечного разреза до совмещения и жесткого соединения между собой соответствующих отгибов. Отгибы сборной панели снабжены соосными отверстиями для соединения между собой и прикрепления дополнительных элементов. Сборная панель отличается тем, что между отгибами размещены и защемлены соединительные прокладки, имеющие отверстия в выпусках, через которые пропущены предварительно напряженные тросы, связанные с опорными сечениями панели. Кроме того, по меньшей мере один из торцов панели имеет скос, обращенный во внутрь, образованный за счет разрезов ребер, примыкающих к внутренним полкам, и отгибов кромок граней гофр во внутрь по линиям, соединяющим вершины разрезов между собой и с концевыми точками ребер, примыкающих к наружним полкам. Расположенные снаружи профиля отгибы жестко соединены в поперечную диафрагму жесткости. С целью упрощения пакетирования и транспортировки отгибы жестко прикреплены к граням гофр внахлестку, причем отгибы, расположенные снаружи относятся к тем частям профиля, которые в местах излома оси покрытия имеют меньший угол наклона к горизонту. Отгибы кромок концевых сечений панели жестко соединены между собой с образованием многоугольного замкнутого кольца. Сборная панель может найти применение в бескаркасных складчатых зданиях малого и среднего пролета различного назначения, а также в инженерных сооружениях типа бункеров, транспортерных галерей. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. СБОРНАЯ ПАНЕЛЬ СКЛАДЧАТОЙ ФОРМЫ, выполненная из тонколистового материала в виде гнутого профиля с трапецеидальной формой гофр и по крайней мере с одним V-образным вырезом до наружных полок, соответствующим углу обрамления, изогнутого до совмещения и соединения соседних участков между вырезами, отличающаяся тем, что каждый V-образный вырез образован рассечением гофров со стороны внутренних полок взаимно перекрестными поперечными и продольными вдоль ребер гофр разрезами до ребер, примыкающих к наружным полкам, и отгибами во внутрь или наружу участков разрезанных граней по линиям, соединяющим вершины разрезов, причем отгибы соседних участков совмещены и жестко соединены между собой. 2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что отгибы выполнены с соосными отверстиями для соединительных элементов. 3. Панель по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что между отгибами размещены и защемлены соединительные прокладки, имеющие выпуски и отверстия, через которые пропущены предварительно напряженные тросы, связанные с опорными сечениями панели. 4. Панель по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что по крайней мере один из торцов панели выполнен со скосом, обращенным во внутрь, образованным разрезом ребер, примыкающих к внутренним полкам, и отгибами кромок граней гофр во внутрь по линиям, соединяющим вершины разрезов между собой и с концами ребер, примыкающих к наружным полкам. 5. Панель по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что расположенные снаружи отгибы гофра жестко соединены в поперечную диафрагму жесткости. 6. Панель по пп.1 - 5, отличающаяся тем, что отгибы жестко прикреплены к граням гофр внахлестку, причем отгибы, расположенные снаружи, связаны с частями профиля, имеющими в покрытии меньший угол наклона с горизонтом. 7. Панель по пп.1 - 6, отличающаяся тем, что отгибы кромок концевых сечений панели жестко соединены между собой с образованием многоугольного замкнутого кольца.