СИСТЕМА И СПОСОБ ЗАЩИТЫ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СТЕНОВОЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2019 года по МПК E04B1/92 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Сфера применения изобретения

[001] Данное изобретение относится к средствам обеспечения устойчивости вертикальных стеновых конструкций и их защиты от динамической нагрузки и, в частности, к системам с гибким листом и якорным устройством в сборе для обеспечения устойчивости вертикальных стеновых конструкций под воздействием ветровых и прочих динамических нагрузок, а также к способу использования данной системы.

Описание уровня техники

[002] Сильный ветер может вызвать серьезные повреждения вертикальных конструкций, таких как коммерческие и жилые здания, особенно в регионах, для которых характерны ураганы и бури.

[003] Когда проектируются здания, скорость и сила ветра учитываются при расчете конструкций. Ежегодно ураганы и сильный ветер наносят зданиям большой ущерб. Обычно уровень разрушений более значительный в случае высоких зданий. По этой причине в регионах, где наблюдаются ураганы и сильный ветер, приняты новые строительные нормы, призванные гарантировать стойкость возводимых конструкций к ураганным ветрам.

[004] Скорость ветра над поверхностью возрастает с высотой как степенная функция. Сила ветра представляет особую проблему для отдельно стоящих многоэтажных зданий на открытой местности. В городских условиях окружающие здания и конструкции обеспечивают определенный положительный эффект, снижающий ветровое воздействие, однако в случае сильных ветровых нагрузок данная проблема сохраняется даже в городах.

[005] Существуют два решения для противодействия сильным ветровым воздействиям на многоэтажных объектах: 1) уменьшение изгибающих нагрузок, вызываемых ветровым воздействием, с помощью канатов или ригелей; 2) проектирование устойчивой к изгибу конструкции, имеющей фундамент большой толщины.

[006] Первое решение может быть эффективным на объектах с небольшой площадью поперечного сечения, например мачтах, антеннах или телевизионных вышках. Второе решение обычно применяется в конструкциях многоэтажных зданий. Конструкция зданий, устойчивых к изгибу, требует большого расхода армирующих материалов, таких как железобетон и/или стальные конструкции, что существенно увеличивает стоимость строительства подобных сооружений.

[007] Чтобы увеличить сопротивление ветровому воздействию на здания, используются различные системы. Патентом США № 5448861 от 12.09.1995, выданным Лоусону (Lawson), предусмотрено стягивающее устройство, предназначенное для крепления частей здания друг к другу и к фундаменту для сопротивления ветровому воздействию. Патентом США № 5687512 от 18.11.1997, выданным Спузаку (Spoozak) и др., предусмотрена система защиты от урагана с помощью контура стропильных канатов, прикрепленных к свесам крыши, и некоторым количеством анкерных канатов, прикрепленных к стропильным канатам и к земле. Патентом США № 5983572 от 16.11.1999, выданным Лабою (Laboy), предусмотрена система, в которой элементы крепления стягивают поперек крышу конструкции здания. Патентом США № 6088975 от 18.07.2000, выданным Вигелю (Wiegel), предусмотрена система защиты от ветра с грунтовыми анкерами, крепежными канатами и противоштормовым щитом, прикрепленным к канатам. Патентом США № 6161339 от 19.12.2000, выданным Корнетту (Cornett) и др., предусмотрена система с плетеным канатом, растянутым поверх элементов крыши и прикрепленным к крепежным устройствам над верхней плитой каркасной стены. Каждое крепежное устройство простирается от анкера в фундаменте до точки над верхней плитой. Некоторые из этих систем, скорее всего, не соответствуют новым требованиям к сопротивлению ветровому воздействию либо являются громоздкими и дорогими.

[008] Еще одной предметной областью является защита зданий от разлетающихся обломков во время урагана или сильного ветра. Известные попытки решить данную проблему включали защиту окон с помощью фанеры или устройств для защиты окон, описанных, например, в патенте США № 6412540 от 02.07.2002, выданным Хенди (Hendee).

[009] Также существуют различные патенты, предлагающие использовать вязаные или тканые материалы, такие как сеть, брезент, защитная подкладочная ткань, одеяла, полотно и т. п., для закрепления автофургонов, кассет для рассады, несвязанного грунта и т. п. Однако никакие из этих приспособлений не способны защитить вертикальные стеновые конструкции от динамических нагрузок в результате урагана или сильного ветра и не предназначены для этого.

[0010] Некоторые защитные устройства тем не менее обладают внутренней жесткостью и прочностью, что позволяет им противостоять деформации или изгибу. В таких устройствах жесткость используется для защиты зданий от повреждения обломками. Такие устройства не предназначены для сохранения вертикального положения стеновых конструкций.

[0011] В других защитных приспособлениях применяется тканый или сетчатый материал для укрытия предохраняемого объекта. Обычно такое устройство полностью закрывает защищаемый объект, а края ткани прикрепляются к земле. Устройства, в которых используется тканый материал, описаны, в частности, в следующих патентах: патент США № 3862876, выданный Грейвзу (Graves), № 4283888 и № 4397122, выданные Кросу (Cros), № 4858395, выданный Макквирку (McQuirk), № 3949527, выданный Даблу (Double) и др., № 3805816, выданный Нолту (Nolte), № 5522184, выданный Овиедо-Рейесу (Oviedo-Reyes), № 4590714, выданный Уокеру (Walker), и № 5347768, выданный Пинеде (Pineda). Например, упомянутый выше патент № 5522184, выданный Овиедо-Рейесу (Oviedo-Reyes), предусматривает сеть, которая верхним концом крепится к краю крыши здания, а для крепления нижнего конца к земле применяется сложная якорная система.

[0012] В некоторых других системах используются фанера, гофрированный металл и рольставни. Такие системы не способны обеспечить ни защиту стекол большой площади или дверей большого размера, ни достаточную устойчивость вертикальных стен при ветровом воздействии. Поскольку они устанавливаются непосредственно на стены, то они не снижают ветровую (опрокидывающую) нагрузку на стену.

[0013] Более того, при использовании сетки не снижается воздушное давление, возникающее на поверхности стены под воздействием прямого потока. В результате на стене образуется перепад давления, который она должна выдерживать. При этом в любом случае стена должна быть достаточно прочной, чтобы устоять против потока ветра.

[0014] Еще одним аспектом, важным для данного изобретения, является использование вертикальных стеновых конструкций в строительстве дамб или береговых валов, а также барьеров для контроля эрозии. Одним из наиболее важных элементов любой конструкции является связующий материал, который служит материалом для земляной насыпи или является частью опорной конструкции. Стоимость связующего материала в значительной степени зависит от места строительства. Эта стоимость может существенно возрасти, если потребуются дополнительные затраты на транспортировку. В отрасли существует потребность в экономически эффективной системе для защиты и стабилизации вертикальных стеновых конструкций дамб или береговых валов, а также барьеров для контроля эрозии с целью их защиты от давления воды, приводящего к повреждению вертикальных стеновых конструкций.

[0015] Устройства и системы, описанные выше, в целом не изменяют момент или силу, прилагаемые к стенам внешними горизонтальными силами, такими как давление ветра либо воды. При воздействии подобных сил такие устройства и системы всего лишь распределяют нагрузку между стенами и защитными конструкциями. Другими словами, известные системы и устройства не уменьшают изгибающий момент, оказываемый внешними силами, такими как ветер или вода.

[0016] Суть данного изобретения — система, состоящая из гибкого листа и якорного устройства в сборе для обеспечения устойчивости вертикальных стеновых конструкций под воздействием ветровых и прочих динамических нагрузок. Такая система должна быть способна преобразовать ветровое давление и другие силы, оказывающие давление на стену, в две сфокусированные силы, одна из которых направлена вниз и приложена к верхней части стены, представляя в целом сжимающую нагрузку, другая сила параллельна поверхности земли и приложена к поверхности земли через якорное устройство. Направление этих сфокусированных сил может быть скорректировано с учетом несущей способности стены, характеристик якорного устройства и/или допустимой изгибающей нагрузки на стену.

[0017] Рассматриваемая в данном изобретении система, состоящая из гибкого листа и якорного устройства в сборе, также отличается экономичностью за счет низкого расхода материалов. Подобная система позволяет сократить затраты, связанные с конструкцией защищаемой стены. Это достигается за счет перераспределения ветровой нагрузки системой, состоящей из гибкого листа и и якорного устройства в сборе, описанной в данном изобретении. В частности, при воздействии на систему ветра с высокой скоростью или других нагрузок сила, прилагаемая к защищаемой стене, будет представлять собой вертикально направленную сжимающую силу, приложенную к стене, которая не приводит к появлению изгибающих стену нагрузок, способных вызвать значительные ее повреждения. Другими словами, существенно уменьшается изгибающий момент, прилагаемый к стене высокоскоростным ветром, и другими силами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0018] Данное изобретение представляет собой систему для обеспечения устойчивости вертикальных стеновых конструкций. Система предусматривает использование гибкого листа с верхней и нижней секцией. Верхняя и нижняя секции расположены друг напротив друга. Верхняя секция надежно прикрепляется к верхней части вертикальной стеновой конструкции. Система также включает якорное устройство в сборе для надежного крепления нижней секции гибкого листа к поверхности (например, бетонной поверхности или цементному основанию) на определенном расстоянии от вертикальной стеновой конструкции.

[0019] Использование системы, состоящей из гибкого листа и якорного устройства в сборе, позволяет создать две четкие зоны с высокой и низкой ветровой нагрузкой (т. е. разным давлением, создаваемым силой ветра). Давление ниже на стороне гибкого листа, обращенной к вертикальной стеновой конструкции, и выше на стороне гибкого листа, обращенной от вертикальной стеновой конструкции.

[0020] Гибкий лист оказывает воздействие на вертикальную стеновую конструкцию только за счет силы натяжения. Сила натяжения в каждой точке листа направлена по касательной к его поверхности. Соответственно в точке крепления гибкого листа к вертикальной стеновой конструкции сила натяжения тоже приложена по касательной к поверхности листа.

[0021] В одном из конструктивных исполнений данного изобретения гибкий лист имеет длину, равную расстоянию от верхней части вертикальной стеновой конструкции до якорного устройства в сборе, которое соединяет нижнюю секцию гибкого листа с поверхностью. При такой длине гибкого листа изгибающий момент, прилагаемый к вертикальной стеновой конструкции гибким листом, является наибольшим и определяется силой натяжения верхней секции гибкого листа, прикрепленного к вертикальной стеновой конструкции, умноженной на высоту вертикальной стеновой конструкции и на синус угла между вертикальной стеновой конструкцией и касательной к гибкому листу в верхней точке вертикальной стеновой конструкции. Таким образом, изгибающий момент тянет вертикальную стеновую конструкцию навстречу потоку ветра.

[0022] Сжимающая нагрузка, прилагаемая к вертикальной стеновой конструкции гибким листом, определяется той же силой растяжения верхней секции гибкого листа, прикрепленного к вертикальной стеновой конструкции, умноженной на косинус того же угла между вертикальной стеновой конструкцией и касательной к гибкому листу в верхней точке вертикальной стеновой конструкции.

[0023] С увеличением длины гибкого листа угол между вертикальной стеновой конструкцией и касательной к гибкому листу в верхней части вертикальной стеновой конструкции уменьшается.

[0024] Соответственно, значение синуса угла уменьшается, и изгибающий момент также уменьшается. При определенной длине гибкого листа касательная к гибкому листу в верхней части вертикальной стеновой конструкции становится вертикальной, при этом синус угла становится равным нулю, а косинус единице. Соответственно изгибающий момент, действующий на стену, также становится равным нулю, а сжимающая нагрузка становится равной силе натяжения гибкого листа. Таким образом, к вертикальной стеновой конструкции прилагается только сжимающая нагрузка. При дальнейшем увеличении длины гибкого листа изгибающий момент изменяется в обратную сторону.

[0025] В другом конструктивном исполнении данного изобретения гибкий лист имеет длину, превышающую расстояние от верхней части вертикальной стеновой конструкции до якорного устройства в сборе, которое соединяет нижнюю секцию гибкого листа с поверхностью.

[0026] Данное изобретение направлено на разработку способа обеспечения устойчивости вертикальной стеновой конструкции под динамическим воздействием ветра или других сил. Этот способ предполагает крепление гибкого листа, имеющего верхнюю секцию и нижнюю секцию, к верхней части вертикальной стеновой конструкции через верхнюю секцию гибкого листа и прочное крепление нижней секции гибкого листа к поверхности с помощью якорного устройства в сборе, расположенного на определённом расстоянии от вертикальной стеновой конструкции.

[0027] Термины «состоящий из», «имеющий», «включающий» и «содержащий» в данном тексте подразумевают возможность совместного использования различных дополнительных элементов в различных сочетаниях в рамках данного изобретения.

[0028] Прочие характеристики и преимущества изобретения пояснены в приведенном ниже описании. Также далее подробно рассматриваются предпочтительные конструктивные исполнения, которые проиллюстрированы чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0029] Фиг.. 1 — изображение системы обеспечения устойчивости вертикальных стеновых конструкций в соответствии с данным изобретением.

[0030] Фиг. 2 — изображение системы обеспечения устойчивости вертикальных стеновых конструкций в соответствии с другим конструктивным исполнением данного изобретения.

[0031] Фиг. 3 — изображение системы обеспечения устойчивости вертикальных стеновых конструкций в соответствии с еще одним конструктивным исполнением данного изобретения.

[0032] Фиг.4 — изображение системы обеспечения устойчивости вертикальных стеновых конструкций с указанием якорного устройства в сборе и устройства крепления верхней секции гибкого листа к верхней части стеновой конструкции в соответствии с конструктивным исполнением данного изобретения.

[0033] Фиг.. 5 — изображение якорного устройства в сборе в соответствии с другим конструктивным исполнением данного изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0034] При анализе описания данного изобретения в настоящем документе следует учитывать, что приведенные ниже определения и инструкции, не имеют ограничительного характера. Заголовки (такие как «Уровень техники» и «Краткое описание изобретения») в настоящем документе предназначены исключительно для общей систематизации разделов текста и не устанавливают никаких ограничений на само изобретение или какой-либо из его аспектов. В частности, вопросы, рассматриваемые в разделе «Уровень техники», могут включать технологические аспекты изобретения, но при этом не представлять собой описание предшествующего уровня техники. Содержание раздела «Краткое описание изобретения» не является исчерпывающим или полным описанием всего объема изобретения либо его конструктивных исполнений.

[0035] Наличие в настоящем документе отсылок на различные источники информации не означает их отнесения к предшествующему уровню техники и никак не затрагивает патентоспособность описанного здесь изобретения. Такие источники упоминаются здесь исключительно для того, чтобы дать общее представление об утверждениях, сделанных их авторами, и не означает признания точности их содержания. Упоминание источников в описании указывает на включение указанных источников в заявку.

[0036] Описания и конкретные примеры, в которых указываются определенные конструктивные исполнения данного изобретения, служат исключительно для иллюстрации и никак не ограничивают объем изобретения. Кроме того, перечисление нескольких конструктивных исполнений, обладающих определенными характеристиками, не исключает других конструктивных исполнений, обладающих дополнительными характеристиками, или других конструктивных исполнений с различными сочетаниями указанных характеристик.

[0037] Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» в настоящем документе относятся к конструктивным исполнениям изобретения, обеспечивающим определенные преимущества при определенных обстоятельствах. В то же время в тех же или иных обстоятельствах могут быть предпочтительными и другие конструктивные исполнения. Кроме того, описание одного или нескольких предпочтительных конструктивных исполнений не означает, что другие конструктивные исполнения не являются пригодными, а также не исключает других конструктивных исполнений из объема данного изобретения.

[0038] Термин «приблизительно» в этом тексте применительно к значению параметра состава или метода в рамках данного изобретения означает, что при расчетах или измерениях параметра допускаются небольшие неточности, не оказывающие существенного влияния на химические или физические свойства состава либо метода.

[0039] Ниже более подробно описаны примеры конструктивных исполнений данного изобретения.

[0040] Представленная на фиг.. 1–3 система в соответствии с данным изобретением способна преобразовать нагрузки ветра и воды, прилагаемые к вертикальным стеновым конструкциям (30;130), в две сфокусированные силы, а именно: сжимающую вертикальную силу, приложенную к верхней части стены, и вторую, горизонтальную силу, приложенную к поверхности земли через якорное устройство в сборе (40;140). Таким образом, разрушительные силы ветра и/или воды преобразуются в две силы, не вызывающие изгибающего момента в вертикальной стеновой конструкции и таким образом защищающие ее.

[0041] Направление этих сил может быть выбрано с учетом несущей способности стены, характеристик якорных устройств в сборе и допустимых изгибающих нагрузок стены.

[0042] Использование гибких листов (50;150) является экономически эффективным по причине низкого расхода материалов. Подобная гибкая защита позволяет сократить затраты, связанные с конструкцией защищаемой стены. Изгибающая нагрузка на стены существенно снижается.

[0043] На фиг. 1 и фиг. 2 показана система (10) для обеспечения устойчивости вертикальных стеновых конструкций (30). Конструктивное исполнение, показанное на фиг. 1, представляет собой систему, состоящую из гибкого листа (50) с верхней секцией (52) и нижней секцией (54). Верхняя секция (52) и нижняя секция (54) расположены друг напротив друга. Верхняя секция (52) надежно прикреплена к верхней части (20) вертикальной стеновой конструкции (30). Система (10) также включает якорное устройство в сборе (40) для надежного крепления нижней секции (54) гибкого листа (50) к поверхности (60) на определенном расстоянии от вертикальной стеновой конструкции (30).

[0044] В представленных ниже расчетах для упрощения математических уравнений и исключительно в демонстрационных целях гибкий лист (50) прочно прикреплен к верхней части (20) «бесконечно длинной» вертикальной стеновой конструкции (30) и к якорному устройству в сборе (40). Лист (50) считается бесконечно тонким, абсолютно гибким и невесомым.

[0045] Лист (50) закреплен между верхним краем (20) и поверхностью (60) таким образом, что он сгибается под воздействием горизонтальной силы F. Сила F может быть, например, силой ветра или потока воды. Давление создаваемое горизонтальной силой F, радиус изгиба листа (50) и сила растяжения связаны следующим соотношением [1]:

R = T/P,

где R — радиус изгиба поверхности листа (50); T — сила растяжения листа (50) на единицу длины стены (30); P — давление. В случае изменения давления на различных высотах вдоль листа (50) меняется и радиус изгиба R в соответствии с формулой [1], однако сила растяжения T листа (50) останется постоянной по всей длине листа (50).

[0046] На фиг. 1 показано воздействие на систему (10) ветровой нагрузки F, создающей постоянное давления P по всей высоте стены (30). В данном случае лист (50) изгибается под воздействием давления P. Поскольку давление Р одинаково, то радиус изгиба поверхности R в любой точке листа (50) будет одинаковым и равным R1.

[0047] В соответствии с конструктивным исполнением, показанным на фиг. 1, расстояние между якорным устройством в сборе (40), которое прочно крепит нижнюю секцию (54) к поверхности (60), и стеной (30) равно высоте стены (30). Длина листа (50) рассчитывается по следующей формуле:

π/2∙Н,

где Н — высота стены.

[0048] Соответственно, значение R1 равно высоте H, а лист (50) имеет форму четверти окружности, как показано на фиг. 1. В таком случае лист (50) создает вертикальную силу растяжения, показанную стрелкой T1 (т. е. сжимающую силу) на стене (30) и горизонтальную силу растяжения, показанную стрелкой T2, приложенную к якорному устройству в сборе (40).

[0049] В другом конструктивном исполнении данного изобретения, показанном на фиг. 2, сила ветра создает равномерное давление P по всей высоте стены (30). В данном случае лист (50) также изгибается по окружности. Однако здесь лист (50) прикреплен к поверхности (60) с помощью якорного устройства в сборе (40) на расстоянии от стены (30) более близком, чем показано на фиг. 1. Другими словами, расстояние между якорным устройством в сборе (40), которое прочно крепит нижнюю секцию (54) к поверхности (60), и стеной (30) меньше высоты стены (30). Радиус изгиба поверхности R в любой точке листа (50) будет одинаковым и равным R2. При этом длина листа (50) такова, что касательная к его поверхности в точке крепления к стене (20) остается вертикальной. Соответственно, сила растяжения T3 листа (50) продолжает создавать только вертикальную нагрузку (т. е. сжимающую силу), также как показано для конструктивного исполнения на фиг. 1.

[0050] Однако в данном конструктивном исполнении сила на якорном устройстве в сборе (40), показанная стрелкой T4, направлена не горизонтально, как на фиг. 1, а под углом вверх. Сила на якорном устройстве не приводит ни к каким дополнительным воздействиям на вертикальную конструкцию. Таким образом, в некоторых случаях в целях экономии может быть целесообразно создание более прочной якорной системы (40).

[0051] Еще в одном конструктивном исполнении, показанном на фиг. 3, представлена система (110) для обеспечения устойчивости вертикальной стеновой конструкции (130), используемой в качестве стенки водоема, например реки, озера или искусственного резервуара. Система (110) состоит из гибкого листа (150) с верхней секцией (152) и нижней секцией (154). Верхняя секция (152) надежно прикреплена к верхней части (120) вертикальной стеновой конструкции (130). Система (110) также включает якорное устройство в сборе (140) для надежного крепления нижней секции (154) гибкого листа (150) к нижней поверхности (160) водоема на определенном расстоянии от вертикальной стеновой конструкции (130).

[0052] На фиг. 3 показан лист (150) системы (110), распределяющий силу жидкости, прилагаемую к стене (130). В системе (110) есть вертикальная сила, показанная стрелкой T5 воздействующая на стену (130), как сжимающая сила, и горизонтальная сила, показанная стрелкой T6 и воздействующая на якорное устройство в сборе (140). Давление, прилагаемое водой к листу (150), не постоянно по высоте стены  (130), как в приведенных выше конструктивных исполнениях, а выражается формулой [2]:

P(h) = ρgh,

где P(h) — гидростатическое давление как функция от глубины h; ρ — плотность жидкости; g —ускорение свободного падения; h — глубина.

[0053] В соответствии с формулой [2] радиус изгиба Ri листа (150) зависит от глубины h. При этом в данном варианте конструктивного исполнения длина листа (150) и расстояние между стеной (130) и якорным устройством в сборе (140) выбираются таким образом, что на основании формулы [2] касательная к верхней части (120) направлена вертикально, а на якорном устройстве в сборе (140) — горизонтально. Соответственно, сила растяжения в листе, показанная стрелкой T5, создает только вертикальную силу на стене (130) (т. е. сжимающую силу), а горизонтально направленная сила растяжения, показанная стрелкой T6, воздействует на якорное устройство в сборе (140).

[0054] Системы, описанные в предыдущих пунктах, представляют собой экономически эффективные и инновационные приспособления для защиты вертикальных стеновых конструкций от динамического воздействия ветра или других сил, например воды.

[0055] Способ защиты вертикальной стеновой конструкции в соответствии с данным изобретением подразумевает, помимо прочего, прочное крепление верхней секции (52; 152) гибкого листа (50;150) к верхней части (20;120) вертикальной стеновой конструкции (30;130) таким образом, что сжимающая сила (T1, T3 и T5), описанная выше, прилагается вертикально вниз к вертикальной стеновой конструкции (30;130), а также прочное крепление нижней секции (54;154) гибкого листа (50;150) к поверхности (60;160) с помощью якорного устройства в сборе (40;140).

[0056] Расстояние между якорным устройством в сборе (40;140) и вертикальной стеновой конструкцией (30;130) определяется по формулам [1] и [2] с учетом особенностей применения и назначения вертикальной стеновой конструкции (30;130).

[0057] Кроме того, конструкция якорной системы, а также используемые материалы зависят от условий использования и назначения системы. Якорное устройство в сборе (например, его тип, конструкция, используемые материалы и т. п.) зависит от условий окружающей среды, нагрузок (которые необходимо рассчитать для целей защиты) и предполагаемого срока службы системы. В частности, якорное устройство в сборе должно выдерживать горизонтальную силу, приложенную к нижней секции (54;154) гибкого листа (50;150). Для этого следует использовать подходящее якорное устройство в сборе на поверхности, которая является подходящей с учетом особенностей эксплуатации системы. Например, в некоторых обстоятельствах для закрепления якорного устройства в сборе могут использоваться железобетонные и стальные конструкции.

[0058] Кроме того, могут применяться различные конструкции якорных устройств в сборе, например, простое якорное крепление гибкого листа непосредственно на поверхность (бетонную или каменную конструкцию на каменистом грунте). На более мягком грунте в качестве наиболее быстрого, но не самого прочного способа монтажа якорного устройства в сборе возможно использование стальных винтовых свай. Допускается применение железобетонных и трубчатых сталебетонных свай. На слабонесущих болотистых грунтах крепление якорного устройства в сборе должно представлять собой массивную конструкцию, например иметь прочность фундамента здания из монолитного железобетона, быть водонепроницаемой, с предварительным уплотнением грунта.

[0059] Также допускается конструкция якорного устройства в сборе в форме бетонных заборов или земляных валов. Основным требованием к якорному устройству в сборе является устойчивость к необходимым нагрузкам. Сила нагрузки определяется, например, путем оценки необходимой защиты от ветра, геометрических размеров стены и максимальной скорости ветра в регионе.

[0060] Способ крепления гибкого листа к якорному устройству в сборе также зависит от нагрузки, материала самого гибкого листа и от типа якорного устройства в сборе.

[0061] Предпочтительным является крепление гибкого листа к якорному устройству в сборе, где нагрузка равномерно распределена по ширине листа. Например, гибкий лист может быть закреплен с помощью непрерывного шва или с равными небольшими интервалами. Желательно, чтобы при креплении листового материала отсутствовали зазоры.

[0062] В одном из конструктивных исполнений данного изобретения, показанном на фиг. 4, якорное устройство в сборе (240) предусматривает гибкий лист (250) длиной, которая больше длины между точкой крепления гибкого листа (250) к поверхности (270) и верхней частью (220) вертикальной стеновой конструкции (230), что необходимо для защиты от ветра. Концевая деталь (245) гибкого листа (250) заглубляется в поверхность (260). Так, концевая деталь (245) гибкого листа (250) сжимается грунтом, а трение между ней и грунтом является достаточным для противодействия подъемным нагрузкам в различных обстоятельствах.

[0063] Кроме того, концевая деталь (245) может быть заглублена в железобетон для противодействия более высоким подъемным нагрузкам. Отделка кромок швов концевой детали (245), как показано на фиг. 4, также увеличит стойкость якорного устройства в сборе (240), поскольку края будут заполнены бетоном и/или грунтом для дополнительного противостояния подъемным нагрузкам.

[0064] Как показано на фиг. 4, прочное крепление верхней секции (252) гибкого листа (250) к верхней части (220) вертикальной стеновой конструкции (230) может быть достигнуто за счет зацепления верхней концевой детали (247) поверх верхней части (220) и закрепления верхней концевой детали (247) с помощью верхней крепежной детали (280).

[0065] В другом конструктивном исполнении данного изобретения, показанном на фиг. 5, якорное устройство в сборе (340) состоит минимум из одной сваи (365), установленной в поверхности и оснащенной шпилькой (335). Нижняя концевая деталь (345) гибкого листа (350) входит в зацепление со шпилькой (335) и закрепляется с помощью нижней крепежной детали (385). Для повышения сопротивления в определенных обстоятельствах желательно покрыть якорное устройство в сборе (340) слоем цемента и/или грунта.

[0066] Выбор материала гибкого листа в основном зависит от нагрузок, которым должен противостоять лист в зависимости от особенностей применения системы.

[0067] Выбор оптимальной длины листа и расстояния для крепления листа с помощью якорного устройства в сборе к защищаемой стене зависит от целого ряда факторов. К ним можно отнести вес листа, реальное распределение нагрузки, а также требования к изгибающему моменту.

[0068] Лист может быть изготовлен из любого гибкого материала, обладающего известными качествами прочности и растяжимости и достаточно крепкого для противодействия прилагаемым нагрузкам.

[0069] Например, гибкий лист может быть изготовлен: 1) из листового пластика, если стены невысокие и нагрузки небольшие; 2) листового пластика, армированного стеклянным или углеродным волокном; 3) различных особо прочных тканей; 4) тканей, армированных углеволокном; 5) листового металла.

[0070] Если для изготовления гибкого листа используется металл, его толщина, материал и состояние материала (например, закаленный или не закаленный) выбираются в соответствии с ветровой нагрузкой и с учетом веса гибкого листа. Желательно, чтобы материал гибкого листа был защищен от коррозии на весь срок службы системы.

[0071] В частности, в одном из конструктивных исполнений гибкий лист состоит из множества листов, изготовленных из закаленной стальной ленты. Набор гибких листов, изготовленных из закаленной стальной ленты, прочно прикреплен к стене в верхней секции и к якорному устройству в сборе в нижней секции. Отдельные листы соединены между собой пластиковыми элементами, в которые устанавливаются края примыкающих гибких листов.

[0072] В целом, допускается использование любых известных методов соединения примыкающих листов, например сварка, склеивание, различные виды крепления с помощью зажимов и клепок, сцепляющих листы через отверстия в краях ленты. Если гибкие листы изготовлены из тканых материалов, такие листы можно сшивать.

[0073] В отсутствие иных указаний все процентные соотношения, части и коэффициенты рассчитываются по весу. В отсутствие иных указаний все процентные соотношения и коэффициенты рассчитываются на основе общего состава.

[0074] Следует понимать, что любые максимальные численные ограничения, приведенные в настоящем документе, включают любые меньшие численные ограничения, как если бы подобные меньшие ограничения были указаны здесь явным образом. Любые минимальные численные ограничения, приведенные в настоящем документе, включают любые большие численные ограничения, как если бы подобные большие ограничения были указаны здесь явным образом. Любой числовой диапазон, приведенный в настоящем документе, включает любой входящий в него более узкий числовой диапазон, как если бы подобный более узкий диапазон был указан здесь явным образом.

[0075] Использование терминов в единственном числе предполагает, что они относятся как к единственному, так и к множественному числу, если иное не указано в настоящем документе или четко не обозначено контекстом. Все ссылки на источники информации, включая публикации, заявки на патенты и патенты, процитированные в настоящем документе, включены в него посредством ссылки. Описание или предложение определенных конструктивных исполнений, характеристик и диапазонов в качестве предпочтительных не накладывает каких-либо ограничений. Изобретение также распространяется на конструктивные исполнения, которые считаются в настоящий момент менее предпочтительными и могут быть описаны в настоящем документе как таковые. Все способы, описанные в настоящем документе, могут применяться в любом подходящем порядке, если иное не указано в настоящем документе или четко не обозначено контекстом. Использование любых примеров или иллюстративных фраз (например, «такой как») в настоящем документе служит для описания данного изобретения и не накладывает ограничений на его объем. Любое заявление в настоящем документе относительно характера или преимуществ данного изобретения либо его предпочтительных конструктивных исполнений не накладывает каких-либо ограничений. Данное изобретение включает все модификации и эквиваленты предмета настоящего документа согласно действующему законодательству. Кроме того, любая комбинация описанных выше элементов во всех возможных вариациях относится к данному изобретению, если иное не указано в настоящем документе или четко не обозначено контекстом. Описание любого источника информации или патента в настоящем документе (даже если они обозначены термином «предшествующие») не означает признание подобного источника или патента как доступного в качестве предшествующего уровня техники в сравнении с данным изобретением. Любые формулировки, не включенные в формулу изобретения, не ограничивают объем изобретения. Любые заявления или предположения в настоящем документе о том, что определенные характеристики являются частью данного изобретения, не накладывают каких-либо ограничений, если они не указаны в прилагаемых пунктах формулы изобретения.

[0076] Изобретение описано таким образом, что наличие различных вариаций очевидно. Подобные вариации не считаются отклонением от сущности и объема изобретения, и все подобные модификации, которые являются очевидными для специалиста в данной области, должны быть включены в объем приведенных далее пунктов формулы изобретения.

Изобретение относится к средствам обеспечения устойчивости вертикальных стеновых конструкций и их защиты от динамической нагрузки и, в частности, к системам с гибким листом и якорным устройством в сборе для обеспечения устойчивости вертикальных стеновых конструкций под воздействием ветровых и прочих динамических нагрузок, а также к способу использования данной системы. Система защиты вертикальной стеновой конструкции, включающая следующие компоненты: гибкий лист, состоящий из верхней и нижней секций, противоположных друг другу, и верхняя секция прикреплена к верхней части вертикальной стеновой конструкции, якорное устройство в сборе для надежного крепления нижней секции гибкого листа к поверхности на определенном расстоянии от вертикальной стеновой конструкции. Технический результат состоит в обеспечении устойчивости вертикальной стеновой конструкции под динамическим воздействием ветра или других сил, снижении материалоемкости. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система защиты вертикальной стеновой конструкции, включающая следующие компоненты:

гибкий лист, состоящий из верхней и нижней секций, противоположных друг другу, верхняя секция прикреплена к верхней части вертикальной стеновой конструкции;

якорное устройство в сборе для надежного крепления нижней секции гибкого листа к поверхности на определенном расстоянии от вертикальной стеновой конструкции.

2. Система, охарактеризованная в п. 1, при этом определенное расстояние равно высоте вертикальной стеновой конструкции.

3. Система, охарактеризованная в п. 1, при этом определенное расстояние меньше высоты вертикальной стеновой конструкции.

4. Система, охарактеризованная в п. 1, при этом верхняя секция гибкого листа и вертикальная стеновая конструкция имеют одинаковую ширину.

5. Система, охарактеризованная в п. 1, при этом верхняя секция гибкого листа и вертикальная стеновая конструкция имеют разную ширину.

6. Система, охарактеризованная в п. 1, при этом гибкий лист состоит из множества листов.

7. Система, охарактеризованная в п. 1, при этом гибкий лист контактирует с водой.

8. Система, охарактеризованная в п. 7, при этом вертикальная стеновая конструкция представляет собой дамбу для защиты от вод.

9. Система, охарактеризованная в п. 1, при этом высота вертикальной стеновой конструкции превышает 9,75 м (32 фута).

10. Система, охарактеризованная в п. 1, при этом якорное устройство заглубляется в бетон.

11. Система, охарактеризованная в п. 1, при этом якорное устройство заглубляется в грунт.

12. Система, охарактеризованная в п. 1, при этом гибкий лист изготовлен из закаленной стальной ленты.

13. Система, охарактеризованная в п. 1, при этом гибкий лист изготовлен из незакаленной стали.

14. Система защиты вертикальной стеновой конструкции, включающая следующие компоненты:

гибкий лист, состоящий из верхней и нижней секций; в верхней секции предусмотрена верхняя концевая деталь, а в нижней секции предусмотрена концевая деталь; при этом верхняя концевая деталь расположена над вертикальной стеновой конструкцией и закреплена верхней крепежной деталью;

якорное устройство в сборе, включающее сваю со шпилькой; при этом концевая деталь нижней секции гибкого листа входит в зацепление со шпилькой и закреплена с помощью нижней крепежной детали на свае;

при этом якорное устройство в сборе размещено на поверхности на определенном расстоянии от вертикальной стеновой конструкции.

15. Система, охарактеризованная в п. 14, при этом гибкий лист состоит из множества листов.

16. Система, охарактеризованная в п. 14, при этом определенное расстояние равно высоте вертикальной стеновой конструкции.

17. Система, охарактеризованная в п. 14, при этом определенное расстояние превышает высоту вертикальной стеновой конструкции.

18. Способ защиты вертикальной стеновой конструкции, включающий следующие этапы:

присоединение гибкого листа, состоящего из верхней и нижней секций, к верхней части вертикальной стеновой конструкции посредством расположения верхней концевой детали верхней секции на верхней части вертикальной стеновой конструкции;

крепление верхней концевой детали верхней секции к верхней части вертикальной стеновой конструкции с помощью верхней крепежной детали;

расположение якорного устройства в сборе, включающего сваю со шпилькой, на поверхности на определенном расстоянии от вертикальной стеновой конструкции;

крепление концевой детали нижней секции гибкого листа к якорному устройству в сборе посредством закрепления концевой детали шпильки якорного устройства в сборе с помощью нижней крепежной детали.