МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КАРКАС ЗДАНИЯ Российский патент 2023 года по МПК E04B1/343 

Изобретение относится к строительству сооружений социально-бытового, хозяйственного и промышленного назначения, в частности жилищ или сооружений, которые могут быть выполнены в разборном, панельном варианте. Подобные здания отличает высокая степень заводской готовности, а также удобство транспортировки, при котором формируется компактные малогабаритные транспортировочные пакеты, которые можно укладывать друг на друга штабелями, а также возможность на верхнюю часть нижнего поддона устанавливать низ нижнего поддона при формировании следующего этажа [E04B1/24, E04B1/38, Е04С3/04].

Из уровня техники известен металлический каркас здания [RU2183708, опубл. 20.06.2002], включающий колонны двутаврового сечения, имеющие на уровне перекрытий опорные элементы, расположенные с наружной стороны полок двутавров колонн. Балки выполнены составными из двух металлических элементов швеллерного или двутаврового сечения, которые верхними полками навешены и опираются на опорные элементы колонн. Балки выполнены неразрезными и могут иметь внутренний железобетонный элемент, расположенный в полости между металлическими элементами.

Недостатком аналогов является низкая надежность фиксации элементов в строительном металлическом каркасе из-за отсутствия надежных фиксаторов в конструкции решения аналога.

Наиболее близким по технической сущности является металлический каркас здания [RU2528709 опубл. 20.09.2014], который включает колонны двутаврового сечения, соединенные с ними опорные элементы для установки на них плит перекрытия. Опорный элемент выполнен в виде металлического уголка Г-образного профиля с отверстиями на вертикальной полке, которые выполнены соосными отверстиям на внутренней полке двутавров колонны под крепежные элементы для крепления уголка к колонне. Плита перекрытия выполнена с вырезом под ее установку на уголок. Между колоннами установлены многослойные строительные панели, которые крепятся к наружной полке двутавров колонны посредством уголков

Основной технической проблемой прототипа является низкая надежность фиксации элементов, монтируемых внутри металлического каркаса из-за того, что конструкцией профилей технического решения не предусмотрено элементов фиксации монтируемых элементов.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности фиксации элементов, монтируемых внутри металлического каркаса.

Указанный технический результат достигается за счет того, что металлический каркас здания, состоящий из нижнего основания, верхнего основания и стоек, соединяющих между собой верхнее и нижнее основания, посредством металлического уголка Г-образного профиля с отверстиями отличающийся тем, что

профиль нижнего основания выполнен в виде соединенных под прямым углом вертикальной и горизонтальной стенок, при этом на конце горизонтальной стенки выполнен вертикальный вылет, перпендикулярный горизонтальной стенке и направленный вверх, на конце вертикальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная вертикальной стенкой, основанием, перпендикулярным вертикальной стенке и направленным вправо, и вертикальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию;

профиль верхнего основания выполнен в виде соединенных под прямым углом вертикальной и горизонтальной стенок, при этом на конце горизонтальной стенки выполнена П-образная ниша образованная горизонтальной стенкой, основанием, перпендикулярным горизонтальной стенке и направленным вверх, и горизонтальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию, на конце вертикальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная вертикальной стенкой, основанием, перпендикулярным вертикальной стенке и направленным вправо, и вертикальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию;

профиль стойки выполнен виде соединенных под прямым углом вертикальной и горизонтальной стенок, при этом на конце вертикальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная вертикальной стенкой, основанием, перпендикулярным вертикальной стенке и направленным вправо, и вертикальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию, на конце горизонтальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная горизонтальной стенкой, основанием, перпендикулярным горизонтальной стенке и направленным вниз, и горизонтальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию.

В частности, в вертикальной стенке профиля верхнего основания выполнен горизонтальный вылет, параллельный и равный по длине основанию П-образной ниши на конце вертикальной стенки.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показано нижнее основание металлического каркаса.

На фиг. 2 показано верхнее основание металлического каркаса.

На фиг. 3 показан вид сбоку металлического каркаса.

На фиг. 4 показан вид с торца металлического каркаса.

На фиг. 5 показан профиль нижнего основания металлического каркаса.

На фиг. 6 показан профиль верхнего основания металлического каркаса.

На фиг. 7 показан вариант реализации профиля верхнего основания металлического каркаса.

На фиг. 8 показан профиль стойки металлического каркаса

На фиг. 9 показано соединение продольных и поперечных профилей нижнего основания металлического каркаса.

На фиг. 10 показано соединение продольных и поперечных профилей верхнего основания металлического каркаса.

На фиг. 11показана стойка с уголком для крепления к основаниям металлического каркаса.

На фиг 12 Показан вид внутренней части профиля нижнего основания.

На фиг 13 Показан вид лицевой части профиля нижнего основания.

На фиг 14 Показан вид сверху профиля нижнего основания.

На фиг 15 Показан вид внутренней части профиля верхнего основания.

На фиг 16 Показан вид лицевой части профиля верхнего основания.

На фиг 17 Показан вид сверху профиля верхнего основания.

На фиг 18-20 Показан вариант изготовления элементов металлического каркаса и их соединения.

На фигурах обозначено: 1 – нижнее основание; 2 – продольный профиль нижнего основания; 3 – поперечный профиль нижнего основания; 4 – швеллер; 5 – верхнее основание; 6 – продольный профиль верхнего основания; 7 – поперечный профиль верхнего основания; 8 – стойка; 9 – уголок;10 – первая вертикальная стенка; 11 – первая горизонтальная стенка; 12 – основание первого нижнего вылета; 13 – вертикальная стенка первого нижнего вылета; 14 – вертикальная стенка первого верхнего вылета; 15 – вторая вертикальная стенка; 16 – вторая горизонтальная стенка; 17 – основание второго нижнего вылета; 18 – вертикальная стенка второго нижнего вылета; 19 – вертикальная стенка второго верхнего вылета; 20 – горизонтальная стенка второго верхнего вылета; 21 – вертикальная стенка среднего вылета; 22 – горизонтальная стенка среднего вылета; 23 – третья вертикальная стенка; 24 – третья горизонтальная стенка; 25 – основание третьего нижнего вылета; 26 – вертикальная стенка третьего нижнего вылета; 27 – вертикальная стенка третьего верхнего вылета; 28 – горизонтальная стенка третьего верхнего вылета.

Металлический каркас здания состоит из нижнего основания 1, которое состоит из двух продольных профилей нижнего основания 2, соединенных с двумя поперечными профилями нижнего основания 2, в нижнем основании 1 параллельно поперечным профилям нижнего основания 3 могут располагаться швеллеры 4, соединяющие между собой первый и второй продольные профили нижнего основания 2. Также металлокаркас состоит из верхнего основания 5,которое состоит из двух продольных профилей верхнего основания 6, соединенных с двумя поперечными профилями верхнего основания 7, в верхнем основании 5 параллельно поперечным профилям верхнего основания 7 могут располагаться швеллеры 4, соединяющие между собой первый и второй продольные профили верхнего основания 5. Нижнее 1 и верхнее 5 основания соединены между собой посредством стоек 8, смонтированных в углах нижнего 1 и верхнего 5 оснований. Монтаж продольных 2 и поперечных 3 профилей нижнего основания между собой, продольных 6 и поперечных 7 профилей верхнего основания между собой, а также соединение нижнего основания 1 и верхнего основания 5 со стойками 8 осуществляется при помощи уголков 9, болтовых соединений и сварных швов.

Продольный 2 и поперечный 3 профили нижнего основания выполнены таким образом, что в поперечном сечении представляют из себя соединенные между собой первую вертикальную 10 и первую горизонтальную 11 стенки, перпендикулярные друг другу. В нижней части первой вертикальной стенки 10 располагается первый нижний вылет, образованный основанием первого нижнего вылета 12 и вертикальной стенкой первого нижнего вылета 13. При этом основание первого нижнего вылета 12 перпендикулярно первой вертикальной стенки 10 и параллельно первой горизонтальной стенке 11, направленно в ту же сторону, что и первая горизонтальная стенка 11, длина основания первого нижнего вылета 12 меньше длины первой горизонтальной стенки 11. На конце основания первого нижнего вылета 12, выполнена вертикальная стенка первого нижнего вылета 13 расположенная перпендикулярно основанию первого нижнего вылета 12, параллельно первой вертикальной стенке 10, направлена в сторону первой горизонтальной стенки 11. При этом длина вертикальной стенки первого нижнего вылета 13 меньше длины первой вертикальной стенки 10. На конце первой горизонтальной стенки 11 располагается первый верхний вылет, образованный вертикальной стенкой первого верхнего вылета 14, которая выполнена перпендикулярной первой горизонтальной стенки 11, параллельной первой вертикальной стенки 10 и направлена в сторону, противоположную первой вертикальной стенки 10. Вертикальная стенка первого верхнего вылета 14 имеет длину меньшую, чем длина первой вертикальной стенки 10.

В торцевых частях поперечных профилей нижнего основания 3 в месте их соединения с продольными профилями нижнего основания 2 отсутствуют первая горизонтальная стенка 11, вертикальная стенка первого верхнего вылета 14, основание первого нижнего вылета 12 и вертикальная стенка первого нижнего вылета 13, таким образом в торцевых частях располагается только первая вертикальная стенка 10. Продольный профиль нижнего основания 2 выполнен таким образом, что в торцевой части, в месте соединения с поперечным профилем нижнего основания 3 отсутствует вертикальная стенка первого верхнего вылета 14 для обеспечения возможности размещения там уголка 9 и соединения со стойкой 8. В варианте реализации конструкции торцевых частей поперечных 3 и продольных 2 профилей нижнего основания могут быть выполнены обратным образом, когда первая вертикальная стенка 10 остается только в продольных профилях нижнего основания 2, вертикальная стенка первого верхнего вылета 14 отсутствует у поперечного профиля нижнего основания 3.

Продольный 6 и поперечный 7 профили верхнего основания выполнены таким образом, что в поперечном сечении представляют из себя соединенные между собой вторую вертикальную 15 и вторую горизонтальную 16 стенки, перпендикулярные друг другу. Профиль верхнего основания 5 характеризуется наличием второго нижнего вылета, аналогичному по конструкции первому нижнему вылету с основанием второго нижнего вылета 17 и вертикальной стенкой второго нижнего вылета 18. Также профиль верхнего основания 5 характеризуется наличием второго верхнего вылета, образованного вертикальной стенкой второго верхнего вылета 19 и горизонтальной стенкой второго верхнего вылета 20. Вертикальная стенка второго верхнего вылета 19 выполнена перпендикулярной второй горизонтальной стенке 16, параллельной второй вертикальной стенки 15 и направлена в сторону, противоположную второй вертикальной стенки 15. Горизонтальная стенка второго верхнего вылета 20 выполнена перпендикулярно вертикальной стенки второго верхнего вылета 19, параллельно второй горизонтальной стенки 16, направлена в строну второй вертикальной стенки 15.

В варианте реализации в средней части второй вертикальной стенки 15, выполнен средний вылет, образованный вертикальной стенкой среднего вылета 21 соединенной со второй вертикальной стенкой 15, перпендикулярно которой выполнена горизонтальная стенка среднего вылета 22. Горизонтальная стенка среднего вылета 22 выполнена равной по длине основанию второго нижнего вылета 17.

В торцевых частях продольных профилей верхнего основания 6 в месте их соединения с поперечными профилями верхнего основания 7 отсутствуют: основание второго нижнего вылета 17, вертикальная стенка второго нижнего вылета 18, вертикальная стенка второго верхнего вылета 19, и горизонтальная стенка второго верхнего вылета 20. В варианте реализации, также отсутствуют вертикальная стенка среднего вылета 21 и горизонтальная стенка среднего вылета 22. Таким образом в торцевых частях располагается только вторая вертикальная стенка 15.

В варианте реализации конструкции торцевых частей поперечных 7 и продольных 8 профилей верхнего основания могут быть выполнены обратным образом, когда вторая вертикальная стенка 15 остается только в поперечных профилях верхнего основания 7.

Стойки 8 выполнены таким образом, что в поперечном сечении представляют из себя соединенные между собой третью вертикальную 23 и третью горизонтальную 24 стенки, перпендикулярные друг другу. Профиль стойки 8 характеризуется наличием третьего нижнего вылета и третьего верхнего вылета. Третий нижний вылет аналогичен по конструкции первому и второму нижним вылетам с основанием третьего нижнего вылета 25 и вертикальной стенкой третьего нижнего вылета 26. Третий верхний вылет образован вертикальной стенкой третьего верхнего вылета 27 и горизонтальной стенкой третьего верхнего вылета 28.

Вертикальная стенка третьего верхнего вылета 27 выполнена перпендикулярной третьей горизонтальной стенки 24, параллельной третьей вертикальной стенки 23 и направлена в сторону, третьей вертикальной стенки 23. Горизонтальная стенка третьего верхнего вылета 28 выполнена перпендикулярно вертикальная стенка третьего верхнего вылета 27, параллельно третьей горизонтальной стенки 24, направлена в строну третьей вертикальной стенки 23.

В соответствии с вышеописанной геометрией профилей:

- первая вертикальная стенка 10, основание первого нижнего вылета 12 и вертикальная стенка первого нижнего вылета 13 образуют П-образные ниши для установки каркасного наполнителя или других элементов, монтируемых внутри металлического каркаса;

- первые горизонтальные стенки 11 и вертикальные стенки первого верхнего вылета 14 на смонтированных профилях нижнего основания образуют ниши для установки внутренних элементов каркаса, в качестве которых могут выступать каркасные половые панели;

- вторая вертикальная стенка 15, основание второго нижнего вылета 17 и вертикальная стенка второго нижнего вылета 18 образуют П-образные ниши для установки каркасного наполнителя, в качестве которого может выступать каркасная потолочная панель с пазами для фиксации в нишах;

- вторая горизонтальная стенка 16, вертикальная стенка второго верхнего вылета 19 и горизонтальная стенка второго верхнего вылета 20 на смонтированных профилях верхнего основания образуют П-образные ниши для установки элементов каркаса, в качестве которых могут выступать каркасные потолочные панели;

- в варианте реализации вертикальная стенка среднего вылета 21 и горизонтальная стенка среднего вылета 22 на смонтированных профилях верхнего основания образуют ниши для дополнительной фиксации каркасного наполнителя в качестве которого может выступать каркасная потолочная панель с пазами для фиксации – в верхней части;

- третья горизонтальная стенка 24, вертикальная стенка третьего верхнего вылета 27 и горизонтальная стенка третьего верхнего вылета 28; а также третья вертикальная стенка 23, основание третьего нижнего вылета 25 и вертикальная стенка третьего верхнего вылета 27 - образуют дополнительные ребра жесткости, выполнены с возможностью размещения в торцах стоек 8 уголков 9 и дополнительного размещения вдоль внутренних стенок каркасного наполнителя или других элементов, монтируемых внутри металлического каркаса.

Соединение основных элементов металлокаркаса реализуется следующим образом:

- продольный профиль нижнего основания 2 и поперечный профиль нижнего основания 3 соединены между собой посредством сварки. Соединение возможно благодаря тому, что в торцевых частях либо продольного 2, либо поперечного 3 профилей нижнего основания располагается только первая вертикальная стенка 10.

- продольный профиль верхнего основания 6 и поперечный профиль верхнего основания 7 соединены между собой посредством сварки. Соединение возможно благодаря тому, что в торцевых частях либо продольного 6, либо поперечного 7 профилей верхнего основания располагается только вторая вертикальная стенка 15.

Соединение нижнего и верхнего оснований со стойками 8, реализовано благодаря тому, что к торцевым частям стоек 8 приварены уголки 9, выполненные с отверстиями для болтового крепежа, ответно которым расположены отверстия в угловых частях (местах соединения) нижнего и верхнего оснований.

Изобретение используют следующим образом.

Первоначально осуществляют сбор металлокаркаса, для чего продольный профиль нижнего основания 2 и поперечный профиль нижнего основания 3 соединяют посредством сварки; продольный профиль верхнего основания 6 и поперечный профиль верхнего основания 7 также соединяют посредством сварки. Далее, к торцевым частям стоек 8 приваривают уголки 9, после чего торцы стоек 9 фиксируют болтовыми соединениями с нижним и верхним основанием. При необходимости, дополнительно монтируют швеллеры.

Далее при установке каркасных панелей:

- в П-образной нише образованной первой вертикальной стенкой 10, основанием первого нижнего вылета 12 и вертикальной стенкой первого нижнего вылета 13 размещают внутренние элементы каркаса (например, наполнитель - базалит), надежность фиксации которых обеспечивается вертикальной стенкой первого нижнего вылета 13;

- в нише, образованной первыми горизонтальными стенками 11 и вертикальные стенки первого верхнего вылета 14, также размещают внутренние элементы каркаса (например, наполнитель или стеновые каркасные панели), надежность фиксации которых обеспечивается вертикальной стенкой первого верхнего вылета 14;

- в П-образной нише образованной второй горизонтальной стенкой 16, вертикальной стенкой второго верхнего вылета 19 и горизонтальной стенка второго верхнего вылета 20 размещают внутренние элементы каркаса (например, потолочную каркасную панель) надежность фиксации которых обеспечивается вертикальной стенкой второго верхнего вылета 19;

- в П-образной нише образованной второй вертикальной стенкой 15, основанием второго нижнего вылета 17 и вертикальной стенкой второго нижнего вылета 18 размещают внутренние элементы каркаса (например, каркасную панель) надежность фиксации которых обеспечивается вертикальной стенкой второго нижнего вылета 18; в варианте реализации фиксация сверху панели может быть обеспечена благодаря наличию вертикальной стенки среднего вылета 21

- в П-образных нишах образованных третьей горизонтальной стенкой 24, вертикальной стенкой третьего верхнего вылета 27 и горизонтальной стенкой третьего верхнего вылета 28; а также третьей вертикальной стенкой 23, основанием третьего нижнего вылета 25 и вертикальной стенкой третьего верхнего вылета 27 размещают внутренние элементы каркаса (например в виде керамзита), надежность фиксации которых обеспечивается горизонтальной стенкой третьего верхнего вылета 28 и вертикальной стенкой третьего нижнего вылета 26.

Заявленный технический результат – повышение надежности фиксации элементов монтируемых внутри металлического каркаса, который достигается за счет того, что в конструкции профилей оснований и стоек 8 выполнены П-образные ниши с возможностью фиксации внутренних элементов каркаса, таких как стеновые панели, утеплители и др. Также заявленный технический результат достигается за счет того, что в верхних частях профилей оснований также выполнены дополнительные вылеты с возможностью фиксации как внутренних, так и облицовочных элементов.

Заявителем в 2022 году был изготовленный опытный и промышленный образец заявленного технического решения, эксплуатация которого подтвердила заявленный технический результат, благодаря повышению надежности фиксации элементов, монтируемых внутри металлического каркаса скорость сборки, по сравнению с известными из уровня техники решениями, повысилась, в среднем, на 40%. При этом за все время сборки, не возникло не одного случая, при котором монтируемые внутри металлического каркаса элементы теряли свои функциональные свойства из-за ненадежной фиксации внутри металлического каркаса.

Пример достижения технического результата.

Вариант изготовления металлического каркаса в соответствии с заявленном решением показан на фиг.18-20

При апробации заявленного решения в качестве элементов, монтируемых внутри металлического каркаса, использовались каркасные СИП панели. После сборки непосредственно металлического каркаса - стеновые панели фиксировались в вертикальной плоскости, с одной из боковых сторон посредством вертикальных стенок первого верхнего вылета 14; кровельные панели фиксировались посредством вертикальных стенок второго верхнего вылета 19 и горизонтальных стенок второго верхнего вылета 20; теплоизоляционное покрытие в углах конструкции дополнительно фиксировалось посредством третьего нижнего и верхнего вылетов; теплоизоляционное покрытие в нижней и верхней частях конструкции фиксировалось посредством среднего, второго и первого нижних вылетов. Благодаря наличию конструктивно предусмотренных вылетов, в ходе опытной эксплуатации не было выявлено не одного случая отслоения, смещения или деформации плиты, или слоя утеплителя при сборке.

При этом в ходе апробации выяснилось, что заявленное техническое решение также обладает рядом положительных качеств, а именно:

- простота заявленной конструкции;

- простота сборки непосредственно металлического каркаса;

- простота транспортировки профилей к местам сборки;

- высокая надежность каркаса из-за появления дополнительных ребер жесткости, образованных на указанных вылетах.

Изобретение относится к области строительства, в частности к металлическому каркасу здания. Техническим результатом изобретения является повышение надежности фиксации элементов каркаса. Металлический каркас состоит из нижнего, верхнего оснований, соединенных стойками. Профиль нижнего основания выполнен в виде соединенных под прямым углом вертикальной и горизонтальной стенок, при этом на конце горизонтальной стенки выполнен вертикальный направленный вверх вылет, а на конце вертикальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная вертикальной стенкой, основанием, перпендикулярным вертикальной стенке и направленным вправо, и вертикальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию. Профиль верхнего основания выполнен в виде соединенных под прямым углом вертикальной и горизонтальной стенок, при этом на конце горизонтальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная горизонтальной стенкой, основанием, перпендикулярным горизонтальной стенке и направленным вверх, и горизонтальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию; на конце вертикальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная вертикальной стенкой, основанием, перпендикулярным вертикальной стенке и направленным вправо, и вертикальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию. Профиль стойки выполнен в виде соединенных под прямым углом вертикальной и горизонтальной стенок, при этом на конце вертикальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная вертикальной стенкой, основанием, перпендикулярным вертикальной стенке и направленным вправо, и вертикальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию, на конце горизонтальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная горизонтальной стенкой, основанием, перпендикулярным горизонтальной стенке и направленным вниз, и горизонтальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию. 1 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Металлический каркас здания, состоящий из нижнего основания, верхнего основания и стоек, соединяющих между собой верхнее и нижнее основания посредством металлического уголка Г-образного профиля с отверстиями, отличающийся тем, что профиль нижнего основания выполнен в виде соединенных под прямым углом вертикальной и горизонтальной стенок, при этом на конце горизонтальной стенки выполнен вертикальный вылет, перпендикулярный горизонтальной стенке и направленный вверх, на конце вертикальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная вертикальной стенкой, основанием, перпендикулярным вертикальной стенке и направленным вправо, и вертикальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию;

профиль верхнего основания выполнен в виде соединенных под прямым углом вертикальной и горизонтальной стенок, при этом на конце горизонтальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная горизонтальной стенкой, основанием, перпендикулярным горизонтальной стенке и направленным вверх, и горизонтальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию, на конце вертикальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная вертикальной стенкой, основанием, перпендикулярным вертикальной стенке и направленным вправо, и вертикальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию;

профиль стойки выполнен в виде соединенных под прямым углом вертикальной и горизонтальной стенок, при этом на конце вертикальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная вертикальной стенкой, основанием, перпендикулярным вертикальной стенке и направленным вправо, и вертикальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию, на конце горизонтальной стенки выполнена П-образная ниша, образованная горизонтальной стенкой, основанием, перпендикулярным горизонтальной стенке и направленным вниз, и горизонтальной стенкой П-образной ниши, перпендикулярной основанию.

2. Металлический каркас здания по п. 1, отличающийся тем, что в вертикальной стенке профиля верхнего основания выполнен горизонтальный вылет, параллельный и равный по длине основанию П-образной ниши на конце вертикальной стенки.