Способ применения ОМЕГА-образного профиля в металлическом каркасе Российский патент 2023 года по МПК E04B1/24 

Изобретение относится к области промышленного и гражданского строительства, а именно к строительным металлическим конструкциям, состоящим из длинномерных несущих металлических элементов, и в частности к сборке металлических каркасов для промышленных зданий, ангаров, складов, торговых центров, спортивных сооружений, административных и офисных зданий, жилых строений: коттеджей и малоэтажных построек.

Известно (см., например, https://lstkclub.ru/profil-lstk/) применение различных профилей ЛСТК таких как С-образный, П-образный, Z-образный, в организации стеновых панелей и ОМЕГА-образный профиль в обрешетке кровли. В сооружениях, не требующих отопления, применяют обычные профили ЛСТК, а для отапливаемых помещений применяют термопрофили, которые отличаются от обычных более низкой теплопроводностью. Стеновая панель, например, выполняется из С-образного профиля с термопросечками и заполняется утеплителем. П-образный профиль с термопросечками используется, как несущая стойка вертикального расположения.

Известна также технология PROFSIB (см., например, https://profsib.ru/), в которой для изготовления панелей также применен термопрофиль. Термопрофиль PROFSIB - это стальной оцинкованный профиль со сквозными просечками, выполненными в шахматном порядке в несколько рядов. Производитель утверждает, что просечки в профиле в несколько раз удлиняют путь тепловых потоков в конструкции, т.е. он становится в несколько раз длиннее ширины стойки, например, стандартная стойка шириной 100 мм имеет путь теплового потока в 200-250 мм. Однако количество таких путей очень большое по всей длине профиля, оно равно количеству просечек в одном ряду по всей длине профиля, например, при шаге просечек в 100 мм на одном погонном метре образуется 10 «мостиков холода». Таким образом, «мостики холода» не ликвидированы, а только удлинены, но их много.

Известен также термопрофиль (см., например, https://scansyst.ru/product/bystrovozvodimye-zdaniya/stalnye-qnutye-profili/termoprofil-kholodnognutyy-otsinkovannyy-profil-s-termoprosechkami/) с шестью и восемью рядами термопросечек, что, согласно представленной документации, снижает влияние «мостиков холода» до 90%.

Известна также (см., например, https://cyberleninka.ru/article/n/ograzhdayuschaya-konstruktsiya-nulevoy-tolschiny-termopanel/viewer) ограждающая конструкция «нулевой толщины». Основой термопанели является термопрофиль и эффективный утеплитель. Для радикального уменьшения теплопроводности в термопрофиле в шахматном порядке прорезаны сквозные отверстия для увеличения пути прохождения теплового потока. Утверждается, что это позволяет уменьшить эффективную теплопроводность металла на 80%. Таким образом, просечки в термопрофиле, выполненные в шахматном порядке для удлинения «мостиков холода», не приводят к блокировке потери тепла в металлоконструкциях, а тепловые потери из-за «мостиков холода» приводят к перерасходу тепловой энергии и к расходам на отопление. Кроме того, термопросечки конструктивно приводят к потере жесткости термопрофиля по сравнению с обычным профилем, а по сравнению, например, с обычным ОМЕГА-профилем термопрофиль слабее в шесть раз.

Известен также каркас здания (см. полезную модель РФ № RU 121831), в котором отсутствие «мостиков холода» достигается за счет конструкции «каркаса в каркасе», причем в качестве каркасообразующего элемента ЛСТК выбран С-образный профиль, при этом каркас здания содержит наружный и внутренний ряд стальных каркасообразующих элементов, установленных на расстоянии L, равном ширине стены. Полезная модель характеризуется большим расходом металла. При этом при применении легких заполнителей: легкого бетона, полистеролбетона, эковаты потребуются для сохранения жесткости каркаса в целом связующие элементы между внешним и внутренним каркасами, что неизбежно приведет к появлению «мостиков холода». При обустройстве потолочного перекрытия также проблематично избежать возникновения «мостиков холода». То же относится и к вопросу о многоэтажном каркасе: изолировать внутренний каркас не представляется возможным с сохранением требуемой жесткости.

Известна также опубликованная документация «Наружные стеновые панели с каркасом из термопрофилей ИНСИ» (см. https://panel-msk.ru/files/teh_doc/albom_knauf_insi.pdf), в которой указано, что стойки каркаса располагают с шагом 600 мм, горизонтальная и вертикальная обрешетки выполняют с шагом 600 мм. Угловые стойки могут быть коробчатыми (составная стойка из двух термопрофилей), в дверных проемах также по две стойки. Следовательно, для стены каркаса 2400*3000 по всей суммарной длине термопрофиля (8 стоек и 2 лаги), равной 25200 мм и с учетом того, что просечки на термопрофиле выполнены с шагом 100 мм, на стене каркаса будет 252 «мостика холода».

Известно также понятие «тепловой замок» (см, например, http://www.pointer.ru/t5958/), применяемое в строительстве (строительный форум).

Предметом настоящего технического решения является способ применения ОМЕГА-образного профиля в металлическом каркасе, содержащем каркасные элементы теплой стороны и холодной стороны, с образованием «теплового замка».

Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении наличия «теплового замка» между элементами теплой стороны (внутри металлоконструкции) и холодной стороны (снаружи металлоконструкции), в снижении теплопотерь в результате минимальных точечных контактов теплой и холодной сторон металлоконструкции, в повышении энергоэффективности зданий, в повышении конструктивной жесткости за счет отсутствия термопросечек в применяемом профиле, а также за счет применения ОМЕГА-профиля для всех элементов металлоконструкции, в отказе от применения вспомогательных и доборных элементов, в возможности увеличения ширины стены здания до любого размера в зависимости от расчетной нагрузки и в экономии металла.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ применения ОМЕГА-образного профиля в металлическом каркасе, содержащем каркасные элементы теплой стороны и холодной стороны, выполненные из холоднокатаных ОМЕГА-образных профилей с плоскими частями, при котором элементы теплой и холодной сторон сопрягают друг с другом таким образом, чтобы плоские части профилей элементов теплой стороны были сопряжены с зазором через неметаллическую проставку с плоскими частями профилей элементов холодной стороны и скреплены самонарезающими винтами, образуя «тепловой замок», при этом каркасные элементы теплой стороны будут расположены на одной стороне «теплового замка», а каркасные элементы холодной стороны - на другой стороне «теплового замка».

Неправильная сборка металлического каркаса, например, особенно связка углов, неудачное применение доборных и укрепляющих элементов приводит к возникновению «мостиков холода», которые способствуют утечкам тепла, и, следовательно, к повышению уровня энергозатрат. Тщательная проработка соединений, особенно в углах металлического каркаса и в местах перехода от одной плоскости к другой, а также монтаж элементов теплой стороны относительно элементов холодной стороны должны выполняться с контролем исполнения «теплового замка» во всей металлоконструкции. ОМЕГА-образный профиль при построении металлоконструкций хорош тем, что он имеет пять рабочих плоских частей и четыре ребра жесткости, и все плоские части могут быть использованы для соединения элементов конструкции и организации «тепловых замков» без потери жесткости конструкции. При особых обстоятельствах ОМЕГА-образный профиль, например в стойке, можно дополнительно усилить, установив внутрь профиля другой ОМЕГА-образный профиль с меньшими размерами вплотную, при этом «тепловые замки» вокруг стойки не будут нарушены. Конструкционная жесткость ОМЕГА-образного профиля выше, чем, например, у С- или Z-профиля, а по сравнению с жесткостью термопрофилей она выше в шесть раз. Поэтому стойки каркаса могут быть выполнены с шагом 1000-1500 мм, а продольные лаги могут быть установлены с шагом 600-1000 мм. В каждой точке крепления продольной лаги со стойкой выполняют «тепловой замок». Поэтому для стенки каркаса 2400*3000 (4 стойки, 4 лаги) будет выполнено 16 «тепловых замков», через которые расход тепла практически прекращается, так как «тепловой замок» является фактически «тепловой пробкой». Такой подход при реализации металлического каркаса позволяет обеспечить снижение теплопотерь в результате минимизации точечных контактов теплой и холодной сторон металлоконструкции и обеспечить экономичный расход энергоресурсов на отопление помещения. ОМЕГА-образный профиль с высотой до 300 мм изготавливают на однотипных линиях профилирования с регулируемой шириной из штрипса разной ширины, что обеспечивает согласованность и точность геометрических размеров при сборке несущих элементов металлических каркасов, что приводит к однотипности применяемых профилей при строительстве металлических конструкций и к отказу от вспомогательных элементов, а следовательно, к экономии металла. При необходимости увеличения ширины стены здания больше 300 мм до любого размера в зависимости от расчетной нагрузки стойки каркаса из ОМЕГА-образного профиля между внешней и внутренней стенкой могут быть выполнены составными в различной конфигурации и при необходимости многозвенными с применением «тепловых замков»

На фиг. 1 представлен пример сопряжения стойки и продольной балки с использованием «теплового замка»; на фиг. 2, фиг. 3 - варианты выполнения составных угловых стоек металлического каркаса; на фиг. 4 - вариант организации «теплового замка»; на фиг. 5 - фрагмент теплой кровли.

Заявляется способ применения холоднокатаных профилей 1 в металлическом каркасе 2, содержащем каркасные элементы теплой стороны 3 и холодной стороны 4, выполненные из холоднокатаных профилей 1 с плоскими частями 5, при котором элементы теплой 3 и холодной 4 сторон сопрягают друг с другом таким образом, чтобы плоские части 5 профилей 1 элементов теплой стороны 3 были сопряжены с зазором 6 через неметаллическую проставку 7 с плоскими частями 5 профилей 1 элементов холодной стороны 4 и скреплены самонарезающими винтами 8, образуя «тепловой замок» 9, в этом случае каркасные элементы теплой стороны 3 будут расположены на одной стороне «теплового замка» 9, а каркасные элементы холодной стороны 4 - на другой, при этом в качестве холоднокатаного профиля 1 может быть применен ОМЕГА-образный профиль.

На фиг. 1 представлен «тепловой замок» 9 на примере сопряжения двух холоднокатаных ОМЕГА-образных профилей 1 в виде стойки 10 и продольной балки 11. Сопряжение элементов теплой стороны 3 и холодной стороны 4 выполнено через неметаллическую проставку 7. Плоскими частями 5 ОМЕГА-образных профилей 1 являются их отгибы 12. Сопряжение скреплено самонарезающими винтами 8, при этом образовано два «тепловых замка» 9 на отгибах 12. Такое сопряжение практически полностью ликвидирует «мостики холода» между элементами теплой 3 и холодной 4 сторонами. На полке 13 стойки 10 закрепляют внешнюю обшивку каркаса 2, на полке 14 продольной балки 11 закрепляют внутреннюю обшивку помещений. Неметаллическая проставка 7 может быть выполнена в виде шайбы из листового изолирующего материала, например, стеклотекстолита, капролона, пленки ПЭТ, пробки листовой Amorin 915*610*2 или ленты уплотнительной типа ЛИНОТЕРМ, МАГНОФЛЕКС, ППЭ толщиной от 0,5 мм до 4 мм.

На фиг. 2 и фиг. 3 представлена реализация угла каркаса 2, все элементы которого выполнены из ОМЕГА-образных профилей с полкой 15, ножками 16 и отгибами 17. На фиг. 2 угловая стойка 18 выполнена составной из двух ОМЕГА-образных профилей, скрепленных взаимно ножками 16 и отгибами 17 вплотную. Продольные лаги 19 для наружной обшивки своими отгибами 17 связаны через «тепловые замки» 9 с полками 15 угловой стойки 18 и с полками 15 промежуточных стоек 20. На отгибах 17 угловой стойки 18 и промежуточных стоек 20 через «тепловые замки» 9 смонтированы продольные лаги 21 для внутренней обшивки каркаса 2. Полость между продольными лагами 20 и продольными лагами 21 заполняют теплоизолирующим материалом. На фиг. 3 угловая стойка 18 выполнена составной из двух ОМЕГА-образных профилей, скрепленных взаимно ножкой 16 одного профиля с отгибами 17 другого профиля. Промежуточные стойки 20 установлены аналогично фиг. 2. Промежуточная стойка 22 развернута на 180 градусов по отношению с соседней стойкой. «Тепловые замки» 9 выполнены на отгибах 17 и полках 15 профилей. В представленных реализациях (фиг. 2 и фиг. 3) элементы каркаса 2 теплой стороны 3 отделены от элементов каркаса 2 холодной стороны 4 двумя линиями «тепловых замков» 9.

Фиг. 4 иллюстрирует возможность увеличения ширины стены здания до любого размера в зависимости от расчетной нагрузки. Внешние продольные лаги 23 скреплены с внутренними продольными лагами 24 через составные стойки 25 и 26, выполненные из ОМЕГА-образных профилей, причем стойка 25 выполнена из ОМЕГА-образных профилей, скрепленных полками 15, а стойка 26 выполнена из ОМЕГА-образных профилей, скрепленных отгибами 17. На отгибах 17 и полках 15 выполнены «тепловые замки». Высота ОМЕГА-образного профиля может быть изготовлена до 300 мм. Для обеспечения требуемой ширины здания составные стойки могут быть выполнены при необходимости многозвенными, а «тепловые замки» 9 будут находиться на нескольких линиях теплового разрыва. На фиг. 4 теплая сторона 3 отделена от холодной стороны 4 тремя линиями «тепловых замков» 9. Полость между продольными лагами 23 и 24 заполняют теплоизолирующим материалом и получают теплую широкую стенку.

На фиг. 5 представлен фрагмент теплой кровли. Стропила 27 установлены на несущих столбиках 28. На стропилах 27 установлена с выполнением «тепловых замков» 9 обрешетка 29, выполненная из ОМЕГА-образного профиля, на полках 15 которого смонтировано покрытие кровли 30. В полости между покрытием кровли 30 и стропилами 27 размещают утеплитель 31. Таким образом, элементами теплой стороны 3 являются столбики 28 и стропила 27, а элементами холодной стороны 4 являются обрешетка 29 и покрытие кровли 30.

При использовании предложенного способа применения холоднокатаных профилей 1 в металлическом каркасе 2 переход к потолочному перекрытию или к верхним этажам легко реализуется с применением «тепловых замков» 9 во всех частях металлоконструкции без потери жесткости и без применения дополнительных вспомогательных деталей.

Изобретение относится к области строительства, а именно к сборке металлических каркасов для зданий различного назначения. Техническим результатом изобретения является снижение теплопотерь здания. Способ применения омега-образного профиля в металлическом каркасе, содержащем каркасные элементы теплой стороны и холодной стороны, выполненные из холоднокатаных омега-образных профилей с плоскими частями, при котором элементы теплой и холодной сторон сопрягают друг с другом таким образом, чтобы плоские части профилей элементов теплой стороны были сопряжены с зазором через неметаллическую проставку с плоскими частями профилей элементов холодной стороны и скреплены самонарезающими винтами, образуя «тепловой замок», при этом каркасные элементы теплой стороны будут расположены на одной стороне «теплового замка», а каркасные элементы холодной стороны - на другой стороне «теплового замка». 5 ил.

Способ применения омега-образного профиля в металлическом каркасе, содержащем каркасные элементы теплой стороны и холодной стороны, выполненные из холоднокатаного омега-образного профиля с плоскими частями, отличающийся тем, что элементы теплой и холодной сторон сопрягают друг с другом таким образом, чтобы плоские части профилей элементов теплой стороны были сопряжены с зазором через неметаллическую проставку с плоскими частями профилей элементов холодной стороны и скреплены самонарезающими винтами, образуя «тепловой замок», при этом каркасные элементы теплой стороны будут расположены на одной стороне «теплового замка», а каркасные элементы холодной стороны - на другой стороне «теплового замка».