СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 2024 года по МПК E04B1/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к способам соединения конструкционных деталей (далее по тексту - детали): брусьев, блоков и прочих конструкционных элементов, при котором в каждой детали проделывают крепежные отверстия; из деталей, соединительных и крепежных элементов формируют секции: две и более детали, соединяют между собой соединительными элементами (например, соединительным углом или углами, соединительной пластиной или пластинами) и крепежными элементами; последовательно соединяют секции между собой с помощью крепежных стяжек. Данное изобретение может быть использовано для формирования различных сооружений.

В данном описании используются следующие понятия:

Конструкционные детали - брусья, блоки и прочие конструкционные элементы, которые могут быть изготовлены из различных материалов: дерева, металла, пластика, фиброцемента, железобетона и т.д. В зависимости от формируемого сооружения детали могут иметь линейную, радиальную и другие формы, а торцы деталей по отношению к боковой стороне детали могут иметь различный угол α, где 0°<α<180°.

Описание настоящей технологии выполнено на примере деревянного профилированного бруса. Существует несколько разновидностей деревянного бруса: обычный пиленый, сухой строганный, клееный и профилированный брус.

Крепежные отверстия - цилиндрические, конические и прочие по конфигурации отверстия, формируемые в деталях для соединения деталей между собой соединительными и крепежными элементами, количество крепежных отверстий зависит от формы секции собираемого сооружения и размеров соединяемых деталей.

Крепежные элементы - конструкционные элементы для соединения деталей: стартовые гайки и крепежные стяжки. Стартовые гайки имеют отверстие с внутренней резьбой для соединения с крепежными стяжками. Крепежные стяжки могут соединяться со стартовыми гайками и между собой за счет того, что с одной стороны стяжка имеет стержень с наружной резьбой, а с другой стороны отверстие с соответствующей внутренней резьбой. Размеры элементов с наружной и внутренней резьбой соответствуют размеру крепежных отверстий в деталях и соединительных элементах.

Соединительные элементы - соединительные углы и пластины, имеющие отверстия, соответствующие по размеру и расположению крепежным отверстиям на деталях, могут иметь собственные шипы и дополнительные отверстия для фиксации саморезами и (или) гвоздями.

В зависимости от формируемого сооружения в соответствии с конфигурацией соединяемых деталей соединительные пластины могут иметь линейную, радиальную и другие формы, а соединительные углы соответственно могут иметь различный угол α, где 0°<α<180°.

Секция сооружения - две и более детали, соединенных между собой соединительными элементами (например, соединительным углом или углами, соединительной пластиной или пластинами) и крепежными элементами.

Уровень техники

Способ соединения конструкционных деталей (брусьев) известен из уровня техники, см. описание к патенту на изобретение РФ № 2792433, опубликовано в 22.03.2023. В нем также

• в конструкционных деталях проделывают крепежные отверстия,

• формируют последовательно секции из конструкционных деталей, для чего две и более конструкционные детали, соединяют между собой соединительными элементами,

• соединяют секции между собой с помощью крепежных элементов, устанавливаемых в крепежные отверстия.

Данный способ является наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату и выбран за прототип предлагаемого изобретения.

Недостатком этого прототипа является то, что для соединения конструкционных деталей (брусьев) указанным способом необходимо проделывать по паре отверстий в каждой точке крепления брусьев. Кроме того, для исключения усадки конструкционных деталей (брусьев) и стабилизации размеров при горизонтальной сборке и дальнейшей эксплуатации данный способ позволяет реализовать только сравнительно небольшие по размеру сооружения, не превышающие одного-двух этажей. Вызвано это тем, что при большой высоте сооружения (три и более этажа) будет происходить значительное увеличение массы данной конструкции, что приведет к усадке брусьев нижних секций под весом брусьев верхних секций. Этот фактор на сооружениях большой высоты переведет указанный способ соединения брусьев в разряд нестабильного.

Кроме того, данный способ описывает только соединение линейных профилированных брусьев и не затрагивает возможность соединения других конструкционных деталей различной конфигурации и иного состава.

Раскрытие изобретения

Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить способ соединения конструкционных деталей для формирования различных сооружений, позволяющий исключить как минимум некоторые из указанных выше недостатков, а именно, по крайней мере позволяет обеспечить стабильность геометрического размера конструкции, а кроме того, значительно расширить перечень соединяемых деталей, что и является поставленной задачей.

Для достижения этой цели способ соединения конструкционных деталей характеризуется, по существу, тем, что дополнительно способ включает в себя следующие этапы:

• в качестве крепежных элементов используют стартовые гайки и крепежные стяжки, каждая из которых имеет соответствующую наружную винтовую резьбу с одной стороны и расширение с внутренней резьбой для соединения со следующей крепежной стяжкой,

• в крепежные отверстия конструкционных деталей первой секции устанавливают стартовые гайки;

• формируют первую секцию, для чего устанавливают конструкционные детали первой секции со стартовыми гайками по форме указанной секции и устанавливают соединительные углы и (или) пластины на конструкционные детали таким образом, чтобы крепежные отверстия конструкционных деталей и соединительных элементах располагались соосно,

• через отверстия на соединительных элементах в крепежные отверстия конструкционных деталей первой секции устанавливают крепежные стяжки и вкручивают в стартовые гайки до упора;

• формируют вторую секцию, для чего конструкционные детали второй секции устанавливают на конструкционные детали первой секции таким образом, чтобы соединительные элементы находились между конструкционными деталями первой и второй секции, а крепежные отверстия конструкционных деталей первой и второй секции и соединительных элементов находились соосно;

• устанавливают соединительные углы и (или) пластины на конструкционные детали второй секции таким образом, чтобы крепежные отверстия конструкционных деталей и соединительных элементах располагались соосно,

• через отверстия на соединительных элементах в крепежные отверстия конструкционных деталей второй секции устанавливают крепежные стяжки и вкручивают в крепежные стяжки первой секции до упора;

• продолжают так до достижения необходимой длины или высоты собираемой конструкции, в зависимости от горизонтального или вертикального способа сборки.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность ускорения и упрощение сборки и возможной последующей разборки сооружения. Кроме того, это позволяет достигнуть равномерности распределения нагрузки сжатия всех секций.

То есть для исключения недостатков прототипа применяются крепежные стяжки, образующие в сборе единые армирующие стержни, проходящие через всю высоту (для горизонтального способа сборки) или длину сооружения (для вертикального способа сборки). При этом в процессе сборки следующая крепежная стяжка вкручивается в предыдущую до упора, таким образом позиционирование крепежных стяжек и обеспечение стабильности размеров достигается за только за счет геометрических размеров самой крепежной стяжки и не зависит от силы протяжки и прочих субъективных факторов.

В свою очередь опирание каждой отдельной детали происходит непосредственно на крепежную стяжку, а не на соседнюю деталь. Для создания герметичности при наличии гарантированного компенсационного зазора между соединяемыми деталями предлагается использование уплотнительного профиля, уплотнительной ленты, герметиков.

Данное решение позволяет, не ограничиваясь по высоте и ширине собираемой конструкции, повысить эксплуатационную нагрузку сооружения, избежать усадку деталей, обеспечить стабильность размеров. Кроме того, данный способ соединения деталей может быть использован для сборки быстро сборной/разборной опалубки и дальнейшей заливки бетона, что может быть востребовано при строительстве сооружений различного назначения из монолитного бетона.

Существует такой возможный вариант данного изобретения, при котором в качестве соединительных элементов используют соединительные пластины или углы. Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность использования именно соединительных пластин или углов.

Существует и такой возможный вариант данного изобретения, при котором в качестве конструкционной детали используют профилированные брусья, при этом соединительные углы и соединительные пластины вкладывают в пазы на профилированных брусьях.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность дополнительной фиксации элементов конструкции между собой. Соединительные пластины и углы могут располагаться в углублении профиля, что обеспечивает их позиционирование.

Кроме того, существует и такой возможный вариант данного изобретения, при котором устанавливают уплотнитель в местах стыков профилированных брусьев.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность обеспечения дополнительного уплотнения мест соединения, а также создания герметичности при наличии гарантированного компенсационного зазора между соединяемыми деталями. В качестве уплотнителя предлагается использование уплотнительного профиля, уплотнительной ленты, герметиков.

Существует такой возможный вариант данного изобретения, при котором детали в секциях укладывают в перехлест.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность соединения деталей без использования пластин.

Наконец, существует такой возможный вариант данного изобретения, при котором используют профилированные детали и в них проделывают дополнительные поперечные пазы, при этом при сборке секции детали дублируют, а для соединения используются дублированные соединительные пластины.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность усиления жесткости собираемой конструкции.

Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения как способа неизвестна из уровня техники для способов аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения в отношении способа. Кроме того, данное решение неочевидно для специалиста в данной области.

Краткое описание чертежей.

Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:

- фигуры 1А, 1Б, 1В изображают примеры возможных исполнений конструкционных деталей различной конфигурации, выполненных из различных материалов с крепежными отверстиями,

- фигуры 2А, 2Б, 2В изображают примеры возможных исполнений угла α между торцом и боковой пластью профилированных брусьев с крепежными отверстиями,

- фигуры 3А, 3Б, 3В изображают пример возможных исполнений крепежных отверстий на различных конструкционных деталях (в разрезе по осям крепежных отверстий),

- фигуры 4 и 5 изображают примеры возможных исполнений крепежных стяжек,

- фигуры 6 и 7 изображают примеры возможных исполнений стартовых гаек,

- фигуры 8А, 8Б, 8В изображают примеры возможных исполнений соединительных элементов,

- фигура 9 изображает пример возможного исполнения соединительной пластины,

- фигура 10 изображает пример возможного исполнения соединительного угла,

- фигура 11 изображает пример возможного исполнения дублированной соединительной пластины,

- фигура 12 изображает пример возможного исполнения бруса с крепежными отверстиями,

- фигура 13 изображает пример возможного исполнения профилированного бруса с крепежными отверстиями,

- фигура 14 изображает пример возможного исполнения секции сооружения из профилированных брусьев,

- фигура 15 изображает установку стартовых гаек в крепежные отверстия профилированного бруса, согласно изобретению,

- фигура 16 изображает установку стартовых гаек в крепежные отверстия профилированных брусьев первой секции сооружения, согласно изобретению,

- фигура 17 изображает установку соединительных элементов (соединительных углов и пластин) на профилированные брусья первой секции сооружения, согласно изобретению,

- фигура 18 изображает установку крепежных стяжек на профилированные брусья первой секции сооружения, согласно изобретению,

- фигура 19 изображает установку профилированных брусьев второй секции на профилированные брусья первой секции сооружения, согласно изобретению,

- фигура 20 изображает установку соединительных элементов (соединительных углов и пластин) на профилированные брусья второй секции сооружения, согласно изобретению,

- фигура 21 изображает установку крепежных стяжек на профилированные брусья второй секции сооружения, согласно изобретению,

- фигура 22 изображает пример собранного сооружения, состоящего из десяти секций с горизонтальным способом сборки профилированных брусьев, согласно изобретению,

- фигура 23 изображает пример собранного сооружения, состоящего из десяти секций с вертикальным способом сборки профилированных брусьев, согласно изобретению,

- фигура 24 изображает соединение профилированных брусьев в разрезе: позиционирование крепежных стяжек, согласно изобретению,

- фигура 25 изображает соединение профилированных брусьев в частичном разрезе: позиционирование профилированных брусьев, согласно изобретению,

- фигура 26 изображает пример исполнения секции с дублированием профилированных брусьев и использованием дублированной (усиленной) соединительной пластины,

- фигура 27 изображает сборку секции с дублированием профилированных брусьев и использованием дублированной (усиленной) соединительной пластины,

- фигура 28 изображает сборку секций с дублированием профилированных брусьев и использованием дублированных (усиленных) соединительных пластин,

- фигура 29 изображает пример собранного сооружения, состоящего из десяти секций с дублированием профилированных брусьев и использованием дублированных (усиленных) соединительных пластин,

- фигура 30 изображает пример секции из профилированных брусьев, собранных в перехлест.

- фигура 31 изображает пример исполнения конструкционной детали из металлопрофиля.

- фигура 32 изображает пример исполнения крепежного отверстия в конструкционной детали из металлопрофиля.

- фигура 33 изображает пример исполнения цельнолитой конструкционной детали из металла.

- фигура 34 изображает пример исполнения крепежного отверстия в цельнолитой конструкционной детали из металла.

Осуществление изобретения

Способ соединения конструкционных деталей рассмотрим на примере профилированного бруса 13, имея в виду, что данный наиболее исчерпывающий пример не ограничивает применения изобретения.

• в каждом профилированном брусе 13 проделывают крепежные отверстия 3;

• в крепежные отверстия 3 на профилированных брусьях 13 первой секции устанавливаются стартовые гайки 7;

• формируют первую секцию сооружения, для чего устанавливают профилированные брусья 13 первой секции со стартовыми гайками 7 по форме указанной секции и устанавливают соединительные углы 10 и пластины 9 на профилированные брусья 13 таким образом, чтобы крепежные отверстия 3 на профилированных брусьях и соединительных элементах 9 и 10 располагались соосно;

• через отверстия на соединительных элементах 9 и 10 в крепежные отверстия 3 на профилированных брусьях 13 первой секции устанавливаются крепежные стяжки 5 и вкручиваются в стартовые гайки 7 до упора;

• формируют вторую секцию, для чего профилированные брусья 13 второй секции устанавливаются на профилированные брусья 13 первой секции таким образом, чтобы соединительные элементы 9 и 10 находились между профилированными брусьями 13 первой и второй секции, а крепежные отверстия 3 на профилированных брусьях 13 первой и второй секции и соединительных элементах 9 и 10 находились соосно;

• устанавливают соединительные углы 10 и пластины 9 на профилированные брусья 13 второй секции таким образом, чтобы крепежные отверстия 3 на профилированных брусьях и соединительных элементах 9 и 10 располагались соосно;

• через отверстия на соединительных элементах 9 и 10 в крепежные отверстия 3 на профилированных брусьях 13 второй секции устанавливаются крепежные стяжки 5 и вкручиваются в крепежные стяжки 5 первой секции до упора;

• продолжают так до достижения необходимой длины или высоты сооружения, в зависимости от горизонтального или вертикального способа сборки.

Опционально в местах стыков деталей устанавливают уплотнитель 31. Показан на фигуре 24.

Опционально формируют секции с установкой деталей в перехлест. См. фиг. 30.

Опционально используют профилированные детали с дополнительными поперечными пазами, при этом при сборке секции детали дублируют и используют дублированные соединительные пластины 11, см. фиг. 26-29.

Зазоры между деталями показаны как 32, см. фиг. 24.

Промышленная применимость.

Предлагаемый способ соединения деталей может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивают реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.

Способ был опробован на практике, где было показано, что за счет того, что были использованы все этапы, в варианте независимого пункта формулы и достигается заявленный технический результат, а именно: обеспечение стабильности геометрического размера конструкции, полученной соединением деталей.

Данный способ также позволяет осуществлять многократную сборку и разборку подетально в режиме конструктора, не повреждая отдельные элементы.

При сборке деталей не требуется квалификация сборщиков, а из инструментов требуется один гайковерт.

Сборка деталей предложенным способом осуществляется значительно быстрее по сравнении с существующими технологиями и является финишной наружной и внутренней отделкой позволяя вводить сооружения в эксплуатацию в рекордные сроки.

Также сборка деталей кольцевым способом позволяет исключить необходимость дополнительного монтажа кровельной конструкции и перекрытия пола, что с одной стороны создает утепленное (жилое) подкровельное пространство, автоматически добавляя мансардный этаж в жилую площадь сооружения, а с другой позволяет исключить каркасные конструкции из пола, перекрытий и крыши - являющимися самыми сложными с точки зрения качества и сложности изготовления.

Множественные механические связи в виде соединительных элементов и крепежных стяжек создают пространственную жесткость конструкции не позволяя деформироваться деталям в процессе эксплуатации.

В тех случаях, когда в качестве детали используется профилированный брус наличие гарантированного зазора между брусьями, позволяет компенсировать влажностное расширение древесины, что позволяет эксплуатацию в любом климате. Уплотнитель, уложенный в пазах брусьев, компенсирует расширение древесины в процессе эксплуатации, создавая герметичность.

То есть в случае с деревянным брусом, гарантированный зазор - это компенсационный зазор на влажностное расширение древесины, а в случае с железобетонным и фибробетонным брусом - это страховочные зазоры на случай отклонения размера бруса от эталонного, чтобы сохранить точность крепежной стяжки. Иначе крепежные стяжки будут вкручиваться не до упора друг в друга и пойдет накапливающаяся ошибка, которая приведет к искривлению конструкции.

Сооружения, собранные по данной технологии, могут иметь разнообразные формы секции. Все это протестировано на примере реализованных объектов и успешно эксплуатируется.

Изобретение относится к способам соединения конструкционных деталей, при котором в деталях проделывают крепежные отверстия, формируют последовательно секции из деталей: две и более детали соединяют между собой соединительными элементами, например, соединительным углом или углами, соединительной пластиной или пластинами и крепежными стяжками. Далее последовательно соединяют секции между собой с помощью крепежных элементов, устанавливаемых в крепежные отверстия. Согласно изобретению, в качестве крепежных элементов используют стартовые гайки и крепежные стяжки, каждая из которых имеет соответствующую наружную винтовую резьбу с одной стороны и расширение с внутренней резьбой для соединения со следующей крепежной стяжкой. На первую секцию сооружения устанавливают вторую секцию сооружения, располагая детали так, чтобы установленные крепежные стяжки первой секции попали в крепежные отверстия деталей второй секции. Продолжают соединять секции, стягивая каждый раз вновь установленную секцию с предыдущей, с образованием единой конструкции, в которой крепежные стяжки являются жесткой опорой для установки на них деталей, расстояние между которыми можно регулировать размером крепежной стяжки. Достигаемый технический результат - обеспечение стабильности геометрического размера конструкции, полученной соединением деталей. 8 з.п. ф-лы, 34 ил.

1. Способ соединения конструкционных деталей, при котором:

- в конструкционных деталях проделывают крепёжные отверстия,

- формируют последовательно секции из конструкционных деталей, для чего две и более конструкционные детали соединяют между собой соединительными элементами,

- соединяют секции между собой с помощью крепёжных элементов, устанавливаемых в крепёжные отверстия,

отличающийся тем, что

- в качестве крепёжных элементов используют стартовые гайки и крепёжные стяжки, каждая из которых имеет соответствующую наружную винтовую резьбу с одной стороны и расширение с внутренней резьбой для соединения со следующей крепёжной стяжкой,

- в крепежные отверстия конструкционных деталей первой секции устанавливают стартовые гайки,

- формируют первую секцию, для чего устанавливают конструкционные детали первой секции со стартовыми гайками по форме указанной секции и устанавливают соединительные углы и/или пластины на конструкционные детали таким образом, чтобы крепежные отверстия конструкционных деталей и на соединительных элементах располагались соосно,

- через отверстия на соединительных элементах в крепежные отверстия конструкционных деталей первой секции устанавливают крепежные стяжки и вкручивают в стартовые гайки до упора,

- формируют вторую секцию, для чего конструкционные детали второй секции устанавливают на конструкционные детали первой секции таким образом, чтобы соединительные элементы находились между конструкционными деталями первой и второй секции, а крепежные отверстия конструкционных деталей первой и второй секции и соединительных элементов находились соосно,

- устанавливают соединительные углы и/или пластины на конструкционные детали второй секции таким образом, чтобы крепежные отверстия конструкционных деталей и на соединительных элементах располагались соосно,

- через отверстия на соединительных элементах в крепежные отверстия конструкционных деталей второй секции устанавливают крепежные стяжки и вкручивают в крепежные стяжки первой секции до упора,

- продолжают так до достижения необходимой длины или высоты собираемой конструкции, в зависимости от горизонтального или вертикального способа сборки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соединительных элементов используют соединительные пластины.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соединительных элементов используют соединительные углы.

4. Способ по п. 2 или 3, отличающийся тем, что в качестве конструкционных деталей используют профилированные брусья, при этом соединительные углы и соединительные пластины вкладывают в пазы на профилированных брусьях.

5. Способ по п. 2 или 3, отличающийся тем, что в качестве конструкционных деталей используют детали из металлопрофиля, на противоположных гранях которого соосно проделывают крепежные отверстия, и дополнительно устанавливают в крепежные отверстия втулки для позиционирования и исключения проворота крепежных стяжек при затяжке.

6. Способ по п. 2 или 3, отличающийся тем, что в качестве конструкционных деталей используют цельнолитые детали, изготовленные из металла, железобетона, полимерных или композитных материалов, и дополнительно устанавливают в крепежные отверстия втулки для позиционирования и исключения проворота крепежных стяжек при затяжке.

7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в местах стыков профилированных брусьев устанавливают уплотнитель.

8. Способ по п. 4, отличающийся тем, что профилированные брусья в секциях соединяют вперехлест.

9. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в профилированных брусьях проделывают дополнительные поперечные пазы, при этом при сборке секции профилированные брусья дублируют, а для соединения используют дублированные соединительные пластины.