ПОКРЫТИЕ БЫСТРОВОЗВОДИМОГО ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КУПОЛА Российский патент 2025 года по МПК E04B1/32 E04B7/08 

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам создания покрытия быстровозводимых пространственных несущих конструкции геодезического купола и элементам для создания этого покрытия [E04B 1/00, E04B 1/21, E04B 1/24, E04B 1/28, E04B 1/32, E04B 1/343, E04B 1/38, E04B 2/26, E04B 1/74, E04B 1/88, E04B 1/90].

Из уровня техники известно КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ СБОРНЫХ СФЕРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК [Антошкин В. Д. Конструктивно-технологические решения сборных сферических оболочек : дис. – Юго-Западный государственный университет, 2018, URL: https://swsu.ru/upload/iblock/f0e/avtoref_20antoshkin_20na_20sait.pdf], формируемые из укрупненных элементов – преднапряженных каркасных панелей, которые в свою очередь могут выполняться из трубчатых и арматурных стержней. Данное техническое решение реализуется за счет компактных монтажных узлов панелей с двумя проушинами и поворотным вкладышем, который обеспечивает соединение панелей под разными углами от 5 до 15°.

Также из уровня техники известно СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПАНЕЛЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОКРЫТИЯ [SU 1645407 A1, опубликовано: 30.04.1991], который включает листовую накладку, состоящую из частей, расположенных по верху панелей и консольно-прикрепленных к их закладным деталям, установленных с нахлестом незакрепленных концов, причем с обеих сторон листовая накладка в месте частей закрыта прокладками, части накладки и прокладки стянуты болтом, пропущенным через круглые отверстия в прокладках и овальные отверстия в частях листовой накладки, в нижней зоне торцов панелей к их закладным деталям прикреплены скобообразные фасонки, охватывающие трубчатую вставку вогнутыми поверхностями с зазором.

Из уровня техники известно СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПАНЕЛЕЙ [RU 2112844 C1, опубликовано: 10.06.1998], включающее панели, соединенные узловыми элементами, отличающееся тем, что узловое соединение представляет собой полый центральный сердечник с приваренными к нему короткими отрезками труб, между которыми вставлены гнутые элементы, прикрепленные к обшивкам панелей нагелями и соединенные сердечником при помощи жестких стержней.

Наиболее близким по технической сущности является СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ СЛОИСТЫХ ПАНЕЛЕЙ [SU 1555441 A1, опубликовано: 07.04.1990], включающее соединительный элемент, выполненный из полосы листового материала путем прорезей и отгибов, причем линии отгибов перпендикулярны линиям прорезей, выполненных под углом к кромке полосы и длиной до средней линии полосы.

Основной технический проблемой аналогов и прототипа аналогов является сложность панелей покрытия геодезического купола, низкая тепло-, шумо- и влагоизоляция внутреннего пространства сооружений, выполненных в виде геодезического купола.

Задачей изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности, обеспечение производственной и эксплуатационной технологичностей покрытия быстровозводимой пространственной несущей конструкции геодезического купола, а также расширение арсенала покрытий геодезических куполов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что покрытие каркаса быстровозводимого геодезического купола, выполненного из стержней, соединенных между собой в узлах коннекторами, образуя многогранную, близкую по форме к сегменту сферы, кинематическую цепь из множества ячеек в виде многоугольников, где вершинами многоугольника являются коннекторы, а ребрами – стержни и содержащее многоугольные панели, выполненные по форме ячеек и размерами для монтажа панелей внахлест друг на друга, поверх стержней и коннектора, при этом панель монтируемая поверх коннектора выполнена в виде многоугольника, в которой количество вершин соответствует количеству монтируемых к этому коннектору стержней с возможностью размещения каждой из вершин над каждым из стержней, а самой панели поверх коннектора, панели к стержням смонтированы по примыкаемым друг к другу вершинам, а между собой панели дополнительно смонтированы вдоль примыкающих внахлест сторон, при этом узел соединения панелей в вершинах и к стержням содержит винт, проходящий через сообщенные отверстия в вершинах панелей, переходную гайку, монтируемую к винту с возможностью стяжки панелей в пакет, шпильку, соединяющую переходную гайку и пакет панелей с гаечную заклепку, смонтированную через отверстие в боковой стенке стержня.

В частности, панели выполнены однослойными.

В частности, панели выполнены многослойными.

В частности, панели выполнены плоскими.

В частности, с возможностью предотвращения развинчивания шпильки с гаечной заклепкой их соединение снабжено гайкой, монтируемой на шпильке на участке между переходной гайкой и гаечной заклепкой на гаечную заклепку.

В частности, соединение панелей между собой вдоль примыкающих сторон выполнено разъемным.

В частности, в зазор между соединяемыми общими вершинами панелями вдоль смонтирована прокладка из гидроизолирующего и/или теплоизолирующего и/или звукоизолирующего материала.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 показано схематично расположение панелей на участке каркаса геодезического купола.

На фиг.2 показано схематично показан участок геодезического купола с покрытием.

На фиг.3 показан вид сбоку каркасного соединительного узла в сборе в разрезе.

На фиг.4 показан вид сбоку панельного соединительного узла в сборе в разрезе.

На фиг.5 показано изображение участка покрытия быстровозводимого геодезического купола.

На фиг.6 показана схема сборки покрытия быстровозводимого геодезического купола.

На фигурах обозначено: 1 – стержни, 2 – коннекторы, 3 – панели, 4 – каркасный соединительный узел, 5 – панельный соединительный узел, 6 – винт, 7 – гайка переходная, 8 – шпилька, 9 – гайка, 10 – гаечная заклепка.

Осуществление изобретения.

Геодезический купол (геокупол, геодом) — сферическое архитектурное сооружение, собранное из стержней, образующих геодезическую структуру. Геодезический купол является несущей сетчатой оболочкой.

Целью настоящего изобретения является создание надежного износостойкого, секционного покрытия геодезического купола с высокими тепло- и шумоизоляционными свойствами и обладающего эксплуатационной и производственной технологичностью.

В качестве конструкции геодезического купола в настоящем изобретении рассматривается конструкция каркаса из стержней 1 (см.Фиг.1), соединенных между собой в узлах разъемным соединением коннекторами 2, в целом образуя многогранную, близкую по форме к сегменту сферы, кинематическую цепь из множества ячеек в виде многоугольников, где вершинами многоугольника являются коннекторы 2, а ребрами - стержни 1.

Стержни 1 выполнены трубчатыми (см.Фиг.3) из металла, композитных материалов, прочного пластика.

Коннекторы 2 могут быть также выполнены из металла, например, сталь, композитных материалов, прочного пластика.

Сверху каркаса геодезического купола смонтировано покрытие, выполненное из панелей 3 (см.Фиг.2), выполненных в форме ячеек и размером, позволяющим осуществлять монтаж панелей 3 внахлест друг на друга, поверх стержней 1 и над коннектором 2.

Количество вершин в многоугольной панели 3, монтируемой поверх коннектора 2, соответствует количеству монтируемых к упомянутому коннектору 2 стержней 1, а вершины этой панели 3 располагаются строго над каждым из стержней 1.

На фиг.1 и фиг.2 представлен пример, где панели 3, закрепляемые на стержнях 1, выполнены в виде шестиугольников, а панель 3, монтируемая поверх коннектора 2, выполнена в виде пятиугольника.

Панели 3 могут быть выполнены как однослойными, так и многослойными, по принципу сэндвич-панелей.

Панели 3 могут быть выполнены из плоского конструкционного строительного материала, например, жесткого полимерного материала или других композитных материалов.

Панели 3 могут быть выполнены как структурно-изоляционные панели, теплоизоляционные панели и т.п.

Панели 3 друг к другу и к стержням 1 смонтированы по примыкаемым друг к другу вершинам (см.Фиг.2) разъемным соединением с помощью каркасного соединительного узла 4. Кроме соединения по углам соседние панели 3 смонтированы друг к другу по примыкаемым сторонам (ребрам) с помощью панельного соединительного узла 5.

Упомянутый каркасный соединительный узел 4 состоит из винта 6, переходной гайки 7, шпильки 8, гайки 9 и гаечной заклепки 10 (см.Фиг.3).

Винт 6 и переходная гайка 7 выполнены с возможностью соединения панелей 3 между собой при их размещении внахлест друг на друга через предварительно выполненные и совмещаемые в процессе монтажа отверстия.

Шпилька 8 выполнена с возможностью монтажа одним своим концом в переходную гайку 7, а другим – в гаечную заклепку 10, смонтированную через отверстие боковой стенке стержня 1, к которому монтируются панели 3.

Гайка 9 выполнена с возможностью монтажа ее на шпильке 8 на участке между переходной гайкой 7 и гаечной заклепкой 10 на гаечную заклепку 10 с возможностью предотвращения развинчивания шпильки 8 с гаечной заклепкой 10.

Винт 6 и гайка переходная 7 обеспечивают прижимную силу и фиксацию панелей 3 друг к другу.

Панельный соединительный узел 5 состоит из винта 6 и гайки 9 (см.Фиг.4), которые выполнены с возможностью соединения панелей 3 между собой при их размещении внахлест друг на друга через предварительно выполненные и совмещаемые в процессе монтажа отверстия. Винт 6 и гайка 9 обеспечивают прижимную силу и фиксацию панелей 3 друг к другу.

Дополнительно каркасный соединительный узел 4 и/или панельный соединительный узел 5 могут включать шайбы (на фигурах не показаны) для монтажа их под головкой винта 6 и/или над переходной гайкой 7 и/или гайкой 9. Шайбы обеспечивают увеличение площади опорной поверхности, предотвращают самоотвинчивание упомянутых крепёжных деталей и позволяют создать плотное герметичное соединение прежде всего головки винта с верхней панелью 3.

Монтаж покрытия на предварительно собранный каркас быстровозводимого геодезического купола начинают с самой верхней точки центральной точки купола и выполняют последовательно вниз по рядам, или с нижнего ряда последовательно вверх, но неизменно то, что располагаемая по уровню выше панель 3 должна быть смонтирована внахлест поверх нижней с возможностью обеспечения герметичности покрытия и исключения попадания влаги между панелями 3.

На фиг.5 показана схема сборки покрытия каркаса геодезического купола, где цифрами обозначена последовательность сборки панелей 3.

Такой монтаж панелей 3 исключает образование зазоров между ними, как если бы они были смонтированы встык. Кроме того, такой монтаж панелей 3 обеспечивает снизить нагрузку с коннекторов 2 и стержней 1 за счет того, что в целом покрытие, выполненное из панелей 3, смонтированных своими краями внахлест друг на друга, формирует дополнительную несущую конструкцию в дополнение к каркасу купола.

Кроме того, покрытие геодезического купола, выполненное таким образом, позволяет повысить эстетичность геодезического купола, создавая «чешуйчатую» структуру.

Монтаж панелей 3 поверх коннекторов 2 осуществляют так, чтобы торцевые края каждой упомянутой панели 3 покрывали все торцевые края рядом расположенных панелей 3 стержней 1 и сквозных ячеек (фиг.1).

Монтаж панелей 3 на стержни 1 осуществляют пакетно сначала своими вершинами с помощью каркасных соединительных узлов 4 к стержням 1 каркаса (см.Фиг.6), при этом в пакете панелей 3 соединенных в общей вершине одним каркасным соединительным узлом 4 между панелями 3 образуется зазор, обусловленный тем, что панели 3 направлены в разные стороны в параллельных плоскостях и в одном из вариантов реализации в этот зазор между двумя панелями 3 вдоль от одного каркасного соединительного узла 4 до другого монтируют прокладку из гидроизолирующего и/или теплоизолирующего и/или звукоизолирующего материала, например, из полимерного материала, полимерной пены, пенофола, полиуретана и т.п. Прокладку монтируют таким образом, чтобы она не выступала наружу по крайней мере сверху снаружи покрытия и располагают от одного каркасного соединительного узла 4 вдоль панели 3 до другого каркасного соединительного узла 4.

После монтажа одного ряда панелей 3 соединяют соседние панели 3 вдоль их совмещенных внахлест сторон с помощью панельных соединительных узлов 5 с монтажом при необходимости между панелями 3 упомянутых выше прокладок.

Автором настоящего изобретения в 2023 году были построены полноразмерные геодезические купола с использованием описанного в настоящем изобретение покрытия. Для подтверждения заявленного технического результата был проведен ряд экспериментов в тяжелых условиях эксплуатации. Наблюдения проводились в различных погодных условиях: ливневый дождь, снег, жара, ветер.

За счет того, что монтаж панелей 3 осуществляется так, чтобы коннектор 2 сверху целиком закрывался одной панелью 3, обеспечивается ремонтопригодность коннекторов 2, а именно в случае необходимости замены коннектора 2 достаточно демонтировать смонтированную над коннектором 2 панель 3, демонтировав для этого каркасные соединительные узлы 4, с помощью которых упомянутая панель 3 смонтирована к стержням 1 каркаса и к соседним панелям 3, и панельные соединительные узлы 5, с помощью которых упомянутая панель смонтирована к соседним панелям внахлест. При этом демонтаж соседних панелей 3 не выполняется.

За счет отсутствия непосредственного соединения панелей 3 с коннекторами 2 исключаются механическое воздействие панелей 3 на упомянутые коннекторы при механических усилиях, испытываемых панелями 3 при внешнем воздействии на них (ветер, осадки).

За счет особенного выполнения каркасного соединительного узла 4 в котором предусматривается соединение панелей 3 в пакет с помощью винта 6 и переходной гайки 7, монтаж пакета панелей 3 к стержням 1 с помощью шпильки 8 и гаечной заклепки 10 и усиление соединение гайкой 9 повышает надежность сборки и конструкции в целом. Кроме того, отдельный монтаж панелей 3 с помощью винта 6 и переходной гайки 7 и монтаж этого пакета панелей к стержням 1 шпилькой 8 и гаечной заклепкой 10 повышает надежность монтажа панелей 3 друг к другу, исключая под воздействием механических усилий, действующих со стороны каркасной конструкции купола.

За счет соединения панелей 3 между собой и к каркасу (стержням 2) только по углам обеспечивается ремонтопригодность стержней 2 каркаса, замена которых исключает демонтаж панельных соединительных узлов 5.

За счет монтажа в зазор между слоями панелей 3 материалов, обеспечивающих тепло-, шумо- и влагоизоляцию конструкции геодезического купола.

За счет монтажа соседних панелей 3 вдоль их общих, обращенных друг к другу сторон, с помощью панельных соединительных узлов 5 обеспечивает надежность соединения панелей 3, покрытия и конструкции в целом. А за счет того, что упомянутый монтаж панелей 3 между собой вдоль их общих, обращенных друг к другу сторон, исключает их монтаж в этих точках к стержням 1, снижается количество мостиков холода между покрытием и каркасом, что в свою очередь повышает теплоизоляцию внутри купола. Кроме того, уменьшается количество отверстий в стержнях 1 для крепления панелей 3, что повышает их надежность.

Таким образом, заявленная конструкция покрытия геодезического купола, позволяет:

упростить конструкцию за счет снижения количества узлов крепления покрытия к каркасу;

повысить надежность за счет отдельного послойного соединения панелей 3 между собой и уменьшения количества выполняемых для крепления покрытия к каркасу отверстий в стержнях 2, а также отсутствия соединения панелей 3 напрямую к коннекторам 2;

улучшить тепло-, шумо-, влагоизоляционные свойства геодезического купола за счет уменьшения мостиков холода, использования герметизирующих материалов в зазорах между панелями 3;

повысить ремонтопригодность за счет соединения панелей 3 к каркасу только по углам, что позволяет быстро произвести монтаж/демонтаж покрытия или его участка.

Все эти преимущества в итоге позволяют обеспечить эксплуатационную и производственную технологичность геодезических куполов с покрытием, выполненным в виде панелей.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам создания покрытия быстровозводимых пространственных несущих конструкций геодезического купола и элементам для создания этого покрытия. Технический результат - повышение надежности, обеспечение производственной и эксплуатационной технологичности покрытия быстровозводимой пространственной несущей конструкции геодезического купола, а также расширение арсенала покрытий геодезических куполов достигается за счет того, что покрытие каркаса быстровозводимого геодезического купола, выполненного из стержней, соединенных между собой в узлах коннекторами, образуя многогранную, близкую по форме к сегменту сферы, кинематическую цепь из множества ячеек в виде многоугольников, где вершинами многоугольника являются коннекторы, а ребрами - стержни, содержащее многоугольные панели, выполненные по форме ячеек и размерами для монтажа панелей внахлест друг на друга, поверх стержней и коннектора, при этом панель, монтируемая поверх коннектора, выполнена в виде многоугольника, в которой количество вершин соответствует количеству монтируемых к этому коннектору стержней с возможностью размещения каждой из вершин над каждым из стержней, а самой панели поверх коннектора, панели к стержням смонтированы по примыкаемым друг к другу вершинам, а между собой панели дополнительно смонтированы вдоль примыкающих внахлест сторон, при этом узел соединения панелей в вершинах и к стержням содержит винт, проходящий через сообщенные отверстия в вершинах панелей, переходную гайку, монтируемую к винту с возможностью стяжки панелей в пакет, шпильку, соединяющую переходную гайку и пакет панелей с гаечной заклепкой, смонтированной через отверстие в боковой стенке стержня. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Покрытие каркаса быстровозводимого геодезического купола, выполненного из стержней, соединенных между собой в узлах коннекторами, образуя многогранную, близкую по форме к сегменту сферы, кинематическую цепь из множества ячеек в виде многоугольников, где вершинами многоугольника являются коннекторы, а ребрами – стержни, содержащее многоугольные панели, выполненные по форме ячеек и размерами для монтажа панелей внахлест друг на друга поверх стержней и коннектора, при этом панель, монтируемая поверх коннектора, выполнена в виде многоугольника, в которой количество вершин соответствует количеству монтируемых к этому коннектору стержней с возможностью размещения каждой из вершин над каждым из стержней, а самой панели поверх коннектора, панели к стержням смонтированы по примыкаемым друг к другу вершинам, а между собой панели дополнительно смонтированы вдоль примыкающих внахлест сторон, при этом узел соединения панелей в вершинах и к стержням содержит винт, проходящий через сообщенные отверстия в вершинах панелей, переходную гайку, монтируемую к винту с возможностью стяжки панелей в пакет, шпильку, соединяющую переходную гайку и пакет панелей с гаечной заклепкой, смонтированной через отверстие в боковой стенке стержня.

2. Покрытие по п. 1, отличающееся тем, что панели выполнены однослойными.

3. Покрытие по п. 1, отличающееся тем, что панели выполнены многослойными.

4. Покрытие по п. 1, отличающееся тем, что панели выполнены плоскими.

5. Покрытие по п. 1, отличающееся тем, что для возможности предотвращения развинчивания шпильки с гаечной заклепкой их соединение снабжено гайкой, монтируемой на шпильке на участке между переходной гайкой и гаечной заклепкой на гаечную заклепку.

6. Покрытие по п. 1, отличающееся тем, что соединение панелей между собой вдоль примыкающих сторон выполнено разъемным.

7. Покрытие по п. 1, отличающееся тем, что в зазор между соединяемыми общими вершинами панелями вдоль смонтирована прокладка из гидроизолирующего, и/или теплоизолирующего, и/или звукоизолирующего материала.