Комплект профілів для швидкоспоруджуваного малоповерхового будинку “nordalpha”

Реферат: UA 79377 U UA 79377 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сфери будівництва, зокрема до довгомірних несучих елементів будівельних конструкцій із профільованого металу, і може бути використана як комплект профілів, необхідний та достатній для зведення металевого каркаса швидкоспоруджуваного малоповерхового будинку будь-якого призначення за технологією "Nordalpha". До швидкоспоруджуваних малоповерхових будинків можуть бути віднесені будь-які споруди (до 3 поверхів), включаючи садові будиночки, заміські будинки, котеджі, підприємства малого бізнесу (виробничі, торгові, з надання різного роду послуг), невеликі готелі, будинки і споруди сільськогосподарського призначення і т. д., з несучим каркасом з тонкостінних сталевих гнутих оцинкованих профілів. Швидкоспоруджувані будинки з несучим каркасом із тонкостінних сталевих гнутих оцинкованих профілів являють собою найбільш перспективний напрям у малоповерховому, і в тому числі житловому будівництві. Розмаїтість можливостей архітектурно-планувальних рішень, високі експлуатаційні якості металоконструкцій каркаса і будинку в цілому, простота при збірці й експлуатації будинків, економічність і екологічність називаються фахівцями серед основних переваг будинків з легких сталевих тонкостінних конструкцій (ЛСТК). У будинках зазначеного типу каркаси несучих зовнішніх стін, несучих внутрішніх стін, несучих конструкцій міжповерхового(их) перекриття(ів) і т.д. виконані з металевих оцинкованих профілів з різним поперечним перерізом. Для зведення каркаса будинку необхідний комплект профілів, попередньо розрахованих і виготовлених за конфігурацією, розмірами (висота, ширина, довжина), кількістю. В даний час існує досить велика кількість "фірмових" технологій зведення будинків із ЛСТК, що, як правило, мають назву виробників ЛСТК. Так, відома технологія "Сталдом", за якою каркас будинку відповідно до проекту виконують з комплекту різних профілів: С-подібний із пласкою стінкою, зі стінкою підвищеної жорсткості, з перфорованою стінкою і Z-подібний профіль із пласкою стінкою, зі стінкою підвищеної жорсткості, з перфорованою стінкою [1]. Велика розмаїтість профілів у комплекті (з урахуванням різних типорозмірів для кожного виду профілю), з одного боку, повинні надавати конструкторам більш широкі можливості при проектуванні швидкоспоруджуваних будинків, але з іншого боку, ускладнюють процес виготовлення профілів, процес проектування будинку, насамперед конструкцію каркаса і т.д. Інші відомі і поширені технології зведення будинків із ЛСТК також базуються, як правило, на комплектах профілів, що включають холодногнуті тонкостінні профілі з оцинкованої сталі трьох і більше різних конфігурацій (форм поперечного перерізу) [2, 3]. Водночас відомі різні тонкостінні холодногнуті профілі, у тому числі оцинковані, які окремо або в комплекті з іншими профілями застосовуються в конструкціях швидкоспоруджуваних будинків за різними технологіями як стійки, перемички, елементи перекриттів, елементи каркаса покрівлі тощо [4-8]. Практика роботи у цій сфері показала, що для оптимізації процесів проектування і процесів зведення будинків з використанням ЛСТК необхідно насамперед оптимізувати кількість різних видів профілю, а також їх типорозміри, щоб при мінімальній їх кількості забезпечити можливість різноманітного використання профілю, наприклад як елементи стійок і як елементи перекриттів і т. п. У процесі розробки та реалізації технології "Nordalpha" було встановлено, що оптимальний комплект профілів може включати два різні види профілів (з різною формою поперечного перерізу і з декількома типорозмірами кожний): С-подібний і прогінний покрівельний. При цьому кожний профіль був розроблений і випробуваний на стійкість до різнонаправлених навантажень. При аналізі рівня техніки відносно комплекту профілів прототип вибраний не був через значні відмінності у комплектності, формі поперечного перерізу профілів та їх призначенні. Задачею корисної моделі є розробка комплекту холодногнутих профілів з оцинкованої сталі для швидкоспоруджуваного будинку, зокрема для швидкоспоруджуваного будинку за технологією "Nordalpha", що містив би оптимальну кількість різних за формою поперечного перерізу і розміром профілів. При цьому кількість різних за формою поперечного перерізу профілів повинна бути мінімально можливою за умови підвищення технологічності монтажу з них будинків і при підвищенні або збереженні на наявному рівні стійкості профілів з комплекту до різнонаправлених навантажень. З урахуванням мінімізації різних форм поперечного перерізу профілів кожний профіль з комплекту повинен бути за своїми характеристиками багатофункціональним. Поставлена задача вирішується заявленим комплектом холодногнутих профілів з оцинкованої сталі для швидкоспоруджуваного будинку "Nordalpha", що включає щонайменше 1 UA 79377 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 один С-подібний профіль, сформований неперервно зв'язаними між собою стінкою С-подібного профілю, ширина якої визначає ширину С-подібного профілю, і двома розташованими симетрично відносно подовжньої осі профілю та перпендикулярно стінці полицями С-подібного профілю рівної висоти, що визначає висоту С-подібного профілю, вільний кінець кожної з яких загнутий усередину під кутом α назустріч вільному кінцю протилежної полиці і формує відповідне лінійне ребро жорсткості шириною LC С-подібного профілю, і щонайменше один прогонний покрівельний профіль, сформований неперервно зв'язаними між собою стінкою покрівельного профілю, ширина якої визначає ширину покрівельного профілю, і двома розташованими симетрично щодо подовжньої осі профілю і перпендикулярно стінці полицями покрівельного профілю рівної висоти, що визначає висоту покрівельного профілю, вільний кінець кожної з яких загнутий назовні під кутом β у протилежному вільному кінцю протилежної полиці напрямку і формує відповідне Г-подібне ребро жорсткості покрівельного профілю, при цьому в С-подібному профілі полиця С-подібного профілю має щонайменше два додаткові симетричні відносно подовжньої осі профілю подовжні ребра жорсткості, кожне з яких виконане у вигляді гофра, кожне сполучення стіни С-подібного профілю і полиці С-подібного профілю виконано округленим з радіусом кривизни RC, кожний перехід між полицею С-подібного профілю і ребром жорсткості С-подібного профілю виконаний округленим з радіусом кривизни r, а в покрівельному профілі кожне сполучення стінки покрівельного профілю і полиці покрівельного профілю виконане округленим з радіусом кривизни RК і кожний перехід між полицею покрівельного профілю і ребром жорсткості покрівельного профілю виконаний округленим з радіусом кривизни rК, причому ребро жорсткості покрівельного профілю містить дві взаємно перпендикулярні ділянки, перша з яких визначає ширину LK, а другий - висоту lК ребра жорсткості покрівельного профілю, перехід між якими виконаний округленим із радіусом кривизни rК. До складу комплекту, що заявляється, входить С-подібний профіль, що в інших відомих комплектах (технологіях) використовується, як правило, тільки в якості стійкового профілю. У запропонованому виконанні С-подібний профіль може бути успішно використаний як елемент несучих та огороджувальних конструкцій будинку типу стійок, так і як елемент балок (підлоги і міжповерхового перекриття) і ферм. Заявлений прогонний покрівельний профіль, що входить до складу комплекту, уможливлює простий монтаж елементів каркаса покрівлі. У кращих формах реалізації комплекту, що заявляється, кут α і кут β становлять 90°. Для уніфікації розмірів профілів у комплекті, що заявляється, радіуси кривизни R C і RК найкраще є рівними та їх значення, переважно, вибирають такими, щоб не перевищували 5 мм. Аналогічно, значення rC і rК вибирають такими, щоб не перевищували 2 мм. Для забезпечення простоти і технологічності монтажу щонайменше один профіль має щонайменше один технологічний отвір для з'єднання, переважно отвір під заклепку. Водночас можуть бути використані й інші кріпильні деталі (наприклад, при кутових з'єднаннях профілів або при приєднанні профілів до конструкцій вже існуючих будинків з бетону і подібних матеріалів - саморізи, шпильки з гайками, болти, у тому числі анкерні, з гайками і т. д.). Також для простоти і технологічності монтажу щонайменше один профіль має щонайменше один конструктивний елемент, обраний із групи, що включає щонайменше висічку, обтиснення, вікно під систему водопостачання, отвір під електропроводку. Слід зазначити, що всі перераховані додаткові елементи (технологічні отвори для з'єднання, висічки, обтиснення, вікна під систему водопостачання, отвори під електропроводку і т.д.) відповідно до технології "Nordalpha" розраховуються ще на стадії автоматизованого проектування будинку і виконуються згідно з проектом на стадії автоматизованого виготовлення комплекту профілів для спроектованого будинку. За необхідності щонайменше частина профілів може бути мати покриття, обране з групи, що включає (на додаток до оцинкування) захисно-декоративне лакофарбове покриття та полімерне покриття. Що ж до типорозмірів профілів, то розрахунки і практика показали, що оптимально висота кожного профілю може бути обрана в діапазоні від 37 до 51 мм, а ширина кожного профілю може бути обрана в діапазоні від 63 до 140 мм. Пропонована форма виконання профілів зі складу комплекту забезпечує їх високу надійність при товщині, обраній в діапазоні від 0,55 до 1,5 мм. Профілі комплекту при їх автоматизованому виробництві випускаються мірними, і в залежності від проекту довжина кожного профілю може бути обрана в діапазоні від 1 до 24 м. Згадані вище та інші достоїнства і переваги комплекту, що заявляється, холодногнутих профілів з оцинкованої сталі для швидкоспоруджуваного будинку "Nordalpha", а також Сподібного та прогонного покрівельного профілів зі складу комплекту будуть розглянуті більш 2 UA 79377 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 докладно на деяких кращих, але не обмежувальних, формах виконання з посиланнями на позиції фігур креслень, на яких схематично представлені: фіг. 1 - вигляд збоку С-подібного профілю в одній з форм виконання; фіг. 2 - вигляд збоку С-подібного профілю в одній з форм виконання; фіг. 3 - вигляд збоку покрівельного профілю; фіг. 4 - загальний вигляд С-подібного профілю в третій формі виконання. На фіг. 1 схематично зображений вигляд збоку С-подібного профілю в одній з форм виконання, що входить у комплект холодногнутих профілів з оцинкованої сталі для швидкоспоруджуваного будинку "Nordalpha". С-подібний профіль сформований неперервно зв'язаними між собою стінкою 1 С-подібного профілю та двома розташованими симетрично відносно подовжньої осі 2 С-подібного профілю і перпендикулярно стінці 1 полицями 3 Сподібного профілю. Вільний кінець кожної полиці 3 загнутий усередину під кутом α назустріч вільному кінцю протилежної полиці 3 і формує відповідне лінійне ребро 4 жорсткості Сподібного профілю шириною LC. Стінка 1 має щонайменше два додаткові симетричні відносно подовжньої осі 2 С-подібного профілю подовжні ребра 5 жорсткості, кожне з яких виконане у вигляді гофра. Сполучення стінки 1 і полиць 3 виконані округленими з радіусом кривизни RC. Переходи між полицями 3 і відповідним лінійним ребром 4 жорсткості виконані округленими з радіусом кривизни rC. На фіг. 1 також позначена ширина DC С-подібного профілю і висота ВC Сподібного профілю, а також кут α. На фіг. 2 схематично зображений вигляд збоку С-подібного профілю (в іншій формі виконання), що входить у комплект холодногнутих профілів з оцинкованої сталі для швидкоспоруджуваного будинку "Nordalpha". У цій формі виконання стінка 1 виконана увігнутою та містить з боку кожної полиці 3 симетрично відносно подовжньої осі 2 С-подібного профілю нахилено відносно полиці 3 лінійну ділянку 6, перпендикулярну відносно полиці 3 лінійну ділянку 7, ділянку 8 увігнутого гофра і перпендикулярну відносно полиці 3 лінійну ділянку 9. При цьому ділянки 9, розташовані з боку обох полиць 3, формують загальну перпендикулярну відносно полиць 3 лінійну ділянку. Для наочності ділянки на кресленні умовно розділені вертикальними штриховими лініями, а "увігнутість" стінки 1 показана відносно умовної горизонтальної штрихової лінії. На фіг. 3 схематично зображений вигляд збоку прогонного покрівельного профілю, що входить до комплекту холодногнутих профілів з оцинкованої сталі для швидкоспоруджуваного будинку "Nordalpha". Покрівельний профіль сформований неперервно зв'язаними між собою стінкою 10 покрівельного профілю і двома розташованими симетрично відносно подовжньої осі 11 покрівельного профілю і перпендикулярно стінці 10 полицями 12 покрівельного профілю рівної висоти. Вільний кінець кожної полиці 12 загнутий назовні під кутом β у протилежному вільному кінцю протилежної полиці 12 напрямку і формує відповідне Г-подібне ребро 13 жорсткості покрівельного профілю. Сполучення полиць 12 покрівельного профілю і стінки 10 покрівельного профілю виконані округленими з радіусом кривизни RC. Переходи між стінкою 10 покрівельного профілю і відповідним Г-подібним ребром 13 жорсткості покрівельного профілю виконані округленими з радіусом кривизни rК. Ребро 13 жорсткості покрівельного профілю містить дві взаємно перпендикулярні ділянки 14 і 15, перша (14) з яких визначає ширину L К, а друга (15) - висоту lК ребра 13 жорсткості покрівельного профілю, перехід між якими виконаний округленим з радіусом кривизни rК. На фіг. 3 також позначена ширина D К покрівельного профілю і висота ВК покрівельного профілю, а також кут β. На фіг. 4 схематично зображений загальний вигляд С-подібного профілю в третій формі виконання, повністю готовий для монтажу будівельних конструкцій відповідно до конкретного проекту, виконаного автоматизованим способом на спеціальній автоматизованій лінії "Nordalpha". У даному С-подібному профілі з точністю до частки міліметра виконані всі необхідні конструктивні елементи відповідно до проекту: технологічні отвори 16 у полицях 3 для з'єднання профілів (переважно отвору під заклепку), отвір 17 у стінці 1 під комунікації, висічка (вирубка) 18 у стінці 1 для з'єднання з іншими профілями. Заявлений комплект холодногнутих профілів з оцинкованої сталі для швидкоспоруджуваного будинку "Nordalpha" працює в такий спосіб. Проектування будинку, у тому числі каркаса будинку з холодногнутих профілів з оцинкованої сталі, здійснюють в автоматизованому режимі з використанням програмного продукту "Nordalpha" з побудовою 3D-моделі, в якій з урахуванням усіх необхідних параметрів надійності визначені кількість, типорозміри використовуваних профілів зі заявленого складу комплекту, їх розташування в каркасі, місця розташування сполучних отворів та інших згаданих вище конструктивних елементів, у т.ч. під комунікації, місця і типи з'єднань профілів, послідовність монтажу профілів. При цьому С-подібні профілі в різних можливих формах виконання 3 UA 79377 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 використовуються в конструкції каркаса будинку в якості стійкових профілів, елементів перекриттів, елементів нахилених конструкцій і т.д., а прогонні покрівельні профілі використовуються для монтажу елементів каркаса покрівлі, тому що за своєю формою і розмірами спеціально розроблені під високі навантаження (наприклад, високі снігові навантаження в зимовий період). Відповідно до створеної 3D-моделі дані щодо кількості, типорозмірів профілів, місць виконання в них різних конструктивних елементів, а також щодо послідовності їх монтажу передаються до системи керування автоматизованою лінією "Nordalpha", де здійснюється безпосереднє виготовлення комплекту профілів з оцинкованої листової сталі (за необхідності з полімерним покриттям) відповідно до поточного проекту, причому профілі на різних верстатах лінії виготовляються в послідовності їх подальшого монтажу (який здійснюється також безпосередньо на виробництві) у блоки каркаса (панелі, балки, кроквяні ферми і т.п.) з нанесенням маркування. Товщина профілів становить від 0,55 до 1,5 мм. Довжина профілів вибирається відповідно до проекту в діапазоні від 0,1 до 24 м. Монтаж профілів зі складу заявленого комплекту у блоки каркаса здійснюється в послідовності виготовлення профілів за визначеною схемою. Профілі з'єднуються між собою заклепками, встановлюваними в технологічні отвори 16 у полицях 3 С-подібних профілів (аналогічно для полиць 12 покрівельних профілів), при цьому зчленування профілів у різних площинах і під різними кутами здійснюється завдяки наявності висічок (вирубок) 18 у стінці 1 та/або полицях 3 С-подібного профілю (аналогічно для стінки 10 і полиць 12 покрівельного профілю). З'єднання профілів заклепками через виконані в автоматизованому режимі технологічні отвори 16 на місці виробництва забезпечує високий ступінь захисту профілів від корозії, тому що на них відсутні механічні ушкодження оцинкування. На місці будівництва блоки каркаса з'єднуються між собою (наприклад, шурупами-саморізами). У місцях приєднання елементів каркаса до будівельних конструкцій з іншого матеріалу (наприклад, бетону) можуть використовуватися й інші кріпильні елементи (шпильки, анкерні болти і т.п. з гайками і т.д.). Після зведення каркаса прокладку комунікацій здійснюють з використанням отворів 17 у стінці 1 С-подібного профілю. Як уже згадувалося вище, форма і розміри кожного профілю зі складу заявленого комплекту вибрані з розрахунку стійкості до навантажень, що значно перевищують максимально допустимі навантаження на елементи каркаса будинку. Це досягається, зокрема, за рахунок вибору розмірів і форм виконання ребер жорсткості (лінійного ребра 4 жорсткості та подовжніх ребер (гофрів) 5 жорсткості для С-подібного профілю, Г-подібного ребра 13 жорсткості з ділянками 14 і 15 для покрівельного профілю) і в деяких формах виконання С-подібного профілю - за рахунок увігнутої форми виконання стінки 1 С-подібного профілю з ділянками 6, 7, 8, 9. Наявність зазначених елементів забезпечує компенсацію різнонаправлених навантажень на профілі, як елементи каркаса будинку. Для розширення можливостей проектування С-подібний і покрівельний профілі зі складу заявленого комплекту виготовляються в різних типорозмірах. Зокрема, позначені на фіг. 1-3 розміри можуть мати такі значення: - для С-подібного профілю: DC: 63 мм, 90 мм, 140 мм; ВC: 37 мм, 47 мм; RC: до 5 мм; LC: 12,5 мм; rC: до 2 мм; α: 90°. - для покрівельного профілю: DК: 68 мм; ВК: 51 мм; RК: до 5 мм; LК: 10,5 мм; lК: 6 мм; rК: до 2 мм; β: 90°. Конструкції з комплекту заявлених профілів можуть перекривати прольоти до 24 м без проміжних опор по покрівлі і до 8 м по міжповерхових перекриттях. Джерела інформації: 1. Презентація технології. Сайт про технологію "Сталдом". [Електронний ресурс] - 23 лютого 2011. - Режим доступу: http://www.staldom.ru/building_process.html. 2. Каталог ЛСТК. Сайт виробничої компанії "ПрофСтальПрокат". [Електронний ресурс] - 23 лютого 2011. - Режим доступу: http://www.profhastil. com/production/lstk/. 3. Конструктивні рішення технології Genesis. Сайт компанії "Генезис". [Електронний ресурс] 23 лютого 2011. - Режим доступу: http://www.genesistp.ru/technology/konstr_resheniya.php. 4. Патент RU № 24483 U1, опубл. 10.08.2002. 5. Міжнародна заявка РСТ/ЕР2006/010632, опубл. 06.12.2006, номер публікації WO 2007/137617. 6. Міжнародна заявка РСТ/ЕР2006/010636, опубл. 06.12.2006, номер публікації WO 2007/137618. 7. Міжнародна заявка РСТ/ЕР2008/000260, опубл. 24.07.2008, номер публікації WO 2008/087009. 8. Патент RU 87443 U1, опубл. 10.10.2009. 60 4 UA 79377 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1. Комплект холодногнугих профілів з оцинкованої сталі для швидкоспоруджуваного будинку "Nordalpha", що включає щонайменше один С-подібний профіль, сформований неперервно зв'язаними між собою стінкою С-подібного профілю, ширина якої визначає ширину С-подібного профілю, і двома розташованими симетрично відносно подовжньої осі профілю і перпендикулярно стінці полицями С-подібного профілю рівної висоти, що визначає висоту Сподібного профілю, вільний кінець кожної з яких загнутий усередину під кутом α назустріч вільному кінцю протилежної полиці і формує відповідне лінійне ребро жорсткості шириною L C Сподібного профілю, і щонайменше один прогонний покрівельний профіль, сформований неперервно зв'язаними між собою стінкою покрівельного профілю, ширина якої визначає ширину покрівельного профілю, і двома розташованими симетрично відносно подовжньої осі профілю і перпендикулярно стінці полицями покрівельного профілю рівної висоти, що визначає висоту покрівельного профілю, вільний кінець кожної з яких загнутий назовні під кутом β у протилежному вільному кінцю протилежної полиці напрямку і формує відповідне Г-подібне ребро жорсткості покрівельного профілю, при цьому в С-подібному профілі полиця С-подібного профілю має щонайменше два додаткові симетричні відносно подовжньої осі профілю подовжні ребра жорсткості, кожне з яких виконане у вигляді гофра, кожне сполучення стінки С-подібного профілю і полиці С-подібного профілю виконано округленим з радіусом кривизни RC, кожний перехід між полицею С-подібного профілю і ребром жорсткості С-подібного профілю виконаний округленим з радіусом кривизни rC, a в покрівельному профілі кожне сполучення стінки покрівельного профілю і полиці покрівельного профілю виконано округленим з радіусом кривизни RК і кожний перехід між полицею покрівельного профілю і ребром жорсткості покрівельного профілю виконаний округленим з радіусом кривизни rК, причому ребро жорсткості покрівельного профілю містить дві взаємно перпендикулярні ділянки, перша з яких визначає ширину LК, а друга висоту lК ребра жорсткості покрівельного профілю, перехід між якими виконаний округленим з радіусом кривизни rК. 2. Комплект за п. 1, який відрізняється тим, що кут α становить 90°. 3. Комплект за п. 1, який відрізняється тим, що кут β становить 90°. 4. Комплект за п. 1, який відрізняється тим, що RС=RK. 5. Комплект за п. 1, який відрізняється тим, що щонайменше один профіль має щонайменше один технологічний отвір для з'єднання, переважно отвір під заклепку. 6. Комплект за п. 1, який відрізняється тим, що щонайменше один профіль має щонайменше один конструктивний елемент, обраний із групи, що включає щонайменше висічку, обтиснення, вікно під систему водопостачання, отвір під електропроводку. 7. Комплект за одним із пп. 1-6, який відрізняється тим, що щонайменше частина профілів має покриття, обране з групи, що включає захисно-декоративне лакофарбове покриття і полімерне покриття. 8. Комплект за одним із пп. 1-6, який відрізняється тим, що висота кожного профілю вибрана в діапазоні від 37 до 51 мм. 9. Комплект за одним із пп. 1-6, який відрізняється тим, що ширина кожного профілю вибрана в діапазоні від 63 до 140 мм. 10. Комплект за одним із пп. 1-6, який відрізняється тим, що товщина кожного профілю вибрана в діапазоні від 0,55 до 1,5 мм. 11. Комплект за одним з пп. 1-6, який відрізняється тим, що довжина кожного профілю вибрана в діапазоні від 1 до 24 м. 5 UA 79377 U 6 UA 79377 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7