EA011368B1

EA011368B1 - Строительная панель и строительное сооружение

Info

Publication number: EA011368B1
Application number: EA200700867A
Authority: EA
Inventors: Фредерик Морелло
Original assignee: Эм.Ай.Си. ИНДАСТРИЗ, ИНК.
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2009-02-27
Also published as: US7647737B2; JO2580B1; CA2583898A1; CN101194075B; NO20072456L; UA87001C2; US20060080905A1; EG24599A; HK1120847A1; EP1799923A2; JP5255840B2; AR055277A1; AP2007003966A0; MX2007004266A; EP1799923A4; AU2005295769A1; WO2006044544A2; AP2278A; CN101194075A; WO2006044544A3

Abstract

Раскрывают усовершенствованную строительную панель с увеличенной жесткостью и сопротивлением к потере продольной устойчивости. Поперечное сечение панели отличается обладающей новизной центральной частью, состоящей из радиально расположенных продольных ребер жесткости, которые переходят в боковые части, конфигурация которых обеспечивает возможность соединения панелей. Конфигурация центральной секции панели обусловливает увеличение момента инерции, а также повышение сопротивления к положительному и отрицательному изгибающим моментам и к местной потере продольной устойчивости по сравнению с конструкциями известного уровня техники. Помимо этого, данное выполнение панели обеспечивает возможность продольного искривления панели без гофрирования. Эти усовершенствования прочности панели и устранение гофрирования уменьшают расчетные ограничения для строений, сооружаемых из этих панелей, и позволяют сооружать более крупные строения.

Description

Изобретение относится к усовершенствованной строительной панели и к строительному сооружению, состоящему из множества взаимно соединенных панелей. Это изобретение также относится к усовершенствованному способу искривления строительной панели, без гофрирования.

В обычной строительной практике строения сооружают из комбинации колонн или стоек и балок, которые затем закрывают фанерой или той или иной металлической или пластмассовой сплошной обшивкой. Для сокращения сроков и расходов на строительство подрядчики нередко сооружают строения, и, в частности, наружные стены строений из готовых строительных панелей. Строительство с использованием этих панелей повышает производительность строительства и снижает расходы за счет того, что стены целиком изготавливаются на строительной площадке и поэтому их можно быстро комбинировать и быстро возводить строение.

Эти готовые панели обычно изготавливают из стальных листов и придают им форму, соответствующую нужной форме строения. Но характеристики гибкости и прочности листового металла совместно ограничивают форму строений, которые можно строить быстро. Обычной формой является арочное строение 10, например, как показано на фиг. 1, состоящее из множества взаимно соединенных арочных панелей. Панели взаимно соединяют путем их размещения в примыкании друг к другу и формирования герметичного соединения, в котором края панели перекрывают друг друга.

Помимо возведения строений арочной формы панели можно использовать для сооружения строений 20 фронтонного типа и строений 30 двойного радиуса, как показано на фиг. 2 и 3 соответственно. Взаимно соединенные (не показано) панели можно также использовать для сооружения строений, или частей строений, с прямыми сторонами. Независимо от криволинейного или прямого профиля строения поперечное сечение используемых для сооружения таких строений панелей часто похожее.

Размер этих самонесущих строений, построенных из стальных или других материалов, ограничен способностью строительного материала выдерживать усилия, воздействующие на него, когда он выполнен в виде строительной панели или комбинируется с другими строительными панелями для возведения строения. Ветер, снег, динамические и статические нагрузки создают внутренние напряжения в каждой строительной панели, которые не должны превышать возможностей данной панели. Каждое из этих внутренних напряжений имеет составляющие, включающие в себя осевой, положительный изгиб, отрицательный изгиб и сдвигающее усилие. При укрупнении строения внешние усилия создают более высокие напряжения, также имеющие осевую, изгибающую и сдвигающую составляющие. Например, чем больше снега скапливается на крыше строения, тем вероятнее на более крупное поперечное сечение строения будет воздействовать ветер, так как открытая ветру площадь снега увеличивает площадь строения, на которую воздействует ветер. Помимо этого, статическая нагрузка из-за веса самой панели увеличивается с увеличением длины панели. Для обеспечения возможности строительства более крупных самонесущих конструкций, поэтому, желательно повысить способность каждой панели противостоять осевому напряжению, положительному изгибающему напряжению, отрицательному изгибающему напряжению и напряжению сдвига.

Поперечное сечение 100 обычной панели, типичной для строительной панели известного уровня техники согласно фиг. 4, имеет значительно меньшую способность выдерживать отрицательные изгибающие моменты (т.е. моменты, заставляющие панель изгибаться в направлении выгиба внутрь), чем положительные изгибающие моменты (т. е. моменты, которые заставляют панель выгибаться в направлении наружу). Величина изгибающего момента зависит от количества сил, воздействующих на строительную панель, и от расстояния между точками приложения этих сил. Поэтому с возрастанием величины сил или расстояния между местами приложения сил тоже увеличивается и изгибающий момент.

На фиг. 4 показано поперечное сечение строительной панели известного уровня техники, обычно используемой для возведения таких строений. Типичная для известного уровня техники строительная панель 100 имеет центральную часть 102 и две наклонные боковые стеновые части 104, 106, проходящие от противоположных концов центральной части 102. Центральная часть 102 прямая и для повышения жесткости этой части она может содержать так называемую желобчатую часть или ребро жесткости 116. Хотя центральная часть 102 и может иметь желобчатую часть или ребро жесткости 116, и поэтому можно считать, что она имеет две субцентральные части, но строительные панели известного уровня техники имеют, по существу, непрерывную или непрерывно прямую центральную часть 102, несмотря на наличие желобчатой части или ребра жесткости 116. Наклонные боковые стеновые части 104, 106 могут также иметь желоба, придающие жесткость этим частям строительной панели (не показано).

На фиг. 4 изображена строительная панель 100, которая также содержит две фланговые части 108, 110, проходящие от наклонных боковых стеновых частей 104, 106 соответственно. Фланговые части 108, 110, по существу, параллельны центральной части 102 и имеют, как вариант, желобчатые элементы жесткости. Загнутая часть 114 проходит от одной фланговой части 110, и дополняющая окантовочная часть 112 проходит от другой фланговой части 108.

Отсутствие соответствующего продольного элемента жесткости в центральной части 102 является причиной низкого сопротивления местной потери продольной устойчивости; поэтому сопротивление отрицательному изгибу снижено.

- 1 011368

Помимо этих недостатков, обычные способы в строительстве для формирования строительных панелей и для сооружения строений при помощи строительных панелей известного уровня техники использовали гофрирование для обеспечения возможности искривления в продольном направлении. Помимо этого, гофры в еще большей степени ослабляют сопротивление панели моментам осевого сжатия и отрицательного изгиба.

Задача изобретения заключается в создании усовершенствованной строительной панели, обладающей повышенной способностью противостоять как положительным, так и отрицательным изгибающим моментам.

Еще одна задача изобретения заключается в создании усовершенствованной строительной панели, имеющей увеличенный момент инерции поперечного сечения панели, при этом без значительного ущерба ширине.

Еще одна задача изобретения заключается в создании усовершенствованной строительной панели, обладающей повышенным сопротивлением к местной потере продольной устойчивости.

Дополнительной задачей изобретения является создание строительной панели, которую можно искривлять в продольном направлении, без гофрирования.

Еще одна задача изобретения заключается в создании усовершенствованной строительной панели, обеспечивающей возможность увеличения размера строений, которые можно сооружать из взаимно соединенных строительных панелей.

Предметом изобретения является усовершенствованная строительная панель с повышенным сопротивлением к положительному и отрицательному изгибающим моментам и к местной потере продольной устойчивости. При этом момент инерции поперечного сечения улучшен без значительного снижения соотношения между готовой панелью и шириной заготовки. Это поперечное сечение также применимо к особому способу продольного искривления панели без гофров.

Усовершенствованная строительная панель отличается обладающей новизной центральной секцией, включающей в себя приблизительно радиальное расположение чередующихся сегментов, которые выступают внутрь и наружу от номинального радиуса строительного материала. Сочетание расположенных в направлении внутрь и в направлении наружу сегментов создает продольные элементы жесткости, которые противостоят местной потере устойчивости и повышают прочность центральной части панели. Центральная секция переходит через радиусы в пару соответствующих друг другу фланговых частей на обеих сторонах. Фланговые части имеют элементы, соответствующие соединению панелей рядом друг с другом обычно непрерывным фальцеванием.

Эти усовершенствованные строительные панели можно использовать для сооружения строений или частей строений, когда панели соединяют или фальцуют друг к другу. За счет возможности искривления, перед фальцеванием, панелей в продольном направлении можно сооружать строения разной формы. Сочетание повышенной жесткости поперечного сечения и возможности панели искривляться без гофрирования обеспечивает возможность сооружения более крупных строений, без увеличения толщины или условного предела текучести строительного материала.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где показано:

На фиг. 1 - вид с торца, в сечении, арочного строения согласно известному уровню техники, построенного из множества строительных панелей.

На фиг. 2 - вид с торца, в сечении, фронтонного строения согласно известному уровню техники, построенного из множества строительных панелей.

На фиг. 3 - вид с торца, в сечении, строения двойного радиуса согласно известному уровню техники, построенного из множества строительных панелей.

На фиг. 4 - пример строительной панели известного уровня техники.

На фиг. 5 - поперечное сечение осуществления усовершенствованной строительной панели согласно изобретению.

На фиг. 5А - ортогональная проекция осуществления усовершенствованной строительной панели согласно изобретению.

На фиг. 6 - поперечное сечение осуществления межпанельного соединения.

На фиг. 7 - поперечное сечение второго осуществления усовершенствованной строительной панели согласно изобретению.

На фиг. 8 - фронтонное строение, сооруженное из панелей.

На фиг. 9 - круглое строение, сооруженное из панелей.

На фиг. 10 - строение двойного радиуса, сооруженное из панелей.

На фиг. 5 показана усовершенствованная панель 200 из цельного рулона стального листа стандарта А8ТМ А-653 с приблизительными значениями калибра от 24 до 16. Специалистам в данной области техники известно, что это обозначение является промышленным стандартом. Панель согласно изобретению можно сформировать из любого типа стали, алюминия, оцинкованного алюминия, цинко-алюминия или любого другого строительного материала, целесообразного для строительных задач. Строительная панель 200 может иметь другие значения калибра и может быть выполнена из других листовых строительных материалов, имеющих надлежащие технические свойства.

- 2 011368

Усовершенствованная панель 200 отличается центральной частью, имеющей чередующиеся направленные внутрь и наружу сегменты, приблизительно в их радиальном расположении. Термин «внутрь» означает «ближе к геометрическому центру поперечного сечения» и термин «наружу» означает далее от геометрического центра поперечного сечения. Комбинация направленных внутрь сегментов 202, 204, 206, 208 и 210 и направленных наружу сегментов 212, 214, 216 и 218 формирует продольные ребра, которые придают панели жесткость в отношении местной потери продольной устойчивости. Продольные ребра наглядно показаны в ортогональной проекции на фиг. 5А. Предпочтительный вариант осуществления согласно фиг. 5 имеет пять направленных внутрь сегментов и четыре направленных наружу сегмента, но другие осуществления усовершенствованной строительной панели могут иметь и другие комбинации. Например, можно использовать четыре направленных внутрь сегмента и пять направленных наружу сегментов, и эта конфигурация будет иметь повышенное сопротивление к положительным изгибающим моментам по сравнению с вариантом осуществления согласно фиг. 5. Наоборот, та же строительная панель с четырьмя направленным внутрь сегментами и пятью направленными наружу сегментами буден иметь пониженное сопротивление к отрицательным изгибающим моментам по сравнению с вариантом осуществления согласно фиг. 5. Прочие размеры и числовые комбинации ребер можно использовать для этой панели с аналогичными усовершенствованиями конструкционного качества.

В варианте осуществления согласно фиг. 5 чередующиеся сегменты имеют прямые центральные субсекции. Как вариант, эти сегменты могут состоять из радиально искривленных центральных субсекций, как показано на фиг. 7. В частности, в варианте осуществления, показанном на фиг. 7, направленные внутрь сегменты 402, 404, 406, 408 и 410 и направленные наружу сегменты 412, 414, 416 и 418 являются сегментами дуги. Также, как показано на фиг. 7, отдельные чередующиеся сегменты могут иметь переменную длину. В варианте осуществления, представленном на фиг. 7, каждый из направленных внутрь сегментов 402, 404, 406, 408 и 410 длиннее каждого направленного наружу сегмента 412, 414, 416 и 418.

На фиг. 5 показано, что радиусы 220 и 222 действуют как переходные сегменты к соответствующим взаимодополняющим фланговым частям 224 и 226 на обеих сторонах центральной части строительной панели 200. Фланговая часть 226 имеет изогнутость 230 и фланговая часть 224 имеет окантовку 228, выполненную с возможностью обеспечения удобного и надежного соединения панелей друг с другом.

На фиг. 6 показано сочленение двух строительных панелей 200 на изогнутости 230 и окантовке 228 посредством сплошной фальцовки. В варианте осуществления, показанном на фиг. 6, фальцовка включает в себя загиб конца изогнутости 230 на окантовке 228 с обеспечением надежной фальцовки. Для соединения панелей можно использовать прочие конфигурации, такие как различные фальцы, стыки, крепежные средства или защелкивающиеся соединения, все из которых можно использовать с усовершенствованной строительной панелью согласно изобретению.

Усовершенствованную строительную панель согласно вариантам осуществления, показанным на фиг. 5 и 6, можно использовать для сооружения строений разных форм, включая фронтонные строения (фиг. 8), круглые строения (фиг. 9) и строения с двумя радиусами (фиг. 10). В вариантах осуществления строений, показанных на фиг. 8-10, искривленные панели используются для выполнения секций кровли и прямые панели используются для сооружения стен с плоским концом. Можно также изготавливать и другие формы, такие как строения типа небольшой пристройки с односкатной крышей, и другие комбинации искривленных частей различных радиусов и прямых частей для формирования строительных сооружений. Искривленные панели кровли можно сформировать без гофрирования при помощи нового способа искривления, особо применимого для поперечного сечения усовершенствованной панели 200. Это искривление выполняется обладающими новизной средствами. Согласно новому способу искривления радиус кривизны проходит у нижней половины панели, т.е. у части, не имеющей фальцованного края. В одном из вариантов осуществления строительной панели, формируемой обладающим новизной способом искривления согласно изобретению, радиус кривизны может находиться в пределах от бесконечности (прямая линия) до минимума в 6 футов. Согласно обладающему новизной способу искривления, применимому к усовершенствованной строительной панели согласно изобретению, совокупная глубина формы определяет фактический радиус ограничений кривизны. Некоторые осуществления искривления включают в себя комбинацию «принудительной и регулируемой потери продольной устойчивости» и растяжения и только «принудительную и регулируемую потерю продольной устойчивости».

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Строительная панель, сформированная из листа строительного материала, содержащая искривленную центральную часть, имеющую искривленную форму в поперечном сечении, причем искривленная центральная часть содержит множество направленных наружу сегментов и множество направленных внутрь сегментов в поперечном сечении относительно указанной искривленной формы, причем прилегающие сегменты проходят в противоположных направлениях;

пару боковых частей, проходящих от указанной искривленной центральной части; и пару взаимодополняющих фланговых частей, проходящих от боковых частей, при этом строительная панель искривлена в продольном направлении вдоль своей длины.

- 3 011368
2. Строительная панель по п.1, в которой гибкий строительный материал представляет собой листовой металл.
3. Строительная панель по п.1, в которой один из множества направленных наружу сегментов или один из множества направленных внутрь сегментов расположен в середине искривленной формы указанной искривленной центральной части.
4. Строительная панель по п.3, в которой количество множества направленных наружу сегментов превышает количество множества направленных внутрь сегментов.
5. Строительная панель по п.3, в которой количество множества направленных внутрь сегментов превышает количество множества направленных наружу сегментов.
6. Строительная панель по п.2, в которой калибр значений толщины листового металла находится в пределах от 24 до 16.
7. Строительная панель по п.6, в которой значения толщины листового металла находятся в пределах 10% номинального калибра толщины.
8. Строительная панель по п.1, в которой направленный внутрь сегмент имеет длину вдоль искривленной формы, которая отличается от длины направленного наружу сегмента вдоль искривленной формы.
9. Строительная панель, сформированная из листа строительного материала, содержащая искривленную центральную часть, имеющую искривленную форму в поперечном сечении, причем искривленная центральная часть содержит множество направленных наружу сегментов и множество направленных внутрь сегментов в поперечном сечении относительно искривленной формы, при этом прилегающие сегменты проходят в противоположных направлениях;

пару боковых частей, проходящих от центральной части;

пару взаимодополняющих фланговых частей, проходящих от боковых частей;

изогнутую часть, проходящую от первой одной части из числа упомянутых взаимодополняющих фланговых частей; и окантовочную часть, проходящую от второй одной части из числа упомянутых взаимодополняющих фланговых частей, при этом строительная панель искривлена в продольном направлении вдоль своей длины.
10. Строительная панель по п.9, в которой изогнутая часть имеет форму, соответствующую окантовочной части, для соединения указанной строительной панели со второй строительной панелью.
11. Строительная панель по п.9, в которой направленный внутрь сегмент имеет длину вдоль искривленной формы, которая отличается от длины направленного наружу сегмента вдоль искривленной формы.
12. Строительная панель по п.9, в которой каждый сегмент из упомянутого множества сегментов представляет собой непрерывный отрезок дуги.
13. Строительная панель по п.12, в которой дуга имеет радиус искривления от 10 футов и до бесконечности.
14. Строительная панель по п.9, в которой каждый сегмент из упомянутого множества сегментов также содержит центральную часть сегмента и пару частей, являющихся боковым сегментом.
15. Строительная панель по п.14, в которой центральная сегментная часть является прямой.
16. Строительная панель по п.9, в которой один из множества направленных наружу сегментов или один из множества направленных внутрь сегментов расположен в середине искривленной формы указанной искривленной центральной части.
17. Строительное сооружение, состоящее из множества строительных панелей, сформированных из листа строительного материала, при этом каждая из упомянутых строительных панелей содержит искривленную центральную часть, имеющую искривленную форму в поперечном сечении, при этом искривленная центральная часть содержит множество направленных наружу сегментов и множество направленных внутрь сегментов, причем прилегающие сегменты проходят в противоположных направлениях;

пару боковых частей, проходящих от центральной части;

пару взаимодополняющих фланговых частей, проходящих от взаимодополняющих боковых частей; изогнутую часть, проходящую от первой одной части из числа взаимодополняющих фланговых частей;

окантовочную часть, проходящую от второй одной части из числа взаимодополняющих фланговых частей, при этом каждая строительная панель искривлена в продольном направлении вдоль своей длины.
18. Строительное сооружение по п.17, в котором каждая пара прилегающих строительных панелей соединена окантовочной частью первой панели из числа упомянутой пары панелей, зацепляющей изогнутую часть второй панели из числа упомянутой пары панелей.
19. Строительное сооружение по п.17, в котором один из множества направленных наружу сегментов или один из множества направленных внутрь сегментов расположен в середине искривленной формы

- 4 011368 указанной искривленной центральной части.
20. Строительное сооружение по п.17, в котором направленный внутрь сегмент имеет длину вдоль искривленной формы, которая отличается от длины направленного наружу сегмента вдоль искривленной формы.