EA024011B1

EA024011B1 - Каркасная система навесного вентилируемого фасада многоэтажного здания

Info

Publication number: EA024011B1
Application number: EA201200779A
Authority: EA
Inventors: Михаил Владимирович Рудак
Original assignee: Совместное Общество С Ограниченной Ответственностью "Алюминтехно"
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2016-08-31
Also published as: EA201200779A1

Abstract

Заявляемое изобретение относится к строительству, а именно к конструкции каркасной системы навесного вентилируемого фасада многоэтажного здания, состоящей из множества вертикальных направляющих-балок, закрепленных по отношению к перекрытиям здания в заданных точках с помощью соответствующих узлов опор, каждый из которых содержит, по меньшей мере, кронштейн П-образной формы, а также к различным вариантам конструкции упомянутых узлов опор. Каждая вертикальная направляющая-балка состоит из отрезков однокамерного основного металлического профиля, последовательно связанных между собой с помощью узла сопряжения, содержащего средство сопряжения с дополнительным стыковочным металлическим профилем. Вертикальные направляющие совместно с соответствующими им узлами опор образуют балочную конструкцию по многопролетной изгибно-неразрезной схеме с моментными продольно-подвижными узлами сопряжения, в которой узлы сопряжения выполнены в точках, в которых изгибающий момент М=0. Крайний нижний узел опоры выполнен в виде узла продольно-подвижной шарнирной опоры, а крайний верхний и расположенные между крайним нижним и крайним верхним узлы опор выполнены в виде узлов несущих шарнирных опор. Крайний нижний пролет выполнен в виде однопролетной двухопорной балки с консолью и крайней нижней продольно-подвижной шарнирной опорой, крайний верхний пролет выполнен в виде балки, в верхней точке имеющей шарнирное соединение с неподвижной несущей опорой, а в нижней точке моментный продольно-подвижный стык с консолью рядового пролета, а рядовые пролеты выполнены в виде балок, имеющих одну несущую шарнирную опору, связанную с

Description

Заявляемое изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям каркасных систем и узлов опоры каркасной системы навесного вентилируемого фасада многоэтажного здания, и может быть использовано при возведении навесных фасадов многоэтажных зданий. Каркасная система касается каркасных систем навесного вентилируемого фасада (НВФ) многоэтажного здания, состоящих из множества вертикальных направляющих-балок, установленных с определенным шагом и с зазором по отношению к плоскости торцов перекрытий здания и закрепленных по отношению к перекрытиям здания в заданных точках с помощью соответствующих узлов опор, каждый из которых содержит, по меньшей мере, кронштейн П-образной формы.

Конструкция теплоизолирующего НВФ, в общем случае, состоит из слоя утеплителя, крепящегося непосредственно к фасаду, и силовой каркасной системы, которая состоит из вертикальных и, при необходимости, горизонтальных направляющих, закрепленных по отношению к фасаду посредством кронштейнов, и позволяет крепить облицовочные плиты с образованием воздушного зазора между слоем утеплителя и облицовки. В качестве облицовочных материалов фасада могут применяться плиты из самых различных материалов: алюминий, сталь, фиброцемент, асбестоцемент, керамогранит, гранит и т.д.

Прочность и надежность НВФ зависит от правильного выбора мест крепления каркасной системы по отношению к фасаду. В этой связи для многоэтажных зданий, прежде всего зданий каркасной конструкции, целесообразным является перенос нагрузок в перекрытие (с менее плотного материала стены на монолитный каркас). При этом перенос нагрузок должен осуществляться таким образом, чтобы максимальная нагрузка приходилась на точки крепления в монолитный каркас здания (для решения этой задачи разрабатывают различные силовые кронштейны, выдерживающие повышенные нагрузки [1]), и линейные тепловые расширения были скомпенсированы по всей площади фасада. Для эффективного решения последней задачи необходимы точный подбор и расчет всех элементов каркасной системы и связей между ними.

Современная практика показывает, что монтаж системы способом только в монолит (в перекрытия) приводит к необходимости использовать увеличенные по длине вертикальные направляющие. Как правило, это отрезки профиля длиной 3,5-4 м (в соответствии с межэтажным расстоянием). При этом при среднем перепаде температур в 100°С (-40°С и +60°С) возникают значительные тепловые расширения (у алюминиевых конструкций 9,6 мм, а у стальных 4,8 мм на 4-метровом профиле) [2]. Учитывая, что материалы для изготовления каркасной системы НВФ и для изготовления облицовочных плит имеют различные коэффициенты линейного расширения, а также что годовой перепад температур (в зависимости от климатической зоны) на фасаде может достигать 120-130°С, все это, если не проводить расчет и моделирование конструкции, однозначно приведет к нарушению геометрии фасада и создаст опасность разрушения и обрушения, как облицовочного материала, так и системы в целом. К тому же возникает повышенная нагрузка на узлы опоры и соединительные элементы системы, что оказывает негативное влияние на их долговечность. Для устранения негативного влияния на каркасную систему различных коэффициентов линейного расширения конструктивных элементов через определенные расстояния по фасаду необходимо устраивать деформационные швы (разрывы), разбивающие фасад на температурные блоки, в пределах которых взаимные деформации различных материалов не вызывают разрушения облицовки и системы. В настоящее время это достигается путем разрезания профилей по линии деформационного шва с образованием сквозного зазора 6-10 мм. Но в этом случае возникают проблемы размещения дополнительных кронштейнов (опор), а также формирования связи между ними и вертикальными направляющими.

Еще одной проблемой, которую необходимо решить при проектировании НВФ в целом и каркасной системы НВФ в частности, является равномерное распределение нагрузок на каркасную систему (вертикальные направляющие и несущие узлы опоры) и элементы конструкции (перекрытия) здания, причем распределение должно быть управляемым распределением. В общем случае, нагрузка от веса облицовки и ветровая нагрузка передается через вертикальные направляющие на кронштейны (узлы опоры) и далее на перекрытия здания. В этой связи особенно важным является правильный подбор/расчет конструкции узла опоры и кронштейна в его составе.

В большинстве каркасных систем НВФ из уровня техники несущие кронштейны имели Г -образную форму [3] или Т-образную форму [4].

Так, известна каркасная система из состава системы НВФ РОНСОН, разработанной конструкторским бюро Ронсон инжинирин, которая предусматривает крепление исключительно в межэтажные перекрытия [5]. В этой каркасной системе опорный кронштейн обладает высокой несущей способностью и регулируемой длиной вылета, усиленный вертикальный профиль позволяет создавать вертикальные пролеты для крепления облицовочного материала высотой до 4 м без дополнительных промежуточных опор. Благодаря увеличению вертикального шага расстановки опорных кронштейнов (несущих узлов опоры) уменьшается количество используемых комплектующих. Это влечет за собой сокращение затрат на установку НВФ, уменьшает сроки сдачи объекта, а также улучшает теплотехнические характеристики здания благодаря уменьшению теплопроводных включений (мостиков холода). Однако описываемая система кроме вертикальных направляющих содержит дополнительно усиленные горизонтальные направляющие, имеющие повышенную устойчивость к ветровым нагрузкам. Для этой и подобных ей систем

- 1 024011 разработана специальная вертикальная направляющая для крепления облицовочных плит НВФ [6], которая состоит из установленных последовательно по высоте с зазором между собой полых профилей с отгибами, каждый из которых с одного своего конца жестко соединен с концом вертикальной стойки, которая другим своим концом взаимодействует по скользящей посадке с противоположным концом соседнего профиля. На конце каждого профиля, с которым взаимодействует по скользящей посадке стойка, установлен замковый элемент, образующий совместно с внутренней поверхностью профиля замкнутую поверхность, по меньшей мере часть поперечного сечения которой имеет форму внешнего контура стойки. Каждая стойка установлена своими концами внутри соседних профилей и плотно охвачена указанной замкнутой поверхностью. Описанная вертикальная направляющая позволяет значительно упростить процесс монтажа НВФ, повысить несущую способность и надежность работы системы и улучшить эстетическое качество облицовки.

В настоящее время известны также каркасные системы НВФ, в которых несущий кронштейн имеет П-образную форму, которая в отличие от Г -образной и от Т -образной более эффективно воспринимает нагрузки. Так, известна система РусЭксп для НВФ [7], которая состоит из множества вертикальных направляющих, закрепленных по отношению к перекрытиям здания в заданных точках с помощью соответствующих узлов опор, каждый из которых содержит кронштейн П-образной формы. Количество элементов в такой системе минимальное, что упрощает монтаж и складирование а также транспортные издержки при доставки на объект. Конструкция кронштейна даёт возможность нивелировки от 0 до 110 мм и одновременно позволяет вынести облицовку на 450 мм от стены. Это позволяет практически исключить необходимость подробной геодезической съёмки (т.к. кронштейны покрывают больший диапазон кривизны), а также на сложных объектах обходиться одним типоразмером кронштейнов. Кроме того, высота кронштейна может варьироваться от 75 до 150 мм в зависимости от прочностных расчётов. Кронштейн предусматривает вертикальное смещение относительно направляющей, что позволяет избежать установки кронштейна в арматуру, шов и компенсировать температурные деформации системы. Т.е. кронштейн имеет свободно-шарнирное соединение в горизонтальной плоскости. Конструкция кронштейна позволяет менять угол его установки относительно направляющей, что позволяет компенсировать кривизну несущей стены в месте установки кронштейна.

Известна также система и-коп НЮН, которая предназначена для крепления каркасной системы только к железобетонным перекрытиям здания [8]. Направляющие профили системы НЮН имеют развитое сечение по высоте, что обеспечивает их повышенную жесткость на больших пролетах. Усиленная Побразная конструкция кронштейна позволяет крепить концы профилей в одном кронштейне, сохраняя при этом принцип свободы перемещений одного из них для компенсации температурных расширений. Для восприятия вырывающих усилий кронштейн может крепиться при помощи двух или четырех анкерных элементов. Главной особенностью крепления двух направляющих в одном кронштейне является уменьшение прогиба направляющей за счет защемления ее концов в салазке, устанавливаемой на опорном кронштейне. В системе НВФ И-коп, в общем, упоминается, что предлагаемое конструктивное решение предусматривает возможность компенсации термических деформаций элементов фасада здания без разрушения материалов облицовки и подконструкции (каркасной системы) и изменения геометрии швов облицовки. В отличие от овальных отверстий, применяемых в большинстве других систем, где величина деформации ограничена размером отверстия, в описываемой системе исключается жесткая фиксация направляющей и обеспечивается значительная величина перемещений. Одновременно система салазок обеспечивает вертикальное положение направляющей независимо от положения крепежных кронштейнов относительно вертикальной оси и друг друга. Величина разрыва между торцами направляющих зависит от климатических условий местности и определяется расчетом [9].

Известно также техническое решение системы НВФ СИАЛ со скрытым креплением камня [10]. Каркасная система НВФ СИАЛ состоит из множества вертикальных направляющих, установленных с определенным шагом и с зазором по отношению к плоскости торцов перекрытий здания и закрепленных по отношению к перекрытиям здания в заданных точках с помощью соответствующих узлов опор, каждый из которых содержит, по меньшей мере, кронштейн П-образной формы. Часть узлов опор выполнена в виде несущих опор. Каждая вертикальная направляющая состоит по меньшей мере из двух отрезков однокамерного металлического профиля направляющей, каждый из которых формирует соответствующий пролет, последовательно связанных между собой с помощью узла сопряжения. Узел сопряжения содержит средство сопряжения и крепежные детали и выполнен с возможностью компенсации деформаций. Каждый кронштейн связан с соответствующим отрезком профиля направляющей со стороны его боковых стенок в расчетной точке. Однако в состав рассматриваемой каркасной системы входят еще и горизонтальные направляющие.

Конструкция каркасной системы в целом, а также конструкция узла опоры каркасной конструкции, предложенные в рамках системы СИАЛ П-Нк, могут быть приняты в качестве прототипов для заявляемых в рамках настоящей заявки вариантов каркасной системы НВФ многоэтажного здания и узла опоры каркасной системы соответственно.

Анализ уровня техники показал, что ни одна из существующих систем НВФ в целом и ни одна каркасная система в их составе не могут обеспечить эффективное решение проблем компенсации линейных

- 2 024011 температурных расширений по всей площади фасада, повышения номинальных значений и перераспределения нагрузок на каркасную систему НВФ и каркасные конструкции здания, тем самым повышения надежности НВФ, для всех возможных вариантов использования.

При этом практика показывает, что все упомянутые выше проблемы и задачи расчета и проектирования систем НВФ для достижения оптимального результата целесообразно решать в совокупности. Сложность решения проблем и задач определяется, в частности, тем, что как в качестве исходных данных, так и в качестве целевых параметров используется достаточно большое количество физикомеханических, геометрических и иных характеристик отдельных конструктивных элементов и узлов каркасной системы, конструктивных элементов (перекрытий) зданий, а также связей между ними. Так, известны некоторые комплексные исследования деформативности конструктивных решений элементов каркасной системы НВФ [11]. Однако и в этой работе основное внимание уделяется расчету и моделированию кронштейна для крепления вертикальных направляющих к плитам перекрытия и лишь незначительное - его поведению в составе каркасной системы в целом.

Таким образом, задачей изобретения является разработка конструкции каркасной системы НВФ многоэтажного здания и различных вариантов узлов опоры, включающих П-образный кронштейн, которые во всех возможных схемах крепления вертикальных направляющих посредством опорных узлов в различных вариантах их исполнения должны обеспечивать более высокую прочность и более высокую жесткость каркасной системы и в случае возникновения аварийных ситуаций приводить с минимальным разрушениям в каркасной системе и обеспечивать тем самым более высокую надежность и долговечность каркасной системы и всей системы наружной отделки (облицовки) здания в целом. Кроме того, каркасная система и варианты узла опоры из ее состава должны выдерживать более высокие нагрузки (как определяемые массой облицовочных элементов, так и ветровую) и иметь высокую ремонтопригодность.

Следует отметить, что в рамках настоящей заявки термин опорный узел относится ко всем возможным типам узлов крепления вертикальной направляющей к элементам межэтажных перекрытий многоэтажного здания, не зависимо от того, является ли входящий в его состав кронштейн по выполняемой им функции несущим (т.е. воспринимает и вертикальные, и горизонтальные нагрузки на каркасную систему) или опорным (т.е. воспринимает только горизонтальные нагрузки).

В рамках настоящего изобретения будет предложена каркасная система НВФ и ее элементы (узлы опоры), которые могут быть использованы, в том числе в составе широко применяющихся в настоящее время каркасных схем зданий, в которых ограждающие конструкции являются навесными и передают нагрузки на каркас здания только в точках крепления к перекрытиям, расположенных с регулярным шагом, равным высоте этажа. В этих случаях основой ограждающей конструкции служит каркас, состоящий из множества вертикальных направляющих, изготовленных из металлических профилей, закрепленный по отношению к перекрытиям. При этом с точки зрения моделирования и расчета распределения нагрузок, вертикальные элементы образуют балочную конструкцию, воспринимающую вертикальную и горизонтальную нагрузки и передающую ее на каркас здания в точках крепления к перекрытиям.

В общем случае, в многопролетных конструкциях (состоящих из множества последовательно в вертикальном направлении расположенных балочных элементов, в рамках настоящего изобретения называемых направляющими-балками) вертикальных направляющих возможно нескольких схем выполнения связей направляющая-балка - узел опоры - перекрытие здания, которые представлены на фиг. 1:

а) простые однопролетные балки с шарнирными опорами (схема а)),

б) многопролетные шарнирные балки первого и второго типов (схема б)),

в) многопролетные неразрезные балки (схема в)).

У всех вышеприведенных схем есть достоинства и недостатки. В применении к каркасной системе вентилируемых фасадов они выражаются в следующем.

Схема а). Основное достоинство - независимость работы каркасной системы в каждом из пролетов, поскольку конструктивно пролеты не влияют друг на друга. Аварийное состояние или разрушение в одном из пролетов не влияет на состояние соседних, не допуская, таким образом, лавинообразного разрушения. В этой схеме каждая вертикальная направляющая-балка представляет собой однопролетную шарнирно-опертую балку с одной подвижной опорой и является статически определимой, достаточно просто и однозначно рассчитывается, на нее не влияет осадка опор и температурные деформации каркаса и самой балки. При этом основным недостатком является наименьшая несущая способность как по прочности, так и по жесткости по сравнению с остальными схемами.

Схема б). В этой схеме каждая вертикальная направляющая-балка представляет собой шарнирную балку. Шарнирные балки имеют преимущество перед простыми однопролетными, которое заключается в более высокой несущей способности вследствие разгружающего действия консолей соседних балок. В зависимости от величины смещения шарнира относительно опорного узла можно реализовать как схему максимальной жесткости (при смещении шарнира на 0,211Ь минимизированы прогибы), так и схему максимальной прочности (при 0,147Ь минимизированы моменты за счет выравнивания пролетных моментов с опорными). В зависимости от комбинации пролета, нагрузки и жесткости балки (ЕЦ лимитирующим фактором могут быть как прогиб, так и прочность сечения. Смещением стыка на определенную

- 3 024011 величину можно оптимально запроектировать схему сопряжения направляющих. Основной недостаток шарнирных балок состоит во взаимном влиянии пролетов друг на друга, что снижает надежность конструкции в целом. При этом надежность шарнирной балки первого типа значительно ниже, чем шарнирной балки второго типа, представляющей собой чередование через пролет основных двухконсольных и перекидных шарнирных балок. Так, в случае разрушения двухопорной балки в схеме б) первого типа, вся оставшаяся часть шарнирной балки становится геометрически изменяемой системой и полностью теряет несущую способность. Если разрушается какая-либо из средних балок, то часть конструкции справа от разрушенного пролета становится геометрически изменяемой, а в балке слева возрастает пролетный момент, так как исчезает разгружающее действие соседнего пролета, что также приводит к последовательному разрушению всей конструкции, если преднамеренно не сделан запас прочности на этот случай. Схема б) второго типа имеет более высокую надежность в случае разрушения одного из пролетов. Так, в случае разрушения перекидной балки оставшиеся части конструкции остаются геометрически неизменяемыми, только в соседних пролетах возрастают изгибающие моменты. Если разрушается основная балка то две соседние перекидные балки теряют несущую способность, так как теряют опоры со стороны разрушенной основной балки, и далее разрушение останавливается, если в расчете учтено увеличение изгибающих моментов в пролетах.

Схема в). Применение ее в случае сплошного неразрывного сечения балки по длине ограничивается величиной допустимых температурных деформаций, удобством монтажа и, как правило, в случае применения навесных фасадных конструкций, не превышает 6 м, что соответствует двухпролетной схеме.

Для повышения несущей способности каркасной системы НВФ с креплением только в зонах междуэтажных перекрытий автором были разработаны (смоделированы и рассчитаны) схемы соединения отдельных конструктивных элементов каркасной системы друг с другом и с основанием (перекрытиями здания), сочетающие свойства более высокой несущей способности шарнирных и неразрезных балок и надежность простых однопролетных балок.

Достичь необходимые характеристики несущей способности и надежности в заявляемых вариантах каркасных систем НВФ удалось путем создания оригинальных изгибно-неразрезных, продольноподвижных соединений, а также шарнирных продольно-подвижных соединений, расположенных определенным образом с предусмотрением мер по предотвращению распространения разрушения по цепочке сопряженных монтажных элементов.

При этом, неожиданно, особенности выполнения предлагаемых в составе каркасной системы конструктивных элементов обеспечивают возможность использования для упомянутых соединений одного и того же специально разработанного профиля, который позволяет создать моментный продольно-подвижный стык с минимальным зазором в сопряжении;

шарнирный продольно-подвижный стык с требуемым взаимным углом поворота сопрягаемых сечений;

продольно-подвижное шарнирное соединение монтажного элемента с кронштейном; увеличение диапазона горизонтальной регулировки направляющей на кронштейне; предохранительный или усилительный элемент для предотвращения передачи разрушения по цепочке балок.

Таким образом, поставленная задача решается заявляемой каркасной системой НВФ многоэтажного здания, состоящей из множества вертикальных направляющих-балок, установленных с определенным шагом и с зазором по отношению к плоскости торцов перекрытий здания и закрепленных по отношению к перекрытиям здания в заданных точках с помощью соответствующих узлов опор, каждый из которых содержит, по меньшей мере, кронштейн П-образной формы, и по меньшей мере один из узлов опор выполнен в виде несущей опоры, причем каждая вертикальная направляющая-балка состоит по меньшей мере из двух отрезков однокамерного основного металлического профиля направляющей, каждый из которых формирует соответствующий пролет, последовательно связанных между собой с помощью узла сопряжения, содержащего средство сопряжения и крепежные детали и выполненного с возможностью компенсации деформаций, при этом каждый кронштейн связан с соответствующим отрезком основного профиля направляющей со стороны его боковых стенок в расчетной точке. Поставленная задача решается за счет того, что узел сопряжения для каждой пары соседних отрезков основного профиля направляющей выполнен подвижным, по меньшей мере, в направлении продольной оси направляющей и в качестве средства сопряжения содержит, по меньшей мере, дополнительный стыковочный металлический профиль, форма и размеры поперечного сечения которого выбраны в соответствии с формой и размерами поперечного сечения камеры основного профиля направляющей и с возможностью установки стыковочного профиля в полостях камер двух соседних отрезков основного профиля направляющей на их концевых участках с заданным зазором и с возможностью изменения относительно него положения по меньшей мере одного отрезка основного профиля направляющей, по меньшей мере, в направлении продольной оси основного профиля. При этом по меньшей мере одна вертикальная направляющая совместно с соответствующими ей узлами опор образуют балочную конструкцию по многопролетной изгибнонеразрезной схеме с моментными продольно-подвижными узлами сопряжения, в которой узлы сопряжения выполнены в точках, в которых изгибающий момент М=0. Крайний нижний узел опоры выполнен в

- 4 024011 виде описанного выше заявляемого узла продольно-подвижной шарнирной опоры. Крайний верхний и расположенные между крайним нижним и крайним верхним узлы опор выполнены в виде узлов несущих шарнирных опор, конструкция которых также описана выше. Крайний нижний и крайний верхний пролеты выполнены в виде отрезков основного профиля направляющей, длина поперечного сечения камеры которого больше длины поперченного сечения камеры основного профиля направляющей, из которого выполнены расположенные между крайним нижним и крайним верхним рядовые пролеты. Крайний нижний пролет выполнен в виде однопролетной двухопорной балки с консолью и крайней нижней продольно-подвижной шарнирной опорой. Крайний верхний пролет выполнен в виде балки, в верхней точке имеющей шарнирное соединение с неподвижной несущей опорой (несущая шарнирная опора), а в нижней точке моментный продольно-подвижный стык с консолью рядового пролета, а рядовые пролеты выполнены в виде балок, имеющих одну несущую шарнирную опору, связанную с основанием, а в качестве второй опоры моментный продольно-подвижный стык с консолью, расположенной ниже рядовой балки.

Как уже было упомянуто выше, с учетом оригинальной формы основного профиля направляющей форма выполнения узла сопряжения выбрана из группы, включающей моментный продольноподвижный стык с минимальным зазором в сопряжении и шарнирный продольно-подвижный стык с ограниченным взаимным углом поворота сопрягаемых сечений.

Моментный продольно-подвижный стык соединяет два элемента таким образом, что соединение способно воспринимать изгибающий момент, поперечную силу, но не препятствует продольному перемещению элементов относительно друг друга. Конструктивно такой стык наиболее просто выполняется как труба в трубе с некоторым зазором. С учетом этого, а также принимая во внимание наибольшую эффективность с точки зрения экономичности сечения и удобства организации сопряжений, для вертикальной направляющей был выбран однокамерный (трубчатый) профиль. Соединения такого типа массово применяются в каркасных системах (подконструкциях) светопрозрачных ограждений, в некоторых системах НВФ, однако нигде такие соединения не рассматривались для создания изгибно-неразрезных схем с соответствующими расчетами и мероприятиями по обеспечению надежности таких схем. Такие решения узлов сопряжения в расчетах принимают как шарнирные и располагают близко к узлам опор либо совмещают с ними.

Если в схемах б) первого либо второго типа заменить шарнирные сопряжения элементов друг с другом на моментные продольно-подвижные стыки, то получается система, дающая преимущества неразрезных балок с возможностью компенсаций температурных и осадочных продольных деформаций. При этом необходимо решить следующие проблемы:

моментный продольно-подвижный стык должен обладать минимальным зазором, достаточно легко достижимым на практике;

необходимо обеспечить продольную подвижность в стыке при некотором незначительном моменте в стыке (в случае отклонения нагрузки от равномерно-распределенной) без возникновения значительных продольных усилий в профиле от температурных деформаций (для этого можно использовать полимерные вставки);

система должна иметь надежность раздельных однопролетных простых балок в отношении распространения разрушения пролетов по цепочке сопряжений.

Необходимость в создании минимального зазора объясняется тем, что зазор дает некоторую степень шарнирности в моментном стыке, и в этом случае надежность схемы, созданной по аналогу схемы б) первого типа, уменьшается, так как при разрушении одного из пролетов система становится геометрически изменяемой в пределах угла поворота в реальном стыке. Так, при зазоре в 1 мм и длине дополнительного стыковочного профиля примерно 300 мм свободный прогиб, то есть прогиб без нагрузки составит примерно 7-10 мм. В случае действия динамической ветровой нагрузки возникает вероятность дальнейшего разрушения всей цепочки от раскачивания конструкции.

В заявляемой каркасной системе НВФ предусмотрены различные возможности организации связей между отрезком основного профиля направляющей и кронштейном соответствующего узла опоры.

Так, в ряде вариантов реализации заявляемой каркасной системы НВФ отрезок основного профиля направляющей может быть связан с кронштейном посредством втулки, шарнирно закрепленной крепежной деталью по отношению к кронштейну. При этом втулка, в свою очередь, связана с отрезком основного профиля направляющей с возможностью ограниченного изменения его углового положения относительно кронштейна, при этом узел опоры выполнен в виде узла несущей шарнирной опоры. Крепежная деталь может быть выполнена в виде основного несущего болта с гайкой и, по меньшей мере, зубчатой шайбой. Причем основной несущий болт связывает противолежащие стенки П-образного кронштейна через полость втулки, установленной, в свою очередь, в соответствующих отверстиях, выполненных на противолежащих боковых стенках соответствующего отрезка основного профиля направляющей.

В других вариантах реализации заявляемой каркасной системы НВФ отрезок основного профиля направляющей может быть связан с кронштейном посредством салазок, шарнирно-закрепленных крепежной деталью по отношению к кронштейну. Салазки предпочтительно выполнены в виде отрезка однокамерного металлического профиля и связаны, в свою очередь, с отрезком основного профиля направляющей с возможностью изменения его положения относительно салазок в направлении продольной оси

- 5 024011 посредством предусмотренного на салазках фиксирующего продольного паза. Такая форма выполнения связи подходит в случае выполнения узла опоры в виде узла продольно-подвижной опоры. Крепежная деталь при этом предпочтительно выполнена в виде болта с гайкой и, по меньшей мере, зубчатой шайбой Причем соответствующие противолежащие стенки салазок снабжены отверстиями, формирующим совместно сквозное отверстие, ось которого перпендикулярна продольной оси отрезка основного профиля направляющей, и в которых установлена втулка, через полость которой установлен болт.

С учетом варианта исполнения заявляемой каркасной системы в целом форма и размеры поперечного сечения камеры основного профиля направляющей для двух соседних отрезков основного профиля направляющей могут либо совпадать (при этом узел сопряжения содержит дополнительный стыковочный профиль), либо поперечные сечения камеры основного профиля направляющей двух соседних отрезков основного профиля направляющей имеют различную длину. Во второй форме реализации узел сопряжения содержит дополнительный стыковочный профиль, установленный в полостях камер обоих соседних отрезков основного профиля направляющей, и дополнительную вставку, выполненную в виде однокамерного металлического профиля, форма и размеры поперечного сечения которого выбраны с возможностью установки вставки в полости камеры отрезка основного профиля направляющей с большей длиной поперечного сечения параллельно дополнительному стыковочному профилю.

В целях сокращения номенклатуры и количества типоразмеров конструктивных элементов, входящих в комплект заявляемой каркасной системы НВФ, в качестве дополнительной вставки могут быть использованы салазки.

Используемый во всех узлах сопряжения отрезков основного профиля вертикальной направляющей дополнительный стыковочный профиль по меньшей мере на одной стороне своей наружной поверхности, соответствующей ширине поперечного сечения камеры основного профиля направляющей, может быть снабжен парой направленных навстречу друг другу Г-образных выступов, образующих фиксирующий паз дополнительного стыковочного профиля. Симметричные им Г-образные выступы, расположенные на противолежащей стороне наружной поверхности дополнительного стыковочного профиля, как правило, используют для размещения и фиксации антифрикционных вставок.

Таким образом, по меньшей мере одна антифирикционная вставка, выполненная из пластика, предпочтительно установлена в зазоре между по меньшей мере одной стенкой камеры отрезка основного профиля направляющей, соответствующей ширине поперечного сечения камеры, и соответствующей стенкой дополнительного стыковочного профиля предпочтительно с фиксацией по отношению к дополнительному стыковочному профилю (например, посредством саморезов в дополнение к фиксации посредством Г-образных выступов). Антифрикционные вставки препятствуют свободному, самопроизвольному скольжению дополнительного стыковочного профиля в полостях отрезков основного профиля вертикальных направляющих.

В рамках настоящего изобретения для возможности реализации различных, оптимальных (с точки зрения достижения определенных выше технических результатов) схем построения заявляемой каркасной системы НВФ автором были разработаны также варианты узлов опоры оригинальной конструкции.

Таким образом, поставленная задача решается также заявляемым узлом несущей шарнирной опоры заявляемой каркасной системы, включающим, по меньшей мере, кронштейн П-образной формы и средства крепления по отношению к кронштейну однокамерного основного профиля вертикальной направляющей. Поставленная задача решается за счет того, что кронштейн выполнен в виде несущей анкерной опоры, основание которой выходит за пределы боковых стенок с формированием противолежащих опорных площадок, выполненной с возможностью неподвижного крепления через пластиковые терморазрывы по отношению к перекрытию здания в зонах опорных площадок по меньшей мере в двух противолежащих в горизонтальном направлении точках. Каждая из стенок кронштейна содержит по меньшей мере одно горизонтально вытянутое отверстие под крепежную деталь, формирующее совместно с соответствующим отверстием противолежащей стенки сквозное отверстие, ось которого перпендикулярна продольной оси направляющей. По меньшей мере, в зоне расположения отверстия под крепежную деталь внешняя поверхность стенок кронштейна выполнена с вертикальным рифлением. Средства крепления по отношению к кронштейну основного профиля вертикальной направляющей включают по меньшей мере один основной несущий болт с гайкой и, по меньшей мере, зубчатой шайбой и по меньшей мере одну металлическую втулку, выполненную с возможностью размещения в соответствующем сквозном отверстии направляющей с последующей установкой через пластиковые терморазрывы между внутренними поверхностями противолежащих стенок кронштейна и фиксацией посредством установки основного несущего болта в сквозном отверстии стенок кронштейна с пропуском через полость втулки.

В предпочтительных формах реализации каждая из стенок кронштейна может содержать два расположенных друг под другом горизонтально вытянутых отверстия под две соответствующие крепежные детали. При этом каждая крепежная деталь выполнена в виде основного несущего болта с гайкой и, по меньшей мере, зубчатой шайбой, при этом узел содержит две втулки.

Поставленная задача решается также заявляемым узлом продольно-подвижной шарнирной опоры заявляемой каркасной системы НВФ, включающим, по меньшей мере, кронштейн П-образной формы и средства крепления по отношению к кронштейну однокамерного основного профиля вертикальной на- 6 024011 правляющей. Поставленная задача решается за счет того, что кронштейн выполнен в виде несущей анкерной опоры, основание которой выходит за пределы боковых стенок с формированием противолежащих опорных площадок, выполненной с возможностью неподвижного крепления через пластиковые терморазрывы по отношению к перекрытию здания в зонах опорных площадок по меньшей мере в двух противолежащих в горизонтальном направлении точках. При этом каждая из стенок содержит по меньшей мере одно горизонтально вытянутое отверстие под крепежную деталь, формирующее совместно с соответствующим отверстием противолежащей стенки сквозное отверстие, ось которого перпендикулярна продольной оси направляющей. По меньшей мере в зоне расположения отверстия под крепежную деталь внешняя поверхность стенок выполнена с вертикальным рифлением. Средства крепления по отношению к кронштейну основного профиля вертикальной направляющей включают основной несущий болт с гайкой и, по меньшей мере, зубчатой шайбой, салазки, выполненные в виде отрезка однокамерного металлического профиля, в противолежащих стенках которого, обращенных к стенкам кронштейна, выполнено отверстие, формирующее совместно с соответствующим отверстием противолежащей стенки сквозное отверстие, ось которого перпендикулярна продольной оси направляющей, и по меньшей мере одну металлическую втулку, выполненную с возможностью размещения в соответствующих сквозных отверстиях салазок с последующей установкой через пластиковые терморазрывы между внутренними поверхностями противолежащих стенок кронштейна и фиксацией посредством установки основного несущего болта в сквозном отверстии стенок кронштейна с пропуском через полость втулки. Салазки на поверхности стенки, обращенной к направляющей, снабжены продольными фигурными выступами, формирующими элементы зацепления, выполненные с возможностью их возвратно-поступательного линейного перемещения в ответных продольных пазах направляющей в направлении продольной оси направляющей. В предложенных, описанных выше вариантах узлов опоры предусмотрена возможность компенсации разнонаправленных сил (напряжений), которые могут возникнуть в зоне связи узла опоры и вертикальной направляющей, без риска создания предпосылок для разрушения.

Предложенные варианты конструкции узлов опоры в совокупности с оригинальным решением узла сопряжения отрезков основного профиля направляющей позволяют реализовать различные схемы построения заявляемой каркасной системы.

В частности, в рамках настоящего изобретения в каркасных конструкциях НВФ может быть использована упомянутая выше изгибно-неразрезная схема многопролетная изгибно-неразрезная схема с моментными продольно- подвижными стыками в каждом пролете (производная от схемы б) первого типа). Эта схема может быть реализована и с разделительными пролетами, что является предметом отдельной заявки на изобретение.

В данной схеме моментные стыки расположены на расстоянии 0,211 Ь от узла опоры (где Ь - расстояние между опорами) в зоне нулевых моментов в случае равномерной загрузки пролетов. Схема представляет собой схему максимальной жесткости.

Такая схема наиболее удобна в плане монтажа, содержит одинаковые отрезки профиля основной вертикальной направляющей (пролеты), длина которых равна высоте этажа. Стыки расположены в точках нулевых моментов. По сравнению с однопролетной схемой имеет в 5 раз большую жесткость и в полтора раза большую прочность. Самый первый снизу пролет направляющей выполнен как однопролетная двухопорная балка с консолью. Для него используют профиль большего сечения, поскольку в данном случае отсутствует разгружающее действие соседнего пролета с одной стороны. Увеличенная прочность первой направляющей (первого пролета) служит также цели безопасности конструкции в целом, так как с разрушением двухопорной балки оставшаяся цепочка балок становится ограниченно мгновенно-изменяемой (в той степени, в которой моментный стык обладает шарнирностью).

Кроме того, при случайном разрушении нижележащего пролета, остающаяся часть балки, действуя как консоль с большим вылетом, разрушает стык вышележащего пролета, образуя, таким образом, следующую консоль и разрушение передается по цепочке вверх. В случае, когда разрушается вышележащий пролет цепочки, то разрушение вниз не передается, если соотношение прочностей в зоне стыка и сечения балки в точке опоры таково, что вначале разрушается стык, исключая передачу воздействия на нижележащий пролет. Остающаяся консоль 0,211 Ь пролета не вызывает разрушения на опоре, так как момент, создаваемый консолью Мк = 0,5 ц(0,211Ь)² = 0,022 цЬ² (где с.] - горизонтальная (ветровая) нагрузка) меньше, чем значение опорного момента, равного 0,083 цЬ², на который подобрано сечение балки. Ветровая нагрузка возрастает с высотой, и это обстоятельство вызывает большую вероятность разрушения верхних фрагментов конструкции, что, как было указано выше, исключает передачу разрушения по цепочке вниз. При отсутствии смежного пролета в случае его разрушения опорный момент на второй опоре возрастает до значения 0,106 цЬ², что превышает значение расчетного момента на рядовой опоре 0,083 с|к Отношение составляет 1,28, что меньше, чем коэффициент безопасности для ветровой нагрузки 1,4. Учитывая, что случайное разрушение маловероятно, можно принять для расчета значение 0,083 цЬ² Для еще большей надежности можно вести расчет на аварийное значение момента 0,106 цЬ². Также дополнительно рекомендуется использовать конструкцию опорного узла, при котором разрушение происходит в заведомо определенном сечении на уровне верхнего болта, а после этого нижний болт включается в работу, удерживая направляющую, (узел 1с), при этом разрушающее воздействие далее не передается.

- 7 024011

Для дополнительной надежности данной схемы рекомендуется вводить через определенное количество неразрезных пролетов (примерно 10-12) разрезной (разделительный) пролет, блокирующий передачу воздействий.

Функционально описанная выше схема наиболее приемлема при облицовке керамогранитными плитами и натуральным камнем, когда по условиям вертикальных нагрузок на кронштейн и требованиям минимальных температурных изменений межплиточных зазоров длина направляющей ограничивается одним пролетом.

В заявляемой каркасной системе НВФ многоэтажного здания, построенной в соответствии с рассмотренной выше схемой, узел сопряжения отрезка основного профиля направляющей крайнего нижнего и крайнего верхнего пролета с отрезком основного профиля направляющей соответствующего соседнего пролета предпочтительно содержит дополнительный стыковочный профиль, установленный в полостях камер обоих указанных соседних отрезков основного профиля направляющей, и дополнительную вставку, выполненную в виде однокамерного металлического профиля, форма и размеры поперечного сечения которого выбраны с возможностью установки вставки в полости камеры отрезка основного профиля направляющей крайнего нижнего или крайнего верхнего пролета параллельно дополнительному стыковочному профилю.

Описанные выше и другие достоинства и преимущества заявляемого изобретения будут рассмотрены ниже более подробно на некоторых предпочтительных, но не ограничивающих примерах реализации и со ссылками на позиции на чертежах, на которых схематично представлены:

на фиг. 1 - схемы выполнения связей направляющая - балка - узел опоры - перекрытие здания в каркасных системах НВФ многоэтажного здания;

на фиг. 2 - многопролетная изгибно-неразрезная схема с моментными продольно-подвижными стыками в одной из форм реализации;

на фиг. 3 - подетальный общий вид узла несущей шарнирной опоры и моментного продольноподвижного стыка;

на фиг. 4 - общий вид узла несущей шарнирной опоры и моментного продольно-подвижного стыка в сборе;

на фиг. 5 - вид в плане моментного продольно-подвижного стыка; на фиг. 6 - разрез по линии 6-6 моментного продольно-подвижного стыка по фиг. 5; на фиг. 7 - разрез по линии 7-7 моментного продольно-подвижного стыка по фиг. 5; на фиг. 8 - разрез по линии 8-8 моментного продольно-подвижного стыка по фиг. 5; на фиг. 9 - вид сбоку фрагмента каркасной системы и зоне опоры;

на фиг. 10 - вид в плане моментного продольно-подвижного стыка отрезков основного профиля вертикальной направляющей с различным размером сечений;

на фиг. 11 - разрез по линии 6-6 моментного продольно-подвижного стыка по фиг. 10; на фиг. 12 - разрез по линии 8-8 моментного продольно-подвижного стыка по фиг. 10; на фиг. 13 - подетальный общий вид узла несущей шарнирной опоры и моментного продольноподвижного стыка (отрезки профиля с различным сечением);

на фиг. 14 - общий вид несущей узла шарнирной опоры и моментного продольно-подвижного стыка в сборе (отрезки профиля с различным сечением);

на фиг. 15 - подетальный общий вид узла продольно-подвижной шарнирной опоры; на фиг. 16 - общий вид узла продольно-подвижной шарнирной опоры по фиг. 15 в сборе.

На фиг. 1 представлены традиционно используемые схемы а), б), в) выполнения связей направляющая-балка - узел опоры - перекрытие здания в каркасных системах НВФ многоэтажного здания, которые выше были рассмотрены достаточно подробно при описании уровня техники.

На фиг. 2 представлена многопролетная изгибно-неразрезная схема с моментными продольноподвижными стыками каркасной системы НВФ по изобретению. Каркасная система НВФ многоэтажного здания, в общем случае, состоит из множества вертикальных направляющих-балок, выполненных в виде отрезков однокамерного основного металлического профиля направляющей, каждый из которых формирует соответствующий пролет 1, последовательно связанных между собой с помощью узла 2 сопряжения. Направляющие-балки (пролеты 1) установлены с определенным шагом и с зазором 3 (см. фиг. 12) по отношению к плоскости торцов перекрытий 4 здания (см. фиг. 12) и закреплены по отношению к перекрытиям 4 здания в заданных точках с помощью соответствующих узлов опор (несущих шарнирных опор 5 и продольно-подвижной шарнирной опоры 6). Конструкции узлов опор 5, 6, узлов 2 сопряжений и направляющих-балок (пролетов 1) будут рассмотрены более подробно ниже. В соответствии со схемой по фиг. 2 вертикальная направляющая, состоящая из множества пролетов 1, совместно с соответствующими ей узлами опор 5, 6 образуют балочную конструкцию по многопролетной изгибно-неразрезной схеме с моментными продольно-подвижными узлами 2 сопряжения, в которой узлы сопряжения выполнены в точках, в которых изгибающий момент М=0 (проиллюстрировано посредством пунктирных линий, связывающих расположенную слева от схемы соответствующую эпюру изгибающих моментов и точки на направляющей, в которой выполнены узлы 2 сопряжения). Крайний нижний узел опоры выполнен в виде узла продольно-подвижной шарнирной опоры 6. Крайний верхний и расположенные между

- 8 024011 крайним нижним и крайним верхним узлы опор выполнены в виде узлов несущих шарнирных опор 5.

Крайний нижний 7 и крайний верхний 8 пролеты выполнены в виде отрезков основного профиля направляющей, поперечное сечение камеры которого больше поперченного сечения камеры основного профиля направляющей, из которого выполнены расположенные между крайним нижним 7 и крайним верхним 8 рядовые пролеты 1. Моментные продольно-подвижные стыки - узлы сопряжения 9 (10) - для направляющих с различными размерами поперечного сечения будут рассмотрены ниже более подробно со ссылками на позиции фиг. 13-16. Крайний нижний пролет 7 выполнен в виде однопролетной двухопорной балки с консолью и крайней нижней продольно-подвижной шарнирной опорой 6. Крайний верхний пролет 8 выполнен в виде балки, в верхней точке связанной с перекрытием 4 здания посредством несущей шарнирной опоры 5, а в нижней точке посредством моментного продольно-подвижного стыка (узла 10 сопряжения) с консолью, расположенной ниже рядовой балки (рядового пролета 1). Рядовые пролеты 1 выполнены в виде балок, имеющих одну несущую шарнирную опору 5, связанную с перекрытием 4 здания, а в качестве второй опоры моментный продольно-подвижный стык (узел 2 сопряжения) с консолью расположенной ниже рядовой балки (рядового пролета 1).

На фиг. 3 схематично представлен общий вид подетальный, а на фиг. 4 в сборе узла несущей шарнирной опоры 6 и узла 2 сопряжения в виде моментного продольно-подвижного стыка (соответствует местному виду, обозначенному как 1с на фиг. 2). Узел несущей шарнирной опоры 6 содержит кронштейн 23 П-образной формы, выполнен в виде несущей анкерной опоры, основание 24 которой выходит за пределы боковых стенок 25 с формированием противолежащих опорных площадок 26. Кронштейн 23 выполнен с возможностью неподвижного крепления посредством крепежных деталей 27 через пластиковые терморазрывы 28 по отношению к перекрытию 4 здания в зонах опорных площадок 26 в данной форме реализации в четырех противолежащих в горизонтальном направлении точках. Каждая из стенок 25 содержит в данной форме реализации два горизонтально вытянутых отверстия 29 под крепежную деталь, каждое из которых формирует совместно с соответствующим отверстием 29 противолежащей стенки 25 сквозное отверстие, ось 30 которого перпендикулярна продольной оси 31 направляющей 32. В зоне расположения отверстий 29 под крепежную деталь внешняя поверхность стенок 25 выполнена с вертикальным рифлением 33. Средства крепления по отношению к кронштейну 23 основного профиля вертикальной направляющей 32 выполнены в виде основного несущего болта 34 с гайкой 35, зубчатой 36 и обычными 37 шайбами, а также металлической втулки 38. Втулка 38 выполнена с возможностью размещения в сквозном отверстии 39 направляющей 32 с последующей установкой через пластиковые терморазрывы 40 между внутренними поверхностями противолежащих стенок 25 кронштейна 23 и с фиксацией посредством установки основного несущего болта 34 в сквозном отверстии 29 стенок 25 кронштейна 23 с пропуском через полость втулки 38. В данной форме реализации в составе средств крепления предусмотрен также дополнительный (аварийный) болт 41 с гайкой 35 и шайбами 36, которые устанавливаются в нижние горизонтально вытянутые отверстия 29 стенок 25 через соответствующее сквозное отверстие 42 в направляющей 32.

На фиг. 3 и 4 представлен также узел 2 сопряжения в виде моментного продольно-подвижного стыка, включающий дополнительный стыковочный профиль 43, форма и размеры поперечного сечения которого выбраны в соответствии с формой и размерами поперечного сечения камеры основного профиля направляющей 32 и с возможностью установки стыковочного профиля 43 в полостях камер двух соседних отрезков основного профиля направляющей 32 на их концевых участках с заданным зазором и с возможностью изменения относительно него положения по меньшей мере одного отрезка основного профиля направляющей 32 (в представленной форме реализации верхнего отрезка основного профиля направляющей 32), по меньшей мере, в направлении продольной оси 31 основного профиля направляющей 32. В представленной форме реализации стыковочный профиль 43 на каждой из противолежащих сторон своей наружной поверхности, соответствующих ширине поперечного сечения камеры основного профиля направляющей 32, снабжен парой направленных навстречу друг другу Г-образных выступов 44, образующих фиксирующий паз 45 дополнительного стыковочного профиля 43. Кроме того, в зазоре между стенками камеры отрезка основного профиля направляющей 32, соответствующей ширине поперечного сечения камеры, и соответствующими стенками дополнительного стыковочного профиля 43 установлено в данной форме реализации восемь (по четыре для каждого концевого участка) антифрикционных вставок 46, выполненных из пластика. В данной форме реализации положение антифрикционных вставок 46 по отношению к дополнительному стыковочному профилю 43 дополнительно зафиксировано посредством размещения вставок в фиксирующем пазу 45, а также посредством крепежных деталей 47 (например, саморезов).

Положение дополнительного стыковочного профиля 43 по отношению к нижнему отрезку основного профиля направляющей 32 также зафиксировано посредством соответствующих крепежных деталей 48 (например, саморезов). По отношению к верхнему отрезку основного профиля направляющей 32 дополнительный стыковочный профиль 43 установлен с возможностью изменения относительно него своего положения в направлении продольной оси 31 основного профиля направляющей 32.

Узел 2 сопряжения (моментный продольно-подвижный стык) рассмотрен также более детально на фиг. 5-8, на которых представлены, соответственно, вид в плане, а также разрезы по линиям 6-6, 7-7, 8-8.

- 9 024011

На фиг. 9 схематично представлен вид сбоку фрагмента каркасной системы в зоне опоры.

На фиг. 10-12 детально рассмотрен, соответственно, в виде в плане и в разрезах по линии 6-6 и по линии 8-8 узел 9 сопряжения (моментный продольно-подвижный стык) отрезков 49, 50 основного профиля вертикальной направляющей 32 с различным размером поперечного сечения. При этом сечение дополнительного стыковочного профиля 43 и по форме, и по размеру соответствует сечению камеры отрезка 49 основного профиля направляющей 32, а для приведения в соответствие размера сечения дополнительного стыковочного профиля 43 размеру сечения камеры отрезка 50 основного профиля на соответствующем участке дополнительного стыковочного профиля 43 к нему присоединяют дополнительную вставку, в данной форме реализации выполненную в виде салазок 51, которые фиксируются в пазу 45 и закрепляются на соответствующей стенке дополнительного стыковочного профиля 43 посредством крепежных деталей 52 (например, саморезов). Для фиксации в пазу 45 салазки 51 снабжены парой направленных в противоположном друг другу направлении Г-образных выступов 53, форма, размеры и расположение которых выбраны таким образом, что выступы являются ответными элементами замкового соединения с пазом 45. Более подробно эта форма реализации рассмотрена на последующих чертежах.

Так, на фиг. 13 схематично представлен общий вид подетальный, а на фиг. 14 в сборе узла несущей шарнирной опоры 6 и узла 9 сопряжения в виде моментного продольно-подвижного стыка отрезков 49 и 50 основного профиля направляющей с различным размером сечения (соответствует местному виду, обозначенному как 3 на фиг. 2). В данной форме реализации конструкция узла шарнирной опоры 6 аналогична конструкции, рассмотренной выше со ссылками на фиг. 3-8, за исключением того, что предусмотрено два основных несущих болта 34, каждый с зубчатой шайбой 36, две металлические втулки 38 и, соответственно, два сквозных отверстия 39 в направляющей 32 (на отрезке 50 с большими размерами поперченного сечения).

Кроме того, на фиг. 13 и 14 более подробно представлен также узел 9 сопряжения отрезков 49 и 50 основного направляющего профиля направляющей 32, которые имеют различные размеры поперечного сечения. Как уже было упомянуто выше, сечение дополнительного стыковочного профиля 43 и по форме, и по размеру подобрано в соответствии с сечением камеры отрезка 49 основного профиля направляющей 32. При этом для возможности установки дополнительного стыковочного профиля 43 в камеру отрезка 50 основного профиля на соответствующем участке к нему присоединяют салазки 51.

Положение дополнительного стыковочного профиля 43 по отношению к нижнему отрезку 50 (с большими размерами поперечного сечения) основного профиля направляющей 32 с салазками 51 зафиксировано посредством соответствующих крепежных деталей 48 (например, саморезов). По отношению к верхнему отрезку 49 (с меньшими размерами поперечного сечения) основного профиля направляющей 32 дополнительный стыковочный профиль 43 установлен с возможностью изменения относительно него своего положения в направлении продольной оси 31 основного профиля направляющей 32.

На фиг. 15 схематично представлен общий вид подетальный, а на фиг. 16 вид в сборе узла продольно-подвижной шарнирной опоры 5 (соответствует местному виду, обозначенному как 1в на фиг. 2). Узел продольно-подвижной шарнирной опоры 5 содержит кронштейн 54, выполнен в виде несущей анкерной опоры, основание 55 которой выходит за пределы боковых стенок 56 с формированием противолежащих опорных площадок 57, выполненной с возможностью неподвижного крепления через пластиковые терморазрывы 58 по отношению к перекрытию 4 здания в зонах опорных площадок 57 для представленной формы реализации в двух противолежащих в горизонтальном направлении точках. Каждая боковая стенка 56 содержит в данной форме реализации одно горизонтально вытянутое отверстие 59 под крепежную деталь 60, формирующее совместно с соответствующим отверстием 59 противолежащей стенки 56 сквозное отверстие, ось 61 которого перпендикулярна продольной оси 31 направляющей 32. В зоне расположения отверстия 59 под крепежную деталь 60 внешняя поверхность стенок 56 выполнена с вертикальным рифлением 62. Средства крепления по отношению к кронштейну 54 основного профиля вертикальной направляющей 32 включают крепежную деталь - основной несущий болт 60 с гайкой (на фиг. 15 и 16 не изображена и позицией не обозначена), зубчатой шайбой 63 и обычными шайбами, дополнительную крепежную деталь 64 (например, саморез), салазки 51 и металлическую втулку 65. Как уже было описано выше, салазки 51 выполненные в виде отрезка однокамерного металлического профиля, в противолежащих стенках которого, обращенных к стенкам 56 кронштейна 54, выполнено отверстие 66, формирующее совместно с соответствующим отверстием противолежащей стенки сквозное отверстие, ось 67 которого перпендикулярна продольной оси 31 направляющей 32. Металлическая втулка 65 выполнена с возможностью размещения в соответствующих сквозных отверстиях 66 салазок с последующей установкой через пластиковые терморазрывы 68 между внутренними поверхностями противолежащих стенок 56 кронштейна 54 и фиксацией посредством установки основного несущего болта 60 в сквозном отверстии 59 стенок 56 кронштейна 54 с пропуском через полость втулки 65. Салазки 51 на поверхности стенки, обращенной к направляющей 32, снабжены продольными фигурными выступами 69, формирующими фиксирующие элементы зацепления. В данной форме реализации фигурные выступы выполнены в виде пары направленных в противоположном друг другу направлении продольных Гобразных выступов, форма, размеры и расположение которых выбраны с возможностью их возвратнопоступательного линейного перемещения в ответных продольных пазах 70 направляющей 32 в направ- 10 024011 лении продольной оси 31 направляющей 32.

Достоинства и преимущества заявляемой каркасной системы НВФ, а также отдельных заявляемых элементов системы (узлов опор и узла сопряжения) будут проиллюстрированы также в нижеследующем описании функционирования, как заявляемой каркасной системы в целом, так и отдельных ее узлов.

Как уже было упомянуто выше, вертикальные направляющие (балки) выполнены по многопролетной изгибно-неразрезной схеме с моментными продольно-подвижными стыками в каждом пролете (фиг. 2).

В данной схеме вертикальная направляющая 32 содержит одинаковые отрезки профиля основной вертикальной направляющей 32 - рядовые пролеты 1, длина которых равна высоте этажа. Стыки - узлы 2 сопряжения рядовых пролетов 1 расположены в точках нулевых моментов. Крайний нижний пролет 7 направляющей выполнен в виде однопролетной двухопорной балки с консолью. Нижний его конец связан с узлом продольно-подвижной шарнирной опоры 6 (см. фиг. 13-14), а в верхней зоне - с узлом несущей шарнирной опоры 5 (см. фиг. 15-16). Для крайнего нижнего пролета 7 используют профиль большего сечения, поскольку в данном случае с одной стороны отсутствует разгружающее действие соседнего пролета. Увеличенная прочность первого (крайнего нижнего) пролета 7 служит также цели безопасности конструкции в целом, так как с разрушением двухопорной балки (крайнего нижнего пролета 7) оставшаяся цепочка балок (рядовых пролетов 1) становится ограниченно мгновенно-изменяемой (в той степени, в которой моментный стык - узел 2 сопряжения - обладает шарнирностью). Увеличенная прочность крайнего нижнего пролета 7 достигается, в частности, за счет увеличенного размера поперечного сечения камеры отрезка 50 основного профиля направляющей 32, в которой кроме дополнительного стыковочного профиля 43 установлена также дополнительная вставка в виде салазок 51, причем дополнительный стыковочный профиль 43 и салазки 51 связаны между собой посредством крепежных деталей 52, а дополнительный стыковочный профиль 43 связан также с отрезком 50 основного профиля направляющей 32 посредством крепежных деталей 48. Фрагмент вертикальной направляющей-балки в зоне узла 2 сопряжения крайнего нижнего пролета 7 и следующего за ним рядового пролета 1 более детально представлен на местном виде, обозначенном как 3, на фиг. 10-14. Данный узел 2 сопряжения, также как и расположенные выше узлы 2 сопряжения, расположен в точке нулевого момента. Прочность на изгиб по сечению 7-7 на фиг. 10 (прочность на изгиб дополнительного стыковочного профиля 43) составляет примерно половину прочности направляющей по сечению 4-4, что исключает возможность передачи разрушающего воздействия сверлу узла 2 сопряжения. Узел 2 сопряжения обеспечивает также возможность изменения положения отрезка 49 основного профиля направляющей 32 в направлении продольной оси 31 направляющей 32 относительно дополнительного стыковочного профиля 43 и, следовательно, относительно отрезка 50 основного профиля направляющей 32. Эта возможность обеспечивается за счет того, что дополнительный стыковочный профиль 43 установлен в камере отрезка 49 основного профиля направляющей 32 без какого-либо крепления (без фиксации положения) и связан с поверхностью камеры отрезка 49 через антифрикционные вставки 46, зафиксированные на дополнительном стыковочном профиле 43 в фиксирующем пазу 45, а также посредством крепежных деталей 47. Изначально узел 2 сопряжения монтируют таким образом, что между отрезками 49 и 50 основного профиля направляющей 32 сформирован минимально необходимый конструктивный зазор. С учетом описанных выше особенностей установки дополнительного стыковочного профиля 43 в камере отрезка 40 основного профиля направляющей 32 обеспечивается также возможность изменения до требуемого значения взаимного угла поворота сопрягаемых отрезков 49, 50 основного профиля направляющей под действием изгибных нагрузок без разрушения конструкции. Аналогичным образом функционируют и узлы 2 сопряжения отрезков основного профиля направляющей 32, имеющих одинаковые размеры поперечного сечения, из которых выполнены рядовые пролет 1. Фрагмент вертикальной направляющей-балки в зоне узла 2 сопряжения двух рядовых пролетов 1 боле детально представлен на местном виде, обозначенном как 1с, на фиг. 3-9. Здесь также прочность на изгиб по сечению 7-7 на фиг. 5 (прочность на изгиб дополнительного стыковочного профиля 43) составляет примерно половину прочности направляющей 32 по сечению 4-4, что исключает возможность передачи разрушающего воздействия сверху узла 2 сопряжения. В случае обеих рассмотренных выше форм реализации узлов 2 сопряжения, когда разрушается вышележащий рядовой пролет 1, разрушение вниз не передается, т.к. соотношение прочностей конструктивных элементов в зоне узла 2 сопряжения и сечения направляющей 32 в точке узла 5 опоры таково, что вначале разрушается узел 2 сопряжения (дополнительный стыковочный профиль 43), исключая передачу воздействия на нижележащий пролет 1 (6). Расчет допустимых моментов и длин консолей пролетов был кратко рассмотрен в вышеприведенном описании.

Этот результат достигается также за счет выбора конструкции узла опоры, с которым связана направляющая 32, в частности узла несущей шарнирной опоры 5, при которой разрушение направляющей происходит в заведомо определенном ее сечении на уровне верхнего (основного несущего) болта 34, а после этого в работу включается нижний (дополнительный аварийный) болт 41, удерживая направляющую 32, при этом разрушающее воздействие далее вниз не передается. Так, для узла несущей шарнирной опоры 5 (фиг. 3-9), в зоне которой опорный изгибающий момент максимален, разрушение направляющей 32 более вероятно по сечению 4-4, чем по сечению 5-5, т.к. диаметр сквозного отверстия 39 в сечении 4-4 больше диаметра сквозного отверстия в сечении 5-5. Также сечением 4-4 воспринимается и поперечная

- 11 024011 сила (сечением 5-5 нет), т.к. в зоне этого сечения расположена зубчатая шайба 36. Таким образом, при более вероятном разрушении направляющей 32 по сечению 4-4, направляющая 32 останется закрепленной дополнительным аварийным болтом 41 с гайкой 35 и шайбами 37 на вертикальную нагрузку, а также на горизонтальную нагрузку в пределах горизонтально вытянутых отверстий 29 в стенках 23 кронштейна 23.

Расчеты и испытания показали, что заявляемая каркасная система НВФ по сравнению с однопролетной схемой (схема а) по фиг. 1) имеет в 5 раз большую жесткость и в полтора раза большую прочность.

Рассмотренная выше заявляемая каркасная система НВФ наиболее приемлема при облицовке керамогранитными плитами и натуральным камнем, когда по условиям вертикальных нагрузок на кронштейн и требованиям минимальных температурных изменений межплиточых зазоров, длина направляющей ограничивается одним пролетом.

Из приведенного выше описания следует, что конструкция каркасной системы НВФ многоэтажного здания, а также конструкции различных вариантов узлов опоры и узла сопряжения обеспечивают более высокую прочность и более высокую жесткость каркасной системы, а в случае аварийных ситуаций предотвращают существенные разрушения в каркасной системе, локализуя их, по существу, только в зоне одного рядового пролета. Благодаря этому заявляемая каркасная система НВФ многоэтажного здания имеет более высокую надежность и долговечность даже при значительных нагрузках (вертикальных от облицовочных элементов и горизонтальных от воздействия ветра). Локализация разрушения позволяет осуществить ремонт системы без демонтажа сохранившей работоспособность части каркасной системы и установленных на ней облицовочных элементов, что значительно сокращает стоимость и сроки проведения ремонтных работ. Специалист в данной области техники на основе описанных выше форм реализации заявляемой каркасной системы может с использованием стандартных расчетов в методик разработать каркасную систему НВФ многоэтажного здания в каждом конкретном случае практически без ограничения несущей способности каркасной системы (массы и габаритов облицовочных элементов), высотности здания, общей площади НВФ и т.д.

Источники информации

1. Патент КИ № 80177 И1, опубл. 27.01.2009 г.

2. Навесные фасады на каркас - Журнал Лучшие фасады, № 23 (осень) 2009 г. [Электронный ресурс] - 13 июня 2011. - Режим доступа: Ьйр://-№№№.пауек.ги/тйех.рЬр?раде=5есйоп8&1Й=215&раде_шт=

3. Подконструкция ГТС 35 для крепления навесных вентилируемых фасадов. Сайт ООО Современные фасады. [Электронный ресурс] - 13 июня 2011. - Режим доступа: ййр://№№№.йе1уейса5кги/са55ейе5у51ет/1п1о/119.Ыт1

4. Патент ЕА № 012653 В1, опубл. 30.12.2009.

5. Сайт строительной компании ООО СК Мегастрой. [Электронный ресурс] - 20 июня 2011. - Режим доступа: Ьйр://№№№.теда51гоу-1гк.ги/раде.рйр?1Й=49

6. Патент КИ № 2381341 С1 от 10.02.2010.

7. Система РусЭксп для вентилируемых фасадов. Сайт компании Бастион. [Электронный ресурс] - 20 июня 2011. - Режим доступа: Ьйр://№№№.гоуа151опе.ги/раде/ги5ехр_кд

8. Грановский А.В., Киселев Д.А. Современные вентилируемые фасадные системы: проблемы и решения. Журнал Кровля, Фасады. Изоляция, № 3/2007, стр. 44-46.

9. Сайт компании Юкон Инжиниринг. Системы навесных вентилируемых фасадов И-коп. [Электронный ресурс] - 23 сентября 2011. - Режим доступа: ййр://№№№.и-коп.ги/ги/ргой/113/7143/7372

10. Альбом технических решений. Система навесных вентилируемых фасадов СИАЛ со скрытым креплением натурального камня. СИАЛ П-Нк, издание первое, Красноярск, 2008, стр. 5-7, 18.

11. Терешкова А.В. Исследование деформативности и совершенствование конструктивных решений элементов каркаса фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором. Автореферат на соискание ученой степени к.т.н. Научно-инновационный портал Сибирского Федерального Университета [Электронный ресурс] - 23 сентября 2011.- Режим доступа: 1Шр://\у\у\у.ге5еагс1г5Ги-кга5.ги

Claims

1. Каркасная система навесного вентилируемого фасада многоэтажного здания, состоящая из множества вертикальных направляющих-балок, установленных с определенным шагом и с зазором по отношению к плоскости торцов перекрытий здания и закрепленных по отношению к перекрытиям здания в заданных точках с помощью соответствующих узлов опор, каждый из которых содержит, по меньшей мере, кронштейн П-образной формы и по меньшей мере один из узлов опор выполнен в виде несущей опоры, причем каждая вертикальная направляющая-балка состоит по меньшей мере из двух отрезков однокамерного основного металлического профиля направляющей, каждый из которых формирует соответствующий пролет, последовательно связанных между собой указанных отрезков основного металлического профиля с помощью узла сопряжения, содержащего средство сопряжения и крепежные детали, и выполненного с возможностью компенсации деформаций, при этом каждый кронштейн связан с соответ- 12 024011 ствующим отрезком основного профиля направляющей со стороны его боковых стенок в расчетной точке, отличающаяся тем, что узел сопряжения для каждой пары соседних отрезков основного профиля направляющей выполнен подвижным, по меньшей мере, в направлении продольной оси направляющей, при этом в качестве средства сопряжения содержит, по меньшей мере, дополнительный стыковочный металлический профиль, форма и размеры поперечного сечения которого выбраны в соответствии с формой и размерами поперечного сечения камеры основного профиля направляющей и с возможностью установки стыковочного профиля в полостях камер двух соседних отрезков основного профиля направляющей на их концевых участках с заданным зазором между стыковочным профилем и отрезками основного профиля для изменения положения относительно стыковочного профиля по меньшей мере одного отрезка основного профиля направляющей, по меньшей мере, в направлении продольной оси основного профиля, при этом по меньшей мере одна вертикальная направляющая совместно с соответствующими ей узлами опор образует балочную конструкцию по многопролетной изгибно-неразрезной схеме с моментными продольно-подвижными узлами сопряжения, в которой узлы сопряжения выполнены в точках, в которых изгибающий момент М=0, крайний нижний узел опоры выполнен в виде узла продольноподвижной шарнирной опоры, а крайний верхний и расположенные между крайним нижним и крайним верхним узлы опор выполнены в виде узлов несущих шарнирных опор, при этом крайний нижний и крайний верхний пролеты выполнены в виде отрезков основного профиля направляющей, причем крайний нижний пролет выполнен в виде однопролетной двухопорной балки с консолью и крайней нижней продольно-подвижной шарнирной опорой, крайний верхний пролет выполнен в виде балки, в верхней точке имеющей шарнирное соединение с неподвижной несущей опорой, а в нижней точке моментный продольно-подвижный стык с консолью рядового пролета, а рядовые пролеты выполнены в виде балок, имеющих одну несущую шарнирную опору, связанную с основанием перекрытия здания, а в качестве второй опоры - моментный продольно-подвижный стык с консолью, расположенной ниже рядовой балки.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что узел несущей шарнирной опоры включает, по меньшей мере, кронштейн П-образной формы и средства крепления по отношению к кронштейну однокамерного основного профиля вертикальной направляющей, причем кронштейн выполнен в виде несущей анкерной опоры, основание которой выходит за пределы боковых стенок с формированием противолежащих опорных площадок, выполненной с возможностью неподвижного крепления через пластиковые терморазрывы по отношению к перекрытию здания в зонах опорных площадок по меньшей мере в двух противолежащих в горизонтальном направлении точках, при этом каждая из стенок содержит по меньшей мере одно горизонтально вытянутое отверстие для средства крепления основного профиля к кронштейну, формирующее совместно с соответствующим отверстием противолежащей стенки сквозное отверстие, ось которого перпендикулярна продольной оси направляющей, и, по меньшей мере, в зоне расположения отверстия для указанных средств крепления внешняя поверхность стенок выполнена с вертикальным рифлением, причем средства крепления к кронштейну основного профиля вертикальной направляющей включают по меньшей мере один основной несущий болт с гайкой и зубчатой шайбой и по меньшей мере одну металлическую втулку, выполненную с возможностью размещения в соответствующем сквозном отверстии основного профиля вертикальной направляющей с последующей установкой через пластиковые терморазрывы между внутренними поверхностями противолежащих стенок кронштейна для фиксации основного профиля вертикальной направляющей посредством установки основного несущего болта в сквозном отверстии стенок кронштейна через полость втулки.

3. Система по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что узел продольно-подвижной шарнирной опоры включает, по меньшей мере, кронштейн П-образной формы и средства крепления к кронштейну однокамерного основного профиля вертикальной направляющей, причем кронштейн выполнен в виде несущей анкерной опоры, основание которой выходит за пределы боковых стенок с формированием противолежащих опорных площадок, выполненной с возможностью неподвижного крепления через пластиковые терморазрывы по отношению к перекрытию здания в зонах опорных площадок по меньшей мере в двух противолежащих в горизонтальном направлении точках, при этом каждая из стенок содержит по меньшей мере одно горизонтально вытянутое отверстие под средства крепления основного профиля к кронштейну, формирующее совместно с соответствующим отверстием противолежащей стенки сквозное отверстие, ось которого перпендикулярна продольной оси направляющей, и, по меньшей мере, в зоне расположения отверстия для указанных средств крепления внешняя поверхность стенок выполнена с вертикальным рифлением, причем средства крепления к кронштейну основного профиля вертикальной направляющей включают основной несущий болт с гайкой и зубчатой шайбой, салазки, выполненные в виде отрезка однокамерного металлического профиля, в противолежащих стенках которого, обращенных к стенкам кронштейна, выполнено отверстие, формирующее совместно с соответствующим отверстием противолежащей стенки сквозное отверстие, ось которого перпендикулярна продольной оси направляющей, и по меньшей мере одну металлическую втулку, выполненную с возможностью размещения в соответствующих сквозных отверстиях салазок с последующей установкой через пластиковые терморазрывы между внутренними поверхностями противолежащих стенок кронштейна для фиксации отрезков основного профиля вертикальной направляющей посредством основного несущего болта в сквозном отверстии

- 13 024011 стенок кронштейна с пропуском через полость втулки, причем салазки на поверхности стенки, обращенной к направляющей, снабжены продольными фигурными выступами, формирующими элементы зацепления, выполненные с возможностью их возвратно-поступательного линейного перемещения в ответных продольных пазах направляющей в направлении продольной оси направляющей.

4. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что один отрезок основного профиля направляющей связан с кронштейном посредством шарнирно-закрепленной по отношению к кронштейну втулки, связанной, в свою очередь, с другим отрезком основного профиля направляющей для ограниченного изменения углового положения указанного отрезка основного профиля направляющей относительно кронштейна.

5. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что один отрезок основного профиля направляющей связан с кронштейном посредством шарнирно-закрепленных по отношению к кронштейну салазок, выполненных в виде отрезка однокамерного металлического профиля, связанных, в свою очередь, с другим отрезком основного профиля направляющей для изменения положения указанного отрезка основного профиля направляющей относительно салазок в направлении продольной оси посредством предусмотренного на салазках фиксирующего продольного паза.

6. Система по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что дополнительный стыковочный профиль по меньшей мере на одной стороне своей наружной поверхности, соответствующей ширине поперечного сечения камеры основного профиля направляющей, снабжен парой направленных навстречу друг другу Г-образных выступов, образующих фиксирующий паз дополнительного стыковочного профиля.

7. Система по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что в зазоре между по меньшей мере одной стенкой камеры отрезка основного профиля направляющей, соответствующей ширине поперечного сечения камеры, и соответствующей стенкой дополнительного стыковочного профиля установлена по меньшей мере одна антифрикционная вставка, выполненная из пластика, предпочтительно с фиксацией по отношению к дополнительному стыковочному профилю.