RU2475606C1

RU2475606C1 - Cantilever eave of roof

Info

Publication number: RU2475606C1
Application number: RU2011136117/03A
Authority: RU
Inventors: Давид Михайлович Белый
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-02-20

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: cantilever eave of a roof with automatic removal of a layer of snow, ice and icicles on the eave is equipped with a breaking-off organ that mechanically impacts the eave. The eave strip freely rests in longitudinal direction against the roof edge and is hingedly fixed to the latter with its edge facing inwards. The hinged joint at the metal strip is made in the form of a straight seam arranged by plastic working of a metal, being parallel to the edge, and the strip part separated by the seam is fixed on the roof by means of screws. The breaking-off organ is made in the form of bent plates fixed in a cantilever manner on the lower surface of the eave in the zone of its contact with the roof edge, and the plates are made of an alloy with an effect of thermomechanical shape memory /TSM/ with different temperature thresholds of actuation.

EFFECT: increased operational reliability of a roof.

2 dwg

Description

Изобретение относится к строительству крыш жилых зданий, исключающих опасный сход с крыши снега и льда, а также падение сосулек значительных размеров.The invention relates to the construction of roofs of residential buildings, eliminating the dangerous descent from the roof of snow and ice, as well as the fall of icicles of considerable size.

Известны свесы кровли на чердачных и совмещенных крышах, имеющих покрытие из листового железа, волокнисто-асбестоцементных листов и пр. /см. Осипов Л.Г. и др. Гражданские и промышленные здания, М., "Высшая школа", 1964, с.231, Known overhangs of roofs on attic and combined roofs having a coating of sheet iron, fiber-asbestos-cement sheets, etc. / cm. Osipov L.G. and other Civil and industrial buildings, M., "Higher School", 1964, p.231,

рис.129 [1]/.fig. 129 [1] /.

Недостатками известных конструкций является возможность схода значительных масс снега и льда при их таянии с края свеса, а также падения сосулек значительных размеров, что представляет серьезную опасность для расположенных внизу людей и объектов.The disadvantages of the known constructions are the possibility of the descent of significant masses of snow and ice when they melt from the edge of the overhang, as well as the fall of icicles of considerable size, which poses a serious danger to people and objects below.

Известен также карниз крыши здания с консольным свесом кровли, в котором консольный свес снабжен элементами для намерзания воды, выполненными из гидрофильного материала с низкой теплопроводностью, прикрепленными с нижней и верхней строн консольного свеса кровли на всю длину карниза /см. а.с. СССР №953143, кл. E04D 13/06, 1980 [2]/.A roof eaves with a cantilever overhang of the roof is also known, in which the cantilever overhang is equipped with elements for freezing water made of hydrophilic material with low thermal conductivity, attached to the lower and upper sides of the cantilever overhang for the entire length of the eaves / cm. A.S. USSR No. 953143, cl. E04D 13/06, 1980 [2] /.

Указанная конструкция обеспечивает значительное удлинение времени нагрева элементов для примерзания воды, а также более сильное примораживание к ним сосулек, что приводит к дополнительному удержанию сосулек на элементах в процессе их таяния. Однако процесс длительного удержания значительных масс снега, льда и сосулек значительных размеров на консольном свесе кровли представляет серьезную опасность вследствие возможности их случайного падения при внешних механических воздействиях, например при ветровых нагрузках.The specified design provides a significant lengthening of the heating time of the elements for freezing water, as well as stronger freezing of icicles to them, which leads to additional retention of icicles on the elements during their melting. However, the process of long-term retention of significant masses of snow, ice and icicles of considerable size on the cantilever overhang of the roof poses a serious danger due to the possibility of their accidental fall under external mechanical influences, for example, under wind loads.

Кроме того, известен консольный свес кровли здания, выполненный специальной желобообразной формы с облицовкой края металлического желоба резиной или специальными гидрофобными материалами, не смачивающимися водой /см. патент ФРГ №2643348, кл. E04D 13/06, опубл. 1978 [3]/.In addition, the cantilever overhang of the roof of the building is known, made of a special gutter-like shape with a lining of the edge of the metal gutter with rubber or special hydrophobic materials that are not wetted by water / cm. Germany patent No. 2643348, class E04D 13/06, publ. 1978 [3] /.

Недостатками данного устройства являются значительная сложность конструкции, большие материальные и трудовые затраты, сравнительно низкие эксплуатационные характеристики, что объясняется необходимостью выполнения специального металлического желоба и дорогостоящего гидрофобного покрытия непрерывно по всей длине карниза, коренной переделки конструкций карнизов, невозможностью применения устройства на уже существующих зданиях.The disadvantages of this device are the significant design complexity, high material and labor costs, relatively low operational characteristics, which is explained by the need to perform a special metal trough and expensive hydrophobic coating continuously along the entire length of the cornice, a radical alteration of the cornice structures, and the impossibility of using the device on existing buildings.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является консольный свес кровли с устройством для удаления снега и льда, содержащий прикрепленный к свесу шарнирно составной сбивающий орган, снабженный бойком и гибкими связями /см. а.с. СССР №1188288, кл. E04D 13/06, 1982 [4]/ и принятый за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention, according to the set of essential features, is a cantilever overhang of the roof with a device for removing snow and ice, containing an articulated composite knocking down body attached to the overhang, equipped with a striker and flexible connections / cm. A.S. USSR No. 1188288, cl. E04D 13/06, 1982 [4] / and adopted as a prototype.

Недостатками устройства-прототипа являются его низкие эксплуатационные характеристики, что объясняется трудоемкостью процесса сброса снега и льда, его ручным характером при полном отсутствии автоматизации процесса, опасностью скопления на свесе значительных масс снега, льда и сосулек и их самопроизвольного обрушения.The disadvantages of the prototype device are its low performance, which is explained by the complexity of the process of discharging snow and ice, its manual nature in the complete absence of automation of the process, the danger of accumulation of significant masses of snow, ice and icicles on the overhang and their spontaneous collapse.

Сущность изобретения заключается в создании конструкции свеса кровли, в которой сбивающий орган обеспечивает автоматическое и практически непрерывное механическое воздействие на свес без участия человека за счет наличия в конструкции термомеханических элементов, не позволяющее образовываться массам снега, льда и сосулек до значительных размеров, представляющих опасность для расположенных внизу людей и объектов.The essence of the invention is to create a roof overhang design in which a knocking down body provides automatic and almost continuous mechanical impact on the overhang without human intervention due to the presence of thermomechanical elements in the structure, which does not allow the masses of snow, ice and icicles to form up to significant sizes, which are dangerous for located below people and objects.

Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик устройства и автоматизация процесса сброса снега и льда со свеса кровли.EFFECT: improved operational characteristics of the device and automation of the process of discharging snow and ice from the roof overhang.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном консольном свесе кровли, снабженном воздействующим на свес сбивающим органом, особенность заключается в том, что полоса свеса свободно оперта в продольном направлении на край кровли и шарнирно прикреплена к последней своей обращенной внутрь кромкой, при этом сбивающий орган выполнен в виде консольно закрепленных на нижней поверхности свеса в зоне его контакта с краем кровли изогнутых пластинок из сплава с эффектом термомеханической памяти формы /ПМФ/ с различными температурными порогами срабатывания в диапазоне температур -5°C ÷ +5°C активного таяния снега, льда и сосулькообразования.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known cantilever overhang of the roof, equipped with a knocking body acting on the overhang, the peculiarity lies in the fact that the strip of the overhang is freely supported in the longitudinal direction on the edge of the roof and pivotally attached to its last inward facing edge, with this knocking body is made in the form of cantilever mounted on the lower surface of the overhang in the area of its contact with the edge of the roof curved alloy plates with the effect of thermomechanical memory ormy / TFM / with different temperature thresholds triggering in the temperature range -5 ° C ÷ + 5 ° C of active melting of snow, ice and sosulkoobrazovaniya.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показан предлагаемый консольный свес кровли на общем виде; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 schematically shows the proposed cantilever overhang of the roof in General view; figure 2 is a section along aa in figure 1.

Консольный свес 1 кровли 2 здания 3 с автоматическим удалением слоя 4 снега, льда и сосулек 5, находящихся на свесе 1, снабжен механически воздействующим на свес 1 сбивающим органом. Свес 1 выполнен в виде размещенной параллельно фронтальной кромке крыши /кровли/ 2 протяженной полосы из металла или толстого пластика. При этом полоса свеса 1 свободно оперта в продольном направлении на край кровли 2 и шарнирно прикреплена к последней своей обращенной внутрь кромкой. В примере реализации устройства показана металлическая пластина свеса 1, например, из жести, при этом шарнир выполнен в виде полученого пластическим деформированием металла /пластическим изгибом/ прямого шва 6, параллельного кромке крыши 2, причем отделенная швом 6 часть 7 полосы 1 свеса неподвижно зафиксирована на кровле 2 винтами 8, а для другой части полосы 1 деформационный шов 6 является поворотной осью, образуя так называемый пластический цилиндрический шарнир. Сбивающий орган выполнен в виде консольно закрепленных на нижней поверхности свеса 1 вдоль свеса в зоне его контакта с краем кровли 2 изогнутых пластинок 9 из сплава с эффектом термомеханической памяти формы /ПМФ/ с различными температурными порогами срабатывания в диапазоне температур -5°C ÷ +5°C активного таяния снега, льда и сосулькообразования. Для изготовления пластинок 9 из ПМФ использован сплав никелид титана /нитинол/ TiNi, относящийся к классу интерметаллических соединений. Данный сплав наиболее широко применяется на практике для подобных целей, а указанный выше температурный диапазон срабатывания довольно легко реализуется. Пластинки 9 выполнены U-образной формы /конструктивный вариант, позволяющий добиться значительных механических возмущений при срабатывании/. Именно такую форму пластинка 9 принимает в исходном состоянии при температуре окружающей среды вне вышеуказанного диапазона температур /сплошная линия на фиг.1/. Один конец пластинок 9 жестко закреплен /приварен/ к свесу 1, второй конец свободно оперт на наружный край кровли 2. Одна из пластинок 9 может быть настроена, например, на температуру срабатывания -2°C, другая - на 0°C, третья - на +4°C и т.п. во всем указанном диапазоне. После срабатывания на заданной именно для нее температуре каждая пластинка 9 скачком выпрямляется и занимает плоское состояние, показанное на фиг.1 пунктиром.The cantilever overhang 1 of the roof 2 of the building 3 with the automatic removal of layer 4 of snow, ice and icicles 5 located on the overhang 1 is equipped with a whipping body that mechanically acts on the overhang 1. The overhang 1 is made in the form of an extended strip of metal or thick plastic placed parallel to the frontal edge of the roof / roof / 2. In this case, the overhang strip 1 is freely supported in the longitudinal direction on the edge of the roof 2 and is pivotally attached to its last inward-facing edge. In an example implementation of the device, the metal plate of the overhang 1, for example, of tin, is shown, and the hinge is made in the form of metal obtained by plastic deformation / plastic bending / straight seam 6 parallel to the edge of the roof 2, and the part 7 of the overhang strip 1 separated by the seam 6 is fixedly fixed on the roof 2 with screws 8, and for the other part of the strip 1, the expansion joint 6 is a rotary axis, forming the so-called plastic cylindrical hinge. The knocking down body is made in the form of cantilever mounted on the lower surface of the overhang 1 along the overhang in the area of its contact with the edge of the roof 2 curved plates 9 made of an alloy with the effect of thermomechanical shape memory / PMF / with different temperature thresholds of operation in the temperature range -5 ° C ÷ +5 ° C of active melting of snow, ice and icicle formation. For the manufacture of plates 9 from PMF, an alloy of titanium nickelide / nitinol / TiNi, belonging to the class of intermetallic compounds, was used. This alloy is most widely used in practice for such purposes, and the above temperature range is quite easily implemented. The plate 9 is made in a U-shape / design option, allowing to achieve significant mechanical disturbances when triggered /. It is this form of plate 9 takes in the initial state at ambient temperature outside the above temperature range / solid line in figure 1 /. One end of the plates 9 is rigidly fixed / welded / to the overhang 1, the second end is freely supported on the outer edge of the roof 2. One of the plates 9 can be set, for example, to a response temperature of -2 ° C, the other to 0 ° C, the third to at + 4 ° C, etc. in the entire specified range. After triggering at a temperature set for it, each plate 9 abruptly straightens and occupies a flat state, shown in dashed lines in Fig. 1.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed device is as follows.

Во время года, характерное для интенсивного схода снега, льда и образования сосулек, температура воздуха в течение суток многократно меняется /ночь, день, ветер, солнце, дождь и т.п./. Как показывают эксперименты, именно вышеуказанный диапазон опасен для образования на свесах слоев снега, льда и сосулек, а также их схода. При более низких температурах процессы таяния не идут, при более высоких - уже заканчиваются. Например, в процессе нагревания окружающей среды и при достижении ею температуры -2°C одна из пластин 9 скачком срабатывает и выпрямляется в положение, показанное пунктиром. При этом свес 1 сначала скачком идет вверх, так как зазор между ним и кровлей 2 увеличивается, а потом опять скачком свес 1 падает вниз в исходное положение на другие изогнутые пластины 9. При дальнейшем нагревании воздуха до 0°C аналогичным образом срабатывает другая пластина 9 и т.п. При охлаждении воздуха будет проходить обратный процесс срабатывания пластин 9. Очевидно, что при достаточном числе пластин 9 указанный процесс срабатывания будет периодически повторяться. При этом будут сбрасываться как сосульки 5 с края свеса 1, так и слой снега и льда 4 с верхней поверхности свеса 1. Непрерывность процесса, а также разрушение слоя 4 под действием ударных импульсов на мелкие части не даст возможности нарасти слою 4 снега и льда, а также сосулькам 5 до значительных размеров. Поэтому их сброс в течение суток не представляет опасности для расположенных внизу здания людей и объектов. При этом сползание всего массива снега и льда с кровли 2 будет происходить постепенно по мере его стряхивания со свеса 1 малыми порциями.During the year, which is typical for intensive snow, ice and icicle formation, the air temperature during the day changes many times / night, day, wind, sun, rain, etc. /. As experiments show, it is the above range that is dangerous for the formation of snow, ice and icicles on overhangs, as well as their descent. At lower temperatures, melting does not occur; at higher temperatures, they are already ending. For example, in the process of heating the environment and when it reaches a temperature of -2 ° C, one of the plates 9 jumps abruptly and straightens to the position indicated by the dotted line. In this case, overhang 1 first jumps upward, since the gap between it and the roof 2 increases, and then again, overhang 1 overhangs down to its original position on other curved plates 9. When the air is further heated to 0 ° C, another plate 9 works in the same way etc. When cooling the air, the reverse process of operation of the plates 9 will take place. It is obvious that with a sufficient number of plates 9, this operation process will be periodically repeated. In this case, both icicles 5 from the edge of the overhang 1 and a layer of snow and ice 4 from the top surface of the overhang 1 will be dumped. The continuity of the process, as well as the destruction of layer 4 under the influence of shock pulses into small parts, will not make it possible to grow layer 4 of snow and ice, as well as icicles 5 to significant sizes. Therefore, their discharge during the day is not dangerous for people and objects located at the bottom of the building. In this case, the sliding of the entire mass of snow and ice from the roof 2 will occur gradually as it is shaken off the overhang 1 in small portions.

Очевидно, что предлагаемое устройство позволяет полностью автоматизировать процесс удаления со свеса крыши снега, льда и сосулек без участия человека. Это в принципе не допускает возможности возникновения на краях крыши значительных масс снега, льда и сосулек, представляющих опасность для расположенных внизу людей и объектов. Устройство может быть применено как для наклонных крыш /естественно, в данном случае процесс сброса эффективней/, так и для плоских крыш /в этом случае для повышения эффективности консольный свес необходимо возможно значительней наклонить вниз/. Однако и в случае плоской крыши и минимального наклона консольного свеса /козырька/ за счет указанных выше периодических импульсных возмущений свеса происходит постепенное сползание слоя снега и льда, и его одновременное разрушение на мелкие, не опасные части. При этом снег и лед сходит со свеса постепенно мелкими порциями, не опасными для людей и объектов.It is obvious that the proposed device allows you to fully automate the process of removing snow, ice and icicles from the roof overhang without human intervention. This, in principle, does not allow the possibility of the occurrence of significant masses of snow, ice and icicles at the edges of the roof, which are dangerous for people and objects below. The device can be used both for inclined roofs / of course, in this case, the dumping process is more efficient /, and for flat roofs / in this case, to increase the efficiency, the cantilever overhang should be tilted down as much as possible /. However, in the case of a flat roof and a minimum inclination of the cantilever overhang / visor / due to the above-mentioned periodic impulse disturbances of the overhang, the layer of snow and ice gradually creeps, and its simultaneous destruction into small, non-hazardous parts. At the same time, snow and ice gradually descend from the overhang in small portions that are not dangerous to people and objects.

Claims

The cantilever overhang of the roof with automatic removal of ice and snow, equipped with a knocking body acting on the overhang, characterized in that the strip of the overhang is freely supported in the longitudinal direction on the edge of the roof and pivotally attached to its last inward facing edge, while the knocking down body is made in the form of cantilevered on the lower surface of the overhang in the area of its contact with the edge of the roof of curved alloy plates with the effect of thermomechanical shape memory (PMF) with different temperature thresholds in the range not temperature -5 ÷ + 5 ° C of active melting of snow, ice and sosulkoobrazovaniya.