Результат интеллектуальной деятельности: Способ сборки составных и многослойных термоколонн и термобалок перекрытий

Изобретение относится к области промышленного и гражданского строительства, а именно: к строительным металлическим конструкциям, включающим длинномерные несущие металлические элементы, применяемые при возведении металлических конструкций: промышленных зданий, торговых центров, спортивных сооружений, ангаров. Основой для упомянутых металлических конструкций являются колонны и балки перекрытий.

Известен профиль ГПС (гнутый профиль стоечный) (см., например, https://www.vseangari.ru/index.php/profil-lstk/gps-s-profil). Профиль представляет собой С-образный профиль ЛСТК, с двумя ребрами жесткости, применяется для изготовления колонн, стоек, балок перекрытия.

Известен также профиль ГПС-сигма (см., например, http://pro-lstk.ru/prodazha-profilei-lstk.html), который применяется для изготовления стоек, колонн, рам и балок.

Известен также сжато-изгибаемый ЛСТК двутавр (см., например, https://stroj.su/raschety-metallicheskih-konstrukcij/raschet-lstk-konstrukcii/kolonna-lstk-proverka-ustojchivosti.html), который выполнен составным из двух Сигма-профилей и применяется для изготовления колонн.

Известно также применение С-образного профиля (см., например, https://lstkclub.ru/uzli-kreplenie-lstk/), для изготовления балок, стоек и ферм, когда тонкостенные профили соединены через соединительную пластину, которая представляет собой стальной лист толщиной 8 мм в качестве усилителя.

Известно также изготовление колонн (см., например, https://xn-24-6kcao3dxa.xn--p1ai/info/527-Proizvodstvo-metallokonstruktsii-kolonny). Профили колонн в сечении выполнены прямоугольными или квадратными, а также круглыми, выполненными из труб, или двутавровыми. Колонны изготавливаются постоянного и переменного сечения (ступенчатые колонны). Их изготавливают при помощи автоматической сварки. Исходным материалом в производстве являются металлические листы, которые вначале протягивают и сворачивают по нужной форме (обычно, в виде двутаврового или прямоугольного профиля). Для выполнения подобной операции необходим специальный сварочной стан. Прокатные металлоконструкции колон круглого сечения изготавливают по методикам бесшовной горячей обкатки из металлических заготовок. Вначале металлозаготовки подвергают нагреванию, затем их прошивают. Для изготовления прокатных металлоконструкций колон используют специальный стан, на котором производится прокатка заготовок.

Известны также типичные формы сечений тонкостенных гнутых профилей (см., например, https://meqanorm.rU/Data2/1/4293748/4293748507.htm), в том числе и формы составных сечений из указанных профилей, применяемых при изготовлении колонн, стоек и балок.

Известно также использование С-образного профиля (см., например, http://www.polimetall-spb.ru/tehlstk/floor.shtmt) в роли балок межэтажного перекрытия. В зданиях с размерами межэтажных пролетов свыше 6 метров, возможна интеграция балок перекрытия из черного металла.

Известно также перекрытие из ЛСТК (см., например, https://lstkclub.ru/perekritie-lstk/), для изготовления которого используют легкие стальные тонкостенные оцинкованные профили С- и Z-образного типа.

Предметом настоящего технического решения является способ сборки составных и многослойных термоколонн и термобалок перекрытий из набора профильных элементов, изготовленных методом профилирования холоднокатаных металлов, состоящего из фигурного профиля, П-профиля и Сигма-профиля.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в достижении простоты сборки составных и многослойных термоколонн и термобалок перекрытий из конструктивных слоев без применения кранового оборудования, в легкости формирования переменного сечения изделий, что дает более 50% экономии металла, в придании изделиям высоких теплоизоляционных свойств за счет обеспечения множества термополостей во внутренней структуре изделий, в исключении сварки при сборке изделий, в увеличении долговечности изделий без нарушения покрытий металла, в упрощении производства за счет изготовления набора профильных элементов на однотипных линиях профилирования с регулируемой шириной.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ сборки составных и многослойных термоколонн и термобалок перекрытий из набора профильных элементов, изготовленных методом профилирования холоднокатаных металлов, в том числе с покрытиями, включающего в себя фигурный профиль с ребрами жесткости, содержащий полки, ножки, пятки и стойки, П-профиль, содержащий полку и ножки, СИГМА-профиль с ребрами жесткости, содержащий седло, полки и ножки и усилительный элемент, выполненный из двух усеченных фигурных профилей с полками и ножками, который реализуют путем соединения одноименных элементов набора с образованием конструктивных слоев, при этом каждый последующий конструктивный слой охватывает предыдущий с образованием термополостей, причем соседние конструктивные слои выполнены из разноименных элементов набора, кроме того внутренний конструктивный слой формируют из любого профиля набора на всю длину составной и многослойной термоколонны или термобалки перекрытия, а длины и количество последующих конструктивных слоев формируют по мере необходимости, кроме того при этом конструктивный слой из двух фигурных профилей может быть выполнен соединением полок профилей или соединением пяток профилей, а также конструктивный слой из двух П-профилей может быть выполнен с нахлестом ножек профилей, кроме того конструктивный слой из двух СИГМА-профилей может быть наложен на предыдущий конструктивный слой вплотную, а также для дополнительного усиления конструктивного слоя, выполненного из двух фигурных профилей с соединением пяток профилей, во внутреннюю полость данного слоя может быть установлен усилительный элемент.

При заявляемом способе профильные элементы набора изготавливают на однотипных линиях профилирования с регулируемой шириной из штрипса разной ширины, с обеспечением согласованности и точности геометрических размеров. При этом профили элементов набора спроектированы таким образом, что при сборке конструктивных слоев образуются многочисленные термополости, обеспечивающие при последующей эксплуатации составных и многослойных термоколонн и термобалок перекрытий термоизоляцию конструкций. Важно, что при таком способе сборки появляется возможность изготавливать колонны переменной толщины в зависимости от этажности сооружения, а также с целью усиления колонн и балок перекрытий возможно добавление дополнительных конструктивных слоев.

На фиг. 1 представлено поперечное сечение фигурного профиля набора; на фиг. 2 - поперечное сечение П-профиля; На фиг. 3 - поперечное сечение СИГМА-профиля; на фиг. 4 - поперечное сечение усилительного элемента; на фиг. 5 - поперечное сечение конструктивного слоя из фигурного профиля с соединением полок профилей; на фиг. 6 - поперечное сечение конструктивного слоя из фигурного профиля с соединением пяток профилей; на фиг. 7 - поперечное сечение конструктивного слоя из фигурного профиля с соединением пяток профилей, усиленного усилительным элементом; на фиг. 8 - поперечное сечение двух конструктивных слоев, выполненных из фигурного профиля и П-профиля; на фиг. 9 - поперечное сечение трех конструктивных слоев, выполненных из фигурного профиля, П-профиля и СИГМА-профиля; на фиг. 10 - схема исполнения составной и многослойной термоколонны для трехэтажного здания; на фиг. 11 - схема исполнения составной и многослойной термобалки перекрытия, опирающейся на три колонны.

В набор профильных элементов, используемых при сборке составных и многослойных термоколонн 1 и термобалок перекрытия 2, входит фигурный профиль 3 с ребрами жесткости 4, содержащий полки 5, ножки 6, пятки 7 и стойки 8, П-профиль 9, содержащий полку 10 и ножки 11, СИГМА-профиль 12 с ребрами жесткости 13, содержащий седло 14, полки 15 и ножки 16 и усилительный элемент 17, выполненный из двух усеченных фигурных профилей 3 с полками 18 и ножками 19. Способ сборки реализуют путем соединения одноименных элементов набора с образованием конструктивных слоев, при этом каждый последующий конструктивный слой охватывает предыдущий с образованием термополостей 20, причем соседние конструктивные слои выполнены из разноименных элементов набора, кроме того внутренний конструктивный слой 21 формируют из любого профиля набора на всю длину составной и многослойной термоколонны 1 или термобалки перекрытия 2, а длины и количество последующих конструктивных слоев формируют по мере необходимости, кроме того при этом конструктивный слой 21 из двух фигурных профилей 3 может быть выполнен соединением полок 5 профилей или соединением пяток 7 профилей, а также конструктивный слой 22 из двух П-профилей 9 может быть выполнен с нахлестом ножек 11 профилей, кроме того конструктивный слой 23 из двух СИГМА-профилей 12 может быть наложен на предыдущий конструктивный слой вплотную, а также для дополнительного усиления конструктивного слоя 21, выполненного из двух фигурных профилей 3 с соединением пяток 7 профилей, может быть установлен усилительный элемент 17 во внутреннюю полость 24 данного слоя.

При сборке составных и многослойных термоколонн 1 и термобалок перекрытий 2 используют самонарезающие винты 25 в соответствии со сводом правил СП 260.1325800.2016 «Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов».

Заявляемый способ сборки составных и многослойных термоколонн 1 и термобалок перекрытий 2 предполагает использование профильных элементов из набора, изготовленного методом профилирования холоднокатаных металлов и состоящего из фигурного профиля 3, П-профиля 9, Сигма-профиля 12 и усилительного элемента 17.

На фиг. 1 представлено сечение фигурного профиля 3 с ребрами жесткости 4, двумя полками 5, двумя ножками 6, двумя пятками 7 и двумя стойками 8, из которого изготавливают конструктивный слой 21.

На фиг. 2 представлено сечение П-профиля 9 с полкой 10 и двумя ножками 11, из которого изготавливают конструктивный слой 22.

На фиг. 3 представлено сечение СИГМА-профиля 12 с ребрами жесткости 13, седлом 14, двумя полками 15 и двумя ножками 16, из которого изготавливают конструктивный слой 23. Глубина формовки седла 14 выполняется в половину высоты ножки 16.

На фиг. 4 представлено сечение усилительного элемента 17, выполненного из двух усеченных фигурных профилей 3 с полками 18 и ножками 19, соединенных полками 18 и скрепленных самонарезающими винтами 25. Усилительный элемент 17 может быть установлен во внутреннюю полость 24 любого конструктивного слоя для увеличения его жесткости.

На фиг. 5 представлено поперечное сечение конструктивного слоя 21, выполненного из двух фигурных профилей 3 с соединением полок 5 профилей и скрепленного самонарезающими винтами 25.

На фиг. 6 представлено поперечное сечение конструктивного слоя 21, выполненного из двух фигурных профилей 3 с соединением пяток 7 профилей и скрепленного самонарезающими винтами 25. При таком скреплении фигурных профилей 3 образуется внутренняя полость 24, в которой возможно размещение усилительного элемента 17 для увеличения жесткости конструктивного слоя.

На фиг. 7 представлено поперечное сечение конструктивного слоя 21 из двух фигурных профилей 3 с соединением пяток 7 профилей, усиленного усилительным элементом 17, размещенным во внутренней полости 24 конструктивного слоя 21, все элементы которого скреплены самонарезающими винтами 25.

Конструктивный слой 21 с усилительным элементом 17 или без него содержит до трех термополостей 20 и может быть использован для формирования термоколонны 1 или термобалки перекрытия 2.

На фиг. 8 представлено поперечное сечение двух конструктивных слоев, соединенных следующим образом: на конструктивный слой 21, выполненный из фигурного профиля 3, наложен конструктивный слой 22, выполненный из П-профиля 9, с нахлестом ножек профиля. Оба конструктивных слоя скреплены самонарезающими винтами 25. Данная конструкция в целом содержит пять термополостей 20, что придает термоколонне 1 или термобалке перекрытия 2, выполненным из этих двух конструктивных слоев, высокие теплоизолирующие свойства.

На фиг. 9 представлено поперечное сечение трех конструктивных слоев, соединенных следующим образом: на внутренний конструктивный слой 21, выполненный из фигурного профиля 3, наложен конструктивный слой 22, выполненный из П-профиля 9, на который вплотную наложен внешний конструктивный слой 23, выполненный из СИГМА-профиля 12. Все три конструктивных слоя скреплены самонарезающими винтами 25. Данная конструкция в целом содержит девять термополостей 20, что придает термоколонне 1 или термобалке перекрытия 2, выполненным из этих трех конструктивных слоев, еще более высокие теплоизолирующие свойства.

На фиг. 10 представлен пример исполнения составной и многослойной термоколонны 1 с переменным сечением для трехэтажного здания. В пространстве первого этажа 26 термоколонна 1 состоит из трех конструктивных слоев, в пространстве второго этажа 27 - из двух конструктивных слоев, в пространстве третьего этажа 28 - из одного конструктивного слоя. Внутренний конструктивный слой 21, выполнен из фигурного профиля 3 и пронизывает все этажи здания. На уровне первого 26 и второго 27 этажей внутренний конструктивный слой 21 охвачен вторым конструктивным слоем 22 из П-профиля 9. На первом этаже 26 оба предыдущих конструктивных слоя охвачены третьим конструктивным слоем 23 из СИГМА-профиля 12. Составная и многослойная термоколонна 1 с переменным сечением установлена на фундаменте 29. Предложенный способ сборки составной и многослойной термоколонны исключает применение сварки, исключает поперечные сшивки частей колонны с разным сечением, обеспечивает легкость сборки без применения кранового оборудования.

На фиг. 11 представлен пример исполнения составной и многослойной термобалки перекрытия 2, опирающейся на три колонны 30. Термобалка перекрытия 2 выполнена с переменным сечением. Первый конструктивный слой 21 из фигурного профиля 3 выполнен по всей ее длине. Второй конструктивный слой 22 из П-профиля выполнен частично: на концах термобалки 2 и в средней ее части в районе опоры на среднюю колонну 30.

Следует отметить, что варианты сочетания конструктивных слоев при изготовлении термоколонн 1 и термобалок перекрытий 2 из предложенного набора профильных элементов могут быть самые разные, например:

- фигурный профиль 3, П-профиль 9, СИГМА-профиль 12;

- фигурный профиль 3, П-профиль 9;

- фигурный профиль 3, СИГМА-профиль 12;

- П-профиль 9, СИГМА-профиль 12;

- СИГМА-профиль 12, П-профиль 9;

- фигурный профиль 3, П-профиль 9, СИГМА-профиль 12, П-профиль 9.

Термоколонна 1 или термобалка перекрытия 2 могут быть выполнены из одного конструктивного слоя с любым профилем. При наличии внутренней полости 24 в конструктивном слое возможно применение усилительного элемента 17. Любой вариант сборки термоколонны 1 или термобалки перекрытия 2 можно завершить внешним конструктивным слоем из П-профиля 9 или из СИГМА-профиля 12.