Результат интеллектуальной деятельности: КАРНИЗ КРЫШИ ЗДАНИЯ

Изобретение относится к строительству крыш жилых и производственных зданий, исключающих образование и падение сосулек крупных размеров.

Известны карнизы на чердачных и совмещенных крышах, имеющих покрытие из листового железа, волокнисто-асбоцементных листов и пр. /см. Осипов Л.Г. и др. Гражданские и промышленные здания. M., "Высшая школа", 1964, с.231, рис.129 [1]/.

Недостатками известных конструкций является возможность образования на карнизах при таянии снега и льда сосулек значительных размеров и дальнейшего их падения, представляющего серьезную опасность для расположенных внизу людей и объектов.

Известен также карниз крыши здания, снабженный элементами для намерзания воды, выполненными из гидрофильного материала с низкой теплопроводностью и прикрепленными с нижней и верхней сторон карниза по всей его длине /см. а.с. СССР №953143, кл. E04D 13/06, 1980 [2]/.

Данная конструкция обеспечивает значительное удлинение времени нагрева элементов крыши для примерзания к ним воды, а также более сильное примораживание к ним сосулек, что приводит к дольшему удержанию сосулек на элементах в процессе их таяния. Однако процесс длительного удержания сосулек значительных размеров представляет серьезную опасность вследствие возможности их случайного падения при внешних механических воздействиях, например, порывах ветра, ударных и вибрационных возмущениях и т.п.

Кроме того, известен карниз крыши здания, выполненный специальной желобообразной формы с облицовкой края металлического желоба резиной или специальными гидрофобными материалами, не смачивающимися водой /см. патент ФРГ №2643348, кл. Е04D 13/06, опубл. 1978 [3]/.

Недостатками известного устройства являются значительная сложность конструкции, большие материальные и трудовые затраты и довольно низкие эксплуатационные характеристики. Это объясняется необходимостью выполнения специального металлического желоба и дорогостоящего гидрофобного покрытия, непрерывного по всей длине карниза, коренной переделки всех карнизов, невозможностью применения устройства на уже существующих зданиях.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является карниз крыши здания, выполненный упругим по всему фасаду здания и снабженный тросом, свободно проходящим сквозь кольцевые скобы, размещенные вдоль всей нижней поверхности карниза, и натянутым до силового контакта с данной поверхностью с помощью размещенных по бокам здания поперечных упругих пластин, обладающих свойством парусности /см. патент РФ на изобретение №5473760, кл. E04D 13/076, 2011 [4]/, и принятый за прототип.

Недостатком устройства-прототипа является низкая эффективность сброса сосулек с карниза крыши вследствие ограниченности диапазона ветровых возмущений, приводящих устройство в действие, направлениями, практически расположенными только в плоскостях, параллельных плоскости стены здания, над которой установлен карниз, и довольно значительными требуемыми амплитудами ветровых возмущений. Это объясняется тем, что, во-первых, значительные изменения натяжения троса и, соответственно, ощутимое раскачивание карниза происходит только при направлениях ветровых возмущений, близких к нормали упругим пластинам, и, во-вторых, интенсивное раскачивание карниза предполагает его периодический подъем-опускание с помощью троса вместе с образовавшимися на карнизе сосульками, слоем снега и льда, что требует довольно значительных по амплитуде ветровых возмущений.

Сущность изобретения заключается в снабжении карниза здания устройством для ударного сброса сосулек, приводимого в действие ветровыми нагрузками практически любого направления с малыми амплитудами возмущений, и позволяющим аккумулировать однонаправленный вращающий момент от разнонаправленных ветровых возмущений.

Технический результат - повышение эффективности сброса сосулек с карниза крыши и расширение диапазона рабочих ветровых возмущений по направлениям и амплитудам.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном карнизе крыши здания, снабженном расположенным под ним и параллельным стене здания тросом, натянутым с помощью закрепленных по бокам здания поперечных упругих пластин, обладающих свойством парусности, особенность заключается в том, что на тросе в зоне повышенной опасности образования на карнизе сосулек прикреплена своими свободными концами установленная с помощью противовеса в вертикальной плоскости П-образная металлическая скоба, верхняя протяженная сторона которой размещена вплотную под наружным краем карниза, при этом внутри скобы жестко закреплен уголок, образованный двумя легкими ортогональными пластинами, также обладающими свойством парусности и расположенными, соответственно, в горизонтальной плоскости между тросом и стеной, и в вертикальной плоскости ниже троса с его противоположной от скобы стороны при ориентации ребра уголка на стыке пластин вдоль троса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично показан предлагаемый карниз: на фиг.1 - на виде на здание спереди; на фиг.2 - на виде сбоку.

Карниз 1 крыши 2 здания, обеспечивающий автоматический сброс сосулек 3 уже на начальной стадии образования до достижения ими опасных размеров под действием порывов ветра, содержит расположенный под карнизом 1 и параллельный стене 4 здания прочный металлический трос 5, натянутый с помощью закрепленных по бокам 6 здания с двух его сторон в зонах размещения торцов карниза 1 поперечных упругих пластин 7, обладающих свойством парусности, то есть способностью к возникновению значительных упругих изгибных деформаций под действием порывов ветра. При этом пластины 7 могут быть выполнены из толстого гибкого пластика /на фиг.2 пластина 7 показана прозрачной для лучшего обозрения конструкции за ней/, либо в качестве пластин 7 /см. устройство-прототип [4]/ могут быть использованы установленные на боковых стенах 6 здания рекламные щиты, имеющие упругие участки в зоне расположения торцов карниза 1. Крепление концов троса 5 к пластинам 7 осуществлено специальным резьбовым регулируемым фиксатором 8, обеспечивающим заданное исходное натяжение троса 5 с последующей фиксацией. На тросе 5 в зоне повышенной опасности образования на карнизе 1 сосулек 3 /над тротуаром, стоянкой для транспорта и т.п./ прикреплена своими свободными концами и установлена с помощью противовеса 9 в вертикальной, параллельной стене 4 плоскости П-образная металлическая скоба 10, верхняя протяженная сторона которой размещена вплотную к карнизу 1 под его наружным краем. Крепление скобы 10 на тросе 5 осуществлено протяжкой последнего с натягом сквозь отверстия на концах скобы 10 с последующей фиксацией сваркой. Противовес 9 выполнен в виде груза, закрепленного на внешней, удаленной от стены 4 поверхности скобы 10 в нерабочей ее части с помощью пластически деформируемой ножки. При этом внутри скобы 10 жестко закреплен уголок, образованный двумя легкими ортогональными пластинами 11, 12 из прочного пластика, также обладающими свойствами парусности, расположенными, соответственно, в горизонтальной плоскости между тросом 5 и стеной 4, и в вертикальной плоскости ниже троса 5 с его противоположной от скобы 10 стороны, причем, ребро уголка на стыке пластин 11, 12 ориентировано вдоль троса 5. Соединение уголка 11, 12 со скобой 10 осуществлено винтами 13, ввернутыми в тело двух коротких планок 14 прямоугольного сечения, приклеенных внутри уголка 11, 12 по его торцам в зоне стыка пластин 11, 12, что одновременно увеличивает жесткость уголка.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Как видно из фиг.2, сосульки 3 на карнизе 1 расположены левее исходной вертикальной ориентации скобы 10, достигаемой изгибом балансира 9. Поэтому, для их эффективного сброса порывы ветра любого направления должны работать на угловые отклонения скобы 10, подвешенной на тросе 5, в направлении против часовой стрелки на фиг.2 во время действия порыва, с возвращением скобы 10 в исходное вертикальное положение за счет противодействующего момента закручивающегося натянутого троса 5. При горизонтальных порывах ветра /см. фиг.2, стрелки вправо/ за счет парусной пластины 12 уголка создается вращающий момент, обеспечивающий вышеуказанные колебания скобы 10 /от ветровых потоков, направленных влево, пластину 12 закрывает стена 4/. Аналогично, при вертикальных порывах ветра в направлении снизу-вверх /фиг.2/ парусная пластина 11 создает вращающий момент того же направления /от порывов в направлении сверху-вниз/, закрывая карниз 1. Отдельно /на фиг.1/ рассмотрим горизонтальные порывы ветра, параллельные стене 4. Естественно, порыв ветра в направлении слева-направо более эффективно действует на левую на фиг.1 упругую пластину 7, прогибающуюся внутрь здания, действие этого же порыва на правую пластину 7 ослаблено из-за ее частичного прикрытия и гашения ветрового потока при его движении вдоль всей стены 4 здания. Соответственно, при порывах ветра в направлении справа-налево сильнее прогибается правая пластина 7. Таким образом, в любом случае происходит сближение пластин 7 и уменьшение исходного натяжения троса 5. Как известно, величина удельного противодействующего момента натянутого троса /растяжки/ при уменьшении его натяжения также уменьшается. Для установки исходного вертикального положения скобы 10 балансир 9 отгибается до тех пор, пока вращающий момент от оставшейся неуравновешенности /а она останется в любом случае/ не скомпенсируется противодействующим моментом натянутого троса 5. Естественно, что при вышеуказанном ослаблении исходного натяжения за счет порывов ветра и уменьшении при этом противодействующего момента троса 5 произойдет угловое отклонение скобы 10 за счет оставшейся неуравновешенности в одну из сторон. Исходной балансировкой легко достигается, чтобы такое отклонение происходило именно в направлении против часовой стрелки на фиг.2 /то есть исходный дебаланс, "съедаемый" противодействующим моментом исходно натянутого троса 5, специально оставляется в горизонтальной плоскости с нужной стороны/. Таким образом, в предлагаемом устройстве при любом направлении порывов ветра происходят однонаправленные угловые колебания скобы 10 /сбивающего органа/ от вертикального состояния в зону образования сосулек 3 и обратно. На фиг.2 пунктирными линиями показано примерное положение скобы 10 и пластин 11, 12 при их амплитудном угловом отклонении от равновесного состояния под действием ветровых возмущений любых направлений. Так как /см.[4]/ ветровые возмущения какого-либо направления существуют практически непрерывно, то происходит постоянное сбивание сосулек 3 сразу же на стадии их формирования. Для сбивания таких сосулек 3 скобой 10 требуется минимальный вращающий момент от ветровых нагрузок, несравнимый с усилиями, необходимыми в устройстве [4] для поднятия тросом 5 карниза 1. Кроме того, при одновременном действии ветровых нагрузок в различных ортогональных направлениях в предлагаемой конструкции происходит суммирование вращающих эффектов, создаваемых всеми пластинами 7, 11, 12 со свойствами парусности. Конечно, на фиг.1, 2 показаны направления ветровых потоков, ортогональных пластинам 7, 11, 12, когда создаваемые вращающие моменты максимальны. Однако, и при острых углах между вышеуказанными направлениями за счет аккумуляции однонаправленного вращающего момента от различных направлений ветровых возмущений эффективность работы предлагаемого устройства по сравнению с устройством-прототипом значительно повышается при одновременном расширении диапазона рабочих ветровых возмущений как по амплитудам, так и по направлениям. Устройство имеет сравнительно простую конструкцию, не требует применения источников энергии и может быть при минимальных конструктивных доработках использовано практически для любых типов крыш. При легких пластинах 11, 12 уголка и сравнительно мощном тросе 5 необходимость в противовесе 9 /часто его называют балансиром/ отпадает, что позволяет дополнительно упростить конструкцию устройства.