Соединительный узел стеклянной стоечно-ригельной конструкции и стоечно-ригельная конструкция - RU2282698C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к соединительному узлу для стеклянной стоечно-ригельной конструкции, в которой стойки и ригели выполнены из стекла с обеспечением выполнения ими несущей функции, причем передача нагрузок между балками и стойками осуществляется через стеклянный элемент. Кроме того, настоящее изобретение относится к стеклянной стоечно-ригельной конструкции.

Очевидными и характерными свойствами стекла являются его светопроницаемость и прозрачность. Благодаря этому в последнее время стекло стало в архитектуре важным строительным и отделочным материалом. Все чаще в проектах архитекторов стекло применяется как конструкционный материал для создания несущих конструкций. Подобные проекты часто предназначены для создания помещений для организации встреч, переговорных помещений, а также переходов, соединяющих между собой две или более постройки.

В подобных ситуациях для удовлетворения высоких запросов архитекторов в отношении прозрачности сооружений возникает потребность в стоечно-ригельных конструкциях в цельностеклянном исполнении.

Используемое в строительстве стекло в принципе подразделяется в зависимости от варианта применения на листовое стекло, профилированное стекло и стеклоблоки. При этом речь идет, как правило, о щелочном силикатном стекле. Оно имеет высокое содержание кремневой кислоты. Обычно стекло заключают в рамку (обойму), так как оно должно нести ветровую, а при горизонтальном остеклении - и снеговую нагрузку и, кроме того, собственный вес. Для этого, как правило, используют работающие на изгиб стеклопанели с многосторонней заделкой. В этом до сих пор состояли классические области применения стекла, причем сегодня все более входит в моду применение стекла в качестве собственно несущего элемента конструкции. При этом под несущим стеклом понимаются несущие элементы конструкции, полностью состоящие из стекла. Такими стеклянными элементами конструкции являются, например, балки, стойки (опоры), рамы, раскосы, элементы жесткости и т.д.

Стекло в принципе является хрупким материалом, который, кроме того, является идеально упругим. При этом разрушение стекла происходит абсолютно без пластических деформаций. Поэтому такие свойства стекла должны прежде всего учитываться, если стекло применяется в качестве несущего элемента. По этой причине разные определения стекла ранее понимались как включающие характеристику вещества с одной стороны и характеристику состояния - с другой. При этом стекло можно охарактеризовать как "застывший переохлажденный расплав".

Так, в качестве основного элемента для несущего стекла может использоваться полированное листовое стекло, однослойное безосколочное стекло, а также частично закаленное (предварительно напряженное) стекло. При этом данные типы стекла, как правило, подвергают обработке и используют для получения триплекса. Ввиду известности этих видов стекла нет необходимости рассматривать эти вопросы в описании изобретения более подробно.

Повреждение стекла и, следовательно, его разрушение, которое, в частности, вызывается или может быть вызвано различными термическими нагрузками, начинается от кромок. Таким образом, обработка кромок шлифованием повышает прочность кромок, так как вследствие подобной обработки снимаются образовавшиеся при резке макротрещины.

В идеальном случае поверхность стекла не должна иметь царапин, трещин или надрезов, потому что если к такой стеклянной панели, на которой уже имеются подобные повреждения, приложить, к примеру, растягивающую нагрузку, то в вершинах трещин возникнут перенапряжения. Если при этом будет превышено сопротивление материала, можно ожидать сверхкритического развития трещины, приводящего к внезапному разрушению стекла.

Примеры "несущего" стекла приведены в опубликованном отчете об исследовательской работе под названием "Glasträger" (Стеклянные балки), отчет №20, ЕТН Zürich, Inistitut für Hochbautechnik (Институт техники наземного строительства), стр.31 и 32. В этой работе описан объект, воспроизводящий стеклянную конструкцию на испытательном полигоне факультета архитектуры Высшего технического университета земли Рейн-Вестфалия (RWTH) в г.Ахен. В этой конструкции как стойки, так и ригели, т.е. вся несущая конструкция, выполнены из стекла. В зоне наложения стекол стоек и ригелей соединение выполнено посредством отверстий, имеющихся внутри стекол, в которые затем устанавливаются соответствующие металлические резьбовые крепежные элементы. При этом применялось однослойное безосколочное стекло. Благодаря соединению балок с опорами посредством соответствующего винтового крепежа достигается прочное соединение стекол (балки, стойки). При сверлении такого рода отверстий должны соблюдаться жесткие допуски, чтобы обеспечить достаточную площадь зоны прилегания головок болтов или гаек к поверхности стеклянных листов. По вышеуказанным причинам выполнение таких отверстий является относительно дорогостоящим.

Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в создании соединительного узла для стеклянной стоечно-ригельной конструкции, а также самой стеклянной стоечно-ригельной конструкции, который при простой конструкции и простоте и невысокой стоимости изготовления может удовлетворить требованиям к прозрачности конструкции и может быть реализован почти со всеми видами стекла. Также должна быть обеспечена простота сборки.

В соответствии с изобретением эта задача решается соединительным узлом и стоечно-ригельной конструкцией, характеризующимися признаками пунктов 1 и 12 формулы изобретения соответственно. Предпочтительные частные варианты осуществления изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах.

Предложенный соединительный узел для стеклянной стоечно-ригельной конструкции содержит первую накладку, вторую накладку, а также передающий нагрузку элемент, расположенный между первой накладкой и второй накладкой. При этом первая накладка связана с первым элементом стоечно-ригельной конструкции, например стойкой, а вторая накладка связана со вторым элементом стоечно-ригельной конструкции, например ригелем. Следует отметить, что в качестве второго элемента конструкции можно использовать и другую стойку, соединив две стойки между собой. Таким образом, передача нагрузки происходит с первой накладки на передающий нагрузку элемент и далее с него на вторую накладку и соответственно на связанную с ней стойку. При этом передающий нагрузку элемент, как и элементы стоечно-ригельной конструкции, также выполнен из стекла. Таким образом, в частности, можно достичь эффекта "взвешенного" ригеля, так как передающий нагрузку элемент благодаря его выполнению из стекла остается незаметным. Кроме того, можно отказаться от отверстий в зоне соединения стойки с ригелем, что наряду с удешевлением производственного процесса также сокращает время сборки конструкции. В предпочтительном варианте первая и вторая накладки имеют выемки (гнезда) для установки в них стеклянного передающего нагрузку элемента. Благодаря такому предложенному выполнению соединительного узла может быть создана стоечно-ригельная конструкция из стекла, отвечающая самым высоким требованиям прозрачности и изготовляемая без жестких допусков. При этом в стойках или ригелях такой стоечно-ригельной конструкции применяется "несущее" стекло, что делает возможным создание эффективной несущей конструкции из стекла.

В предпочтительном варианте стеклянный передающий нагрузку элемент выполнен цилиндрической или овальной формы. Это обеспечивает особенно благоприятный характер передачи нагрузок между элементами стоечно-ригельной конструкции. Можно использовать и угловатый передающий нагрузку элемент, однако в этом случае существует опасность обламывания его уголков.

В предпочтительном варианте стеклянный передающий нагрузку элемент имеет такую же толщину, как стекла элементов стоечно-ригельной конструкции, или чуть меньшую, что позволяет в максимальной степени избавиться от выступающих деталей конструкции.

Для обеспечения простоты изготовления стеклянного передающего нагрузку элемента он в предпочтительном варианте выполнен из литого стекла.

Для еще большего усиления эффекта "взвешенного" ригеля в предпочтительном случае между первой накладкой и второй накладкой имеется заданное расстояние. Это позволяет говорить о соединительном узле как о "плавающем подшипнике", не имеющем связей с силовым и геометрическим замыканием.

В соответствии с предпочтительной формой выполнения изобретения первая и вторая накладки выполнены из металла, в частности благородного металла. Следует отметить, что можно использовать и любой другой материал соответствующей твердости, в частности пластмассу.

Для обеспечения простоты фиксации накладок на элементах стоечно-ригельной конструкции каждая накладка имеет дугообразную выпуклую часть, расположенную в дугообразной выемке соответствующей формы, выполненной в соответствующей стойке или ригеле. Это делает возможным простое и точное позиционирование накладок в элементах стоечно-ригельной конструкции. При этом выпуклая часть накладки и соответствующая ей выемка предпочтительно выполнены полукруглыми или в соответствии с формой передающего нагрузку элемента.

Для предохранения стеклянных стоек или ригелей от повреждения между накладкой и стеклянными стойками или ригелями предусмотрено средство для защиты стекла. При этом такое средство для защиты стекла может быть выполнено цельным или составным, в частности из трех частей.

Далее, для предохранения передающего нагрузку элемента от повреждения между передающим нагрузку элементом и соответствующей накладкой предпочтительно расположено чашеобразное средство для защиты стекла. При этом такое средство для защиты стекла может быть выполнено из пластмассы или силикона или другого подходящего материала.

Предложенная стоечно-ригельная конструкция, в которой стойки и ригели выполнены из стекла и представляют собой несущую конструкцию, позволяет в сочетании со стеклянным соединительным узлом создавать строительные конструкции, обладающие особенной прозрачностью. При этом такая стоечно-ригельная конструкция предпочтительно используется в качестве несущей конструкции для стеклянных потолочных и боковых элементов.

В предпочтительном варианте элементы стоечно-ригельной конструкции выполнены из триплекса или из частично закаленного стекла и/или из однослойного безосколочного стекла.

Когда стеклянная стоечно-ригельная конструкция имеет в своей внутренней области дополнительные внутренние стойки, такие внутренние стойки предпочтительно снабжены боковыми подкрепляющими элементами из стекла. Это позволяет достичь повышенной изгибной прочности внутренних стоек в продольном направлении. При этом краевые стойки по краю также подкрепляются стеклянными боковыми элементами. Кроме того, вполне возможным является соединение стоек стеклянной стоечно-ригельной конструкции, например, посредством точечных держателей, с дополнительными подкрепляющими элементами конструкции. Также можно отметить, что эффект "взвешенного" ригеля можно еще более усилить, если дополнительно снабдить конструкцию светящимися элементами, например низковольтными светодиодами.

Таким образом, благодаря предложенному соединительному узлу впервые стало возможным создать стеклянную стоечно-ригельную конструкцию, которая отвечает самым высоким требованиям и не требует больших затрат в производстве.

Далее изобретение описывается на примере предпочтительного варианта его выполнения и поясняется следующими фигурами чертежей:

фиг.1 - объемное изображение с разделением деталей предложенного соединительного узла согласно примеру его выполнения;

фиг.2 - объемное изображение соединительного узла, показанного на фиг.1, в собранном состоянии;

фиг.3 - объемное изображение предложенного соединительного узла с частичным разрезом;

фиг.4 - вид сбоку предложенного соединительного узла с частичным разрезом;

фиг.5 - вид справа соединительного узла, показанного на фиг.4, с частичным разрезом;

фиг.6 - объемное изображение фрагмента предложенной стоечно-ригельной конструкции;

фиг.7 - объемное изображение предложенной стоечно-ригельной конструкции.

Как показано, в частности, на фиг.1, соединительный узел 1 в первом примере его выполнения содержит первую накладку 2, вторую накладку 8 и передающий нагрузку элемент 18, расположенный между двумя накладками 2, 8. Соединительный узел 1 предназначен для применения в стеклянной стоечно-ригельной конструкции, представленной на фиг.6 и 7. В такой стеклянной стоечно-ригельной конструкции стойки и ригели выполнены полностью из стекла с обеспечением выполнения стеклянными стойками и ригелями несущей функции.

Как показано на фиг.1, первая накладка 2 состоит из цельной корпусной детали, имеющей основание 5 и две боковые стенки 3 и 4, расположенные по бокам основания. Основание 5 накладки имеет дугообразную выпуклую часть 6, проходящую между двумя боковыми стенками 3, 4. На нижней стороне первой накладки 2 образована дугообразная выемка 7 соответствующей формы (см. фиг.4). При этом накладка 2 выполнена из благородного металла. Накладки 2, 8 могут быть выполнены сборными из отдельных деталей или изготовлены литьем.

Как видно на фиг.1, вторая накладка 8 выполнена аналогично первой накладке 2 - из корпусной детали, имеющей основание 11, две боковые стенки 9, 10, выпуклую часть и выемку 13. Как показано, в частности, на фиг.2, стеклянные листы, используемые в стойках и ригелях стоечно-ригельной конструкции, устанавливаются между боковыми стенками 3, 4 и 9, 10 двух накладок 2 и 8. При этом в каждом стеклянном листе предусмотрена не показанная на чертежах выемка под выпуклую часть оснований 5 и 11 обеих накладок 2, 8, имеющая соответствующую накладкам форму. Это позволяет устанавливать накладки 2, 8 точно в выемках стеклянного листа. Для предохранения стеклянных листов от повреждения металлическими накладками 2, 8 между каждой накладкой и листом расположено средство 16 и 17 для защиты стекла. Как видно на фиг.1, форма средства 16 и 17 для защиты стекла подогнана к конфигурации накладок 2 и 8. Как показано на фиг.1, каждое средство 16 и 17 для защиты стекла выполнено составным из трех частей. Вместе с тем, также возможно использование средства для защиты стекла в цельном выполнении.

На фиг.1 также видна цилиндрическая форма передающего нагрузку элемента 18, выполненного из стекла. При этом толщина передающего нагрузку элемента 18 (то есть высота цилиндра) соответствует толщине стекла стоек 29 или ригелей 19. Для предохранения передающего нагрузку элемента 18 от повреждения накладками 2, 8 между передающим нагрузку элементом 18 и соответствующей накладкой 2, 8 расположен чашеобразный элемент 14,15 (средство для защиты стекла).

Следует отметить, что для лучшей фиксации средство 14, 15 или 16, 17 для защиты стекла может быть связано с накладками 2 или 8 и стеклянными элементами стоечно-ригельной конструкции клеевым соединением.

В собранном состоянии предложенный соединительный узел 1 изображен, в частности, на фиг.2, 6 и 7. Причем представлена стоечно-ригельная конструкция, состоящая из краевой (внешней) стойки 20, внутренней стойки 26 и ригеля 19 (см. фиг.7). В этой конструкции предложенный соединительный узел 1 расположен между стойкой 20 и ригелем 19, а также между внутренней стойкой 26 и ригелем 19. При этом стойки 20, 26 и ригель 19 выполнены из триплекса. Под краевой стойкой 20 понимается стойка, расположенная на периферии стоечно-ригельной конструкции. При этом к краевой стойке 20 непосредственно примыкает боковое остекление 25.

Как видно, в частности, на фиг.2, краевая стойка 20 состоит из трех слоев стекла 21, 22, 23, причем несущую функцию выполняет только средний слой стекла 22, а оба боковых слоя 21 и 23 не воспринимают никаких усилий. Эти два внешних слоя 21 и 23 предназначены в первую очередь для защиты кромки среднего слоя стекла 22.

Рассматриваемая стоечно-ригельная конструкция также служит опорой для стеклянных потолочных элементов 24, которые покоятся на верхней кромке ригеля 19 или верхней кромке бокового остекления 25. Во избежание повреждения отдельных стеклянных элементов конструкции при контакте друг с другом на верхней кромке ригеля 19 и бокового остекления 25 предпочтительно предусматривается нанесение эластомера. Для подкрепления внутренней стойки 26 на ней сбоку установлены два стеклянных подкрепляющих элемента 27, 28 с повышением изгибной прочности стойки в продольном направлении. Как это, в частности, видно из фиг.2 и 6, нагрузка передается от ригеля 19 или потолочных элементов 24 через первую накладку 2 на цилиндрический стеклянный передающий нагрузку элемент 18, а с него - на вторую накладку 8 и соответственно на стойку 20 или 26. Как это явствует из чертежей, соединительный узел 1 выполнен таким образом, что между первой накладкой 2 и второй накладкой 8 имеется заданное расстояние А (см. фиг.4), так что боковые части передающего нагрузку элемента 18 частично свободно выступают в стороны. Это решение дополнительно усиливает эффект "взвешенного" состояния ригеля 19 стеклянной конструкции. Как это, в частности, видно на фиг.1 и 4, для лучшей передачи нагрузок в обращенной внутрь зоне каждой накладки 2, 8 предусмотрена дугообразная выемка большого радиуса.

Таким образом, предложенное решение соединительного узла и стоечно-ригельной конструкции делает возможным создание конструкции, позволяющей создавать полностью стеклянные сооружения, отвечающие самым высоким функциональным и эстетическим требованиям. При этом изобретение предусматривает не только применение несущего стекла для стоек и ригелей, но и использование в соединительном узле 1 стеклянного передающего нагрузку элемента 18. При таком выполнении конструкции можно назначить более высокие производственные допуски при одновременном снижении затрат времени на сборку.

Приведенное выше описание примеров выполнения настоящего изобретения служит лишь для иллюстрации возможностей его осуществления, но не ограничивает их. При осуществлении изобретения возможны различные изменения, не выходящие за рамки объема изобретения и его эквивалентов.

Реферат

Изобретение относится к соединительному узлу для стеклянной стоечно-ригельной конструкции, в которой стойки и ригели выполнены из стекла с обеспечением выполнения ими несущей функции, причем передача нагрузок между балками и стойками осуществляется через стеклянный элемент. Технический результат: создание соединительного узла для стеклянной стоечно-ригельной конструкции, который при простой конструкции и простоте и невысокой стоимости изготовления может удовлетворять требованиям к прозрачности и может быть реализован почти со всеми видами стекла. Соединительный узел для стеклянной стоечно-ригельной конструкции, содержащей в качестве элементов конструкции стойки и ригели, выполненные из стекла с обеспечением выполнения ими несущей функции, включающий первую накладку, связанную с первым стеклянным элементом конструкции, вторую накладку, связанную со вторым стеклянным элементом конструкции, и передающий нагрузку элемент, выполненный из стекла и расположенный между первой накладкой и второй накладкой. Также описана стоечно-ригельная конструкция с использованием вышеуказанного соединительного узла. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула