УНИВЕРСАЛЬНАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ
UNIVERSAL CONSTRUCTION PANEL

Изобретение относится к области строительства каркасных, панельных и т.д. зданий, конкретнее - к конструкциям панелей наружных, внутренних стен, перегородок и перекрытий зданий различного назначения.
В настоящее время большое распространение получило строительство указанных зданий из сборного, монолитного железобетона, стали. При этом лучшим вариантом является применение сборных элементов перекрытий и стен (наружных, внутренних, перегородок), так как при прочих равных условиях они имеют меньшие затраты и срок монтажа. Производство сборных панелей сейчас резко сократилось по разным причинам. Основной является то, что изменившиеся требования к ним (тепло-, звукоизоляция, размещение коммуникаций и т.д.) ведут к увеличению толщины панелей, что невозможно с точки зрения использования старого парка форм.
Известны однослойные и трехслойные стеновые панели с эффективным утеплителем между двумя слоями железобетона (Ю.А.Дыховичный, В.А.Максименко «Сборный железобетонный унифицированный каркас», М., СИ, 1985 г., стр.132-155), применяемые в качестве стен и перегородок. Общими недостатками этих конструкций являются малая изолирующая способность (вот почему и были ужесточены нормативные требования), большая собственная масса изделий ввиду нерациональной статической работы, трудности прокладки в них коммуникаций для инженерных сетей ввиду малой их толщины.
Значительно большее разнообразие имеют конструкции перекрытий зданий различного назначения. Это сборные железобетонные перекрытия (панели с пустотами, сплошные, ребристые и т.д.), сборно-монолитные системы, монолитные и комбинированные конструкции и многое другое (Козак Ю. «Конструкции высотных зданий», М., СИ, 1986, стр.161-204). Однако, в целом, изготовление указанных панелей и устройство из них перекрытий характеризуется высокой трудоемкостью и материалоемкостью. Кроме того, для прокладки коммуникаций они также не приспособлены.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является плита перекрытия, содержащая несущий каркас из контурных и промежуточных элементов, арматурные стержни, закрепленные на несущем каркасе с двух сторон и покрытые слоями бетона, опалубочно-изоляционные элементы, расположенные между элементами несущего каркаса (патент РФ №2054099 «Плита перекрытия», автор - Шогенов С.Х., бюл. №4, 10.02.1996 г.).
При очевидных достоинствах данной конструкции панели отметим следующие ее недостатки. Если контурные и промежуточные элементы выполнять из стали, то удельный расход ее возрастет (в т.ч. и из-за необходимости обеспечить совместную работу стали и бетона). Опалубочно-изоляционные элементы не приспособлены для размещения в их толще серьезных коммуникаций (коробов и т.д.) для вентиляции, отопления и т.п. При эксплуатации конструкции доступ внутрь панели невозможен без разрушения одного из бетонных слоев. Использовать такую панель как стеновую крайне нерационально, так как она разработана как панель перекрытия. Например, невозможно обеспечить в такой конструкции воздушный зазор между опалубочно-изоляционными элементами и наружным слоем и т.п. Для устройства одного из бетонных слоев необходим переворот панели на 180°, что усложняет ее изготовление.
Целью изобретения является разработка универсальной панели, используемой и как панели стен (наружных, внутренних, перегородок), и как панели перекрытий, в конструкции которой устранены отмеченные недостатки при одновременном улучшении показателей по расходу материалов, трудоемкости изготовления, монтажа.
Поставленная цель достигается тем, что универсальная строительная панель имеет несущий каркас из контурных и промежуточных ребер и полки с одной стороны, отделочный слой с другой стороны и опалубочно-изоляционные элементы между ними, причем ребра панелей имеют направляющие для опирания опалубочно-изоляционных элементов и крепления отделочного слоя с воздушной прослойкой от опалубочно-изоляционных элементов. Направляющие представляют собой комбинированную конструкцию (многослойную, полую и т.п.), сочетающей жесткие и изоляционные элементы и служат для фиксации арматуры ребер панели, защиты ребер от воздействия наружной температуры, шума и т.д. и восприятия нагрузки от собственного веса бетона до его твердения.
Опалубочно-изоляционные элементы являются самостоятельными конструкциями с необходимыми каналами, полостями, элементами для инженерных сетей, устройствами для фиксации арматуры несущего каркаса и имеют необходимую жесткость для формовки панели.
Приведенная совокупность существенных признаков в литературе не описана. Новизна решения заключается в том, что направляющие ребер являются многофункциональными комбинированными конструкциями (многослойными, полыми и т.д.), сочетающими жесткие и изоляционные элементы и имеющими необходимую прочность и изолирующую способность для:
1) опирания опалубочно-изоляционных элементов (ОИЭ);
2) крепления отделочного слоя с воздушным зазором от ОИЭ;
3) фиксации арматуры ребер панели;
4) защиты ребер панели от температуры, шума и т.д.;
5) восприятия нагрузки от веса бетона, арматуры, ОИЭ до набора прочности бетоном;
6) обеспечения проектных размеров панели в целом и отдельных элементов между собой.
Опалубочно-изоляционные элементы также представляют собой комбинированные конструкции с несущей полой коробкой, заполненной изолирующим материалом. Внутри ОИЭ располагаются необходимые каналы, полости и прочие устройства для инженерного оборудования зданий (вентиляция, отопление, электротехнические элементы и т.п.).
ОИЭ обеспечивают:
1) геометрические параметры панели в процессе ее изготовления;
2) необходимую тепло- и звукоизоляцию панели;
3) размещение внутри себя элементов инженерного оборудования зданий;
4) восприятия нагрузки от веса бетона полки панели до набора бетоном прочности.
Все это вместе позволяет использовать универсальную панель и как элемент перекрытия, и как панель наружной стены, и как панель внутренней стены или перегородки. Предлагаемая конструкция впервые, на наш взгляд, дает возможность комплексной индустриализации изготовления панелей для различных зданий и сооружений. В этой связи можно утверждать, что предлагаемое решение соответствует критериям охраноспособности, предъявленным к объектам изобретения.
На фиг.1-8 показан схематический вариант предлагаемой конструкции.
Универсальная строительная панель включает несущий каркас из контурных 1, промежуточных ребер 2 и полки 3 с одной стороны, отделочного слоя 4 с другой стороны и опалубочно-изоляционных элементов 5 между ними. Направляющие 6 являются опорами ОИЭ и отделочного слоя 4 и обеспечивают воздушную прослойку 7 между ними (на толщину направляющих 6). ОИЭ 5 являются самостоятельной конструкцией с каналами 8, полостями и т.д. для инженерных коммуникаций и известными устройствами для фиксации арматуры панели (не показаны). В простейшем случае ОИЭ 5 представляют собой, например, сотовую конструкцию с боковыми и торцевыми ребрами из древесины (фанеры, ДВП и т.д.), внутренними ребрами и обшивками из ДВП (картон и т.д.) с заполнением всего элемента изоляционным материалом 9. Даже в таком исполнении ОИЭ 5 имеют жесткость, необходимую для крепления арматуры панели, прокладки каналов 8 и формовки панели. Изоляционный материал 9 может быть любым - жестким, полужестким, мягким, заливным (пеноизол, минвата, пенопласт и т.д.).
Направляющие 6 представляют собой многослойную конструкцию, состоящую из жестких (например, фанера, древесина) и изоляционных слоев (например, пробка, резина и т.д.). Они могут быть также полыми с заполнением полостей изоляцией и т.п.
Универсальную панель изготавливают следующим образом.
Каркас из направляющих 6 и прикрепленного к ним отделочного слоя 4 укладывается отделочным слоем вниз. На направляющие укладывают готовые ОИЭ 5, крепят к ним и далее устанавливают всю арматуру панели, крепя ее к направляющим 6 и ОИЭ 5 в проектном положении. После этого устанавливают съемные борта и производят заливку панели бетоном. Как только бетон набирает необходимую прочность, борта снимаются. В дальнейшем панель подвергается окончательной доводке (установка окон, дверей, заделка стыков, отделка, покраски и т.п.) и она готова к отправке потребителю. В зависимости от условий и требований некоторые операции могут иметь и другую последовательность. Например, отделочный слой 4 может быть прикреплен к панели в последнюю очередь. Аналогично, вначале можно прикрепить арматуру ребер панели к направляющим, а затем устанавливать ОИЭ и т.д.
Предлагаемая универсальная панель может использоваться и как стеновая панель (наружная, внутренняя, панель перегородки), и как панель перекрытия. Если это панель наружной стены, то в проектном положении она располагается ребрами наружу, отделочный слой является фасадной отделкой и вместе с воздушной прослойкой создает вентилируемый фасад. При использовании универсальной панели как панели перекрытия ее проектное положение - ребрами вниз, и тогда отделочный слой - это подвесной потолок, а полка панели - это пол соответствующего этажа. Воздушная прослойка может также использоваться как пространство для коммуникаций. При использовании универсальной панели как внутренней стеновой или панели перегородки положение ребер может быть любым.
Важным преимуществом предлагаемой конструкции является возможность изменения толщины панели в широких пределах (от 100 мм до 350 мм и выше). Общая толщина панели определяется толщиной опалубочно-изоляционных элементов, и их изменение только увеличивает потребную высоту борта, не меняя конструкцию панели в принципе. Например, для средней полосы России при использовании в качестве утеплителя пеноизола толщина опалубочно-изоляционного элемента по теплотехническому расчету составит не более 150 мм. При толщинах полки - 40 мм, направляющих - 40 мм и отделочного слоя (фасад - керамогранит) - 10 мм, имеем суммарную толщину панели (с запасом) в 250 мм, что существенно меньше известных решений
При этом металлоемкость и трудоемкость изготовления панели меньше на 30 и 50% соответственно, а скорость монтажа выше на 35% по сравнению с известными решениями.