КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ (КОНСТРУКЦИЯ) МАЛОЭТАЖНОГО ДОМА ИЗ ДЕРЕВЯННЫХ КАРКАСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ЩИТОВОЙ ОБШИВКОЙ И УТЕПЛИТЕЛЕМ
STRUCTURAL SOLUTIONS (DESIGN) OF LOW STOREY HOUSE FROM WOODEN FRAME ELEMENTS WITH SHEET PLANKING AND INSULATION

Изобретение относится к области конструктивных решений строительства малоэтажных деревянных каркасных зданий с щитовыми стенами.
Известен способ сборки каркаса (Патент RU 2280738, опубл. 27.07.2006), который может быть использован при изготовлении каркасных щитовых домов. Недостатком является то, что в середине каркаса появляются ненужные горизонтальные элементы, увеличивающие расход пиломатериалов и теплопотери, так как являются менее эффективным утеплителем, чем специальный утеплитель. Известная система состоит из множества деревянных элементов, которые должны плотно прилегать друг к другу, дерево - изменчивый материал, подверженный короблению, растрескиванию и изменению формы в процессе эксплуатации, и при использовании множества элементов обеспечить ровные плоскости практически невозможно.
Известна предложенная в заявке на изобретение RU 2007133434, опубл. 20.03.2009, строительная система “СОТСТРОЙ”, которая предполагает строительство из готовых деревянных модулей в форме правильных шестигранных призм. Недостатком является то, что получаемая конструкция имеет нетрадиционную форму, требует при монтаже и перевозке специальных механизмов.
Известна стеновая панель (Патент RU 2501921, опубл. 20.12.2013), выполненная из установленных друг на друга рядов модулей, соединенных между собой и выполненных из профилированных прямолинейных элементов, снабжена утеплителем и облицовочными плитами. Профилированные элементы изготовлены из клеефанерного профиля, содержащего стенки, выполненные из фанеры, на которых закреплены полки из брусков. Недостатком является то, что внутреннее пространство для утеплителя в панели не прямоугольно, что усложняет установку утеплителя, требует его резку, в результате чего образуются дополнительные отходы, увеличивается расход утеплителя, появляются пустоты, снижающие энергоэффективность, кроме того, повышается трудоемкость и себестоимость изготовления стеновой панели за счет усложненного расположения элементов.
Известна сборно-разборная стеновая конструкция (Патент RU 2504624, опубл. 20.01.2014), включающая верхнюю и нижнюю обвязки, вертикальные стойки, установленные на расстоянии одна от другой, и размещенные между ними стеновые панели из установленных друг на друга рядов модулей, соединенных между собой и выполненных из профилированных прямолинейных элементов, снабженная утеплителем и облицовочными плитами, отличающаяся тем, что модули стеновых панелей выполнены из клеефанерного профиля, содержащего фанерные стенки, на которых закреплены полки из брусков, при этом профильные элементы скреплены по трое с образованием в плане равносторонних треугольников. Недостатком является то, что внутреннее пространство для утеплителя в панели не прямоугольно, что усложняет установку утеплителя, требует его резку, в результате чего образуются дополнительные отходы, увеличивается расход утеплителя, появляются пустоты, снижающие энергоэффективность, кроме того, повышается трудоемкость и себестоимость изготовления стеновой конструкции за счет усложненного расположения элементов.
Известен разборный дом (Патент RU 2342500, опубл. 27.12.2008), содержащий равностороннее многоугольное основание, выполненное в виде уложенной по периметру фундамента дома деревянной обвязки, угловые стойки и стропила по числу углов основания, стеновые панели и модули крыши, отличающийся элементами, делающими этот дом легко разборным. Недостатком является то, что элементы, позволяющие легко разбирать дом, увеличивают себестоимость дома и усложняют конструкцию.
Известна стена дома (Патент RU 2168592, опубл. 10.06.2001), включающая панели на деревянном каркасе со стойками-ребрами, верхней и нижней обвязками и с наружной обшивкой из листовых материалов, отличающаяся видом вертикальных соединительных элементов и наличием выступающей обшивки, а также элементами - нащельниками наружной обшивки.
Недостатком является то, что используются готовые панели, что усложняет подгонку панелей к элементам каркаса, вследствие чего образуются дополнительные утечки тепла, устройство дополнительных накладок снаружи приводит к образованию выступов на фасаде, увеличивает расход материала и трудоемкость строительства.
Наиболее близким аналогом для заявленного изобретения является конструкция, описанная в СП 31-105-2002 «Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом» и в другой известной литературе. Основным недостатком известных конструкций является достаточно высокая себестоимость конструкции.
Изобретение решает задачу снижения затрат на строительство с сохранением требуемой надежности и жесткости конструкции, задачу снижения нагрузки на внешнюю среду за счет минимизации отходов производства, за счет повышения энергоэффективности здания, приводящей к снижению выбросов в окружающую среду, и за счет уменьшения размеров фундамента вследствие снижения веса конструкций, отдельно задачу повышения энергоэффективности здания, задачу сокращения сроков строительства и снижения трудоемкости.
Поставленные задачи решаются тем, что здание, состоящее из элементов деревянного вертикального каркаса (доски или брусья не квадратного поперечного сечения), деревянных балок, щитовых стен с утеплителем, полов и настила (обрешетки) крыши, отличается следующими конструктивными решениями:
торцы балок покрытия (перекрытия) соединены напрямую с наружным щитом стены и балки покрытия (перекрытия) опираются на торец вертикальных стоек каркаса или в качестве верхних обвязочных балок используется доски или брусья неквадратного поперечного сечения, соединенные с торцом балок покрытия (перекрытия) и опирающиеся на торец вертикальных стоек каркаса, с присоединением к вертикальной боковой поверхности обвязочных балок наружных щитов стены по крайней мере на половину высоты обвязочной балки;
в качестве угловых стоек используются такие же, как рядовые, доски или брусья неквадратного поперечного сечения с вертикальным элементом меньшего поперечного сечения, образующего со стойкой составное Г-образное сечение, а балки пола соединены металлическими элементами с вертикальными элементами каркаса, и нижней гранью балки пола опираются на верхнюю поверхность нижней обвязочной балки, являющейся деревянным ростверком, опирающейся на фундамент, щиты наружного стенового настила соединены с вертикальной боковой поверхностью нижней обвязочной балки, используются сваи сложного сечения: буронабивная часть сваи круглого сечения внизу, заливаемая единовременно с частью сваи прямоугольного сечения наверху, выравниваемые между собой за счет заливки подвижного бетона до отметки, размеченной на опалубке свай с использованием гидростатического уровня;
объем укладываемого утеплителя больше объема пространства, образованного элементами каркаса и щитами настила.
Отсутствие верхней обвязочной балки и соединение торцов балок покрытия (перекрытия) напрямую с наружным щитом стены или использование в качестве верхних обвязочных балок досок или брусьев неквадратного поперечного сечения, соединенных с торцом балок покрытия (перекрытия) и опирающихся на торец вертикальных стоек каркаса, позволяет увеличить жесткость каркаса, в том числе за счет соединения балок и стоек через вертикальные щиты настила, снизить расход металлических деталей для соединения элементов каркаса, уменьшить расход древесины на здание, увеличить энергоэффективность за счет замены древесины на эффективный утеплитель, уменьшить размер фундамента за счет снижения веса здания.
Применение в качестве угловых стоек, таких же, как рядовые, досок или брусьев неквадратного поперечного сечения с вертикальным элементом меньшего поперечного сечения, образующего со стойкой составное Г-образное сечение, и соединение балок пола металлическими элементами с вертикальными элементами каркаса, соединение щитов наружного стенового настила с вертикальной боковой поверхностью нижней обвязочной балки позволяет уменьшить расход древесины на здание, уменьшить теплопотери здания за счет замены древесины на эффективный утеплитель, позволяет увеличить жесткость каркаса за счет соединения балок пола со стойками и за счет соединения щитового настила и со стойками и с нижней обвязочной балкой. Использование свай сложного сечения: буронабивная часть сваи круглого сечения внизу, заливаемая единовременно с частью сваи прямоугольного сечения наверху, выравниваемые между собой за счет заливки подвижного бетона до отметки, размеченной на опалубке свай, с использованием гидростатического уровня, позволяет увеличить длину сваи при использовании буров небольшой длины за счет замены сечения верхнего участка сваи с круглого на прямоугольное и бурения скважин уже от отметки перехода сечения. Заливка свай до одинаковой верхней отметки исключает необходимость выравнивания отметок при установке нижней обвязочной балки, что ускоряет строительство и уменьшает количество отходов, увеличивает несущую способность в результате исключения необходимости уменьшения сечения ростверка в отдельных местах для выравнивания.
Кратность шага несущих конструкций размеру элемента щитовой обшивки, например при размере листа фанеры 1525 мм шаг несущих конструкций 762,5 мм, позволяет сделать вылет плоской (односкатной) крыши на половину размера щитового элемента для защиты стен от осадков с исключением необходимости резки щитовых элементов, используемых на крыше, что приводит к снижению количества отходов.
Прижатие утеплителя при монтаже щитами настила или элементами каркаса позволяет утеплителю более плотно соединяться с элементами дома и снизить количество щелей, что повышает энергоэффективность здания. В качестве утеплителя может быть использован, например, пенополистирол ПСБ-С-15 или минераловатный утеплитель ISOVER Оптимал.
Для разъяснения конструкции изобретения приведены фиг.1 и 2.
На фиг.1 изображены следующие конструктивные элементы:
1 - вертикальные стойки каркаса;
2 - балки покрытия (перекрытия);
3 - угловые стойки;
4 - малонагруженные элементы деревянного вертикального каркаса;
5 - обвязочная балка (альтернатива).
Позиции 1, 3, 4 являются элементами деревянного вертикального каркаса. Пунктиром изображена фундаментная балка.
На фиг.2 изображен разрез (вертикальный) наружной стены в зоне опирания балок покрытия (перекрытия) на торец стойки - основной вариант и альтернатива. На фиг.2 изображены следующие конструктивные элементы:
1 - вертикальные стойки каркаса;
2 - балки покрытия (перекрытия);
3 - щиты стены (щиты настила стен);
4 - щитовой настил на крыше (настил на крыше);
5 - обвязочная балка (альтернатива).
Термин «элементы деревянного вертикального каркаса (доски или брусья неквадратного поперечного сечения)» обозначает вертикальные стойки каркаса, угловые стойки, малонагруженные элементы деревянного вертикального каркаса. Термин «деревянные балки» относится к балке покрытия (перекрытия), фундаментным балкам, обвязочным балкам, балкам пола.