ПУСТОТЕЛАЯ СТЕНА
HOLLOW WALL

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для возведения зданий, строений, фундаментов и заборов.
Известна кирпичная стена, содержащая одну стенку, выполненную из кирпичей, связанных друг с другом. (В. Стаценко «Части зданий». Москва-Ленинград, 1930 г., стр. 174.).
Недостатками такой стены является избыточная ее прочность при необходимой морозостойкости, что неэкономично, т.к. приводит к излишнему расходу материалов.
Известна стена, содержащая две отдельные, рядом расположенные наружные стенки, толщиной в 0,5-1 кирпич каждая с промежутком между ними в 9-25 см, заполненного каким-нибудь пористым, плохо проводящим тепло материалом. Для устойчивости тонкие стенки связаны между собой железными скобами, расположенными по высоте через 4-5 рядов кладки, а в плане через 1-1,5 м. Скобы размещены непосредственно в швах кладки и залиты раствором, (см. В. Стаценко «Части зданий», изд. Москва-Ленинград, 1930 г., стр. 240).
Недостатками такой стены является ее малая устойчивость и неудобство монтажа, т.к. помимо стеновых элементов дополнительно необходимы еще и скобы. При этом, надо постоянно следить за расположением скоб.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является пустотелая стена системы Герарда. (см. В. Стаценко «Части зданий». Москва-Ленинград, 1930 г., стр. 240).
Эта стена содержит две наружные отдельные тонкие стенки с промежутком между ними, который заполнен пористым, плохо проводящим тепло материалом. Каждая из тонких стенок имеет толщину, равную ширине стенового элемента кладки. При этом стеновые элементы кладки выполнены полнотелыми, имеющими форму прямоугольных параллелепипедов, одинаковых по высоте, ширине и длине. Поперечный стеновой элемент выполнен полнотелым, имеет форму прямоугольного параллелепипеда и встраивается торцами в стенки на ее толщину. Его противоположные торцы образуют выступы на каждой из внутренних поверхностей этих стенок, расположенные в шахматном порядке. При этом в каждом горизонтальном ряду кладки стенок эти выступы размещены между собой через два стеновых элемента. В каждом вертикальном ряду упомянутые выступы чередуются между собой через ряд кладки. Связь тонких стенок между собой осуществляется при помощи выступов одной стенки, размещенных между выступами другой стенки. При этом выступы каждой из стенок не касаются противоположных стенок.
Однако в известной пустотелой стене имеется ряд недостатков. Прежде всего это низкие устойчивость, несущая способность стены, ее термическое и звуковое сопротивление, сложность ее монтажа.
Конструктивно пустотелая стена выполнена в виде двух рядом расположенных тонких стенок. Каждая из тонких стенок в отдельности имеет очень узкую площадь опоры и поэтому неустойчива. Для увеличения поперечной площади опоры стены в целом, тонкие стенки связывают между собой. При этом общая толщина стены не велика и ограничена размером длины поперечных стеновых элементов, связывающих эти стенки. Из-за этого две тонкие стенки, размещенные рядом друг с другом, имеют малую поперечную площадь опоры и даже связанные между собой образуют все-таки неустойчивую конструкцию. Наглядным примером могут служить строительные леса, выстраиваемые около стен для их ремонта. Эти леса имеют малую поперечную площадь опоры, и несмотря на то, что в них большое количество пространственных связей, они при большой их высоте имеют малую устойчивость. Поэтому они дополнительно укрепляются.
Несущая способность стены зависит от давления, действующего на нее, и материала стены, способного выдерживать это давление. Давление, как известно, равно действующей силе, отнесенной к площади, на которую она давит. Низкая несущая способность известной пустотелой стены обусловлена распределением нагрузки на две тонкие стенки, а порой и на одну, имеющих малую суммарную площадь. Поэтому удельная нагрузка на каждую из стенок высока. Отсюда мала ее несущая способность.
Особенностью возведения пустотных стен является то, что в них не должно быть щелей. В противном случае стена будет продуваема и ее теплоизоляционные свойства будут низкими. Известная пустотелая стена содержит только одну полость, ограниченную тонкими стенками. Эти стенки состоят из одинаковых, малых по величине стеновых элементов. Поэтому в каждом горизонтальном ряду кладки такой стенки находится большое количество стыков между составляющими ее стеновыми элементами. При таком большом количестве стыков между стеновыми элементами трудно избежать щелей в стенках, образующих пустотную стену. Поэтому наличие в пустотной стене только одной полости, между образующими ее стенками, приводит к ее продуванию. При этом второй, страховочной полости в известной стене нет.
Кроме того, известный стеновой элемент имеет только один размер и форму. Это обстоятельство приводит к тому, что при изменении направления стены и при окончании ее протяженности в длину затрудняется кладка угла и торца пустотелой стены. Иными словами, сложно завершить продолжение стены в длину (как, например, для оконного или дверного проема) или выложить угол пустотной стены, не подгоняя под необходимый размер стеновые элементы (раскалывая их). Поэтому известные стеновые элементы и часто раскалывают. Объясняется это тем, что из-за пропорций между известным стеновым элементом и шириной известной пустотелой стены в этих местах невозможно разместить эти стеновые элементы целиком, не раскалывая их. Его длины будет или не хватать, или часть этого стенового элемента будет выступать за пределы стены. При раскалывании стеновых элементов, для того чтобы выдержать нужный размер, в стенках возникает еще большее количество стыков между ними. К тому же поверхность скола может быть неровной. Все эти обстоятельства еще больше увеличивают вероятность наличия щелей в стенках, а значит и их продуваемости. Таким образом, значительно ухудшаются теплоизоляционные свойства стены в целом.
Как упоминалось выше, толщина известной пустотелой стены ограничена. Ее габаритная величина меньше суммы длин двух поперечных стеновых элементов. Это ограничение вызвано размерами этих стеновых элементов. Если толщину известной пустотелой стены увеличить хотя бы до размера, равного двум длинам поперечного стенового элемента, то выступы противоположных стенок выйдут из сочленения друг с другом и связи между стенками не будет. Вследствие ограниченности толщины известной пустотелой стены ее термическое сопротивление низкое. Это происходит из-за того, что теплоизолирующая полость между стенками только одна. К тому же, путь холода от одной стены до другой, пролегающий через выступы стенок, которые образованы поперечными полнотелыми стеновыми элементами, связывающими их, не велик. Теплопроводность этих связей хорошая, поэтому холод от одной стены через эти короткие «мостики холода», мало поглощаясь, передается и распределяется по площади противоположной стены.
Звукоизоляция известной пустотелой стены также невелика вследствие того, что, как упоминалось выше, толщина известной пустотелой стены ограничена. При этом конструкция стены включает в себя только одну полость со звукоизолирующим материалом. Из-за этого падение уровня шума незначительно.
Для возведения пустотелой стены требуется большое количество малых по размеру стеновых элементов, которые необходимо все уложить. Кроме того, из-за конструктивных особенностей стены и пропорций между размерами стеновых элементов и толщиной стены при монтаже пустотелой стены стеновые элементы необходимо часто подгонять под размеры пустотелой стены. На эти работы необходимо тратить дополнительное время и средства. Все это вместе взятое усложняет, делает трудоемким монтаж известной пустотелой стены.
При создании изобретения «пустотелая стена» ставилась задача достижения такого технического результата, как повышение: устойчивости, несущей способности, тепло- и звукоизоляционных свойств пустотелой стены; упрощения ее монтажа.
Для достижения указанного технического результата в корпус известной пустотелой стены, содержащий две отдельные тонкие наружные стенки, каждая из которых имеет толщину, равную ширине стеновых элементов, из которых они построены, с промежутком между ними, заполненным пористым, плохо проводящим тепло материалом, при этом стеновые элементы кладки, размещенные в стенках продольно, выполнены полнотелыми, их корпуса имеют вид прямоугольных параллелепипедов, одинаковых по ширине и высоте, поперечные стеновые элементы выполнены также полнотелыми, их корпуса имеют вид прямоугольных параллелепипедов, одинаковых по длине, ширина и высота которых равна величине ширины и высоты продольных стеновых элементов кладки, поперечные стеновые элементы встроены торцами в наружные стенки на толщину стенки так, что противоположные торцы этих элементов образуют вертикальные и горизонтальные ряды из выступов, расположенных в шахматном порядке, на каждой из внутренних поверхностей наружных стенок таким образом, что в каждом вертикальном ряду выступов они чередуются между собой через ряд кладки, при этом выступы одной стенки расположены между выступами другой стенки, не касаясь последних, дополнительно введена третья, внутренняя стенка, выполненная из продольных стеновых элементов, размещенная между двумя наружными стенками, отделенная от них промежутками, и внутренний поперечный стеновой элемент, равный по ширине и высоте продольным стеновым элементам, встроенный в третью стенку поперек ее так, что его противоположные торцы выступают наружу с каждой из сторон этой стенки, образуя на них выступы, которые размещены между соответствующими им выступами наружных стенок, не касаясь последних, при этом длина внутреннего поперечного стенового элемента равна двойной длине поперечного стенового элемента наружных стенок за минусом ширины последнего.
Кроме того, поперечные стеновые элементы, встроенные в наружные стенки, имеют длину, равную 2,2-2,4 размера их ширины, стеновые элементы кладки, размещенные в стенках продольно, выполнены разными по длине, и в горизонтальных рядах кладки каждой из трех стенок выступы на поверхностях стенок, образованные поперечными стеновыми элементами, чередуются через длину одного из продольных стеновых элементов, размещенного в стенках между выступами.
А также при фиксированных значениях толщины пустотелой стены и ширины продольных стеновых элементов, из которых состоят ее стенки, их длины имеют такие три различных значения, что в одном случае в значении толщины заявленной пустотелой стены укладывается две длины продольного стенового элемента и одна его ширина, в другом случае в значении толщины заявленной пустотелой стены укладывается одна длина продольного стенового элемента и две его ширины, а в третьем случае его длина равна сумме его длин, указанных в первых двух случаях.
При этом для изменения направления пустотелой стены внутренний поперечный стеновой элемент, связывающий стенки, выполнен изогнутым пополам таким образом, что его внутренний угол равен углу отклонения направления стены от прямолинейного, при этом если значение внутреннего угла равно прямому, то длины сторон внутреннего поперечного стенового элемента равны длине поперечного стенового элемента, встроенного в наружные стенки, и измеряются с внешней стороны изогнутого элемента; если значение внутреннего угла отличное от прямого, то длины сторон внутреннего стенового элемента рассчитываются для каждого конкретного значения угла.
К тому же, для изменения направления пустотелой стены корпус продольного стенового элемента выполнен изогнутым пополам таким образом, что его внутренний угол равен величине разницы углов 180 градусов и величины угла отклонения направления стены от прямолинейного, при этом если значение внутреннего угла равно прямому, то длины сторон этого изогнутого продольного стенового элемента измеряются с внешней стороны элемента и равны величине половины разницы между толщиной заявленной пустотелой стены и шириной продольного стенового элемента; если значение внутреннего угла отличное от прямого, то длины сторон изогнутого продольного стенового элемента рассчитываются для каждого конкретного значения угла.
А также контактные поверхности поперечных и продольных стеновых элементов стенок снабжены средством для фиксации положения этих элементов от смещения в направлении, перпендикулярном длине стены, повышения жесткости и сопротивления на излом стыковых соединений между поперечными и продольными стеновыми элементами в кладке стены.
Кроме того, в один из двух промежутков между стенками пустотелой стены, расположенный ближе к внутренним помещениям, встроен железобетонный каркас таким образом, что его основные опоры размещены в углах стены, а промежуточные опоры размещены в пустотном промежутке стены между основными опорами, при этом горизонтальный армированный, железобетонный пояс, отделяющий первый этаж строения от второго, соединяет опоры в единое целое, а соседний промежуток стены размещенный между внутренней стенкой пустотелой стены и ее стенкой, контактирующей с улицей, заполненный пористым, плохо проводящим тепло материалом, изолирует этот каркас от внешней среды, к тому же, вертикальные стенки пустотного столба, образованного противоположными стенками пустотелой стены и вертикальными рядами выступов этих стенок, являются несъемной опалубкой для вертикальных опор железобетонного каркаса.
Наличие в предлагаемой пустотелой стене отличительного признака от указанной выше известной стены, такого как дополнительное введение третьей внутренней стенки в корпус стены, выполненной из продольных стеновых элементов, размещенной между двумя наружными стенками, отделенной от них промежутками, и внутреннего поперечного стенового элемента, равного по ширине и высоте продольным стеновым элементам, встроенного в третью стенку поперек ее так, что его противоположные торцы выступают наружу с каждой из сторон этой стенки, образуя на них выступы, которые размещены между соответствующими им выступами наружных стенок, не касаясь последних, при этом длина внутреннего поперечного стенового элемента равна двойной длине поперечного стенового элемента наружных стенок за минусом ширины последнего позволяет достигнуть такого технического результата, как повышение устойчивости, несущей способности, термического и акустического сопротивления стены, а также упрощение ее монтажа.
Повышение устойчивости стены происходит потому, что в конструкцию известной стены дополнительно введена третья, внутренняя стенка, увеличивающая поперечную площадь опоры заявленной стены на фундамент. При этом связи наружных двух стенок с внутренней, третьей стенкой с каждой ее стороны равны. Связано это с тем, что длина внутреннего поперечного стенового элемента равна двойной длине поперечного стенового элемента наружных стенок за минусом ширины последнего. Такая пропорция этого элемента позволяет этим связям быть симметричными относительно оси симметрии, проходящей вдоль середины заявленной стены, а значит равными. Таким образом обеспечивается равная устойчивость каждой из стенок заявленной пустотелой стены. Дополнительное введение в конструкцию известной стены третьей стенки увеличивает и площадь ее опоры на фундамент, и площадь ее контакта с действующим на нее грузом. Это снижает нагрузку, действующую на каждую из стенок, повышая несущую способность стены.
Кроме того, введение в конструкцию известной пустотелой стены внутренней, третьей стенки разделяет промежуток между ее стенками на две изолированные полости (камеры), при этом увеличивается толщина стены в целом. Эта дополнительная вторая полость при засыпке ее пористым, плохо проводящим тепло материалом или заливке ее пеной увеличивает теплоизоляционные свойства и звуконепроницаемость пустотелой стены. При этом заливка пустотных полостей заявляемой стены пеной исключает наличие каких-либо щелей в стене вообще, предотвращая таким образом их продуваемость. Поэтому заливка пустотных полостей стены пеной более предпочтительна, чем засыпка их пористым веществом. К тому же, дополнительное введение в конструкцию известной стены внутреннего поперечного стенового элемента, встроенного в третью стенку, позволяет связать все стенки совместно в единое целое. Это увеличивает поглощение холода увеличившейся массой стены, т.к. возрастает ее теплоемкость. При этом путь холода от наружной поверхности заявленной стены до ее внутренней поверхности становится больше на величину длины внутреннего поперечного стенового элемента. Таким образом, повышается тепло- и звукоизоляция заявленной стены.
Для удобства монтажа пустотелой стены к торцевым поверхностям поперечных стеновых элементов, связывающих стенки друг с другом, как вариант исполнения, прикреплены термоизолирующие прокладки (например, из пенопласта), которые отделяют каждый выступ этих элементов из одной стенки от контакта с поверхностью противоположной стенки. В другом варианте исполнения термоизолирующие прокладки крепятся только к внутренним вертикальным поверхностям продольных стеновых элементов. При этом каждый выступ поперечного стенового элемента из одной стенки отделяется от контакта с поверхностью противоположной стенки, в этом случае уже термоизолирующими прокладками, крепящимися только к внутренним вертикальным поверхностям продольных стеновых элементов. Термоизолирующие прокладки могут входить в комплект к перечисленным стеновым элементам, а могут быть заранее к ним прикреплены.
Размещение утепляющего и звукоизолирующего материала в пустотах между тремя стенками позволяет построить стену дешевле и проще, т.к. экономятся средства на монтажные работы, связанные с утеплением наружной стороны стены, и на штукатурные работы.
Наличие в предлагаемой пустотелой стене отличительного признака от указанной выше известной стены, указывающего на то, что поперечные стеновые элементы, встроенные в наружные стенки, имеют длину, равную 2,2-2,4 размера их ширины, стеновые элементы кладки, размещенные в стенках продольно, выполнены разными по длине, выступы, образованные в горизонтальных рядах кладки каждой из трех стенок поперечными стеновыми элементами, чередуются через длину одного из продольных стеновых элементов, размещенного в стенках между выступами, позволяет достигнуть такого технического результата, как повышение устойчивости, несущей способности, термического и акустического сопротивления в предлагаемой пустотелой стене, а также упрощение ее монтажа.
Выполнение длин поперечных стеновых элементов в пропорции к их ширине как 2,2-2,4 (у известных поперечных стеновых элементов это соотношение равно 2) позволяет иметь большую площадь соприкосновения контактных поверхностей поперечных стеновых элементов, встроенных во внешние стенки, с контактными поверхностями внутренних поперечных стеновых элементов, при фиксированном значении толщины пустотелой стены. Поэтому соединение стенок между собой посредством поперечных стеновых элементов в заявленной пустотелой стене прочнее, чем в известной, что повышает устойчивость стены.
Выполнение стеновых элементов кладки, размещенных в стенках продольно, разными по длине, при чередовании выступов, образованных на поверхностях этих стенок поперечными стеновыми элементами, в горизонтальных рядах кладки каждой из трех стенок, через длину одного из продольных стеновых элементов, размещенного между соседними выступами в каждой стенке, позволяет уменьшить количество стыков между стеновыми элементами в каждой из стенок. Особенностью возведения пустотелых стен является то, что в них не должно быть щелей, иначе стена будет продуваема. Поэтому, чем меньше стыков в стене между составляющими ее элементами, тем лучше. Таким образом увеличивается целостность стены. При этом уменьшается вероятность появления щелей в стыках между элементами, составляющими стенки. За счет этого повышаются тепло- и звукоизоляционные свойства пустотелой стены и упрощается ее монтаж, т.к. построить стену из крупных стеновых элементов легче и быстрее, чем из мелких. К тому же, применение разных по длине продольных стеновых элементов для монтажа пустотелой стены дает возможность увеличить интервал между вертикальными рядами выступов на внутренних поверхностях стенок. Таким образом, стена как бы растягивается в длину, и тем самым прореживается количество стыков между стеновыми элементами в разумных пределах не в ущерб прочности стены. Прореживание количество связей стенок между собой в стене делает стену в целом экономичнее, т.к. уменьшается расход материала. Быстрее идет ее монтаж, что упрощает ее возведение.
Наличие в предлагаемой пустотелой стене отличительного признака от указанной выше известной стены, указывающего на то, что при фиксированных значениях толщины пустотелой стены и ширины продольных стеновых элементов, из которых состоят ее стенки, их длины имеют такие три различных значения, что в первом случае в значении толщины заявленной пустотелой стены укладывается две длины продольного стенового элемента и одна его ширина, во втором случае в значении толщины заявленной пустотелой стены укладывается одна длина продольного стенового элемента и две его ширины, а в третьем случае его длина равна сумме его длин, указанных в первых двух случаях, позволяет достигнуть такого технического результата, как повышение термического и акустического сопротивления и упрощение ее монтажа.
Это происходит потому, что указанные пропорции между размерами заявленных продольных стеновых элементов и толщиной заявленной пустотелой стены позволяют размещать эти стеновые элементы в стенках, составляющих пустотелую стену, при кладке углов и торцов стены целиком, не распиливая их. Это, во-первых, упрощает монтаж стены, а во-вторых, уменьшает количество стыков в стене, тем самым предотвращая появление щелей в стене. За счет вышеперечисленного достигаются свойства стены, указанные в техническом результате, такие как повышение теплоизоляции, звукоизоляции и упрощение монтажа стены.
Наличие в предлагаемой пустотелой стене отличительного признака от указанной выше известной стены, указывающего на то, что для изменения направления пустотелой стены внутренний поперечный стеновой элемент, связывающий стенки, выполнен изогнутым пополам таким образом, что его внутренний угол равен углу отклонения направления стены от прямолинейного,  при этом если значение внутреннего угла равно прямому, то длины сторон внутреннего поперечного стенового элемента равны длине поперечного стенового элемента, встроенного в наружные стенки, и измеряются с внешней стороны изогнутого элемента; если значение внутреннего угла отличное от прямого, то длины сторон внутреннего стенового элемента рассчитываются для каждого конкретного значения угла, позволяет достигнуть такого технического результата, как повышение устойчивости, термического и акустического сопротивления стены и упрощение ее монтажа.
Это происходит вследствие того, что сложный по форме элемент выполнен монолитным, а не составным, вследствие чего исключается появление щелей в углу этого элемента. При этом корпус внутреннего поперечного стенового элемента в монолитном исполнении жестче составного исполнения данного элемента, а значит устойчивее. Становится проще изменить направление стены на заданное проектом. Все сводится к тому, что к стенке просто присоединяется угловой элемент, который поворачивает направление стенки на нужное. Кроме того, заданная длина сторон этого отдельного элемента при прямом угле поворота стены позволяет исключить необходимость подгонки друг под друга элементов стены путем их раскалывания для ее поворота. Это упрощает монтаж стены и позволяет увеличить теплоизоляционные, звукоизоляционные свойства стены.
Наличие в предлагаемой пустотелой стене отличительного признака от указанной выше известной стены, указывающего на то, что для изменения направления пустотелой стены корпус продольного стенового элемента выполнен изогнутым пополам таким образом, что его внутренний угол равен величине разницы углов 180 градусов и величины угла отклонения направления стены от прямолинейного, при этом если значение внутреннего угла равно прямому, то длины сторон этого изогнутого продольного стенового элемента измеряются с внешней стороны элемента и равны величине половины разницы между толщиной заявленной пустотелой стены и шириной продольного стенового элемента; если значение внутреннего угла отличное от прямого, то длины сторон изогнутого продольного стенового элемента рассчитываются для каждого конкретного значения угла, позволяет достигнуть такого технического результата, как повышение устойчивости, термического и акустического сопротивления стены и упрощение ее монтажа.
Это происходит вследствие того, что сложный по форме элемент выполнен заранее в нужной форме и монолитным, а не составным, вследствие чего исключается появление щелей в углу этого элемента. При этом корпус внутреннего поперечного стенового элемента в монолитном исполнении жестче составного исполнения данного элемента, а значит устойчивее. Становится проще изменить направление стены на заданное проектом. Достаточно присоединить к прямой стенке монолитный уголок, поворачивающий ее в заданном направлении. Кроме того, заданные длины сторон этого элемента при прямом угле поворота стены позволяют исключить необходимость подгонки друг под друга элементов стены путем их раскалывания для ее поворота. Все вышеперечисленное позволяет упростить монтаж стены, увеличить теплоизоляционные и звукоизоляционные ее свойства.
Наличие в предлагаемой пустотелой стене отличительного признака от указанной выше известной стены, указывающего на то, что контактные поверхности поперечных и продольных стеновых элементов стенок снабжены средством для фиксации положения этих элементов от смещения в направлении, перпендикулярном длине стены, повышения жесткости и сопротивления на излом стыковых соединений между поперечными и продольными стеновыми элементами в кладке стены, позволяет достигнуть такого технического результата, как повышение устойчивости, несущей способности стены и упрощение ее монтажа.
Указанный технический результат достигается, например, за счет пазов, выполненных на плоскостях продольных и поперечных стеновых элементов, соприкасающихся между собой, для размещения в пространстве, образуемом этими пазами при соединении продольных и поперечных стеновых элементов, закладных отрезков арматуры. Вышеуказанные пазы расположены на контактных поверхностях перечисленных стеновых элементов так, что при монтаже пустотелой стены в кладке они ориентированы вдоль стены, один над другим. В пространство, образуемое пазами соединяемых стеновых элементов, закладываются отрезки арматуры. Они позволяют фиксировать положение этих стеновых элементов от смещения в направлении, перпендикулярном длине стены, повышают жесткость и сопротивление на излом стыковых соединений между поперечными и продольными стеновыми элементами в кладке стены, увеличивая тем самым несущую способность стены. Происходит это вследствие того, что стеновые элементы кладки не имеют возможности изменить свое место положение в стене в направлении, перпендикулярном длине стены. Отрезки арматуры, размещенные в пространстве, образуемом пазами соединяемых стеновых элементов, не дают им изменить это положение. Поэтому тонкие стенки пустотелой стены, состоящие из продольных стеновых элементов и связанные между собой поперечными стеновыми элементами, не могут разойтись при монтаже стены в стороны. Таким образом повышается устойчивость стены в целом. Закладные отрезки арматуры для повышения жесткости и сопротивления на излом стыковых соединений между поперечными и продольными стеновыми элементами в кладке стены размещаются в местах стыковки этих стеновых элементов между собой. При этом повышается несущая способность стены, т.к. увеличивается сопротивление на излом стыковых соединений между поперечными и продольными стеновыми элементами в кладке стены от действующей на нее нагрузки. Если в пространстве, образуемом пазами соединяемых стеновых элементов, при монтаже пустотелой стены разместить не отрезки арматуры, а цельные прутья арматуры вдоль тонких стенок, то, заливая в промежутки между тонкими стенками бетон, получаем армированный фундамент. Таким образом, становится проще построить стену, не имея для этого специальных навыков. Вышеперечисленное повышает устойчивость, несущую способность стены и упрощает ее монтаж, что было указано в достигаемом техническом результате.
Наличие в предлагаемой пустотелой стене отличительного признака от указанной выше известной стены, указывающего на то, что в один из двух промежутков между ее стенками, расположенный ближе к внутренним помещениям, встроен железобетонный каркас таким образом, что его основные опоры размещены в углах стены, а промежуточные опоры размещены в пустотном промежутке стены между основными опорами, при этом горизонтальный армированный, железобетонный пояс, отделяющий первый этаж строения от второго, соединяет опоры в единое целое, а соседний промежуток стены, размещенный между ее внутренней стенкой и стенкой, контактирующей с улицей, заполненный пористым, плохо проводящим тепло материалом, изолирует этот каркас от внешней среды, к тому же, вертикальные стенки пустотного столба, образованного противоположными стенками пустотелой стены и вертикальными рядами выступов этих стенок, являются несъемной опалубкой для вертикальных опор железобетонного каркаса, позволяет достигнуть такого технического результата, как повышение устойчивости, несущей способности стены и упрощение ее монтажа.
Введение в устройство пустотелой стены встроенного в нее железобетонного каркаса позволяет конструкции пустотелой стены существенно увеличить свою прочность и жесткость, сохраняя при этом ее термоизоляционные свойства. При этом горизонтальный армированный железобетонный пояс, размещенный в пустотелой стене и соединяющий опоры в единое целое, имеет два варианта исполнения. В одном случае на его наружную поверхность укладывают межэтажные плиты, а в другом случае он сам является продолжением монолитного, заливаемого армированного железобетонного перекрытия. Кроме того, все стеновые элементы кладки пустотелой стены вследствие уменьшения действующей на них нагрузки изготавливаются тоньше, т.е. в облегченном варианте исполнения. Это существенно сокращает расход материалов на изготовление стеновых элементов кладки пустотелой стены. Помимо того, что монтаж стены обходится в этом случае дешевле, он еще более прост и удобен, т.к. частично пропадает необходимость в опалубке, стеновые элементы кладки становятся легче и с ними удобнее работать. Вышеперечисленное повышает несущую способность, устойчивость стены и упрощает ее монтаж, сохраняя термо- и звукоизоляционные свойства пустотелой стены, что было указано в достигаемом техническом результате.
Все заявленные стеновые элементы пустотелой стены выполнены из бетона, но при этом они могут быть выполнены из любого материала, подходящего по прочности для данной конструкции стены.
Предлагаемая пустотелая стена иллюстрируется чертежами, где на:
фиг. 1 показана схема кладки (вид сверху) четного ряда заявляемой пустотелой стены и прямого угла стены из заявленных стеновых элементов;
фиг. 2 показана схема кладки (вид сверху) нечетного ряда заявляемой пустотелой стены и прямого угла стены из заявленных стеновых элементов;
фиг. 3 показана схема кладки тупого угла стены (вид сверху) четного ряда кладки заявляемой пустотелой стены из заявленных стеновых элементов;
фиг. 4 показана схема кладки тупого угла стены (вид сверху) нечетного ряда кладки заявляемой пустотелой стены из заявленных стеновых элементов;
фиг. 5 показана схема кладки острого угла стены (вид сверху) четного ряда кладки заявляемой пустотелой стены из заявленных стеновых элементов;
фиг. 6 показана схема кладки острого угла стены (вид сверху) нечетного ряда кладки заявляемой пустотелой стены из заявленных стеновых элементов;
фиг. 7 показан сегмент схемы кладки (вид сверху) заявляемой пустотелой стены с изображением вариантов крепления термоизолирующих прокладок к стеновым элементам и расположения пазов на контактных поверхностях продольных и поперечных стеновых элементов, размещения в них отрезков арматуры;
фиг. 8 показана схема поперечного разреза заявляемой пустотелой стены с изображением пространства, образуемого пазами контактных плоскостей продольных и поперечных стеновых элементов при их соединении, для размещения в нем закладных отрезков арматуры.
Корпус пустотелой стены (см. фиг. 1-8) содержит две отдельные тонкие наружные стенки 1; 2, каждая из которых имеет толщину, равную ширине стеновых элементов 10; 11; 12, из которых они построены. Стеновые элементы 10; 11; 12 кладки, размещенные в стенках продольно, выполнены полнотелыми, их корпуса имеют вид прямоугольных параллелепипедов, одинаковых по ширине и высоте. Поперечные стеновые элементы 5 выполнены также полнотелыми. Их корпуса имеют вид прямоугольных параллелепипедов, одинаковых по длине, ширина и высота которых равна величине ширины и высоты продольных стеновых элементов кладки 10; 11; 12. Поперечные стеновые элементы 5 встроены торцами в наружные стенки 1; 2 на толщину стенки. Противоположные торцы этих элементов 5 образуют вертикальные и горизонтальные ряды из выступов 6. Выступы 6 расположены в шахматном порядке, на каждой из внутренних поверхностей наружных стенок 1; 2. При этом в каждом вертикальном ряду выступов 6 они чередуются между собой через ряд кладки.
Третья, внутренняя стенка 7, выполненная из продольных стеновых элементов 10; 11; 12, размещена между двумя наружными стенками 1; 2 и отделена от них промежутками 3; 8, заполненными пористым, плохо проводящим тепло материалом 4. Внутренний поперечный стеновой элемент 9 равен по ширине и высоте продольным стеновым элементам 10; 11; 12. Он встроен во внутреннюю третью стенку 7 поперек ее. Противоположные торцы внутреннего поперечного стенового элемента 9 выступают наружу с каждой из сторон этой стенки 7, образуя на них выступы 6. При этом длина внутреннего поперечного стенового элемента 9 равна двойной длине поперечного стенового элемента 5 наружных стенок 1; 2 за минусом его ширины. Выступы 6 каждой из стенок 1; 2; 7 расположены между соответствующими им выступами 6 противоположных стенок, не касаясь последних. Для удобства монтажа пустотелой стены к торцевым поверхностям поперечных стеновых элементов 5; 9, связывающих стенки 1; 2; 7 друг с другом, как вариант исполнения, прикреплены термоизолирующие прокладки 22 (например, из пенопласта), которые отделяют каждый выступ 6 этих элементов 5; 9 из одной стенки от контакта с поверхностью противоположной стенки. В другом варианте исполнения термоизолирующие прокладки 23 крепятся только к внутренним вертикальным поверхностям продольных стеновых элементов 10; 11; 12. При этом каждый выступ 6, образованный поперечными стеновыми элементами 5; 9, из одной стенки отделяется от контакта с поверхностью противоположной стенки в этом случае уже термоизолирующими прокладками 23, крепящимися только к внутренним вертикальным поверхностям продольных стеновых элементов 10; 11; 12. Термоизолирующие прокладки 22; 23 могут входить в комплект к перечисленным стеновым элементам 5; 9 и 10; 11; 12, а могут быть заранее к ним прикреплены.
Кроме того (см. фиг. 1; 2), поперечные стеновые элементы 5, встроенные в наружные стенки 1; 2, имеют длину, равную 2,2-2,4 размера их ширины. Стеновые элементы кладки 10; 11; 12, размещенные в стенках продольно, выполнены разными по длине. Выступы 6, образованные в горизонтальных рядах кладки каждой из трех стенок 1; 2; 7 поперечными стеновыми элементами 5; 9, чередуются через длину одного из продольных стеновых элементов 10; 11; 12, размещенного в стенках 1; 2; 7 между выступами.
А также (см. фиг. 1; 2) при фиксированных значениях толщины пустотелой стены и ширины продольных стеновых элементов 10; 11; 12, из которых состоят ее стенки 1; 2; 7, их длины имеют такие три различных значения, что в первом случае в значении толщины заявленной пустотелой стены укладывается две длины продольного стенового элемента 10 и одна его ширина, во втором случае в значении толщины заявленной пустотелой стены укладывается одна длина продольного стенового элемента 11 и две его ширины, а в третьем случае длина заявленного стенового элемента 12 равна сумме длин элементов 10 и 11, указанных в первых двух случаях.
При этом для изменения направления пустотелой стены (см. фиг. 1-6) внутренний поперечный стеновой элемент 13, связывающий стенки 1; 2; 7, выполнен изогнутым пополам таким образом, что его внутренний угол равен углу отклонения направления стены от прямолинейного. При этом если значение внутреннего угла равно прямому, то длины сторон внутреннего поперечного стенового элемента 13 равны длине поперечного стенового элемента 5, встроенного в наружные стенки 1; 2, и измеряются с внешней стороны изогнутого элемента 13; если значение внутреннего угла отличное от прямого, то длины сторон внутреннего стенового элемента 13 рассчитываются для каждого конкретного значения угла.
К тому же, для изменения направления пустотелой стены (см. фиг. 1-6) корпус продольного стенового элементам выполнен изогнутым пополам. Его внутренний угол равен величине разницы углов 180 градусов и величины угла отклонения направления стены от прямолинейного. При этом если значение внутреннего угла равно прямому, то длины сторон этого изогнутого продольного стенового элемента измеряются с внешней стороны элемента. Они равны величине половины разницы между толщиной заявленной пустотелой стены и шириной любого из продольных стеновых элементов 10; 11; 12. Если значение внутреннего угла отличное от прямого, то длины сторон изогнутого продольного стенового элемента рассчитываются для каждого конкретного значения угла.
А также (см. фиг. 7; 8) контактные поверхности поперечных 5; 9 и продольных 10; 11; 12 стеновых элементов стенок 1; 2; 7 снабжены средством для фиксации положения этих элементов от смещения в направлении, перпендикулярном длине стены, повышения жесткости стыковых соединений между поперечными 5; 9 и продольными 10; 11; 12 стеновыми элементами в кладке стены например, за счет пазов 18, выполненных на плоскостях продольных 10; 11; 12 и поперечных 5; 9 стеновых элементов, соприкасающихся между собой, для размещения в пространстве 19, образуемом этими пазами 18 при соединении продольных 10; 11; 12 и поперечных 5; 9 стеновых элементов, закладных отрезков арматуры 20. Если в пространстве 19, образуемом пазами 18 соединяемых стеновых элементов 5; 9 и 10; 11; 12, при монтаже пустотелой стены разместить не отрезки арматуры 20, а цельные прутья арматуры 21 вдоль тонких стенок 1; 2; 7, то, заливая в промежутки 3; 8 между тонкими стенками 1; 2; 7 бетон, получаем армированный фундамент.
При этом (см. фиг. 1; 2) в промежуток 3 между стенками 1; 7, расположенный ближе к внутренним помещениям, встроен железобетонный каркас 15 таким образом, что его основные опоры 16 размещены в углах стены, а промежуточные опоры 17 размещены в пустотном промежутке 3 стены между основными опорами 16. При этом горизонтальный армированный, железобетонный пояс, отделяющий первый этаж строения от второго, соединяет опоры 16; 17 в единое целое. Соседний промежуток стены, размещенный между ее внутренней стенкой 7 и стенкой 2, контактирующей с улицей, заполненный пористым, плохо проводящим тепло материалом 4, изолирует этот каркас 15 от внешней среды. Вертикальные стенки пустотного столба, образованного противоположными стенками 1; 7 пустотелой стены и вертикальными рядами выступов 6 этих стенок, являются несъемной опалубкой для вертикальных опор 16; 17 железобетонного каркаса 15.
Работа пустотелой стены
Работа пустотелой стены на устойчивость при воздействии на нее нагрузки происходит следующим образом. Стенки 1; 2; 7 пустотелой стены, связанные между собой поперечными 5; 9 стеновыми элементами, расположены строго вертикально. Сила от нагрузки воздействует на пустотелую стену сверху, распределяясь по площади пустотелой стены, на которую эта нагрузка опирается. При этом давление на фундамент от нагрузки передается тремя стенками 1; 2; 7, состоящими из продольных стеновых элементов 10; 11; 12, и поперечными стеновыми элементами 5; 9, связывающими стенки 1; 2; 7. Контактные поверхности поперечных 5; 9 и продольных 10; 11; 12 стеновых элементов стенок 1; 2; 7 снабжены пазами 18, выполненными на плоскостях продольных 10; 11; 12 и поперечных 5; 9 стеновых элементов, соприкасающихся между собой, для размещения в пространстве 19, образуемом этими пазами 18 при соединении продольных 10; 11; 12 и поперечных 5; 9 стеновых элементов, закладных отрезков арматуры 20. Пазы 18 расположены на контактных поверхностях перечисленных стеновых элементов 5; 9 и 10; 11; 12 так, что при монтаже пустотелой стены они ориентированы в кладке вдоль стены, один над другим. В пространство 19, образуемое пазами 18 соединяемых стеновых элементов 5; 9 и 10; 11; 12, закладываются отрезки арматуры. Они позволяют фиксировать положение стеновых элементов 5; 9 и 10; 11; 12 от смещения в направлении, перпендикулярном длине стены. Закладные отрезки арматуры 20 размещаются в местах стыковых соединений между поперечными 5; 9 и продольными 10; 11; 12 стеновыми элементами в кладке стены для повышения жесткости и сопротивления на излом мест стыковки этих стеновых элементов между собой. При этом увеличивается устойчивость и несущая способность стены. Происходит это вследствие того, что стеновые элементы 5; 9 и 10; 11; 12 кладки не имеют возможности изменить свое место положение в стене в направлении, перпендикулярном длине стены. Отрезки арматуры 20, размещенные в пространстве 19, образуемом пазами 18 соединяемых стеновых элементов 5; 9 и 10; 11; 12, не дают им возможности изменить это положение. Поэтому тонкие стенки 1; 2; 7 пустотелой стены, состоящие из продольных 10; 11; 12 стеновых элементов и связанные между собой поперечными 5; 9 стеновыми элементами, не могут разойтись при монтаже стены в стороны, что увеличивает устойчивость стены. Размещение закладных отрезков арматуры 20 в местах стыковых соединений между поперечными 5; 9 и продольными 10; 11; 12 стеновыми элементами в кладке стены повышает жесткость и сопротивление на излом мест стыковки при воздействии на стену нагрузки. Этим самым повышается несущая способность стены. Если в пространстве 19, образуемом пазами 18 соединяемых стеновых элементов 5; 9 и 10; 11; 12, при монтаже пустотелой стены разместить не отрезки арматуры 20, а цельные прутья арматуры 21 вдоль тонких стенок 1; 2; 7, то, заливая в промежутки 3; 8 между тонкими стенками 1; 2; 7 бетон, получаем армированный фундамент.
Другим из критериев устойчивости стены является ее поперечная площадь опоры. Стена, состоящая из трех отдельно расположенных стенок 1; 2; 7, объединенных при помощи поперечных 5; 9 стеновых элементов в одну жесткую конструкцию, имеет более широкую площадь опоры на фундамент, чем известная стена. Поэтому заявленная стена более устойчива по сравнению с известной. К тому же, давление, действующее на стену, определяется как отношение силы к площади поверхности, на которую она действует. Введение третьей стенки 7 в конструкцию пустотелой стены увеличивает площадь ее поверхности и площадь ее опоры на фундамент. При этом уменьшается удельное давление на каждую из стенок 1; 2; 7 от действия на них груза. Это повышает несущую способность и устойчивость пустотелой стены (последнее и было указано в качестве технического результата в разделе описания «Сущность изобретения»). Кроме того, выполнение заявленной пустотелой стены с двумя промежутками 3; 8 между тремя стенками 1; 2; 7 позволяет встраивать в нее железобетонный каркас 15. Вертикальные основные опоры 16 этого каркаса встраиваются во внутреннюю пустотную полость 3 стены в углах строения, а промежуточные опоры 17 с рассчитанными между ними расстояниями встраиваются в промежуток 3 между внутренней 1 и средней 7 стенками между основными опорами 16. Горизонтальный армированный железобетонный пояс, размещенный в пустотелой стене, соединяет опоры 16; 17 в единое целое. На его наружную поверхность укладывают межэтажные плиты перекрытия в одном случае, а в другом случае он сам является продолжением монолитного, заливаемого армированного железобетонного перекрытия. Конструкция пустотелой стены за счет встраивания железобетонного каркаса 15 в один из промежутков 3 между стенками 1; 7 пустотелой стены существенно увеличивает свою прочность и устойчивость, сохраняя при этом ее термоизоляционные свойства соседним промежутком 8, который заполнен пористым, плохо проводящим тепло материалом 4. Работа заявленной пустотелой стены при действии на нее нагрузки на устойчивость при встраивании в нее железобетонного каркаса 15 намного превосходит эти параметры у известной стены. При этом звуко- и теплоизоляционные свойства у стены с каркасом 15 не хуже этих свойств стены без каркаса.
Работа пустотелой стены при температурном и акустическом воздействии на нее происходит следующим образом. Три отдельно расположенные стенки 1; 2; 7 с промежутками 3; 8 между ними образуют две последовательно расположенные камеры, изолированные друг от друга. Камеры заполнены тепло- и звукоизоляционным материалом, например керамзитом или пеной. Поэтому при прохождении через них звуковых колебаний происходит их быстрое затухание. При этом плохая теплопроводность этих материалов удерживает тепло долгое время. Потеря тепла через перемычки, образованные отдельными стеновыми элементами 5; 9, связывающими стенки 1; 2; 7 между собой по сравнению с известной пустотелой стеной, незначительна. Это происходит вследствие увеличения пути холода от наружной поверхности пустотелой стены к ее внутренней поверхности за счет дополнительного введения в конструкцию пустотелой стены третьей стенки 7 с внутренним поперечным стеновым элементом 9. Путь холода от наружной поверхности заявленной стены до ее внутренней поверхности становится больше на величину длины заявленного внутреннего поперечного стенового элемента 9. Таким образом, двухкамерная пустотелая стена является надежной защитой от температурного и акустического воздействия на нее (последнее и было указано в качестве технического результата в разделе описания «Сущность изобретения»).
Промежутки 3; 8, отделяющие третью, внутреннюю стенку 7 от двух наружных 1; 2, при необходимости, имеют неравные размеры по величине. Это изменение может иметь локальный характер, например, для монтажа какого-нибудь оборудования внутри стены. Общая толщина пустотелой стены в этом случае остается прежней или может быть изменена. В обычном случае эти промежутки 3; 8 равные. При необходимости или из других соображений стенки 1; 2; 7 могут быть выполнены разными по толщине. Отсюда и стеновые элементы, из которых состоят стенки 1; 2; 7, будут иметь разную толщину, остальные размеры этих элементов остаются без изменений. В обычном исполнении толщина всех стеновых элементов 10; 11; 12 и соответственно трех стенок 1; 2; 7 одинакова.