ТРЕХСЛОЙНАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ

Полезная модель относится к строительным элементам, точнее, к облегченным ограждающим конструкциям, преимущественно для жилых малоэтажных зданий, в частности, трехслойным строительным панелям с жестким внутренним деревянным каркасом, листовыми обшивками и утеплителями из эффективных теплоизоляционных материалов.
Далее термином «кромка панели» будет обозначаться боковая наружная сторона панели, образующая периметр панели и расположенная между обшивками. Термином «кромка пластины» будет обозначаться узкая сторона пластин (досок), из которых состоит каркас панели.
При разработке трехслойных строительных, в частности, стеновых панелей всегда учитывается необходимость образования надежного, прочного и плотного соединения между смежными панелями при монтаже их в здание. Оптимальное решение этих задач не должно приводить к увеличению массы или стоимости панели.
Известна многослойная панель быстровозводимого сооружения, содержащая каркас в виде деревянной клееной рамы с внутренними ребрами, заполняющими внутренний объем панели не менее, чем на четверть, листовые обшивки, образующие вместе с каркасом полости, заполненные утеплителем, причем кромки панели по всей длине снабжены монтажными пазами с возможностью создания вместе с монтажными клиньями и монтажным утеплителем теплового замка в месте стыка панелей [Свидетельство РФ на полезную модель №14231 по кл. Е04С 2/26]. Недостатками известной панели являются высокая стоимость, обусловленная необходимостью применения высокосортного пиломатериала для каркаса, требующего его к тому же в значительном количестве (не менее четверти объема между обшивками), дороговизне точной обработки заготовок для склейки каркаса, значительная масса.
Известна многослойная строительная панель, содержащая несущие прямоугольные обшивки из сплошного листового материала, установочный элемент в виде деревянного бруса толщиной, равной расстоянию между
обшивками, размещенный между обшивками и соединенный с ними клеевыми прослойками жесткий конструкционный утеплитель, в которой с целью образования соединения типа «паз-гребень» между смежными панелями, брус выступает из обшивок, а с противоположной стороны панели обшивки выступают над утеплителем, образуя паз [патент РФ на полезную модель №63821 по кл. Е04И 2/00]. Недостатками известной панели являются невозможность изготовления ее в больших размерах, из-за низкой прочности, малая прочность соединения панелей, ограниченная прочностью краев обшивок, и большая масса, из-за того, что несущие обшивки по необходимости приходится делать намного толще, чем это нужно для выполнения только ограждающей функции. В ходе эксплуатации панели из-за циклических изменений влажности размеры брусьев изменяются и в стыках панелей появляются щели. Это ухудшает теплоизолирующие свойства стыков между известными панелями.
Известен строительный элемент типа плиты со ступенчатыми кромками, причем две смежные кромки выполнены с гребнями по одну сторону плоскости строительного элемента, а две противоположные кромки - с гребнями по другую сторону плоскости строительного элемента, причем гребни по всему периметру строительного элемента имеют одинаковую конфигурацию [а.с. СССР №329293 по кл. Е04С 2/00]. Недостатком известного элемента является ограниченность его функциональных возможностей, состоящая в том, что он может стыковаться только с себе подобными элементами. Другим недостатком является слабая теплоизоляция стыков известных элементов, имеющих только один поворот лабиринта.
Наиболее близкой к предложенной панели по технической сущности и достигаемому результату является каркасная трехслойная строительная панель, содержащая жесткую обшивку и каркас из клееного деревянного бруса, в котором по периметру имеется профиль стыка по типу соединения «паз-гребень» [Патент РФ на полезную модель №44703 по кл. Е04С 2/00]. Недостатком известной панели является то, что для ее изготовления требуется высокосортный точно обработанный пиломатериал. Вторым недостатком является повышенная масса панели, обусловленная тем, что из-за недостаточной прочности предложенного каркаса жесткие обшивки выполняют роль подкрепляющего конструкционного элемента, и потому имеют толщину, массу и стоимость, большие, чем это необходимо для выполнения только ограждающей функции. Выступающий гребень каркаса при перевозке, хранении и монтаже панели часто повреждается.
На практике повреждение гребня не является основанием для отбраковки панели, панель с поврежденным гребнем устанавливается в здание, а прочность и теплоизоляционные свойства стыков панелей ухудшаются.
Технический результат, достигаемый настоящим предложением, состоит в повышении прочности и удешевлении трехслойной панели с кромками, обеспечивающими наиболее надежную теплоизоляцию стыков.
Указанный результат достигается тем, что в трехслойной строительной панель, содержащая внутренний клееный деревянный каркас, по крайней мере, часть наружных кромок которого выполнена ступенчатыми, утеплитель и обшивки, отличающаяся тем, что каркас выполнен клееным, по меньшей мере, из трех слоев деревянных пластин, уложенных в плоскости, параллельной плоскости обшивок, пластины каждого последующего слоя перекрывают стыки пластин предыдущего, по меньшей мере, на половину ширины пластин.
Кроме того, ступенчатые кромки панели образованы сдвигом образующих их пластин на величину, равную толщине пластин.
Кроме того, величина сдвига пластин равна сумме толщин пластин и клеевых прослоек между ними.
Благодаря выполнению каркаса клееным по меньшей мере, из трех слоев деревянных пластин, уложенных в плоскости, параллельной плоскости обшивок, достигается высокая прочность каркаса, повышается его формоустойчивость в условиях циклической переменной влажности, снижаются на одну-две единицы требования к сортности пиломатериала пластин, что удешевляет каркас и панель. Кроме того, повышение прочности панели позволяет облегчить и удешевить ее за счет снижения толщины обшивок, которым остается только ограждающая функция.
Благодаря тому, что пластины каждого последующего слоя перекрывают стыки пластин предыдущего, по меньшей мере, на половину ширины пластин, достигается наивысшая прочность панели, в особенности в угловых соединениях каркаса.
Благодаря составлению каркаса из трех или более слоев пластин наружные кромки образуются многоступенчатыми, что повышает теплоизоляционные свойства стыка.
Благодаря тому, что ступенчатые кромки образованы сдвигом образующих их пластин на величину, равную толщине пластин, получаемый
ступенчатый стык оказывается пригодным как для угловых, так и для линейных соединений панелей.
Благодаря тому, что величина сдвига пластин равна сумме толщин пластин и клеевых прослоек между ними, повышаются теплоизолирующие свойства стыков за счет более точного совпадения кромок сопрягаемых панелей, еще более снижаются требования к качеству пиломатериала пластин из-за возможности использования более толстых или армированных клеевых прослоек.
Существо предложения иллюстрируется чертежами.
На фиг 1 изображен фронтальный вид на предложенную панель с частично снятой обшивкой.
На фиг.2 изображен поперечный разрез предложенной панели, в которой клееные брусья каркаса представлены в четырех вариантах исполнения.
На фиг.3 изображен прямой(линейный) стык между смежными панелями, изготовленными согласно настоящему предложению.
На фиг.4 изображен угловой стык между смежными панелями, установленными под прямым углом.
На фиг.5 изображен угловой стык между смежными панелями, установленными под углом, отличным от прямого.
Предложенная панель (фиг.1) состоит из внутреннего деревянного каркаса 1, склеенного из деревянных пластин 2, соединенных между собой клеевыми прослойками 3 (изображены на фиг.3), к которому с двух сторон приклеены или прикреплены шурупами 4 листовые обшивки 5, в пространстве между которыми помещен утеплитель 6.
Пластины 2 каждого последующего слоя перекрывают стыки 7 пластин 2 предыдущего слоя, как это показано в правом верхнем углу фиг.1. Величину перекрытия (расстояние между стыками смежных слоев пластин) желательно устанавливать не менее половины ширины пластины, иначе прочность каркаса снижается. Для повышения прочности в клеевые прослойки 3 может быть заложена армирующая сетка. На чертежах в качестве примера представлена панель, внутренний каркас которой образован пятью слоями пластин 2.
Для предварительной фиксации и сжатия пластин 2 между собой в процессе склейки могут быть применены шурупы или гвозди 8.
Часть кромок панели может быть ступенчатой (верх и правая часть фиг.1), а часть - прямой (левая часть фиг.1) или скошенной под требуемым углом.
Ступени на боковых сторонах, или кромках, 9 каркаса 1, образуются либо смещением относительно друг друга пластин 2, имеющих одинаковую ширину (правая часть фиг.2), либо использованием пластин увеличивающейся ширины, выровненных по противоположной кромке. Последний вариант требует большего расхода пиломатериала и утяжеляет панель, а потому может использоваться только в особо обоснованных случаях. Величина смещения В равна толщине Н пластин 2 в случае, если ступенчатая кромка предназначена для линейного (фиг.3) или углового под 90° (фиг.4) соединения панелей.
Если ступенчатая кромка предназначена для соединения панелей под углом, отличным от прямого, например при монтаже эркеров, то величина смещения В может быть меньше толщины Н пластин 2. В этом случае кромки пластин, образующих ответную ей часть смежной панели снабжаются двумя фасками с общим продольным ребром, причем угол между плоскостью одной фаски и плоскостью пластины равен углу между стыкуемыми панелями α, а угол между плоскостью другой фаски и плоскостью пластины равен 90°+α (фиг.5). Изготовление пластин с такой фасонной кромкой трудностей не вызывает, уход древесины в стружку весьма невелик. Сопрягаемая с ней кромка другой панели образуется склейкой обычных пластин с прямыми кромками (фиг.5).
В случае использования очень низкосортной древесины, или армирования клеевых прослоек 3, когда их толщина становится заметной по сравнению с толщиной пластин 2, последние при склейке сдвигаются на величину, равную сумме толщины Н пластин 2 и толщины С клеевых прослоек 3: В=Н+С (фиг.3).
Для лучшего сцепления утеплителя 6 с каркасом 1, пластины 2, образующие брусья каркаса, могут иметь разную ширину, как это показано на фиг.2. Наличие пазов или выступов на обращенных внутрь панели боковых кантах брусьев каркаса 1, заполняемых утеплителем 6, предотвращает образование сквозных просветов от обшивки к обшивке при усадке утеплителя 6, повышая тем самым стабильность теплоизолирующих свойств панели.
На фиг.1...4 показаны панели, у которых кромки 9, образованы пластинами 2, с перпендикулярными пластями и кромками. Образуемые такими пластинами ступени позволяют соединять пластины под прямым углом или в линию. Для получения надежного соединения панелей под углом, отличным от
прямого, кромки 9 каркаса 1 склеиваются из пластин, торцевые кромки 10 которых имеют конфигурацию, соответствующую углу соединения (фиг.5).
Предложенная панель изготавливается следующим образом.
На монтажном столе поверх первой обшивки 5 раскладывается первый слой пластин 2 (фиг.3), образующий по форме каркас 1 панели. В углах пластины 2 состыковываются под прямым углом. Сверху пластины 2 покрываются слоем клея и на них укладывается второй слой пластин 2 так, чтобы пластины второго слоя перекрывали стыки пластин первого слоя. На кромках панели, предназначенных для стыковки со смежными панелями ограждения или перекрытия, выполненными аналогичным образом, пластины второго слоя сдвигаются на величину, равную их толщине (или, при толстых клеевых прослойках на сумму толщин пластин и прослоек). Далее на покрытый клеем второй слой укладываются пластины 2 третьего слоя опять же так, чтобы они перекрывали стыки пластин второго слоя и были сдвинуты на тех кромках панели, где это необходимо. Процесс укладки слоев продолжается до достижения требуемой толщины каркаса 1. Для стягивания пакета пластин и фиксации пластин в пакете они соединяются гвоздями или шурупами 8. При массовом изготовлении панелей собранный каркас прессуется.
Для уменьшения коробления предпочтительно, чтобы пластины собирались в пакет с попеременным изменением направления выпуклости исходного бревна, как показано на фиг.1 и 2. Склеиваемые поверхности пластин не строгаются, ворсинки и заусенцы, остающиеся после распиловки бревен, дополнительно армируют клеевое соединение. Армирующее действие ворсинок допускает местные увеличения толщины клеевого слоя без снижения прочностных характеристик брусьев каркаса. Это позволяет избежать калибрующей обработки пластин на рейсмусном станке, что существенно удешевляет производство. Это также снижает требования к качеству материала пластин, и каркас предложенной панели может изготавливаться из материала, сортностью на одну-две единицы ниже, чем в наиболее близком аналоге. Допускается небольшой обзол на ребрах пластин, обращенных внутрь каркаса. Трещины, выбоины и другие нарушения сплошности пластин не снижают прочности каркаса, так как заполняясь клеем они даже улучшают надежность клеевого соединения. Если предусмотреть в каркасе использование пластин разной ширины, то удается вовлечь в дело даже узкий пиломатериал. Поскольку
каркас не содержит фасонных фрезерованных элементов, его изготовление оказывается практически безотходным.
После укладки всех слоев выступившие наружу излишки клея удаляются, правильность укладки проверяется шаблоном, при необходимости пластины выравниваются ударами молотка. Собранный каркас подвергается прессованию и сушке. Операция прессования не является обязательной - ее можно заменить стягиванием каркаса по толщине шурупами или гвоздями 8. После сушки внутрь каркаса 1 укладывается утеплитель 6 и устанавливается обшивка 5 со второй стороны каркаса.
При монтаже панелей в стыки закладывается, например, пористый тонколистовой уплотнительный материал 11 (фиг.3), и панели стягиваются болтами. Благодаря многоступенчатой конфигурации стыка теплоизолирующие свойства соединения являются очень высокими и стабильными в условиях переменной влажности. Место стыка закрывается декоративными накладками 12.
Комплект предложенных панелей для одного здания разрабатывается в зависимости от его конфигурации. При разработке учитываются виды и углы стыков между панелями, каркасы которых выклеиваются из одинакового пиломатериала в соответствии с запланированными стыками. Поскольку укладка пластин каркаса производится на простейших шаблонах, переход от изготовления одного вида панели к изготовлению другого не требует затрат времени или дополнительных расходов.
3
Испытания панели размером 6000×2440×150 мм, изготовленной согласно настоящему предложению, и имеющей массу 910 кг, показали, что панель допускает перевозку в горизонтальном положении, перевод из горизонтального положения в вертикальное строповкой за два угла короткой стороны и даже подъем при строповке за один угол. В то же время панель сохраняет определенную гибкость, достаточную для подгонки при монтаже ее закладных деталей к ответным частям смежных панелей, оснований или перекрытий.
Предложенная панель благодаря свое жесткости и прочности может использоваться не только в качестве стеновой, но и как плита покрытия. Благодаря нивелированию прочностных свойств многослойных клееных конструкций, пороки древесины не сказываются на прочности панели и повышенные затраты на ручную укладку пластин компенсируются экономией на пиломатериалах.