ОГНЕСТОЙКОЕ СТРОЕНИЕ ИЗ ДЕРЕВА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству зданий из деревянных частей и может быть использовано для возведения деревянных жилых домов, малоэтажных коттеджей, дачных домиков и построек любого другого назначения.
Известна стена, выполненная из уложенных один на другой горизонтальных брусьев, имеющих фаски на стыкуемых поверхностях. Между брусьями размещены теплоизоляционные прокладки. На боковых поверхностях брусьев выполнены угловые пазы в форме «ласточкина хвоста». В угловые пазы между венцами сруба установлены рейки, имеющие конфигурацию поперечного сечения также в виде «ласточкина хвоста», что обеспечивает фиксацию брусьев верхнего венца относительно брусьев нижнего венца (патент РФ №2038448, МПК E04B 2/70, публикация 1995 г.).
К недостаткам известной конструкции относится отсутствие ее защиты от внешних и внутренних источников возгорания, защита стен здания от сезонных климатических воздействий решена лишь частично, не рассмотрена возможность врезки внутренних стен и переборок.; способ соединения бревен стены между собой с помощью «ласточкина хвоста» по всей длине бревна требует увеличенных затрат на саму обработку «ласточкина хвоста», на оснастку при сборке стены во время строительства, на операции по уплотнению образовавшихся щелей.
Известна стена деревянного здания, состоящая из уложенных один на другой профильных брусьев, на поверхностях которых выполнены шипы в виде «ласточкина хвоста», при этом брусья образуют наружный и внутренний вертикальные ряды стены, противоположные брусья каждого ряда смещены по вертикали друг относительно друга и связаны между собой в замок шипами, выполненными вдоль их внутренних стыковочных поверхностей, с образованием протяженного лабиринтного стыка, обеспечивающего внутреннюю теплоизоляцию стены (патент РФ №2286427, МПК E04B 1/10, публикация 2006 г.).
Недостатком известной конструкции является сложность выполнения соединения внутреннего и наружного рядов брусьев, а так же то, что проблема теплозащиты здания решается неоправданно высокими затратами материалов и труда. Кроме того, конструкции свойственны недостатки, отмеченные у сооружения со стенами, выполненными из уложенных один на другой горизонтальных брусьев.
Известна стропильная ферма для крыши, преимущественно из деревянного бруса, включающая в зависимости от вида фермы набор стропил, ригелей, стоек, подкосов и т.п., крепежный набор в виде болтов и гаек, при этом в ферме все брусчатые элементы нарезаны для соединения в стык, а для крепления их в узлах использованы два типа стяжных, металлических накладок с двумя и тремя отверстиями соответственно (патент РФ №16510, МПК E04C 3/17, публикация 2001 г.).
К недостаткам известной фермы относится то, что крепление стропильных балок к верхнему венцу сруба не является надежным, из-за применения подпорок и «укосин» объемы под крышей полностью исключены из полезного использования, при этом стропильная ферма предназначена для единственной формы крыши и не предназначена для других, более сложных форм (например, шатровой).
Задачей создания предложенного изобретения является уменьшение затрат и сокращение сроков строительства деревянных сооружений улучшенных свойств по теплоизоляции и огнестойкости.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в устранении указанных недостатков и создании строения из дерева с улучшенными теплоизоляционными свойствами, обладающего повышенной огнестойкостью.
Сущность предложенного изобретения заключается в следующем.
Стены строения состоят из строительных модулей, которые содержат деревянные базовые элементы в виде оцилиндрованного бревна или деревянного бруса, и скрепленные с базовыми элементами облицовочные элементы. На торцевых участках деревянных базовых элементов строительных модулей выполнены сопрягаемые при возведении стен здания соединительные элементы в форме шипов и ответных глухих впадин, образующих при соединении двух соседних модулей, формирующих один венец стен строения, линейное, угловое, или врезное замковое конусное соединение типа скругленного «ласточкина хвоста».
Соединительные элементы могут быть выполнены непосредственно на торцевых участках деревянных базовых элементов или выполнены отдельно и закреплены на торцевых участках деревянных базовых элементов.
Соединительные элементы могут быть выполнены из литьевого вспененного полистирола.
Строительные модули могут быть соединены в венце под любым углом в соответствии с заданной архитектурой строения «в шип» с помощью соединительных элементов прямого и обратного конуса, выполненных, например, из ударопрочного полистирола.
Для взаимной фиксации строительных модулей в соседних венцах базовые элементы выполнены с продольными выступами и впадинами соответственно на нижних и верхних постельных поверхностях по всей их длине.
Во впадинах строительных модулей размещен уплотнитель из нетканого материала.
Базовые элементы строительных модулей скреплены с облицовочными элементами, при этом каждый облицовочный элемент выполнен в виде металлической оболочки, полностью закрывающей фасадную поверхность базового элемента.
В строительных модулях между облицовочным элементом и базовым элементом размещена огнестойкая прокладка, выполненная, например, из «теплизола».
Облицовочный металлический элемент с наружной стороны покрыт слоем краски горячего отверждения.
Поверхности всех объемов внутри здания отделаны листами огнестойкого материала, выполненными, например, из «пемогипрока».
Изобретение относится также к стропильной системе крыши строения, которая включает горизонтальные и наклонные стропильные балки, соединяемые посредством крепежных элементов между собой и/или с деревянными строительными модулями, формирующими стены строения, при этом для соединения стропильных балок и деревянных базовых элементов использованы сварные конструкции из деталей стального сортамента, например, листа, уголка, швеллера, и стандартный крепеж.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 - показан вид сверху на венец сруба из строительных модулей; на фиг.2 - сечение АА на фиг.1; на фиг.3 - сечение ББ на фиг.1; на фиг.4 - сечение ВВ на фиг.1; на фиг.5 - сечение ДД на фиг.1; на фиг.6 - сечение ГГ на фиг.1; на фиг.7 - изображен вид сверху стропильной системы, соответствующей срубу в плане, изображенному на фиг.1; на фиг.8 - вид Е на фиг.7; на фиг.9 - вид Ж на фиг.7; на фиг.10 - вид И на фиг.9.
Стена здания состоит из строительных модулей, которые содержат деревянные базовые элементы в виде оцилиндрованного бревна или деревянного бруса.
Для соединения модулей в одном венце могут потребоваться три типа замковых соединений: линейное - для наращивания длины модуля, угловое («правое» или «левое») - для формирования углов дома и врезное - для соединения модуля наружной стены с модулем внутренней стены (перегородки), перегородок между собой либо стены с балкой перекрытия или стропильной балкой.
Соединительные замковые элементы могут быть образованы непосредственно на торцевых участках базовых элементов - в теле деревянных базовых элементов (не показано), или могут быть закреплены на торцевых участках базовых элементов, как показано на представленных чертежах, где изображены замковые элементы, выполненные из материала, который будучи весьма близким к дереву по теплопроводности, допускает формообразование изделий из него по технологии массового производства - литья. Таким материалом является, например, литьевой вспененный полистирол с добавлением парофора марки А. Изделия из него не боятся влаги.
Именно такой вариант иллюстрируется фигурой 1, на которой показан вид сверху на венец сруба из модулей типа «Дуплекс» (патент РФ №71349).
Для линейного соединения модулей 1 и 2 они снабжены деталями 3 и 4, отлитыми из вспененного полистирола, составляющими при линейном соединении модулей замок типа конический «ласточкин хвост», что показано на фиг.1 и фиг.2 (сечение АА на фиг.1). Замковая деталь 3 выполнена в форме скругленного «ласточкина хвоста» с уменьшенным нижним основанием, формирующим между основаниями конусную сопрягаемую поверхность прямого конуса. Замковая деталь 4 выполнена также в форме скругленного «ласточкина хвоста» с уменьшенным нижним основанием, но формирующим конусную сопрягаемую поверхность обратного конуса. Оси симметрии «ласточкиных хвостов» совпадают с осями базовых элементов.
Для углового соединения модулей 1 и 5 используется одна деталь прямого конуса из линейного замка (деталь 3) и специальная «правая» (или «левая») деталь 6. Замковая деталь 6 выполнена аналогично детали 4 с формированием конусной сопрягаемой поверхности обратного конуса, но при этом ось симметрии «ласточкина хвоста» повернута на 90°. В зависимости от направления поворота оси симметрии «ласточкина хвоста» деталь 6 может быть «правой» или «левой».
Для врезного соединения модулей 2, 7 и 8 (при возведении внутренней стены) используются две детали 4 обратного конуса линейного замка и специальная двусторонняя деталь 9 линейного замка с «ласточкиными хвостами» прямого конуса, расположенными по одной оси (фиг.3 - сечение ББ на фиг.1). На фиг.1 показан вариант возведения внутренней стены, перпендикулярной наружной. Деталь 9 позволяет «врезать» внутреннюю стену (перегородку) не только под прямым углом к наружной стене. В этих случаях деталь 9 выполняется в двух модификациях - «правой» и «левой», для закрепления на противоположных концах модуля внутренней стены (не показано).
Способ крепления замковых деталей шурупами 10 на концах соединяемых модулей показан на фигурах 2, 3 и фиг.4.
Архитектурное решение возводимого строения может требовать соединения модулей в одном венце под произвольным углом. В этом случае концы базовых элементов соединяемых модулей обрезаются под требуемым углом, у них в площади соединения выбираются по половине высоты (у одного - верхняя, у другого - нижняя) и в оставшиеся половины по оси соединения вставляются по паре соединяющих деталей прямого и обратного конусов. Описанная ситуация возникает при соединении модулей 7 и 11 на фиг.1. Их соединение «в шип» иллюстрируется на фиг.5 (как сечение ДД фиг.1). В модуль 7 плотно вставлена пара деталей, например, из ударопрочного полистирола, деталь 12 - прямого конуса и 13 - обратного конуса. Такие же детали установлены в модуле 11 этого же венца и в модулях соседнего верхнего венца.
Для возможности взаимной фиксации модулей в соседних венцах нижние постельные поверхности базовых элементов выполнены с выступами треугольного сечения достаточной высоты по всей длине, на верхней поверхности - с впадинами, так же треугольного сечения соответствующей глубины. Как показано на фиг.6 (сечение ГГ фиг.1), при установке модуля 14 верхнего венца на модуль 15 нижнего венца продольный выступ модуля 14 размещается в продольной впадине модуля 15 с небольшим зазором. Но если во впадине модуля 15 уложить уплотнитель 16 из нетканого материала и только затем устанавливать модуль 14 верхнего венца, то под тяжестью всех верхних модулей и стропильной системы с крышей будет обеспечено плотное соединение венцов друг с другом по всей высоте стены.
Деревянные базовые элементы строительных модулей оснащены скрепленными с ними облицовочными элементами. Каждый облицовочный элемент выполнен в виде металлического кожуха 17 (фиг.4, 5, 6), а базовый элемент частично вставлен во внутрь кожуха с возможностью закрепления в нем.
Оснащение модулей металлическим кожухом 17, окрашенным краской горячего отверждения любого оттенка цвета, с вложенной в него огнестойкой прокладкой 18, например, из «теплизола», предназначено для защиты строения от любых внешних источников возгорания.
Для защиты деревянного строения от возможных внутренних источников возгорания внутренние объемы отделываются листами 19 из материала повышенной огнестойкости, которые крепятся к защищаемой поверхности шурупами 10 (фиг.5 и 6). В качестве такого материала может быть использован, например, «пемогипрок» (патент РФ №105322).
Таким образом, сруб легко и быстро собирается из заранее подготовленного в заводских условиях комплекта строительных модулей типа «Дуплекс» с базовыми элементами из дерева.
Для возведения дома осталось смонтировать стропильную систему, накрыть крышу и заполнить оконные и дверные проемы. Если крыша кроется известными материалами с применением известных технологий по обрешетке, проемы заполняются также известным способом, то задача свелась к устройству жесткой стропильной системы из деревянных стропил и стропильных балок.
На фиг.7 изображен вид сверху стропильной системы, соответствующей срубу в плане, изображенному на фиг.1. Эта стропильная система предназначена для настила крыши двух видов: двухскатной (прямой или «ломаной») и шатровой. Значит, задача свелась к устройству соединений балок стропильной системы со стенами и между собою похожими соединительными элементами. В качестве вариантов таких элементов предложены сварные конструкции из стального сортамента, отделанные нержавеющим покрытием, например, окрашены или оцинкованы, детали которой крепятся к соединяемым частям, например, с помощью болтов. Выбор сварных конструкций объясняется их большей несущей способностью и меньшей себестоимостью по сравнению с вырубными и гнутыми. Так, на фиг.7 и 8 (как вид по стрелке Е на фиг.7) изображено соединение горизонтальной стропильной балки 20 с модулем 21 верхнего венца стены. Два уголка 22 и 23 закреплены на стене болтами 24 и приварены к швеллеру 25, закрепленному болтами 24 на балке 20.
На этой же фиг.8 показано аналогичное соединение горизонтальной 20 и наклонной 26 стропильных балок, состоящее из швеллера 27, закрепленного на соединяемых балках болтами 24. Для соединения наклонных стропильных балок при их «изломе» а так же в «коньке» потребуется два швеллера 27, сваренных под углом соединяемых элементов.
Соединение наклонной стропильной балки 28 шатра с модулями 11 и 29 верхнего венца выполнено с помощью конструкции, состоящей из двух швеллеров 30, сваренных между собой и закрепленных на модулях 11 и 29, швеллера 31, закрепленного на балке 28, и двух косынок 32, приваренных к швеллерам 30 и 31 (фиг.8 и фиг.9 как вид по стрелке Ж на фиг.7).
Как изображено на фиг.9, верхние концы наклонных стропильных балок достигают высоты «конька», для чего стесаны с боков. У «конька» они могут быть сшиты гвоздями, но для жесткости всей системы этого явно недостаточно. Стропильная система должна обладать жесткостью, позволяющей навесить обрешетку и покрыть ее крышей. Поэтому целесообразно стянуть остов шатра «обручем», но не снаружи, как бочку, а изнутри. Количество «обручей» зависит от высоты шатра и первый следует разместить на максимальной высоте. Это значит, что он будет расположен несколько ниже ближайшего конькового соединения стропил прямого участка крыши, к которому примыкает шатровый участок.
Соединение наклонных стропильных балок 28 шатра между собой и с наклонными стропильными балками 26 в их верхней части выполнено с помощью сварной конструкции, состоящей из швеллеров 33 и швеллеров 34, вваренных между швеллерами 33. После закрепления швеллеров 33 на соединяемых балках 26 и 28 болтами 24 (фиг.9) будет сформирован тот самый «обруч» жесткости, который делает всю стропильную систему шатра способной нести и удерживать крышу.
Фиг.10 (вид И на фиг.9) иллюстрирует схему сварки швеллеров 30, 31 между собой и с косынками 32.
Таким образом, дом подводится под крышу. А после установки окон и дверей и настила крыши и перекрытий известными способами получается дом, обладающий всеми преимуществами традиционного деревянного домостроения и при этом максимально защищенный как от внешних, так и от внутренних источников возгорания.
Предлагаемое техническое решение удачно сочетает преимущества традиционного «живого» деревянного домостроения с максимальной его защитой от главного разрушающего фактора - огня.
Массовое промышленное производство модулей «Дуплекс» и комплектов соединительных деталей в заводских условиях по любому проекту может обеспечить большую популярность таких домов на просторах России.