3D-СТУПЕНЬ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Полезная модель относится к области строительства, в том числе ландшафтного, при устройстве крылец и входных групп, скамеек, и к элементам строительных конструкций, а именно к лестницам и подобным им сооружениям, в частности к ступеням, и может быть использована при строительстве промышленных и гражданских зданий и сооружений.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известны ступени самых различных видов.
Из патентного документа RU 2339774, МПК E04F 11/116, опубл. 27.11.2008, известна ступень, которая может закрепляться со свободным консольным вылетом на части здания, в том числе, например, на стене здания или на стойке, или спирали винтовой лестницы, расположенной внутри здания. Главным отличием, помимо материала изготовления и конструкции проступи, является обязательная фиксация крепления ступени к стене, что приводит к значительным ограничениям при проектировании объекта, области его использования и является главным недостатком данного технического решения по указанному патенту.
Из патентного документа RU 82249, МПК E04F 11/00, E04F 11/104, опубл. 20.04.2009 известна ступень, которая может обладать функцией подогрева через систему подогреваемых сменных подступенников. Главным отличием, помимо материала изготовления, является фиксация проступи к монолитному основанию лестницы и расположению нагревательного элемента вне этой ступени, что приводит к значительным энергопотерям при эксплуатации.
Из патентного документа RU 133166, МПК E04F 11/00, опубл. 10.10.2013 известна ступень, выполненная в виде бетонного блока с лицевой поверхностью проступи, передней опорной стенкой, задней опорной стенкой и двумя боковыми опорными стенками, причем задняя опорная стенка выполнена по высоте короче передней опорной стенки и соединена с ней боковыми опорными стенками. Данная ступень в первую очередь пригодна к использованию при ландшафтном проектировании, так как предусматривает возможность фиксации ступени как на косоурах, так и без песчаной подготовки непосредственно на земле и подобной рыхлой поверхности. Значительный вес и обязательность применения усиленной конструкции подобной косоурам при проектировании межлестничных маршей являются основным отличием и недостатком данной ступени от заявляемой полезной модели.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель является снижение веса конструкции, увеличение прочности конструкции, создание такой конструкции, фиксация которой возможна без обязательного крепления ступени к стене.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение срока службы ступени.
Технический результат реализуется благодаря такой конструкции 3D-ступени, в соответствии с заявляемой полезной моделью, которая представляет собой полую несущую конструкцию в виде прямоугольного параллелепипеда, выполненного из высокопрочного керамического материала. Сердцевина несущей конструкции заполнена конструкционным наполнителем. Конструкционный наполнитель позволяет применять минимальное количество выносных опор в составе входных групп, лестниц, скамеек, крылец (минимум одну), при максимально простой процедуре ремонта или замены ступени путем разворота или переворота ее на 180° как вдоль, так и поперек.
Полая несущая конструкция, представляющая собой прямоугольный параллелепипед, может изготавливаться методом сборки или методом экструзии.
Высокопрочный материал полой несущей конструкции выбирают из группы, включающей керамогранит, клинкер, а конструкционный наполнитель, которым заполнена сердцевина, выбран из группы, включающей полимер, модифицированный  цементный раствор.
Согласно варианту осуществления полезной модели, 3D-ступень может дополнительно содержать силовой каркас, представляющий собой конструкцию из металлических или композитных элементов в виде пластин, профилей и установленный в заполненной наполнителем сердцевине.
Также 3D-ступень дополнительно может содержать нагревательный элемент, установленный в заполненной наполнителем сердцевине. В данном случае в одном из торцов параллелепипеда предусмотрены технологические отверстия, предназначенные для подведения питающего силового кабеля нагревательного элемента.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 представлена заявляемая 3D-ступень в разрезе.
На фиг.2 представлена заявляемая 3D-ступень с интегрированным дополнительным каркасом в разрезе.
На фиг.3 представлена заявляемая 3D-ступень с интегрированной системой подогрева в разрезе.
На фиг.4 представлен пример выполнения монтажа 3D-ступеней при создании лестницы на монокосоуре.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Заявляемая полезная модель представляет собой сборную несущую конструкцию в виде прямоугольного параллелепипеда 1, выполненного из керамического материала, имитирующего деревянную доску, каменный слэб, бетонную ступень или ступень из фантазийного материала. Конструкция ступени замкнута  со всех сторон, хотя в производстве возможен вариант разомкнутый с одной или двух сторон  для стационарного крепления в стену. Внутренняя полость/сердцевина 2 заполнена конструкционным наполнителем 3 (см. фиг. 1) (полимером, модифицированным цементным раствором, например) с целью создания прочной структуры, препятствующей разрушению ступени при значительных нагрузках, возникающих при воздействии на нее в процессе эксплуатации.
Определенной аналогией заявляемой полезной модели может служить сендвичевая структура горных лыж, отличием является то, что в заявленной полезной модели конструкция не работает на изгиб. Заявляемая ступень самодостаточна, так как является несущей и может быть использована при изготовлении любых лестниц, крылец или входных групп без какой-либо подгонки или доработки, представляя собой «кокон» из керамического материала с конструкционной сердцевиной внутри. Дополнительной опцией может служить армирование наполнителя какими-либо продольными усилителями структуры, типа металлических, композитных профилей или пластин.
Основным акцентом при определении степени  новизны данного изделия, помимо очевидных преимуществ облицовки керамическим материалом, таких как твердость, износостойкость, морозостойкость, является возможность использовать 3D-ступень без дополнительных опор при постройке лестницы (см. фиг. 4), в отличие от каменных или цельных керамических, клинкерных, керамогранитных ступеней, которые в целях безопасной эксплуатации категорически запрещается крепить на опорах в крайних точках или единственной точке в середине ступени. Любой натуральный камень, как и любой керамический материал, хрупок, при всей своей твердости. Микротрещины даже при незначительной нагрузке могут мгновенно разрушить конструкцию, расколов ступень пополам. Фиксируемая по краям или в моноточке посредине ступень такого типа чрезвычайно опасна. Наличие конструкционного наполнителя 3 внутри 3D-ступени не позволяет сколу керамической «скорлупы» разрушить всю конструкцию, которая продолжает держать форму. В дальнейшем подобный косметический дефект возможно устранить соответствующими материалами для восстановления камня или керамики,  при этом 3D-ступень можно  перевернуть нижней стороной наверх, так как обе стороны изделия абсолютно равнозначны как в конструкционном, так и эстетическом плане.
Материал для наполнителя подбирается таким образом, чтобы его способность к адгезии с керамикой была максимальной при  необходимой способности ступени «работать на излом».
В качестве усиления конструкции возможен вариант введения в процессе интрузии наполнителя 3 в полость/сердцевину 2 ступени дополнительного силового каркаса 4, представляющего собой конструкцию из металлических или композитных профилей или пластин (см. фиг. 2).
В качестве дополнительного варианта исполнения 3D-ступени возможно введение в наполнитель 3 сердцевины 2 какой-либо токопроводящей структуры 5, подобной «теплому полу», для придания ступени функции подогрева (см. фиг. 3). В данном случае структура оболочки ступени будет частично разомкнута, так как для вывода электродов в торце ступени будет необходимо произвести как минимум одно отверстие, что при соответствующем уровне культуры производства никаким образом не должно отразиться на прочностных характеристиках изделия.