БЫСТРОВОЗВОДИМОЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ МАЛОЭТАЖНОЕ ЗДАНИЕ

Полезная модель относится к области строительства, а более конкретно к быстровозводимым малоэтажным энергоэффективным сооружениям, и может быть использована в пригородном и сельском строительстве при возведении зданий различного функционального назначения, преимущественно жилого.
Из уровня техники известно малоэтажное быстровозводимое здание, включающее фундамент, опорные стойки, плиты перекрытий, стеновые конструкции, в котором фундамент выполняют ленточным или столбчатым, на него укладывают балки размером 1000-4500 мм и перфорированные плиты перекрытия, наносят тонкую стяжку, закладывают обвязочную балку, опорные стойки выполняют из деревянного бруса, к которым крепят стеновые плиты из бетона с наполнителем, монтируют каркасные сетки, наносят слой торкретбетона и отделку, см., описание к пат. RU на изобретение №2387772, кл. E04H 1/02, опубликован 27.04.2010. В известном изобретении использован облегченный несущий каркас из деревянного бруса, однако стеновые конструкции выполнены из бетона, что требует привлечения подъемного оборудования при монтаже и усиления несущего каркаса.
Известно энергоэффективное малоэтажное здание включающее фундамент, жесткий каркас здания образованный деревянными обвязочными контурами и вертикальными стойками, наружные и внутренние стены, перекрытия, сформированные на базе многослойных строительных панелей, скрепленных между собой и смонтированных на фундаменте, причем каждая многослойная строительная панель содержит внутренний каркас, выполненный в виде рамы, перфорированные металлические профили, наружную и внутреннюю листовые обшивки, соединенные с рамой, и размещенный внутри панели утеплитель, содержащий слой засыпного карбамидного пенопласта, см., описание к пат. RU на полезную модель №110793, кл. E04H 1/00, опубликован 27.11.2011. Здание характеризуется повышенной скоростью монтажа, устойчивостью и пространственной жесткостью, высокой энергоэффективностью. Недостатком здания является то, что в нем стеновые панели обязательно содержат внутренний каркас, что значительно усложняет конструкцию и технологию их изготовления, увеличивает массу, а засыпной утеплитель, используемый в панелях, со временем слеживается и увлажняется.
Известно быстровозводимое энергоэффективное малоэтажное здание, включающее фундамент, установленный на нем жесткий каркас, состоящий из нижнего и верхнего обвязочных контуров и вертикальных стоек между ними, пол, стеновые панели с утеплителем, по меньшей мере одно перекрытие и кровлю, при этом обвязочные контуры образованы из деревянных брусьев, а жесткий каркас здания снабжен балками, укрепленными по периметру на верхнем обвязочном контуре каждого этажа, вертикальные стойки и балки выполнены из деревянных двутавровых профилей, см., пат. RU 134203 на полезную модель, кл. E04H 1/00, опубликован 10.11.2013. Указанное известное здание, принято в качестве прототипа как наиболее близкий по назначению, технической сущности и достигаемому результату аналог. Согласно описанию прототип характеризуется бескаркасной конструкцией стеновой панели утеплитель которой выполнен по толщине из одного листа материала.
Недостатки прототипа проявляется в процессе его эксплуатации и вызваны специфическими свойствами пенополистирола, который не обладает необходимой биологической и термостойкостью, что может явиться причиной нарушения целостности конструкции стеновых панелей. Указанный недостаток прототипа существенно ограничивают возможность его широкого применения.
Полезная модель направлена на достижение технического результата, который выражается в повышении биологической и термической стойкости утеплителя стеновых панелей. В конечном итоге, указанный технический результат позволяет повысить долговечность и прочность здания, существенно расширить область его применения. При этом в полезной модели максимально сохранены все положительные свойства прототипа, в том числе легкость и простота конструкции, высокая энергоэффективность.
Указанный технический результат достигается тем, что быстровозводимое энергоэффективное малоэтажное здание, включающее фундамент, установленный на нем жесткий каркас, состоящий из нижнего и верхнего обвязочных контуров, вертикальных стоек между ними и балок, укрепленных по периметру на верхнем обвязочном контуре каждого этажа, пол, стеновые панели с утеплителем, по меньшей мере одно перекрытие и кровлю, причем обвязочные контуры образованы из деревянных брусьев, а вертикальные стойки и балки выполнены из деревянных двутавровых профилей, отличается от прототипа тем, что утеплитель стеновых панелей выполнен из минераловатных плит, образующих жестко и без зазора скрепленные между собой и с каркасом, средний, внешний и внутренний слои, при этом средний слой выполнен из минераловатных плит толщина которых равняется одновременно ширине деревянных брусьев обвязочного контура и высоте двутавровых профилей и смонтирован в жестком каркасе заполнением всего пространства между соседними стойками, внешний и внутренний слои стеновых панелей выполнены из минераловатных плит одинаковой толщины и расположены соответственно с внешней и внутренней сторон жесткого каркаса.
Оптимальным, с точки зрения достижения указанного технического результата, являются то, что вертикальные стойки установлены в углах здания и между углами с шагом от 406 до 1500 мм, каждая балка и угловая вертикальная стойка выполнены в виде двух скрепленных между собой деревянных двутавровых профилей, причем пространство между скрепленными между собой деревянными двутавровыми профилями заполнено минераловатной плитой, при этом высота двутаврового профиля и ширина деревянных брусьев обвязочного контура составляют от 140 до 302 мм. Целесообразно чтобы элементы жесткого каркаса здания были скреплены между собой посредством металлических перфорированных плоских или угловых пластин, при этом толщина плоских металлических перфорированных пластин составляет от 1 до 1,5 мм, а их скрепляющая поверхность выполнена зубчатой, дополнительно минераловатные плиты могут быть соединены с жестким каркасом посредством анкерных дюбелей и клеевого состава, а между собой посредством герметизирующего клея. Во всех случаях реализации здания возможно выполнение фундамента ленточным, или столбчатым, или в виде бетонной плиты, а также выполнение пола и перекрытия первого этажа из деревянных двутавровых профилей.
3
В основу полезной модели положено техническое решение заключающееся в использовании в качестве конструкционного и теплоизоляционного материала жестких и плотных теплоизоляционных плит, устойчивых к деформациям, изготавливаемых из каменной ваты на основе базальтовых пород. Указанные минераловатные плиты представляют собой недеформируемые блоки в форме параллелепипеда, которые выпускаются как зарубежными так и отечественными производителями в больших объемах и самых разнообразных типоразмеров. В РФ минеральная вата производится по межгосударственному стандарту ГОСТ 4640-93. Каменная вата на основе базальтовых пород как конструкционный материал характеризуется низкой теплопроводностью (0,037-0,042 Вт/(м·K)), плотность (130 кг/м), прочность на сжатие при 10% деформации не менее 45 кПа. Кроме того, каменная вата относится к группе негорючих (НГ) материалов, сохраняет свою форму при воздействии повышенных температур (термостойкость, термопрочность), биологически устойчива от воздействия грызунов и насекомых, в отличие от обычной минеральной и стекловаты, практически не впитывает влагу (водопоглощение при полном погружении, не более 1.5% по объему). Таким образом, каменная вата выгодно отличается от пенополистирола при сохранении высочайших теплоизоляционных свойств.
Согласно полезной модели все элементы конструкции здания выполняются из деревянного бруса, деревянного двутаврового профиля и минераловатных плит. Из перечисленных материалов стандартного погонажного профиля может быть смонтировано одно-, двухэтажное теплое здание практически на любом фундаменте без использования специального подъемно-транспортного и технологического оборудования непосредственно на объекте в течение двух недель. Конструкция здания позволяет обеспечить самую разнообразную поэтажную внутреннюю и наружную планировку.
Стеновое ограждение здания фактически представляет собой цельный блок из трех слоев минераловатных плит, полностью охватывающих каркас с образованием внешней и внутренней поверхности стеновой панели без вставок, доборов, перемычек и т.п., что позволяет достичь максимальной энергоэффективности здания. Жесткость и однородность как внутренней так и внешней поверхностей стеновых панелей позволяет ограничиться их минимальной чистовой отделкой. Резку минераловатных плит, выборку в них пазов, проемов и т.п., необходимых для монтажа на каркасе и прокладки различных внутренних сетей и коммуникаций, осуществляют посредством вращающегося абразивного инструмента (струна, круг) преимущественно на специальном оборудовании. Все конструктивные элементы здания жестко и без зазоров соединяются между собой посредством клеевого состава, герметизирующего клея и металлических крепежных изделий.
Все отличительные от прототипа признаки быстровозводимого энергоэффективного малоэтажного здание направлены на получение технического результата, а именно, повышение биологической и термической стойкости утеплителя стеновых панелей, а также долговечности и прочность здания в целом расширение области его применения.
Техническое решение, характеризующееся описанной совокупностью существенных признаков, является новым и промышленно применимым.
Техническое решение иллюстрировано чертежами.
На фигуре 1 изображен общий вид быстровозводимого энергоэффективного малоэтажного здание; на фиг. 2 - разрез Α-A на фиг. 1 с увеличением; на фиг.3 - узел I на фиг. 1 с увеличением; на фиг. 4 - элементы каркаса скрепленные металлическими плоскими и угловыми пластинами; на фиг.5 - пол или перекрытие в виде пакета деревянных двутавровых профилей.
Быстровозводимое энергоэффективное малоэтажное здание, включает фундамент 1 на котором смонтирован жесткий каркас. Каркас содержит нижний 2, верхний 3 обвязочные контуры, установленные между ними вертикальные стойки 4 и укрепленные по периметру на верхнем обвязочном контуре 3 балки 5. Обвязочные контуры 2 и 3 образованы из деревянных брусьев предпочтительно шириной от 140 до 302 мм., в зависимости от размеров и условий эксплуатации здания. Нижний 2 обвязочный контур состоит, как это изображено на фигуре 1, из двух уложенных один на другой деревянных брусьев. Вертикальные стойки 4 установлены в углах здания и между углами с шагом от 406 до 1500 мм., в зависимости от расчетной жесткости каркаса здания. Каждая вертикальная стойка 4 выполнена из деревянного двутаврового профиля, а каждая балка 5 выполнены в виде двух скрепленных между собой деревянных двутавровых профилей, причем высота указанных двутавровых профилей в каждом конкретном исполнении здания одинакова и составляет, предпочтительно от 140 до 302 мм. Скрепление элементов жесткого каркаса здания между собой осуществляется посредством металлических перфорированных плоских пластин 6 с зубчатой поверхность толщина которых составляет от 1 до 1,5 мм, или угловых пластин 7. Здание так же содержит пол 8 (на фигуре 1 пол условно не обозначен), стеновые панели 9, по меньшей мере одно перекрытие 10 (на фигуре 3 представлено обычной балкой) и кровлю 11. Пол 8 и перекрытие 10 имеют одинаковую конструкцию, как это показано на фигуре 5 и могут быть образованы уложенными в пакет деревянными двутавровыми профилями, аналогичными тем из которых выполнены вертикальные стойки 4. Принципиально здание может состоять из нескольких этажей с перекрытием 10 на каждом этаже, на фигурах изображено одноэтажное здание с одним перекрытием 10.
Утеплитель каждой стеновой панели 8 выполнен из минераловатных плит, образующих средний 12, внешний 13 и внутренний 14 слои. Все слои 12, 13 и 14 жестко и без образования зазоров и пустот соединены между собой и с жестким каркасом здания образуя, таким образом, стеновые панели 9 в виде моноблока с гладкими боковыми поверхностями. Для удобства компоновки средний слой 12 выполнен из минераловатных плит толщина которых составляет 140-302 мм и равняется одновременно ширине деревянных брусьев обвязочного контура 2 и 3 и высоте двутавровых профилей вертикальных стоек 4. Таким образом, средний слой 12 полостью (заподлицо, без зазоров и пустот) заполняет весь объем пространства каркаса ограниченный соседними вертикальными стойками 4 и брусьями нижнего 2 и верхнего 3 обвязочных контуров. Внешний 13 и внутренний 14 слои утеплителя стеновых панелей 9 покрывают всю соответствующую поверхность и выполнены, как это показано на фигурах, из листовых минераловатных плит одинаковой толщины, как правило не превышающих толщину среднего слоя 12.
В разрезе на фигуре 1 каркас здания условно изображен без утеплителя, а на фигуре 3 - без среднего слоя 12. Угловые и промежуточные вертикальные стойки 4 со всеми укрепленными на них слоями 12, 13 и 14 представлены на фигуре 2, где стойки 4 охватываются без зазоров минераловатными плитами со всех сторон и даже пространство между сдвоенными деревянными двутавровыми профилями угловых вертикальных стоек 4 и балок 5 тоже заполнено минераловатной плитой. Минераловатные плиты утеплителя соединены с каркасом посредством специального клеевого состава (на фигурах не обозначен). Между собой минераловатные плиты различных слоев 12, 13 и 14 утеплителя соединены посредством специального герметизирующего клея. Дополнительно минераловатные плиты внешнего 13 и внутреннего 14 слоев утеплителя стеновых панелей 9 прикреплены к каркасу посредством анкерных дюбелей (на фигурах условно не обозначены), которые представляют собой винты с большой шляпкой в пластиковом дюбеле.
Монтаж быстровозводимого энергоэффективного малоэтажного здание осуществляется следующим образом.
Каркас здания монтируют на фундаменте 1, который может быть выполнен ленточным, или столбчатым, или сборным, или в виде бетонной плиты (как показано на фигуре 1). По периметру будущего здания на фундаменте 1 выкладывают нижний обвязочный контур 2, который состоит из двух уложенных один на другой деревянных брусьев шириной 140-302 мм. На нижний обвязочный контур 2 устанавливают в углах здания и между углами с шагом от 406 до 1500 мм вертикальные стойки 4 каждая из которых выполнена из деревянного двутаврового профиля. Высота двутаврового профиля составляет также как и ширина деревянного бруса 140-302 мм что упрощает их стыковку. Вертикальные стойки 4 крепят к нижнему обвязочному контуру 2 посредством металлических перфорированных плоских пластин 6 с зубчатой поверхностью или угловых пластин 7. Сверху на вертикальные стойки 4 укладывают верхний обвязочный контур 3, который состоит из деревянных брусьев шириной 140-302 мм. По всему периметру контура 3 монтируют балки 5 выполненные в виде двух скрепленных между собой деревянных двутавровых профилей высотой также 140-302 мм. На балку 5 укладывают еще один верхний обвязочный контур 3. Далее монтируют перекрытие 10 и кровлю 11. В случае двухэтажного здания, второй этаж монтируют на перекрытии 10 аналогично первому этажу. Деревянные элементы конструкции крепят между собой посредством металлических перфорированных плоских пластин 6 с зубчатой поверхностью или угловых пластин 7. Толщина плоских металлических перфорированных пластин 6 незначительна и составляет от 1 до 1,5 мм, что позволяет впоследствии плотно укладывать на них утеплитель. На каркас монтируют стеновые панели 9. Минераловатные плиты среднего слоя 12 утеплителя устанавливают в каркасе с предварительным нанесением на контактирующие поверхности клеевого состава. Пазы, выемки, проемы и т.п. в минераловатных плитах преимущественно вырезают на станке с ЧПУ в условиях производственного цеха. Подгонку плит осуществляют непосредственно при их монтаже посредством ручного режущего инструмента. Минераловатные плиты внешнего 13 и внутреннего 14 слоев утеплителя с предварительным нанесением на контактирующие поверхности герметизирующим клеем монтируют встык соответственно с внешней и внутренней сторон, дополнительно укрепляя их анкерными дюбелями. Образующиеся при монтаже зазоры заполняют герметиком. Таким образом, получается стеновая панель 9 на всю толщину состоящая из утеплителя с заключенными внутри него вертикальными стойками 4 каркаса.
Наружная и внутренняя отделка поверхностей стеновых панелей 9 производится оштукатуриванием по минераловатной плите с использованием существующих в строительстве технологий. Энергоэффективность устроенных таким образом стеновых ограждающих конструкций здания не уступает прототипу, а по долговечности и стойкости существенно превышает его.
Описанные выше пример реализации быстровозводимого энергоэффективного малоэтажного здания не является исчерпывающим и приведен только с целью пояснения полезной модели и подтверждения ее промышленной применимости. Специалисты в данной области могут улучшить ее и (или) осуществить альтернативные варианты в пределах сущности данной полезной модели, отраженной в ее описании.