СИСТЕМА ГИПСОКАРТОННОЙ КОНСТРУКЦИИ С ПРУЖИННОЙ РЕЙКОЙ
PLASTERBOARD CONSTRUCTION SYSTEM WITH SPRING RAIL

Настоящее изобретение относится к системе гипсокартонной конструкции с пружинными рейками. В частности, настоящее изобретение относится к системе гипсокартонной конструкции со звукоизоляционными свойствами, в которой между металлическими опорами и обшивкой расположены пружинные рейки.
Из уровня техники известны системы гипсокартонной конструкции, также отвечающие требованиям звукоизоляции. Звукоизоляционные свойства легковесных стен, сооруженных из металлических стоек и балок с обшивкой с обеих сторон, по существу определяются согласно так называемому принципу масса-пружина-масса. В общих словах, применимы следующие два утверждения:
1) Чем более тяжелыми (больше массы в масса-пружина-масса системе) и более гибкими являются плиты слоев обшивки, тем лучшей будет звукоизоляция стены;
2) Чем лучше будет акустическое разъединение противоположных слоев панели (например, за счет гибких, пружинящих эластичных металлических опор), тем лучше будет звукоизоляция стены (сниженная жесткость пружины в системе масса-пружина-масса).
3
Примером эффективной звукоизолирующей стеновой системы, основанной на этих принципах, является стеновая система W112 Knauf с двухслойной обшивкой с обеих сторон с использованием плит Knauf Diamant (гипсокартонные листы с объемной плотностью > 1000 кг/м) номинальной толщины 12,5 мм и опорной конструкции из профилей Knauf CW 100/50/06 («акустического» С-профиля с хорошей пружинистостью или упругостью для стены), расположенной на аксиальном расстоянии 625 мм, и полостью, звукоизолированной посредством минеральной ваты с уровнем заполнения 80%. Эта конструкция позволяет достигнуть на испытательном стенде коэффициента Rw звукоизоляции 63,2 dB.
Однако, такая стеновая система не может справляться с какими-либо регулярными нагрузками здания, поскольку CW профили (профиль 100/50/06) с толщиной стального листа всего лишь 0,6 мм структурно для этого непригодны. Для несущей стены требуются профили с большей толщиной листа, например, профиль С 97/50/1.5 Cocoon. Этот легковесный стальной профиль имеет толщину листовой стали 1,5 мм. При использовании этого профиля для стены такой же конструкции коэффициент Rw звукоизоляции существенно снижается на испытательном стенде до величины, составляющей всего 51,1 dB. Ухудшение звукоизоляции вызвано использованием профилей С 97 с большей толщиной листа.
Увеличенная толщина листа профилей С 97 приводит к выраженному повышению жесткости пружины по сравнению с профилями CW 100, которые используются в системах гипсокартонной конструкции, учитывающих требования к акустике, в которых профили CW 100 имеют толщину листа 0,6 мм.
Помимо этого, из уровня техники известна пружинная рейка или упругая планка, используемая в области переоборудования чердаков с использованием деревянных рам, при этом пружинные рейки предназначены для компенсации высокой акустической жесткости деревянных рам для обеспечения достаточной звукоизоляции. Однако, насколько известно авторам настоящего изобретения, эта пружинная рейка используется исключительно в этой области.
Проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение заключается в создании системы гипсокартонной конструкции с повышенной звукоизоляцией, в частности, в областях, где несущие стены сооружаются по гипсокартонному принципу (с использованием легковесных стальных конструкций).
Эта проблема решается посредством системы гипсокартонной конструкции для звукоизоляции в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Система гипсокартонной конструкции согласно настоящему изобретению включает в себя множество металлических профилей, обшитых, по меньшей мере с одной стороны, сухими строительными плитами. Между металлическими профилями и сухими строительными плитами, по меньшей мере с этой одной стороны, расположены пружинные рейки. Пружинные рейки акустически разъединяют обшивку системы сухой строительной панели от профилей, тем самым усиливая пружинящий эффект в вышеупомянутой системе масса-пружина-масса.
Металлические профили предпочтительно представляют собой легковесные стальные профили с толщиной листа от минимум 1 мм до максимум 3 мм. Толщина листа предпочтительно составляет от 1,5 мм до максимум 3 мм. Эти профили пригодны для использования в несущих конструкциях. Однако, из-за большой толщины листа они являются сравнительно жесткими на изгиб, и, следовательно, для соответствия современным стандартам звукоизоляции требуются дополнительные средства звукоизоляции. Разъединение, обеспеченное размещением пружинных реек между профилями и обшивкой, компенсирует акустический недостаток из-за повышенной толщины листов, и, на самом деле, компенсирует его с избытком.
Система гипсокартонной конструкции согласно настоящему изобретению, с использованием пружинной рейки в качестве разъединяющего элемента преимущественно может использоваться также в системах гипсокартонной конструкции. Используемые в ней металлические профили представляют собой так называемые пружинные профили, имеющие особенно хорошие акустические свойства. Толщина листа в этих пружинных профилях составляет от 0,4 мм до 1 мм. Благодаря использованию пружинной рейки между этими пружинными профилями и сухих строительных плит, используемых для обшивки, обеспечивается дополнительное повышение коэффициента звукоизоляции.
Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, пружинная рейка представляет собой шляпную рейку. Она представляет собой основание с лапками, прилегающими к основанию с обеих сторон, причем лапки проходят под углом к основанию. Лапки соединены с полками, которые в свою очередь проходят относительно них под углом.
Полки и основание используются для прикрепления пружинной рейки к металлическому профилю/строительной плите. Расположенные под углом лапки обеспечивают пружинящий эффект пружинной рейки.
Пружинная рейка предпочтительно имеет углубление в металле. Углубление обеспечивает большую гибкость пружинной рейки и меньший контакт между пружинной рейкой и металлическим профилем, и, таким образом, дополнительно повышает разъединение между металлическими профилями и обшивкой. Особенно предпочтительно углубление может быть предусмотрено вблизи лапок. Особенно предпочтительна круглая или овальная форма углубления, поскольку она обеспечивает особенно благоприятное соотношение между устойчивостью и гибкостью рейки.
Система гипсокартонной конструкции пригодна как для односторонней, так и для двусторонней обшивки с использованием сухих строительных плит. Система односторонней обшивки преимущественно использовать в качестве боковой стенки в уже существующей конструкции. Обшивка с обеих сторон или с двух сторон используется, например, при сооружении (несущих) перегородок. Кроме того, такие системы пригодны также для использования в модульных строительных системах как для строительства перегородок, так и для строительства внешних стен.
Согласно типовому варианту осуществления настоящего изобретения, пружинные рейки расположены перпендикулярно металлическим профилям. Строительные плиты могут затем быть прикреплены к этой решетке из профилей.
Особенно предпочтительно пружинные рейки прикреплены к металлическим профилям, например, они могут быть прикреплены посредством винтов к полкам металлических профилей. Строительные плиты могут быть прикреплены к пружинным рейкам. Особенно предпочтительно строительные плиты прикреплены к пружинным рейкам так, что они соединены с металлическими профилями не неподвижно. Этот вариант осуществления обеспечивает максимальное разъединение строительных плит от металлических профилей, что, следовательно, также обеспечивает наибольший коэффициент звукоизоляции, который может быть достигнут посредством такой системы. Однако следует признать, что устойчивость такой системы будет сравнительно ниже, и, следовательно, не следует исключать другие варианты осуществления настоящего изобретения.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения полости могут быть заполнены изоляционным материалом для дополнительного повышения звукоизоляции. Изоляционные материалы размещены в полости, окруженной пружинными рейками, и в полости между пружинными рейками. Помимо этого или дополнительно, изоляционные материалы могут быть размещены между металлическими стойками и, таким образом, заполнять полость между плитами полностью или, по меньшей мере, частично. Особенно предпочтительно, что до 80% объема пространства между сухими строительными плитами заполнено изоляционным материалом.
Согласно настоящему изобретению, предпочтительным изоляционным материалом является минеральная вата. Однако другие акустически эффективные изоляционные материалы могут использоваться аналогичным образом или использоваться в сочетании друг с другом.
Настоящее изобретение далее описано более подробно посредством примера варианта осуществления, причем:
на фиг. 1А показана зависимость коэффициента воздушной звукоизоляции от частоты для различных систем гипсокартонной конструкции;
на фиг. 1В схематически показано поперечное сечение системы гипсокартонной конструкции согласно настоящему изобретению;
на фиг. 1С схематически показано поперечное сечение обычно используемой системы гипсокартонной конструкции с звукоизоляционными свойствами;
на фиг. 1D схематически показано поперечное сечение системы гипсокартонной конструкции, построенной из легковесной стали;
на фиг. 2 на виде сверху под углом показана часть пружинной рейки;
на фиг. 3 схематически показано сечение системы в установленном состоянии согласно настоящему изобретению.
3
На фиг. 1 показана зависимость коэффициента R звукоизоляции от частоты для различных систем гипсокартонной конструкции. На фиг. 1B - 1D проиллюстрированы схематически в горизонтальном сечении соответствующие системы гипсокартонной конструкции. На фиг. 1С показана обычно используемая система гипсокартонной конструкции, оптимизированная для звукоизоляции и состоящая из металлических профилей, обычно используемых в системах гипсокартонной конструкции с двусторонней двухслойной обшивкой (профили с толщиной листа 0,6 мм). Внутренняя полость между металлическими профилями заполнена минеральной ватой на 80% объема. Все гипсокартонные листы (с объемной плотностью > 1000 кг/м) привинчены непосредственно к полкам металлических профилей. Стрелки указывают на полученный, соответствующий для этого случая, график звукоизоляции для такой системы гипсокартонной конструкции, см. график с кружками.
На фиг. 1D показана конфигурация системы, которая аналогична варианту осуществления, показанному на фиг. 1С, но в которой легковесные стальные профили имеют толщину листа 1,5 мм. Стрелка указывает на соответствующий график зависимости звукоизоляции - см. график с закрашенными треугольниками. По сравнению с звукоизоляционной системой с фиг. 1С, звукоизоляционные свойства гипсокартонной системы снижены из-за использования легковесных стальных профилей.
На фиг. 1В показан вариант осуществления системы гипсокартонной конструкции согласно настоящему изобретению, отличающийся от варианта осуществления с фиг. 1D тем, что в нем используются пружинные рейки, проходящие перпендикулярно металлическим профилям. Пружинные рейки расположены между легковесными стальными профилями толщиной 1,5 мм и одной обшитой стороной. Пружинные рейки привинчены к металлическим профилям в точках пересечения, в то время как гипсокартонные листы привинчены только к пружинным рейкам. Обшивка разъединена относительно металлических профилей, так что фактически только очень малая доля звуковой энергии может проходить через систему на другую сторону. Стрелка указывает на график звукоизоляции, соответствующий этой системе сухой строительной панели - см. график с крестиками. Очевидно, что эта система является наилучшей, особенно в области высоких частот, даже по сравнению с звукоизоляционной системой с фиг. 1С. Это также очевидно, если обратить внимание на коэффициент Rw звукоизоляции, составляющий 66,4 dB для этого варианта осуществления согласно настоящему изобретению, 63,2 dB для варианта звукоизоляции с фиг. 1С, и лишь 51,1 dB для варианта легковесной стали без использования дополнительных средств с фиг. 1D. Негативное влияние на звукоизоляцию легковесных стальных профилей толщиной 1,5 мм не только компенсируется при интеграции пружинных реек, но явно компенсируется с избытком. Такой положительный результат является неожиданным.
На фиг. 2 и 3 показан возможный вариант осуществления пружинных реек в форме шляпного профиля. В области фланцев пружинная рейка имеет овальные отверстия, обеспечивающие повышенную упругость рейки. Скошенные полки также содержат отверстия, которые могут быть использованы для привинчивания к металлическому профилю.
На фиг. 3 в продольном сечении показан пример установленного положения системы. Металлический профиль 1 имеет шляпную рейку или пружинную рейкой 2, прикрепленную к нему посредством винтов с помощью двух полок 2b. Две строительные плиты 3, в этом случае гипсокартонные листы, прикреплены посредством винтов в один слой к основанию 2а пружинной рейки 2. Винты для прикрепления гипсокартонных листов обеспечивают крепление гипсокартона только к пружинной рейке 2, но не к металлическому профилю 1.