ПРОФИЛИРОВАННЫЙ КОНСТРУКЦИОННЫЙ БРУС И СТРОИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ НА ЕГО ОСНОВЕ

Полезная модель относится к строительной индустрии и деревообрабатывающей промышленности, в частности к конструкциям деревянных профилированных брусьев и строительным панелям, которые используются в качестве конструкционного материала в строительстве малоэтажных зданий и сооружений.
Известен профилированный деревянный брус с прикрепленными к боковым поверхностям облицовочными досками, который выполнен с предварительным обжатием облицовочных досок путем сушки или механического воздействия (Патент РФ №2280742, МПК Е04С 3/12, опубл. 27.07.2006 г.).
Известен также профилированный брус, содержащий симметрично расположенные продольные установочные пазы и выступ-шип, выполненные на нижней горизонтальной поверхности, два продольных опорных выступа для размещения в установочных пазах и соответствующий выступу-шипу блокирующий паз, выполненные на верхней горизонтальной поверхности, при этом на нижней горизонтальной поверхности дополнительно выполнены 3 выступа и 1 установочный паз, на верхней горизонтальной поверхности соответственно выполнены три блокирующих паза и один опорный выступ, трапециевидные верхние и нижние выступы выполнены с приращением, обеспечивающие при установке на аналогичный брус воздушные зазоры определенных размеров, пазы выполнены ниже, а выступы выше соответствующих рабочих поверхностей (Патент РФ на полезную модель №73359, МПК Е04В 2/70, опубл. 20.05.2008 г.)
При высоких показателях технологичности изготовления и срока службы, вышеупомянутые конструкции бруса не отвечают современным требованиям
огнестойкости, требует значительного расхода цельной древесины, что удорожает строительство.
Наиболее близким аналогом выбран строительный профилированный брус, выполненный многослойным клеевым из древесины, который включает среднюю и две боковые планки, а на двух противоположных сторонах продольные опорные выступы и установочные пазы, имеющие в поперечном сечении трапециевидные профили, соответственно чередующиеся с возможностью опирания по наклонным боковым поверхностям аналогичного бруса при установке брусьев друг на друга (патент РФ №2239028, МПК Е04В 1/10, опубл. 27.10.2004 г.).
Несмотря на снижение расхода цельной древесины и повышенные показатели долговечности, обусловленные исключительно формой мест крепления бруса друг с другом, к недостаткам данной конструкции следует отнести ограниченные технологические возможности, выражающиеся в отсутствии технической возможности использовать современные технологии строительства быстровозводимых зданий, при этом сокращение сроков возведения зданий против традиционного профилированного бруса, носит незначительный характер. Кроме того, известный брус не отвечает современным требованиям по теплоизоляционным свойствам и огнестойкости.
С целью сокращения сроков возведения зданий, в строительстве широко используются строительные панели.
Так, например, известна стеновая панель быстровозводимого сооружения, содержащая каркас, внутреннюю и наружную листовые обшивки, образующие полости, заполненные утеплителем, отличающаяся тем, что каркас выполнен в виде вертикальных ребер, по меньшей мере, трех, на которых со стороны внутренней листовой обшивки через влагоизоляционную прокладку размещены термопрокладки, а на внешней поверхности наружной листовой обшивки при помощи промежуточных элементов, размещенных в одной плоскости с каждым, вертикальным ребром и параллельно ему, смонтирована
поверхность образующая панель (Свидетельство РФ на полезную модель №29316, МПК Е04С 2/26, опубл. 10.05.2003 г.).
Известна строительная панель типа «сэндвич», включающая наружный и внутренний слои с размещенным между ними слоем пенопласта на основе полистирола или минеральной ваты, при этом на торцах содержит состыковочный элемент, выполненный с возможностью крепления с таким же элементом на торце другой панели (Патент РФ №2156340, МПК Е04С 2/292, Е04С 2/32, Е04В 1/80, опубл. 20.09.2000 г.).
Также известны строительные панели, преимущественно стеновые, по патентам на изобретения и полезные модели РФ №2298619, №72494, №69898, №21057, №16005, №69539 и другие.
К недостаткам известных панелей следует отнести недостаточно широкие технологические возможности при сборке здания, недостаточно высокие потребительские свойства, особенно в отношении оптимального сочетания конструкционных и теплоизоляционных свойств при сохранении требуемой жесткости конструкции.
Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является стеновая панель, содержащая наружный каркас из двух жестко соединенных рам, образующих одной из сторон рам выступающий наружу не менее чем один стыковочный элемент, листовые обшивки, прикрепленные к противоположным сторонам каркаса, образующие внутреннюю полость, заполненную теплоизоляционным материалом (Патент РФ на полезную модель №74940, МПК Е04С 2/38, опубл. 20.07.2008 г.).
К недостаткам данной конструкции следует отнести то, что при строительстве зданий стыковочный элемент имеет не высокую жесткость, кроме того, вышеуказанная стеновая панель имеет невысокие теплоизоляционные свойства, узкие технологические возможности.
Технической задачей заявляемой полезной модели является расширение технологических возможностей конструкционного бруса и строительной панели на его основе, улучшение эксплуатационных свойств и расширение ассортимента строительных материалов.
Поставленная задача решается тем, что профилированный конструкционный брус выполнен многослойным клееным из древесины и содержит центральную планку с прилегающими боковыми планками, которые образуют пазы, причем боковые планки выполнены составными из состыкованных угловых брусков, образующих продольные пазы.
Поставленная задача решается также тем, что строительная панель содержит наружный деревянный каркас в виде рамы с листовой обшивкой, заполненный теплоизоляционным материалом, и внутренние деревянные каркасы в виде рам с ребрами жесткости, при этом наружный деревянный каркас выполнен из вышеуказанного профилированного конструкционного бруса, образуя сторонами рамы стыковочные элементы с двумя парами симметричных продольных пазов, внутренние деревянные каркасы жестко связаны с наружным каркасом, ребра жесткости образованы брусками, расположенными на расстоянии друг от друга и установленными на противоположных сторонах внутреннего каркаса, теплоизоляционный материал уложен послойно в виде слоя полистирола, расположенного между слоями утеплителя, слой полистирола расположен в противоположных пазах смежных стыковочных элементов наружного каркаса.
Сравнение заявляемого профилированного бруса с прототипом показывает, что он отличается следующими признаками:
- боковые планки выполнены составными;
- боковые планки выполнены из угловых брусков;
- угловые бруски состыкованы;
- угловые бруски образуют продольные пазы.
Сравнение заявляемой строительной панели с прототипом показывает, что она отличается следующими признаками:
- наружный каркас выполнен в виде рамы из профилированного клееного бруса, образуя своими сторонами стыковочные элементы в виде двух пар симметричных продольных пазов;
- дополнительно установлен внутренний каркас в виде рамы, жестко соединенный с наружным каркасом;
- внутренний каркас снабжен ребрами жесткости, выполненными в виде брусков и установленных на противоположных сторонах внутреннего каркаса;
- теплоизоляционный материал выполнен из слоя полистирола, расположенного между слоями утеплителя;
- слой полистирола расположен в противоположных пазах смежных стыковочных элементов наружного каркаса.
Заявленный профилированный брус и строительная панель на его основе связаны друг с другом единым изобретательским замыслом, поэтому заявленная полезная модель на два объекта охраны отвечает требованию единства.
Заявленный профилированный конструкционный брус и строительная панель на его основе отличается от наиболее близких аналогов наличием новых существенных признаков, совокупность которых ранее не была известна из уровня техники, следовательно, можно сделать вывод об их соответствии критерию «новизна».
Заявленный профилированный конструкционный брус и строительная панель на его основе могут быть изготовлены на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, следовательно, можно сделать вывод об их соответствии критерию «промышленная применимость».
На Фиг.1 показан заявляемый брус, и, на Фиг.2 показан общий вид заявляемой строительной панели и сечение А-А, на Фиг.3 показано прямое соединение заявляемых строительных панелей между собой, на Фиг.4 показано угловое соединение заявляемых строительных панелей, на Фиг.5 показан заявляемый брус с установленными в пазы доскам, на Фиг.6 показано соединение заявляемого бруса в наружный каркас строительной панели.
Заявляемый профилированный брус содержит центральную планку 1 и боковые планки, выполненные из клееной древесины. Боковая планка содержит угловой элемент 2 и угловой элемент 3, которые состыкованы друг с другом, образуя продольные пазы 4.
Строительная панель содержит наружный каркас 6, выполненный в виде рамы, собранную из заявляемого профилированного бруса, стыковочный элемент 7 с двумя парами симметричных пазов 4 и 5, внутренний каркас 8 в виде рамы. Внутренний каркас 8 жестко соединен с наружным каркасом 6, например, механически, и снабжен ребрами жесткости, выполненными из брусков 9, установленных на расстоянии друг от друга между противоположными сторонами внутреннего каркаса 8 в количестве не менее 2-х штук. Внутри наружного каркаса 6 установлен теплоизоляционный материал, в качестве которого использован слой полистирола 10, который расположен между слоями утеплителя 11, и размещен в противоположных пазах 4 смежных стыковочных элементов 7. Слой полистирола 10 и слои утеплителя 11 могут быть соединены друг с другом посредством клеевого соединения или механически, например, саморезами. Снаружи строительная панель облицована плитами 12. Соединение строительных панелей друг с другом осуществляют путем соединения соответствующих стыковочных элементов 7 посредством болтов 13 и пластин (уголков) 14, места соединения наружных пазов друг с другом 15 заполняют герметичным материалом. При использовании заявляемого профилированного бруса для устройства полов, доска 16 укладывается в пазы 4 с расклинивающим бруском 17.
В качестве полистирола может быть использован экстудированный пенополистирол типа ТИЗОЛ, ROCKWOOL, МТБ, МПБ или плиты пенополистирольные (ГОСТ 15888-86) или иные приемлемые материалы.
В качестве утеплителя могут быть использованы базальтовые плиты TEPLEX, Термоплекс, USSAFOAM или маты базальтовые УССР 1977-87 или пенопласт (ГОСТ 22546-77) или вата минеральная (ГОСТ 4640-84) или иные приемлемые теплоизоляционные материалы, имеющие коэффициент теплопроводности около 0,4 Вт/(м·°С).
В качестве листовой обшивки могут быть использованы облицовочные плиты ДВП (ГОСТ 4598-86) или плиты OSB или иные приемлемые материалы.
Заявленный профилированный брус и строительную панель на его основе изготавливают следующим образом.
Для изготовления бруса может быть использована любая древесина, в том числе некондиционная древесина, преимущественно тонкомерная, и иные приемлемые отходы. В качестве исходного материала для изготовления угловых брусков 2 и 3 берут отрезок профилированный, который сращивают по длине любыми известными в деревообрабатывающей промышленности способами, например на зубчатый шип или на ус или в замок или иными приемлемыми способами. Для придания дополнительных эксплуатационных свойств, после склеивания элементов бруса, они могут быть пропитаны антипиренами и/или антисептиками. Склеивание элементов бруса осуществляют любыми известными в промышленности способами, в том числе с использованием клеев, например ПВА, термоотверждающих связующих под давлением при нагревании или иными аналогичными способами.
Заявленная конструкция профилированного бруса (Фиг.1) позволяет использовать его в строительстве в качестве балок для монтажа черновых полов и потолков, при этом половые доски укладываются в продольный паз (Фиг.5). При
необходимости, в пазы бруса могут быть установлены закладные элементы в виде расклинивающих брусков, что позволяет сделать сечение балки сплошным и увеличить ее прочность, например, при изготовлении стропил. Также пазы бруса могут быть использованы для установки в них различных коммуникационных составляющих, электропроводки и т.д.
Строительную панель (Фиг.2) изготавливают на вайме путем сборки наружного каркаса 6 из 4-х профилированных брусьев, заявленной конструкции путем их соединения друг с другом (Фиг.6). Внутри наружного каркаса 6 жестко крепится внутренний каркас 8, на противоположных сторонах которого симметрично друг другу крепят ребра жесткости 9, в качестве которых используют деревянные бруски. Площадь каркаса 8 между ребрами жесткости 9 заполняют теплоизоляционным материалом, укладывая послойно в противоположные пазы 4 наружного каркаса 6, в следующем порядке - сначала пенополистирол 10, а потом утеплитель 11, которые соединяют друг с другом механически или склеиванием, после чего укладывают облицовочные плиты 12 и крепят их к наружному каркасу 6, внутреннему каркасу 8, ребрам жесткости 9 и утеплителю 11.
Сборку строительных плит осуществляют путем их механического крепления друг с другом, например путем болтового соединения 13, соединения при помощи монтажных пластин (уголков) 14 (см. Фиг.3 и Фиг.4). Полые места, образующиеся при состыковке плит друг с другом в местах расположения незаполненных пазов 15, заливают резинобитумной мастикой или другим известным герметиком.
2
Достижение заявленного технического результата обусловлено конструкционными особенностями заявленного профилированного бруса и строительной панели на его основе и подтверждается экспериментальными данными, приведенными в таблице №1. Как видно из представленных данных, стена толщиной 600 мм, выполненная из традиционного кирпича с утеплителем и облицовкой, имеет показатель сопротивления теплопередачи - R=3,612 м·К/Вт, тогда как сопротивление теплопередачи заявленной
2
строительной панели при толщине стен 150 мм достигает значения - R=3,745 м·К/Вт, т.е. теплоизоляционные свойства заявленной строительной панели сопоставимы с традиционными строительными материалами, при этом толщина стен из заявляемой строительной панели в 4 раза меньше традиционно используемой. Достигаемый технический результат позволяет уменьшить нагрузку на фундамент в 15-20 раз, а, следовательно, расширить возможности строительства зданий на сложных грунтах, в том числе на болотистых почвах, и сократить расходы на возведение фундаментов без ухудшения качества строительства.
Использование заявляемого профилированного бруса в качестве наружного каркаса для изготовления строительных панелей, позволяет создать конструкционный элемент для сооружения стен, потолков, полов, которые имеют технологическую возможность состыковываться между собой с минимальными трудо- и материало- затратами. Сочетание в единой конструкции конструкционных и теплоизоляционных материалов и увеличение жесткости стыковочных элементов строительных панелей повышает надежность и технологичность строительства зданий при одновременном улучшении их теплоизоляционных свойств. Использование заявляемого профилированного бруса и строительной панели на его основе позволяет за счет их конструкции исключить мостики холода, упростить монтаж здания и монтаж необходимых коммуникаций.
Кроме того, заявляемая строительная панель позволяет сократить номенклатуру материалов, входящую в комплект для строительства здания, и сократить срок возведения двухэтажного здания на подготовленном фундаменте с отделкой «под ключ» до 8-10 дней при нормальном режиме работы.
Таблица № 1
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
Материал стены
Толщина слоя, мм
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м.°С)
Сопротивление теплопередачи слоя, (м<sup>2</sup>·К/Вт)
Заявляемый
Строительная панель, включающая:
- ДВП (облицовочный слой);
10
0,15
0,067
- базальтовая плита
40
0,04
1,25
(теплоизоляционный слой); - пенополистирол 25 кг/м<sup>3</sup>
50
0,036
1,111
(теплоизоляционный слой); - базальтовая плита
40
0,04
1,25
(теплоизоляционный слой);- ДВП (облицовочный слой)
10
0,15
0,067
ИТОГО:
150
3,745
Контрольный пример
- Кирпич;
380
0,81
0,469
- Пенополистирол 25 кг/м<sup>3 </sup>(теплоизоляционный слой)
100
0,036
2,778
-Облицовочный кирпич
120
0,58
0,207
ИТОГО:
600
3,612
Контрольный пример
- Пеноблок
300
0,47
0,638
- Пенополистирол 25 кг/м<sup>3 </sup>(теплоизоляционный слой)
100
0,036
2,778
- Штукатурка сложным раствором (облицовочный слой)
20
0,7
0,029
ИТОГО:
420
3,603