УТЕПЛЕННЫЙ БРУС

Область применения
Полезная модель относится к строительной индустрии и деревообрабатывающей промышленности [Е04С 3/12], в частности к производству клееных деревянных конструкций (брусьев) предназначенных для осуществления строительства объектов различного назначения, жилых домов, хозяйственных построек, объектов промышленного и сельскохозяйственного назначения.
Уровень техники
Изобретение относится к строительной индустрии и деревообрабатывающей промышленности и в частности к производству клееных деревянных конструкций (брусьев) предназначенных для осуществления строительства объектов различного назначения, жилых домов, хозяйственных построек, объектов промышленного и сельскохозяйственного назначения.
Использование нескольких слоев древесины при производстве бруса позволило избавить дерево от таких присущих ему пороков, как растрескивание при усыхании, коробление и поводка, что в свою очередь позволило создать конструкцию, имеющую более низкую теплопроводность, чем обычная не клееная древесина. Однако клееный профилированный брус имеет очень высокую стоимость, он очень трудоемок в изготовлении, поскольку для его производства требуются доски прошедшие чистовое строгание. Кроме того, он довольно тяжелый, что требует при строительстве из него малоэтажного жилья, использования грузоподъемной техники.
Попытки сделать его более дешевым, менее трудоемким в изготовлении, более легким и теплым предпринимались и ранее. Так, например, в патенте RU 2105104 Е04С 3/12 от 1998 года описан способ производства бруса из бревна. Брус изготавливают путем разрезания бревна двумя продольными распилами, расположенными под прямым углом, на четыре равных полукруглых сегмента - четверти. Из которых брус изготавливают путем размещения сегментов таким образом, чтобы полукруглые части сегментов, были бы обращены внутрь бруса, а плоские поверхности среза образуют прямоугольное поперечное сечение бруса. Образовавшееся между сегментами пространство заполняют
пенопластом. Указанное изобретение обладает определенными преимуществами, поскольку позволяет использовать тонкомерные бревна для производства бруса, больших поперечных сечений. Однако предложенная в изобретении технология, не избавляет древесину от растрескивания коробления и поводок, кроме того, такую технологию очень сложно индустриализировать, поскольку производство такого бруса, требует большого количества ручных операций. И поэтому для массового жилищного строительства она не может быть использована.
Известен клееный деревянный брус патент RU 2266376 Е04С 3/12, где брус изготовлен из пакета склеиваемых между собой досок и вставок, с образованием между ними n - пустотных камер, расположенных между досками в продольном направлении. Поскольку в брусе предусмотрены пустотные камеры, то в нем предусмотрены и вентиляционные отверстия для удаления из этих камер избыточной влаги. Пустотные камеры по изобретению выполняют две функции, с одной стороны их наличие в брусе позволяет снизить расход древесины на его производство, а с другой пустотные камеры, заполненные воздухом, служат дополнительной теплоизоляцией бруса. Но поскольку в брусе предусмотрены вентиляционные отверстия, то в качестве теплоизолирующих, пустотные камеры рассматривать уже нельзя, а следовательно одно из главных назначений бруса, обеспечивать теплоизоляцию помещений выполняться не будет.
Известен и комбинированный брус патент RU 2261964 Е04С 3/12 от 2005 года. Согласно изобретению брус представляет собой короб, состоящий из двух горизонтальных и двух вертикальных стенок, стенки скреплены между собой посредством выступов и выемок, внутренняя полость бруса заполнена теплоизолятором. Теплоизолятор выполнен из бруска вспененного вермикулита, кроме того, во внутренней полости бруса, по стенкам, обращенным на улицу и внутрь к помещению, выполнена дополнительная теплоизоляция из фольгированного порилекса. Основным недостатком указанной конструкции, является большое количество ручного труда, связанного со сборкой бруса и размещения в нем фактически трех слоев теплоизоляции. Кроме того, поскольку в таком брусе невозможно выполнить зарезку угловых соединений, то собирать дом из таких конструкций, довольно сложная задача, поскольку под прямым углом два бруса можно только состыковать. При таком способе их соединения практически невозможно обеспечить нормальную теплоизоляцию угловых соединений и дом, построенный из такого бруса, будет промерзать по углам. А это существенно снижает эксплуатационные свойства этой конструкции.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа настоящего изобретения выбран профилированный клееный деревянный брус, описанный в патенте RU 2280741 Е04С 3/12 от 2001 года. Согласно изобретению клееный брус выполнен из двух продольных пластин, жестко скрепленных между собой по всей длине третьей продольной пластиной, плоскость которой расположена перпендикулярно плоскостям скрепляемых пластин и поперечными пластинами, плоскости которых перпендикулярны, плоскостям продольных пластин. Пространство между поперечными пластинами заполняют утеплителем.
Указанная конструкция обладает следующими недостатками. Верхний и нижний брус стыкуются между собой только по продольным пластинам, что существенно снижает несущую способность бруса. Сборка такой конструкции очень сложна и требует ювелирной точности изготовления третьей продольной пластины, пазов под нее в боковых пластинах и деревянных вставок. При малейшем несоответствии в размерах, выполненных на этих трех деталях, в брусе неизбежно возникнет перекос. Кроме того и в этом брусе невозможна зарезка угловых соединений, а значит строения и из этого бруса будут промерзать по углам. Этот брус содержит также мостик холода в виде третьей продольной пластины. Все эти недостатки существенно снижают эксплуатационные свойства и этого бруса, что делает его непригодным для массового жилищного строительства.
Таким образом, задача по производству клееных деревянных конструкций, способных одновременно обеспечивать - низкий расход древесины, низкую себестоимость, возможность массового промышленного изготовления, комфортное проживание в холодное время года, легкость самой конструкции, простоту монтажа конструкции в ходе сборки сооружения, высокую несущую способность, долговечность и возможность использования в массовом жилищном строительстве, до сих пор не решена.
Техническим результатом полезной модели является брус, имеющий высокие теплоизолирующие свойства, а также обеспечивающий высокую скорость строительства объектов.
Сущность устройства
Заявленный технический результат достигается за счет того, что (см. устройство бруса на Фиг.1, где представлены его составные элементы по отдельности) утепленный брус,
представляющий собой жесткую пространственную, пустотелую, многослойную и многогранную конструкцию, отличается тем, что внутренняя полость бруса разделена на изолированные друг от друга или сообщающиеся камеры (1) посредством поперечных перегородок (2), при этом крайние перегородки, расположенные в торцах бруса, выполнены с поперечным сечением достаточным для зарезки в них угловых соединений, с произвольным углом стыковки брусьев между собой.
С целью снижения тепловых потерь через стену внутренние полости бруса, разделенные на камеры, заполняются утеплителем. В качестве утеплителя может использоваться минеральная вата или перлитовый песок, или вермикулит, или пенопласт. Брус может быть заполнен утеплителем, как при его производстве на заводе, так и уже непосредственно при строительстве здания или сооружения, уже на стройплощадке.
В верхней и нижней части бруса выполнены профильные канавки и выступы, предназначенные для стыковки брусьев между собой, а также пазы и канавки, предназначенные для крепления к брусу, других элементов конструкции, отличных от бруса.
Брусья расположенные один над другим стыкуются между собой посредством перегородок, расположенных строго одна над другой и с заходом один в другой на глубину профильных канавок. Такое соединение позволяет обеспечить повышенную герметичность стыковки брусьев между собой. Соединение брусьев между собой под различными углами выполняется при помощи известных соединений показанных на (Фиг.3).
Высокие теплоизолирующие свойства бруса обеспечиваются за счет того, что в пространстве образованных полых камер размещен утеплитель.
Высокая скорость строительства объектов из бруса обеспечивается за счет того, что заявленный брус легко, быстро и просто стыкуется с другими однотипными видами бруса. Брус образован двумя слоями (см. см. Фиг.2, где показан принцип стыковки бруса и перегородок; а - вид с пустотелыми камерами, б - вид с камерами, заполненными утеплителем), изготовленными из склеенных по длине на мини шип досок (3).
Ширина (толщина) слоев будет составлять от 20 до 50 мм, высота бруса с его толщиной находятся в соотношении от 0,5:1 до 10:1 и более. Длинна может быть практически любая, и ограничена только возможностями оборудования для его производства. Между собой слои будут склеены при помощи коротких деревянных брусков - вставок (перегородок) с длиной от 50 до 500 мм. Преимущественно для внутренних вставок -
длинна 100 мм, для наружных вставок - 400 мм, поскольку в них предполагается зарезка чашек под угловые соединения. Шаг между вставками от 300 до 1000 мм. Внутренние вставки выполняются таким образом, чтобы при стыковке верхнего и нижнего брусьев они находились бы одна над другой. Это позволит использовать вставки как основной несущий элемент конструкции, при суммарном сечении в месте вставки, составляющем 100×200 мм, несущую способность одной вставки можно оценить в 6 тонн, что более чем достаточно для осуществления деревянного домостроения. Для производства вставок также будет использоваться клееная древесина. Полости, образовавшиеся в брусе после его склейки, между наружной и внутренней ламелью (3) и вставками (1) будут заполняться экологически чистым утеплителем, например, минеральной ватой, перлитовым песком, вермикулитом или пенопластом.
При соотношении высоты утепленного бруса к его толщине в 0,5:1 до 3:1 его назначение преимущественно для возведения наружных стен зданий и сооружений, а также внутренних перегородок этих сооружений. При больших соотношениях высоты к толщине его назначение преимущественно для устройства теплых межэтажных и чердачных перекрытий, а также для возведения межкомнатных перегородок.
На Фиг.2. показаны слева направо; - один из возможных профилей бруса, соединение в «чашку», соединение в «лапу», соединение для стыковки бруса по длине, и соединение для устройства межкомнатных перегородок.
На Фиг.3 (сечение бруса в зоне вставки) наглядно показано как два бруса стыкуются между собой по высоте.
При этом нижняя и верхняя поверхность бруса выполняются с профильными канавками, обеспечивающими стыковку брусьев между собой (Фиг.3). Стыковка брусьев между собой, может быть выполнена и по любой другой формообразующей линии, например, прямая, эллипс и т.д. Жесткое соединение брусьев между собой, как правило, осуществляется за счет их принудительного стягивания, посредством использования нагелей.
Наружный и внутренний слой бруса, а также перегородки, могут быть выполнены из любого строительного или конструкционного материала, например; дерева, фанеры, оргалита, ДСП, ДВП, металла, пластика, керамики и т.д. Наружный и внутренний слой, а также перегородки могут иметь произвольное сечение. В единую конструкцию брус собирается при помощи любых известных видов соединений, например: клеевых, сварочных, винтовых, пазо-гребневых и т.д.