ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ, ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩАЯ ПЛИТА ПЕРЕКРЫТИЯ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована при устройстве перекрытий и покрытий общественных и гражданских зданий. Технический результат заключается в значительном улучшении эксплуатационных характеристик, неотрывно связанных с понятием "комфортное и безопасное жилье", а именно: улучшение теплоизоляции и звукоизоляции при одновременном сохранении высокой несущей способности плиты.
Известно, что материалы с низкой плотностью обеспечивают более качественную теплоизоляцию и звукоизоляцию и уменьшают вес конструкций. Однако наряду с этими явными достоинствами они обладают и недостатками, а именно - имеют более низкие прочностные характеристики и хуже защищают арматурные и стальные изделия от коррозии. Из этого следует нежелательность их использования в наиболее напряженных и ответственных частях изгибаемых элементов - в верхней и нижней плоскости. В этих зонах должен располагаться прочный материал из затвердевшего материала, например, тяжелый бетон или фибробетон. Однако и расположение пористого материала в средней части сечения также может нанести вред безопасности конструкции. В этом случае создаются условия нарушения совместной "работы" верхнего и нижнего рабочих слоев из-за малой прочности пористого материала, и как следствие, появляется потенциальная возможность превращения верхнего и нижнего рабочего слоя изгибаемых конструкций в работающие независимо друг от друга тонкие и неустойчивые пластины.
В данной полезной модели предлагаются варианты конструктивных решений и способы обеспечения совместной работы верхнего и нижнего слоя за счет использования эффективного металлического термопрофиля или других профилей, забетонированных или прикрепленных как в верхнем, так и в нижнем рабочих слоях и, одновременно проходящих через слой пористого материала. Кроме того, соединение верхнего и нижнего слоя при помощи металла стойки физически и с расчетной точки зрения равнозначно появлению в конструкции поперечной арматуры, что обеспечивает надежное сопротивление поперечной силе данной конструкции и предохраняет ее от наиболее опасного вида разрушения.
Отдельно можно отметить, что при определенных значениях расчетной плотности и прочности утеплителя, он может выполнять функцию рабочих слоев.
Кроме того, при использовании эффективного термопрофиля, его стойки за счет своего конструктивного решения (наличие продольных прорезей) в малой степени являются проводниками тепла и звука и, следовательно, их присутствие в теле пористого материала не значительно отразиться на его суммарных тепло и звукоизоляционных характеристиках.
Таким образом, за счет реализации предлагаемых конструктивных решений эффективно решаются обозначенные выше проблемы и задачи. Технический результат выражается в появившейся возможности применять пористый материал в составе плиты, обеспечивая тем самым улучшенные характеристики теплоизоляции и звукоизоляции и одновременно обеспечивать высокую надежность данной конструкции от возможных видов разрушений в соответствии с требованиями современных строительных норм.
Плита перекрытия включает верхний и(или) нижний слои из затвердевшего текучего прочного материала с размещением или изготовлением между ними утеплителя (более пористого затвердевшего текучего материала). Слои из затвердевшего текучего прочного материала соединены между собой посредством стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой. В необходимых случаях данные слои, как вариант, объединяются контуром, изготовленным из затвердевшего текучего плотного и(или) прочного материала и включающим в себя опорные и(или) боковые стенки.
Возможно наличие только одного слоя из затвердевшего текучего прочного материала, а также возможно создание фрагмента (фрагментов) слоя в опорной части плиты.
В качестве утеплителя может использоваться пенобетон и(или) его технические модификации, предпочтительно с фибровым наполнением, или другие виды затвердеваемого текучего материала, способные образовывать пористую структуру в процессе твердения при заливке или заполнении в составе конструкции.
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является плита перекрытия, принятая за прототип [авторское свидетельство №2228413 от 2004.05.10 Межд. классиф. 7 Е04В 5/02]. Основным признаком аналога, совпадающим с существенными признаками заявленной модели, является наличие пористого материала в ее составе.
Недостатками прототипа являются:
- наличие мостиков холода и проводников звуковых волн вследствие наличия железобетонных опорных столбиков равномерно распределенных по плоскости плиты;
- технологическая сложность изготовления плиты;
- затруднительность, а в ряде случаев - невозможность существенного повышения несущей способности, что резко ограничивает сферу возможного применения;
- затруднительность использования в качестве утеплителя пенобетона и его модификаций;
- отсутствие или недостаточное обеспечение совместной работы утеплителя и несущих железобетонных слоев плиты;
- невозможность создания предварительно-напряженных конструкций и вследствие этого существенное увеличение прогибов при возрастании величины пролета плиты и как следствие - ограничение сферы возможного применения;
- серьезные ограничения безопасности, надежности при практическом использовании, а именно: отсутствие возможности обеспечить безопасность данной плиты при сопротивлении разрушению по наклонному сечению - наиболее опасному виду разрушения железобетонных конструкций.
Сущность полезной модели выражается следующими признаками:
1. Сокращение утечек тепла через тело плиты и повышение звукоизоляционных характеристик за счет включения в состав плиты пористого, затвердеваемого текучего материала любого типа.
2. Возможность создания предварительного напряжения.
3. Возможность обеспечения совместной работы пористого материала и более прочных слоев из затвердевшего текучего материала, вследствие наличия стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и ребрами жесткости или металлических балок с гофрированной стенкой и сцепления слоев используемых материалов.
4. Возможность создания конструкции, имеющей только один (верхний или нижний) слой из затвердевшего текучего прочного материала, а также возможность создания короткого фрагмента (фрагментов) любого из слоев в опорной части плиты.
5. Плотность и прочность пористого, затвердеваемого текучего материала подбирается расчетом и контролируется при производстве работ исходя из обеспечения расчетной безопасности конструкции посредством недопущения потери местной устойчивости, выгиба из плоскости стоек и полок стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой.
6. Повышение безопасности разрушения по наклонному сечению за счет наличия стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой, а также возможности изменять их количество, вид, толщину, способы их крепления и способы взаимного сочетания.
7. Возможность надежной анкеровки стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой в приопорных участках и по длине плиты.
8. Существенное снижение веса плиты, без снижения ее несущей способности.
9. Эффективное использование свойств материалов.
10. Возможность модификации вариантов конструктивных решений.
11. Возможность индустриализации производства данных конструкций.
Задачей полезной модели является:
1. Повышение теплоизоляционных и звукоизоляционных характеристик плиты перекрытия.
2. Возможность создания предварительного напряжения.
3. Рациональное использование свойств материалов для обеспечения задачи создания комфортного и безопасного жилища.
4. Обеспечение совместной работы между верхними и нижними слоями, созданными из прочного затвердевшего текучего материала или между каким либо одним слоем и утеплителем при помощи стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой.
5. Возможность создания одного слоя из затвердевшего текучего прочного материала, а также возможность создания короткого фрагмента (фрагментов) любого из слоев в опорной части плиты.
6. Обеспечение безопасности разрушения по наклонному сечению за счет наличия стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой, а также возможности изменять их количество, вид, толщину, способы их крепления и способы взаимного сочетания.
7. Обеспечение надежной анкеровки стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой в приопорных участках и(или) по длине плиты.
8. Существенное снижение веса плиты, без снижения ее несущей способности.
10. Эффективное использование свойств материалов.
11. Возможность модификации вариантов конструктивных решений.
12. Возможность индустриализации технологии производства данных конструкций.
Существенным признаком полезной модели является возможность практической реализации всех выше перечисленных возможностей и технических задач. Все указанные признаки, за исключением первого, отличают ее от наиболее близкого аналога.
Признаки, характеризующие полезную модель:
1. Обеспечение совместной работы утеплителя и несущих слоев (слоя) вследствие наличия стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой.
2. Наличие хотя бы одного слоя из затвердевшего текучего прочного материала. Нижний слой может быть выполнен как полностью, так и в виде короткого фрагмента (фрагментов) в опорной части плиты.
3. Назначение плотности утеплителя не менее уровня, обеспечивающего при действии расчетной нагрузки, предотвращение потери местной устойчивости, выгиба из плоскости стоек и полок стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой.
4. Возможно скрепление друг с другом в любом сочетании всех видов и типоразмеров стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой как непосредственно, так и через разделительную прокладку.
5. Арматура может быть расположена по толщине верхнего и нижнего слоев или отсутствовать в них и(или) верхние и нижние грани стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой могут быть соединены при помощи анкеров или любым другим образом.
6. Стальные, гнутые, перфорированные термопрофили, и(или) металлические балки с перфорированной стенкой, и(или) металлические балки с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, и(или) металлические балки с гофрированной стенкой и арматура, расположенные по толщине верхнего и нижнего слоев могут быть предварительно напряжены.
7. Обеспечение безопасности разрушения по наклонному сечению, в том числе и за счет наличия стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой, а также возможность изменять их количество, вид, способы крепления и взаимного сочетания.
8. Анкеровка стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой выполняется и(или) в приопорных участках и(или) по длине плиты и может производиться любым способом. Возможные варианты: загиб (фиг.4) и последующее замоноличивание бетоном или различные виды соединений с распределительной арматурой, каркасами, анкерами.
9. Опорные и(или) контурные ребра могут быть или в составе плиты или отсутствовать или создаваться только в опорной части или вдоль плиты.
10. Способы создания предварительного напряжения как в арматуре, расположенной в верхнем и(или) нижнем слоях бетона (фибробетона), так и в стальных, гнутых, перфорированных термопрофилях или металлических балках с перфорированной стенкой, или металлических балках с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балках с гофрированной стенкой могут быть любыми.
11. Способы технологического разграничения пространства для бетонирования утеплителя и ребер жесткости могут быть любые, например, подстановка съемных, временных разграничительных вкладышей или устройство несъемной внутренней опалубки, включающейся далее в единую работу совместно с затвердеваемым текучим прочным материалом.
12. Верхние и нижние слои, опорные фрагменты могут изготавливаться как на месте, так и заранее для последующего монтажа в составе конструкции.
13. Скрепление стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей, или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой между собой можно производить любым технически удобным способом.
На представленных рисунках изображены варианты конструктивных решений.
На фиг.1 изображено решение плиты перекрытия с железобетонными ребрами жесткости, вид сверху; на фиг.2 - то же, поперечный разрез данного конструктивного варианта; на фиг.3 - фрагмент совмещенного стального, гнутого, перфорированного термопрофиля, представленного в данном варианте, без разделительной прокладки; на фиг.4 - вариант концевого загиба стального, гнутого, перфорированного термопрофиля для обеспечения анкеровки в теле опорного железобетонного контура.
В варианте, представленном на фиг.1 и 2 плита перекрытия содержит верхний 1 и нижний 2 железобетонные слои, соединенные между собой посредством стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей 3. Ребра жесткости 4 и 5 могут быть исполнены в составе конструкции плиты, а также могут и отсутствовать, например, все сразу, или только опорные, или только продольные. Между слоями 1 и 2 заливается для последующего твердения или размещается утеплитель 6. Верхний и нижний железобетонные слои содержат арматурные сетки или распределительную арматуру 7 и(или) анкеры, соединяющие профили. В вариантах конструктивного решения, когда один из железобетонных слоев отсутствует, арматурные сетки или распределительная арматура 7 и(или) анкеры, соединяющие профили могут устанавливаться. В ребрах жесткости установлены плоские арматурные каркасы 8 и монтажные петли 9. Возможна установка плоских арматурных каркасов 8 из конструктивных соображений и при отсутствии ребер жесткости в конструкции плиты. При отсутствии ребер жесткости допускается, как вариант, не устанавливать арматурные каркасы 8. Возможность установки монтажных петель не зависит от наличия или отсутствия железобетонных ребер жесткости, однако при отсутствии ребер жесткости монтажные петли желательно располагать или в непосредственной близости от устанавливаемых стальных, гнутых, перфорированных термопрофилей или металлических балок с перфорированной стенкой или металлических балок с гибкой стенкой и ребрами жесткости или металлических балок с гофрированной стенкой или непосредственно соединять с ними. Возможно произвольное расположение монтажных петель и(или) соединение их с распределительной арматурой 7.
Осуществление полезной модели
Последовательность изготовления плиты зависит от выбранного конструктивного решения, а также от наличия или отсутствия опорных и боковых ребер жесткости. Основные варианты изготовления плиты состоят в следующем:
Вариант 1 - Отсутствие боковых и опорных ребер жесткости при наличии двух слоев из затвердеваемого, прочного материала. В очищенную и смазанную форму устанавливают на фиксаторах арматурную сетку 7 для образования нижнего несущего слоя 2 плиты, стальные, гнутые, перфорированные термопрофили 3 или металлические балки с перфорированной стенкой, или металлические балки с гибкой стенкой и ребрами жесткости или металлические балки с гофрированной стенкой и, как вариант, монтажные петли 9. Арматурные каркасы 8 возможно, как вариант, устанавливать, так и не устанавливать. Затем укладывают и вибрируют затвердеваемый, текучий материал нижнего слоя 2. При этом нижняя полка стального, гнутого, перфорированного термопрофиля или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой должна быть погружена в нижний слой. После затвердения или начала схватывания или, как вариант, не дожидаясь этого, заливают или устанавливают слой утеплителя 6. Твердение утеплителя может быть как автоклавным, так и не автоклавным. Начиная с того момента времени, когда прочность утеплителя становится достаточной, что бы выдержать вес верхнего слоя, возможно производить установку на фиксаторах арматурной сетки 7 и укладывать и вибрировать верхний слой 1. Последующее твердение материала может производиться любым способом. Во всех случаях и во все вариантах возможно дополнительное включение в работу закладных деталей, имеющих любую конфигурацию, любое количество и любое местоположение.
Вариант 2. Отличается от варианта 1 тем, что отсутствует нижний слой.
Вариант 3. Отличается от варианта 1 тем, что отсутствует верхний слой.
Вариант 4. Отличается от варианта 2 тем, что в приопорной части плиты создается короткий фрагмент нижнего слоя, воспринимающий опорные усилия и выполняющий функцию дополнительного усиления анкеровки как арматуры или арматурной сетки, так и стального, гнутого, перфорированного термопрофиля или металлических балок с перфорированной стенкой, или металлических балок с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлических балок с гофрированной стенкой. При этом фрагмент нижнего слоя может быть исполнен как по всей ширине плиты, так и локально, например, под стальными, гнутыми, перфорированными термопрофилями или металлическими балками с перфорированной стенкой, или металлическими балками с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлическими балками с гофрированной стенкой.
Вариант 5. Отличается от варианта 4 тем, что в приопорной части плиты вместо короткого фрагмента нижнего слоя, крепится закладная деталь, или закладные детали, выполняющие те же функции, что и затвердеваемый фрагмент.
Вариант 6. Отличается от варианта 1 тем, что создаются опорные и(или) боковые ребра жесткости из затвердеваемого материала.
Вариант 7. Отличается от варианта 2 тем, что создаются опорные и(или) боковые ребра жесткости из затвердеваемого материала.
Вариант 8. Отличается от варианта 3 тем, что создаются опорные и(или) боковые ребра жесткости из затвердеваемого материала.
Вариант 9. Отличается от варианта 1 тем, что стальные, гнутые, перфорированные термопрофили, или металлические балки с перфорированной стенкой, или металлические балки с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлические балки с гофрированной стенкой не заливаются в тело нижнего и(или) верхнего слоя затвердеваемого материала, а прикрепляются к нему. Крепление может осуществляться любым способом. При этом возможно, как вариант, что нижний и(или) верхний слой могут быть изготовлены заранее и скрепляться в данной конструкции через стальные, гнутые, перфорированные термопрофили, или металлические балки с перфорированной стенкой, или металлические балки с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлические балки с гофрированной стенкой. В этом случае возможно, как вариант, нагнетание под давлением жидкой массы утеплителя любого вида в полость между верхним и нижними слоями. Возможна также укладка или заливка утеплителя послойно на нижний слой с последующей заливкой или укладкой верхнего слоя.
Вариант 10. Отличается от варианта 1 и 9 тем, что является комбинацией этих двух вариантов, а именно: один слой текучего затвердеваемого прочного материала заливается на месте, а другой прикрепляется к стальным, гнутым, перфорированным термопрофилям или металлическим балкам с перфорированной стенкой или металлическим балкам с гибкой стенкой и с ребрами жесткости или без них, или металлическим балкам с гофрированной стенкой. При этом возможно как одновременное формирование, так и отсутствие опорных и(или) боковых ребер жесткости.
Вариант 11. Является комбинацией вариантов 2 или 3 с вариантом 9.
Вариант 12. Является комбинацией варианта 4 с вариантом 9. В общем случае возможное количество вариантов конструирования и технологии исполнения может быть бесконечно велико за счет включения и(или) исключения тех или иных конструктивных элементов, фрагментов и решений в составе конструкции.