СТРОИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ
STRUCTURAL PANEL

Изобретение относится к наземному строительству и может найти применение при строительстве панельных домов.
Известна строительная панель (см. патент РФ №2041327, опубл. 09.08.1995), включающая армированные элементы из продольных железобетонных брусков, замоноличенные в конструктивном теплоизоляционном материале заполнения панели и установленные на границах крайних четвертей ширины поперечного сечения панели, выполненные швеллерного сечения и имеющие отверстия в стенке, сквозь которые поочередно в уровне верха и низа пропущены поперечные железобетонные бруски прямоугольного поперечного сечения, концы которых прикреплены к крайним продольным железобетонным брускам прямоугольного поперечного сечения, при этом высота отверстий в стенках брусков швеллерного сечения равна тройной толщине брусков прямоугольного поперечного сечения.
Недостатком данного решения является трудоемкость монтажных и демонтажных работ, обусловленная сложностью пропуска на ширину панели поперечных брусков в двух уровнях с наличием монолитных межблочных заполнителей из-за налипания ячеечного бетона или керамзитополистирола на внутренние поверхности отверстий в стенках армированных железобетонных брусков.
Известна строительная панель (см. патент РФ №2435913, опубл. 10.12.2011 Бюл. №34), включающая армирующие элементы из продольных железобетонных брусков, замоноличенные в конструктивном теплоизоляционном материале заполнения панели и установленные на границах крайних четвертей ширины поперечного сечения панели, выполненные швеллерного сечения и имеющие отверстия в стенке, сквозь которые поочередно в уровне верха и низа пропущены поперечные железобетонные бруски прямоугольного поперечного сечения, концы которых прикреплены к крайним продольным железобетонным брускам прямоугольного поперечного сечения, при этом высота отверстий в стенках брусков швеллерного сечения равна тройной толщине поперечных брусков прямоугольного поперечного сечения, при этом отверстия в стенках армированных железобетонных брусков швеллерного сечения выполнены в виде четырехсторонней усеченной пирамиды, причем для каждой пары армированных железобетонных брусков швеллерного сечения меньшее основание четырехсторонней усеченной пирамиды расположено для первого из пары с внешней стороны по направлению пропускания железобетонного бруска прямоугольного поперечного сечения, а для второго - с внутренней стороны, кроме того, конусность усеченной пирамиды составляет 8-12 градусов.
Недостатком является снижение теплоизоляционных свойств при эксплуатации в условиях отрицательных температур, когда возникают «мостики холода» на торцевых поверхностях поперечных железобетонных брусков как находящихся на наименьшем расстоянии от зоны контакта с наружным воздухом в законопаченном конструкторском теплоизоляционном материале строительной панели.
Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание теплоизоляционных свойств строительной панели при воздействии отрицательных температур окружающей среды путем устранения воздействия «мостиков холода» за счет создания зоны повышенного термического сопротивления в местах соединения продольных и поперечных железобетонных брусков.
Технический результат достигается тем, что строительная панель, включающая армирующие элементы из продольных железобетонных брусков, замоноличенные в конструктивном теплоизоляционном материале заполнения панели и установленные на границах крайних четвертей ширины поперечного сечения панели, выполненные швеллерного сечения и имеющие отверстия в стенке, сквозь которые поочередно в уровне верха и низа пропущены поперечные железобетонные бруски прямоугольного поперечного сечения, концы которых прикреплены к крайним продольным железобетонным брускам прямоугольного поперечного сечения, при этом высота отверстий в стенках брусков швеллерного сечения равна тройной толщине поперечных брусков прямоугольного поперечного сечения, при этом отверстия в стенках армированных железобетонных брусков швеллерного сечения выполнены в виде четырехсторонней усеченной пирамиды, причем для каждой пары армированных железобетонных брусков швеллерного сечения меньшее основание четырехсторонней усеченной пирамиды расположено для первого из пары с внешней стороны по направлению пропускания железобетонного бруска прямоугольного поперечного сечения, а для второго - с внутренней стороны, кроме того, конусность усеченной пирамиды составляет 8÷12 градусов, причем панель снабжена прокладками из биметалла, которые установлены в местах соединения продольных и поперечных железобетонных брусков прямоугольного поперечного сечения, при этом материал биметалла со стороны продольных железобетонных брусков имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала со стороны поперечных железобетонных брусков.
На фиг.1 изображена строительная панель, общий вид; на фиг 2 - аксонометрия отверстия в виде усеченной четырехсторонней пирамиды в армированном железобетонном бруске швеллерного сечения; на фиг.3 - соединение пары армированных железобетонных брусков швеллерного сечения и поперечного железобетонного бруса прямоугольного поперечного сечения; на фиг.4 - прокладка из биметалла.
Строительная панель состоит из плиты 1, выполненной из конструктивного теплоизоляционного материала, армированную железобетонными продольными брусками 2 швеллерного сечения с обычной или напряженной рабочей продольной арматурой, установленными на границах крайних четвертей ширины поперечного сечения панели. В стенках армированных железобетонных продольных брусков 2 швеллерного сечения имеются отверстия 3, сквозь которые поочередно в уровне верха и низа отверстий 3 пропущены на ширину панели поперечные бруски 4 прямоугольного поперечного сечения, между концами которых вдоль панели в зазоре по высоте расположены продольные железобетонные бруски 5 прямоугольного поперечного сечения. Высота отверстий 3 равна тройной толщине поперечных брусков 4 прямоугольного поперечного сечения.
Отверстия 3 в стенках армированных железобетонных продольных брусков 2 швеллерного сечения выполнены в виде усеченной четырехсторонней пирамиды 6, причем ее меньшее основание 7 расположено как с внешней стороны армированных железобетонных продольных брусков 2 швеллерного сечения, так и с внутренней стороны, в зависимости от направления последующего пропускания поперечных железобетонных брусков 4 прямоугольного поперечного сечения через пару армированных железобетонных продольных брусков 2 швеллерного сечения, при этом внутренняя поверхность 8 отверстия 3 имеет угол наклона от меньшего основания 7 к большему основанию 9 усеченной четырехсторонней пирамиды 6 и составляет 8÷12 градусов.
Для пары армированных железобетонных брусков 2 швеллерного сечения меньшее основание 7 четырехсторонней пирамиды 6 расположено для первого 10 из пары с внешней стороны 11 по направлению пропускания поперечного железобетонного бруска 4 прямоугольного поперечного сечения, а для второго 12 из пары - с внутренней стороны 13.
Наличие в армированных железобетонных продольных брусках 2 швеллерного сечения отверстий 3 позволяет пропускать через них поперечные железобетонные бруски 4 прямоугольного поперечного сечения в двух уровнях и надежно связывать армированные железобетонные продольные бруски 2 с монолитным межблочным заполнением. Наличие армированных железобетонных продольных брусков 2, поперечных железобетонных брусков 4 прямоугольного поперечного сечения и продольных железобетонных брусков 5 прямоугольного поперечного сечения позволяет связать панель по контуру и надежно защитить всю арматуру панели от коррозии.
Продольные железобетонные бруски 5 прямоугольного поперечного сечения и поперечные железобетонные бруски 4 прямоугольного поперечного сечения воспринимают изгибающие моменты по нормальным сечениям. Продольные железобетонные бруски 2 швеллерного сечения дополнительно воспринимают действие изгибающих моментов по наклонным сечениям, а также обеспечивают прочность панели от действия перерезывающих сил.
Расположение продольных железобетонных брусков 2 швеллерного сечения с обычной или напряженной рабочей арматурой на границах крайних четвертей ширины поперечного сечения панели позволяет исключить промерзание панелей в месте их продольных стыков и применить их в качестве наружных ограждающих панелей стен и перекрытий и тем самым расширить область применения.
Однако наличие торцевого сечения поперечных железобетонных брусков 4 прямоугольного поперечного сечения вблизи зоны контакта теплоизоляционного материала строительной панели с наружным воздухом при отрицательных температурах приводит к образованию «мостиков холода» в местах соединения с продольными железобетонными брусками 5 прямоугольного поперечного сечения, которые по всей своей длине также расположены в зоне контакта с наружным воздухом. Все это приводит к интенсификации тепловых потерь теплопроводностью (см., например, Исаченко В.П. Теплопередача. М.: Энергия, 1980, 439 с.). Для устранения данного явления необходимо в местах соединения поперечных 4 и продольных 5 железобетонных брусков прямоугольного поперечного сечения создать дополнительное термическое сопротивление, что достигается установкой прокладки 14 из биметалла.
В связи с тем, что отвод тепла теплопроводностью осуществляется преимущественно с торцевой поверхности поперечных железобетонных брусков 4 прямоугольного поперечного сечения, а отвод тепла теплопроводностью осуществляется преимущественно по всей длине продольных 5 железобетонных брусков прямоугольного поперечного сечения, то для обеспечения большего термического сопротивления в месте их соединения для снижения тепловых потерь необходимо использовать прокладку из биметалла, обеспечивающего приближенное равенство градиентов температур встречного направления, что требует не менее двукратного соотношения коэффициентов теплопроводности материалов, составляющих биметалл.
1
При этом материал 15 (например, алюминий с коэффициентом теплопроводности 204 Вт/(м·гр.), см., например Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Наука, 1980. 435 с.) имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза выше, чем материал 16 прокладки 14 из биметалла (например, латунь с коэффициентом теплопроводности 85 Вт/(м·гр.), см. там же). В связи с тем, что преимущественно лишь торцы поперечных железобетонных брусков 4 прямоугольного поперечного сечения выступают за поверхность продольных 5 железобетонных брусков прямоугольного поперечного сечения, т.е. в большей степени подвергаются воздействию отрицательных температур наружного воздуха, то отбор теплоты теплопроводностью в них имеет более локальный характер, чем по длине продольных 5 железобетонных брусков прямоугольного поперечного сечения. Соединение поперечного железобетонного бруска 4 прямоугольного поперечного сечения с материалом 15 прокладки 14 из биметалла создает температурный градиент (gradt), направленный от материала железобетонного бруска 4 к материалу 15 прокладки 14 из биметалла даже при малом тепловом потоке через прямоугольное поперечное сечение железобетонного бруска 4 вследствие значительного превышения коэффициента теплопроводности материалу 15 прокладки 14 из биметалла (например, алюминия).
2
Одновременно отвод теплоты теплопроводностью, происходящий по всей длине продольных железобетонных брусков 5 прямоугольного поперечного сечения, имеет более плотный тепловой поток (по сравнению с торцевой поверхностью поперечных железобетонных брусков 4 прямоугольного поперечного сечения) и в месте соединения продольных железобетонных брусков 5 прямоугольного поперечного сечения с материалом 16 прокладки 14 из биметалла возникает температурный градиент (gradt), направленный также от материала продольных железобетонных брусков 5 прямоугольного поперечного сечения к материалу 16 прокладки 14 из биметалла вследствие значительной величины теплового потока, отводимого по всей длине продольных железобетонных брусков 5 прямоугольного поперечного сечения, и последующего локального рассеивания в местах соединения с прокладкой 14 из биметалла (см., например, Исаченко В.П. Теплопередача. М.: Энергия, 1980, 439 с.).
1
2
В результате в прокладке 14 из биметалла наблюдаются примерно равные по величине и встречного направления градиенты температур в материалах 15 (gradt) и 16 (gradt), что значительно увеличивает термическое сопротивление отдачи тепла теплопроводностью как из внутренней полости между продольными брусками 2 швеллерного сечения через поперечные железобетонные бруски 4 прямоугольного поперечного сечения, так и от боковой поверхности продольных железобетонных брусков 5 прямоугольного поперечного сечения. Это в конечном итоге обеспечивает поддержание нормированных теплоизоляционных параметров строительной панели путем устранения «мостиков холода» при воздействии отрицательных температур наружного воздуха.
3
3
Возможно также применение строительных панелей в качестве перекрытий над техническими подпольями, этажами и в качестве панелей-покрытий. Выполнение железобетонных брусков, например, из конструктивного керамзитобетона с плотностью не более 1600 кг/м позволит применять панели в качестве междуэтажных перекрытий с минимальным теплоусвоением с межблочным заполнителем из ячеистого бетона или керамзитополистирола марок 35-40 с γ 700-00 кг/м, с укладкой по ним обычного линолеума без теплового основания.
Использование межблочного заполнения, например, из ячеистого бетона или керамзитополистирола, а также любого другого материала приводит к загрязнению отверстий 3 из-за налипания отдельных твердых частиц на внутреннюю поверхность 8, что существенно затрудняет как монтажные, так и особенно демонтажные работы, связанные с пропусканием поперечных брусков 4 прямоугольного поперечного сечения в двух уровнях.
Выполнение отверстия 3 в виде четырехсторонней усеченной пирамиды с меньшим основанием 7, расположенным с внешней стороны армированных железобетонных продольных брусков 2 швеллерного сечения, позволит при монтаже или демонтаже строительной панели по мере пропускания поперечных брусков 4 прямоугольного поперечного сечения вытеснять залипшие твердые загрязнения с внутренней поверхности 8 со значительно меньшими трудозатратами вследствие наличия угла конусности между меньшим 7 и большим 9 основаниями, чем при горизонтально расположенной внутренней поверхности 8, когда наблюдаются значительные трудозатраты на перемещение с все возрастающим сопротивлением трения залипших загрязнений на внутренней поверхности 8 отверстий 3.
Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что использование прокладок из биметалла с коэффициентами теплопроводности материалов, различающимися в 2,0-2,5 раза, обеспечивает практическое устранение образования «мостиков холода» в местах соединения продольных и поперечных железобетонных брусков прямоугольного поперечного сечения. Это достигается созданием дополнительного термического сопротивления примерно равных по величине и встречно направленных градиентов температур.