ЖЕСТКАЯ ТРЕХСЛОЙНАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ

Предложение относится к строительным элементам, точнее, к облегченным ограждающим конструкциям, преимущественно для жилых малоэтажных зданий, в частности, трехслойным строительным панелям с жестким внутренним каркасом, листовыми обшивками и утеплителями из эффективных теплоизоляционных материалов.
Выражение «трехслойная строительная панель» является термином, обозначающим панель с тремя слоями: обшивка-утеплитель-обшивка. Ниже термин «слой» будет употребляться только в ином смысле: как слой пластин (досок), образующих клееный внутренний каркас панели.
Предложенная панель предназначена для использования, главным образом, в качестве стеновой. Рационально, когда стеновые панели имеют высоту, равную высоте дома. Это уменьшает число стыковочных швов и ускоряет монтаж. Но в настоящее время индивидуальные коттеджи предпочитают строить не в один, а в два или три этажа. Для таких домов требуются панели высотой в шесть - двенадцать метров. Обычно транспортировка панелей небольшой высоты производится на специальных платформах-панелевозах, на которых панели устанавливаются на ребро под небольшим углом к вертикали. Панели устанавливаются на платформе так, чтобы при разгрузке и установке в здание не возникало необходимости в кантовании. Но даже шестиметровую панель так установить нельзя из-за ограничений по транспортным габаритам. Кроме того, при общепринятой схеме размещения, на одной платформе обычно не умещается более четырех - шести панелей, хотя их вес и невелик.
Необходимо чтобы жесткость и прочность длинномерных стеновых панелей позволяла перевозить их в укладке стопкой и разгружать для монтажа строповкой за две точки на короткой стороне с переводом панели в вертикальной положение про опоре только на противоположную короткую сторону.
Известна трехслойная стеновая панель с повышенной жесткостью, содержащая образующие каркас закладные неметаллические элементы с пазами на противоположных поверхностях и обшивку в виде листов с выступами на поверхности, обращенной внутрь панели, соединенные по периметру панели стяжными винтами [B.C.Коган и др. «Трехслойная панель», а.с. СССР
№1135877, кл. Е04С 2/32, опубл. 23.01.85]. Недостатком известной панели является то, что ее жесткость обеспечивается применением специальных листов обшивки с выступами, промышленный выпуск которых не освоен. Кроме того, размеры панели не являются стабильными в условиях переменной влажности, и она не оснащена элементами для прочной и точной стыковки панелей между собой или с другими элементами конструкции здания.
Известна также трехслойная строительная панель, содержащая раму из стальных профилей, внутренний каркас, неконструкционный утеплитель и листовую обшивку. Рама панели является частью внутреннего каркаса, выполнена разборной из металлического углового профиля с подкреплением из деревянных брусьев, прикрепленных к обращенным внутрь рамы полкам профиля, между брусьями подкрепления двух противоположных сторон рамы закреплены внутренние брусья каркаса [Патент РФ №2245970 по кл. Е04С 2/26]. Недостатком известной панели является ее высокая стоимость, обусловленная применением массивной рамы из стальных профилей, обеспечивающей жесткость конструкции.
Известна также трехслойная панель ограждения, содержащая неразборную раму из швеллерообразных гнутых стальных профилей с листовыми обшивками и заполнитель, которая для повышения жесткости и прочности снабжена дополнительной рамой с лицевой обшивкой и объединяющими рамы тонколистовыми профилями [П.А.Вязовченко и др. «Ограждение», а.с. СССР №1236074 А1, кл. Е04С 2/26, опубл. 07.06.86]. Недостатками известной панели является ее техническая сложность, трудоемкость изготовления, а также то, что примененные тонколистовые профили не обеспечивают достаточной прочности угловых и стыковых соединений при использовании панели для наружных стен высоких зданий.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является трехслойная стеновая панель, содержащая каркас из деревянных брусьев, к которому с двух сторон на шурупах прикреплены плоские асбестоцементные листы обшивки. Между листами обшивки помещен неконструкционный утеплитель [Типовые конструкции зданий и сооружений. Серия 1.832-1. Панели стен облегченной конструкции для производственных зданий сельского хозяйства. Вып.1. Панели длиной 3 м на деревянном каркасе с асбоцементными обшивками].
Недостатками известных панелей являются низкая точность их размеров и невысокая механическая прочность, ограничивающая максимально возможные
размеры панелей величиной, близкой к 3 метрам, использование дорогой и дефицитной древесины хвойных пород 1-го - 2-го сортов. Применение более дешевой и доступной низкосортной древесины не допускается по соображениям прочности.
При использовании древесины низких сортов для сохранения прочности приходится удваивать сечение брусьев, что помимо увеличения массы панели и расхода древесины, может вызвать коробление панели, так как брусья большого сечения сильнее деформируются в условиях переменной влажности. Между изготовлением и монтажом панели всегда проходит определенный промежуток времени. Так как процесс коробления начинается сразу после изготовления панели, то значительная часть панелей поступают на монтаж уже покоробленными. Это увеличивает трудозатраты и снижает качество строительства.
Применение для внутреннего каркаса клееных деревянных брусьев, таких, как, например, описанный в [патент РФ №2168594 по кл. Е04С 3/14, заявл. 29.12.99], снижает коробление, но проблему повышения жесткости и прочности не решает, так как слабым местом панели становятся угловые и промежуточные соединения брусьев.
Технический результат, достигаемый настоящим предложением, состоит в повышении жесткости, формоустойчивости и прочности панели.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной трехслойной строительной панели, содержащей деревянный каркас, неконструкционный утеплитель и листовые обшивки, деревянный каркас выполнен из пластин, уложенных в несколько слоев и соединенных клеевыми прослойками, причем пластины каждого последующего слоя перекрывают стыки пластин предыдущего слоя.
Кроме того, пластины каждого последующего слоя перекрывают стыки пластин предыдущего слоя, по меньшей мере, на половину своей ширины.
Кроме того, пластины внутренних слоев, образующих внешние брусья каркаса, смещены кнаружи панели по отношению к пластинам внешних слоев.
Кроме того, пластины внутренних слоев, образующих внешние брусья каркаса, смещены внутрь панели по отношению к пластинам внешних слоев.
Кроме того, пластины разных слоев имеют разную ширину.
Кроме того, пластины внутренних слоев имеют ширину, меньшую ширины внешних слоев.
Кроме того, углубления по внешней поверхности наружных брусьев каркаса, образованные смещением пластин или установкой пластин меньшей ширины, имеют форму ласточкиного хвоста.
Кроме того, кромки пластин внутренних слоев, имеющие меньшую ширину и образующих внешние брусья каркаса, лежат в одной плоскости с кромками пластин внешних слоев.
Кроме того, угол наружной кромки пластин, образующих наружные брусья каркаса, предназначенные для углового соединения со смежной панелью, равен половине угла соединения, а все наружные кромки указанных пластин лежат в одной плоскости.
Кроме того, часть пластин уложена с промежутками.
Кроме того, в указанных промежутках установлены закладные элементы, например, для соединения панелей между собой.
Технический результат от того, что деревянный каркас выполнен из пластин, уложенных в несколько слоев и соединенных клеевыми прослойками состоит в повышении прочности каркаса, удешевлении панели за счет возможности использования низкосортных пиломатериалов и повышении ее формоустойчивости.
Технический результат от того, что пластины каждого последующего слоя перекрывают стыки пластин предыдущего слоя состоит в повышении жесткости, прочности и формоустойчивости панели.
Технический результат от того, что расстояние между стыками пластин в смежных слоях составляет не менее половины ширины пластины состоит в обеспечении максимальной жесткости, прочности и формоустойчивости панели.
Технический результат от того, что пластины внутренних слоев, образующих внешние брусья каркаса, смещены кнаружи панели по отношению к пластинам внешних слоев состоит в улучшении теплоизоляционных свойств панели и обеспечении надежного соединения при монтаже со смежной панелью.
Технический результат от того, что пластины внутренних слоев, образующих внешние брусья каркаса, смещены внутрь панели по отношению к пластинам внешних слоев состоит в улучшении теплоизоляционных свойств панели и обеспечении надежного соединения при монтаже со смежной панелью.
Технический результат от того, что пластины разных слоев имеют разную ширину состоит в снижении массы панели, расхода пиломатериалов,
улучшении теплоизоляционных свойств панели и обеспечении надежного соединения при монтаже со смежной панелью.
Технический результат от того, что пластины внутренних слоев имеют ширину, меньшую ширины внешних слоев состоит в снижении массы панели, расхода пиломатериалов, улучшении теплоизоляционных свойств панели и обеспечении надежного соединения при монтаже со смежной панелью.
Технический результат от того, что углубления, образованные смещением пластин или установкой пластин меньшей ширины, по внешней поверхности наружных брусьев каркаса имеют форму ласточкиного хвоста состоит в повышении теплоизоляционных свойств стыков смежных панелей и обеспечении надежного соединения при монтаже со смежной панелью.
Технический результат от того, что кромки пластин внутренних слоев, имеющих меньшую ширину и образующих внешние брусья каркаса, лежат в одной плоскости с кромками пластин внешних слоев состоит в снижении массы панели, расхода пиломатериалов и улучшении теплоизоляционных свойств панели.
Технический результат от того, что угол наружной кромки пластин, образующих наружные брусья каркаса, предназначенные для углового соединения со смежной панелью, равен половине угла соединения, а все наружные кромки указанных пластин лежат в одной плоскости состоит в обеспечении плотного надежного углового соединения и снижении трудоемкости обработки кромок панели.
Технический результат от того, что пластины внутренних слоев уложены с промежутками состоит в облегчении и удешевлении панели при сохранении достаточной прочности и жесткости панели.
Технический результат от того, что в указанных промежутках размещены закладные элементы, состоит в повышении прочности панели и надежности образуемых ею соединений со смежными панелями, основанием и перекрытием здания.
Существо предложения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена панель с частично удаленной обшивкой в плане.
На фиг.2 изображен вид сбоку на предложенную панель.
На фиг.3 изображен вариант расположения пластин в одном из наружных брусьев каркаса, когда смещенные средние пластины образуют гребень на внешней стороне бруса.
На фиг.4 изображен вариант расположения пластин в одном из наружных брусьев каркаса, когда смещенные средние пластины образуют паз на внешней стороне бруса, а фрезеровка смежных с ними пластин придает пазу форму ласточкиного хвоста.
На фиг.5 изображен пример расположения составляющих каркас пластин, когда пластины разных слоев имеют разную ширину.
На фиг.6 изображен вариант расположения пластин разной ширины, когда их кромки на внешних кромках брусьев каркаса лежат в одной плоскости.
На фиг.7. изображена часть каркаса предложенной панели, у которой кромка одного из внешних брусьев скошена под углом за счет применения пластин разной ширины со скошенной под углом α кромкой.
На фиг.8...11 изображены стадии изготовления предложенной панели.
На фиг.8 изображена первая стадия изготовления панели, когда на монтажном столе уложен первый слой пластин.
На фиг.9 изображена вторая стадия изготовления панели, когда на первый слой пластин уложен второй и закреплены закладные элементы.
На фиг.10 изображена третья стадия изготовления панели, когда поверх второго слоя пластин и закладных деталей уложен третий слой пластин.
На фиг.11 изображена четвертая стадия изготовления панели, когда поверх третьего слоя пластин и закладных деталей уложен четвертый слой пластин.
Пятая, заключительная стадия изготовления панели, когда уложены пятый слой пластин, утеплитель и обшивка, показана на чертеже готовой панели на фиг.1.
Предложенная панель (фиг.1 и фиг.2) состоит из внутреннего каркаса 1, выполненного клееным из деревянных пластин (досок) 2. Между брусьями 3 каркаса 1 уложен неконструкционный утеплитель 4. С двух сторон к каркасу 7 прикреплены (клеем или шурупами 5) листы обшивки 6 и 7.
Пластины 2 каждого последующего слоя перекрывают стыки пластин 2 предыдущего слоя, как это показано на фиг.2 и фиг.8-11. Величина перекрытия (расстояние между стыками смежных слоев пластин в брусе) должна быть не менее половины ширины пластины, иначе прочность каркаса снижается. Между
слоями пластин имеются клеевые прослойки, на чертежах не показанные. Для повышения прочности в клеевые прослойки может быть заложена армирующая сетка. Чередование стыков пластин 2 иллюстрируется фиг.8-11 и 1, где показано расположение пластин 2 в каждом из пяти слоев внутреннего каркаса 1. На чертежах в качестве примера представлена панель, внутренний каркас которой образован пятью слоями пластин.
Для предварительной фиксации и сжатия пластин 2 между собой в процессе склейки могут быть применены шурупы или гвозди 8.
Для образования пазов и гребней на боковых кромках (кантах) брусьев каркаса 7, пластины 2 могут либо смещаться относительно друг друга (фиг.3 и фиг.4), либо иметь разную ширину (фиг.5, 6 и 7).
Боковые стенки пазов на наружных кромках внешних брусьев каркаса могут быть профрезерованы так, чтобы профиль пазов приобрел форму ласточкиного хвоста (фиг.4). Это помогает более плотно стягивать между собой панели при монтаже забивая в пазы шпонки соответствующего профиля. Одновременно шпонки улучшают теплоизоляцию стыков.
Пазы или гребни на внутренних сторонах брусьев каркаса будучи заполнены утеплителем 4, улучшают его фиксацию внутри панели, предотвращают его смещение от тряски при перевозке и образование пустот между обшивками. Тем самым повышается стабильность теплоизоляционных свойств панели.
По внешнему периметру брусьев каркаса в промежутках между пластинами 2 могут быть установлены закладные детали 9 и 10 (фиг.2 и фиг.9), служащие для соединения панелей между собой (детали 9) или с основанием и перекрытием (детали 10).
Для облегчения панели часть пластин 2 каркаса может устанавливаться с промежутками 11, как это показано на левой части фиг.2 и фиг.10. Поскольку жесткость и прочность каркаса определяется, главным образом, пластинами первого и последнего слоев, наличие промежутков во внутренних слоях оказывает незначительное влияние на эти параметры. Промежутки во внутренних брусьях могут быть заполнены неконструкционным утеплителем. Такое исполнение позволяет облегчить панель, и использовать совсем короткие обрезки пиломатериала. Это удешевляет производство благодаря более полному использованию материала.
При монтаже здания панели располагаются вертикально и соединяются между собой с помощью закладных деталей, обычно представляющих разного рода замки. Если панели образуют угловой стык, то наилучшее качество стыка достигается когда соединяемые кромки панелей скошены под углом. Обычно этот угол делается равным половине угла между панелями. Для этого брусья каркаса панели, предназначенные для угловых соединений, склеиваются из заранее заготовленных пластин 2 разной ширины (фиг.6), одна из кромок которых имеет угол а, равный половине угла между панелями. Уложенные вместе, пластины 2 образуют брус 12 со скошенной наружной и прямой внутренней кромкой. По сравнению со способом создания скоса фрезерованием внешнего бруса каркаса панели это решение удешевляет изготовление, позволяет вовлекать в дело пластины небольшой ширины, то есть сокращает количество отходов.
Предложенная панель изготавливается следующим образом.
На монтажном столе раскладывается первый слой пластин 2 (фиг.8), образующий по форме внутренний каркас панели. В углах пластины 2 состыковываются под прямым углом. Сверху пластины 2 покрываются слоем клея и на них укладывается второй слой пластин так, чтобы пластины второго слоя перекрывали стыки пластин первого слоя (фиг.9). При необходимости укладываются и закрепляются также закладные детали 9 или 10. Далее на покрытый клеем второй слой укладываются пластины 2 третьего слоя опять же так, чтобы они перекрывали стыки пластин второго слоя (фиг.10). Также могут устанавливаться и закладные детали (поз.9 на фиг.10). Процесс укладки слоев продолжается до достижения требуемой толщины каркаса 7. Для стягивания пакета пластин и фиксации пластин в пакете они соединяются гвоздями или шурупами 8.
Для уменьшения коробления предпочтительно, чтобы пластины собирались в пакет с попеременным изменением направления выпуклости исходного бревна, как показано на фиг.3-6. Склеиваемые поверхности пластин не строгаются, ворсинки и заусенцы, остающиеся после распиловки бревен, дополнительно армируют клеевое соединение. Армирующее действие ворсинок допускает местные увеличения толщины клеевого слоя без снижения прочностных характеристик брусьев каркаса. Это позволяет избежать калибрующей обработки пластин на рейсмусном станке, что существенно удешевляет производство. Это также снижает требования к качеству материала
пластин. Допускается небольшой обзол на ребрах пластин, обращенных внутрь каркаса. Трещины, выбоины и другие нарушения сплошности пластин не снижают прочности каркаса, так как заполняясь клеем они даже улучшают надежность клеевого соединения. После укладки всех слоев выступившие наружу излишки клея удаляются и каркас отправляется в сушку.
После сушки устанавливается обшивка 6 с одной стороны каркаса, укладывается неконструкционный утеплитель 4 и устанавливается обшивка 7 со второй стороны каркаса. Эта последовательность применяется, когда листы обшивки крепятся к каркасу шурупами 5.
Предпочтительной является сборка каркаса сразу на обшивке с одной стороны панели с приклеиванием пластин первого слоя к обшивке 6. После укладки всех слоев пластин, во внутренность каркаса закладывается неконструкционный утеплитель 4, поверхность каркаса покрывается слоем клея, на нее укладывается обшивка 7 другой стороны панели. Жесткость каркаса и высокие клеящие качества современных клеев обеспечивают надежность крепления обшивки к каркасу не ниже, чем на шурупах. Собранная панель подвергается прессованию и сушке. Операция прессования не является обязательной - ее можно заменить стягиванием панели по толщине шурупами или гвоздями 8.
3
Испытания панели размером 6000×2440×150 мм, изготовленной согласно настоящему предложению, и имеющей массу 910 кг, показали, что панель допускает перевозку в горизонтальном положении, перевод из горизонтального положения в вертикальное строповкой за два угла короткой стороны и даже подъем при строповке за один угол. В то же время панель сохраняет определенную гибкость, достаточную для подгонки ее закладных деталей при монтаже к ответным частям смежных панелей, оснований или перекрытий.
Предложенная панель благодаря свое жесткости и прочности может использоваться не только в качестве стеновой, но и как плита покрытия. Благодаря нивелированию прочностных свойств многослойных клееных конструкций, пороки древесины не сказываются на прочности панели и для изготовления ее каркаса могут использоваться пиломатериалы на 1-2 сорта ниже, чем для известных трехслойных панелей с деревянным каркасом.