Комплект строительных профилей для сооружения каркасной конструкции здания или сооружения и каркасная конструкция здания или сооружения с использованием комплекта строительных профилей
SET OF BUILDING PROFILES FOR CONSTRUCTION OF FRAME STRUCTURE OF BUILDING OR STRUCTURE AND FRAME STRUCTURE OF BUILDING OR STRUCTURE USING A SET OF BUILDING PROFILES

Комплект строительных профилей для сооружения каркасной конструкции здания или сооружения и каркасная конструкция здания или сооружения с использованием комплекта строительных профилей.
Изобретение относится к области строительства, и может быть использовано для возведения малоэтажных каркасных домов, в том числе со стенами в стационарных опалубках.
Известен принцип строительства домов, который основан на сборке каркаса из деревянного бруса, внешне и внутренне обшитого цементно-стружечными плитами (ЦСП), плоским шифером и др. Для утепления стен каркасного жилища применяют разные утеплители, минеральную вату, плиты пенополистирола.
Существенный недостаток домов из деревянного бруса - это время сборки, все деревянные стойки и балки обычно пилятся и подгоняются по размеру на месте строительства. Чтобы одновременно уменьшить время строительства и усилить такой дом, применяют металлический каркас.
Также сокращает время строительства технология монолитного возведения стен посредством несъемной, стационарной опалубки, однако повышение прочности бетонной стены, изготавливаемой с помощью конструктивно простой опалубки обеспечивается оснащением ее внутренней арматурой, которая должна устанавливаться в процессе строительства, это усложняет задачу и замедляет темп возведения стен. Для устранения этого недостатка в опалубку дополнительно вводят элементы жесткости, соединенные с опалубочными стенками в виде скрытого в стенах каркаса, т.е. применяются несъемные, стационарные опалубки, связанные с каркасом.
Известны простые каркасы: «Устройство для возведения стен зданий и сооружений», патент РФ на полезную модель №47935. 2005 г. Устройство включает в себя каркас в виде ячеистой пространственной решетчатой конструкции из рамок, соединенных перемычками с помощью неразъемных соединений, и прикрепленной к нему опалубки из съемных или несъемных обшивок, внутреннее пространство которой после монтажа каркаса и установки его в проектное положение заливают твердеющим раствором. Каркас выполнен из дерева или металла с размерами ячейки, превышающими 40×45×40 см. Внутри помещения на поверхности каркаса установлена несъемная чистовая обшивка, из листов гипсокартона, фанеры или ДСП.
Патент РФ №260935, опубликован 30.01.2017, МПК Е04С 1/00. «Каркасный блок для модульной конструкции здания и система таких блоков». Каркасный блок содержит систему основных металлических профилей, которые свариваются вместе встык, образуя наружный каркас в виде прямоугольной призмы, края которой ограничены основными металлическими профилями. Основные металлические профили предпочтительно представляют собой L-образные профили и/или U-образные профили.
Эти обе ячеистые конструкции просты, вариантные для планировки и не зависимы от размеров панелей обшивки, однако имеют много механических крепежных и сварных соединений, а также креплений, которые нужно производить в построечных условиях.
Известны более прочные конструкции:
Патент RU №2330920 опубликовано 10.08.2008, МПК Е04В 2/84, «Несъемная опалубка, способ ее сборки и возведения стены с использованием несъемной опалубки». Вертикальные стойки опалубки выполнены из П-образного, С-образного или Н-образного профиля, а базовый элемент, расположенный в основании вертикальных стоек, выполнен в виде П-образного профиля, в открытый паз которого устанавливают стойки. Причем все профили выполнены тонкостенными из металла или пластмассы. Вертикальные стойки из П-образного или С-образного профиля установлены попарно открытыми пазами в направлении формируемой стены, в которые установлены панели, а угловые стойки сопряжены между собой по боковым сторонам. Опалубка снабжена съемными технологическими элементами для взаимосвязи стенок опалубки между собой на время заполнения и отверждения раствора. Крепление всех стоек между собой и крепление стоек к базовому П-образному элементу осуществлено саморезами.
В этом техническом решении сокращается время возведения стены упрощением конструкции за счет установки панелей в паз П-образных стоек без скрепления.
Но присутствуют дополнительные приемы, например, в целях исключения утечки раствора между смежными стойками установлена дополнительная гидроизоляция в виде ленты. Опалубка снабжена съемными технологическими элементами. Приемы установки дополнительных технологических элементов требуют дополнительного времени.
Патент RU №2440472, Опубликовано: 20.01.2012, МПК Е04В 2/86, «Способ возведения монолитной строительной конструкции здания или сооружения "блисс хаус"», принятый за прототип. По предложенному способу сначала производят сборку металлического каркаса из легких стальных оцинкованных тонкостенных элементов швеллерообразной формы с минимальным поперечным сечением. Затем на каркасе монтируют наружные и внутренние щиты несъемной опалубки, после чего внутреннее пространство между щитами несъемной опалубки заливают гипсопенобетонным заполнителем.
В этом способе применяют для опалубки древесно-цементные плиты, которые могут искривлять свою форму под действием давления бетона, поэтому необходимо чаще устанавливать стойки каркаса, как в предыдущих ячеистых структурах, а это снижает эффективность экономии времени строительства.
Монтаж большого количество каркасных элементов с определенным шагом, в соответствии с размерами панели опалубки, упрочнит стену, но потребует увеличение времени возведения стен и металлоемкость.
Поэтому интересны конструкции стены здания, которые представляют собой комплексную технологию возведения стен и всего строения, посредством сочетания перечисленных способов строительства и конструкций, с учетом их основных преимуществ, все элементы которой могут быть собраны на каркасе, непосредственно на строительной площадке и в том числе с возможностью использованием быстрой монолитной технологии и в самые короткие сроки.
Из уровня техники известен конструкционный профиль для облегченных строительных панелей типа светопрозрачных, а также используемый при строительстве и сборке быстровозводимых сооружений, таких как веранды, беседки, павильоны разного типа, полезная модель RU №46283, опубликована 27.06.2005. МПК Е04В 1/02, взятая за прототип. Профиль имеет многофункциональное назначение. Его прочностные характеристики предполагают использование, как в строительстве, так и при изготовлении стендов для рекламы.
Это длинномерное полое тело из алюминия или алюминиевого сплава с взаимно перпендикулярными стенками, с выпукло округлыми углами образующими центральную полость квадратного сечения с округлыми углами, а на наружной поверхности стенок выполнены, закрытые или открытые полости с продольными пазами, С-образного в сечении. Профиль имеет пазы, совмещенные с полостями, поэтому в строительстве для возведения каркасных домов со стенами в стационарных опалубках пазы с такими полостями будут иметь низкий уровень фиксации, не обеспечат достаточную прочность в соединениях с другими элементами каркаса, а также с внутренними и наружными ограждающими панелями или погонажным материалом. Данная конструкция, являясь тонкостенной, не обладает высокой жесткостью, что ограничивает возможности использования профиля в качестве основного несущего опорного элемента каркаса здания.
Задача предлагаемого изобретения - создание системы базовых строительных элементов в виде металлического профиля и строительной конструкции малоэтажного здания или сооружения на его основе, позволяющих быстро возводить стены, используя, в том числе и технологию несъемной, стационарной опалубки.
Техническим результатом от ее решение является обеспечение прочности конструкции и быстрого возведения каркасных малоэтажных зданий, за счет упрощения проектирования и монтажа каркаса, стен и перекрытий здания из набора, комплектно поставляемых однотипных базовых строительных элементов с минимальным количеством скрепляемых соединений.
Технический результат достигается за счет того, что комплект строительных профилей для сооружения каркасной конструкции здания или сооружения, включающий строительные профили, в виде длинномерного полого тела, с квадратным поперечным сечением в плане, с продольными пазами, выполненными на наружных сторонах боковой поверхности, согласно изобретению, комплект строительных профилей включает в себя два типа профиля, первый - основной профиль, и второй - внутренний угловой профиль, у основного профиля только с каждой из трех сторон выполнено по два паза, один из которых имеет в сечении прямоугольник, ориентированный длинной стороной во внутрь профиля, с образованием выступа в полости профиля, а другой имеет Т-образное сечение, при этом внешний контуры двух противоположных сторон с пазами являются зеркальным отражением друг друга, а у внутреннего углового профиля на каждой стороне одной пары смежных сторон выполнены, на одинаковом расстоянии от вершины общего угла, два паза: первый паз - с прямоугольным сечением и далее второй паз с Т- образным сечением, на каждой стороне противоположной пары смежных сторон выполнено по одному пазу с Т- образным сечением, причем Т- образные пазы обоих профилей идентичны, а при установке основного и внутреннего углового профилей в проектное положение, их Т-образные и/или прямоугольные пазы располагаются соответственно напротив друг другу, для закладки в них элементов, входящих в состав строительной каркасной конструкции, через которые осуществляется связь между профилями. При этом строительные профили содержат минимум шесть продольных пазов, выполненных на наружной поверхности сторон;
габаритные размеры квадратного сечения в плане обоих строительных профилей могут составлять от 80 до 500 мм.
глубину паза с прямоугольным сечением выбирают в зависимости от толщины ограждающих панелей и обеспечения требуемой прочности их заделки;
для повышения степени фиксации ограждающих панелей в стенках паза с прямоугольным сечением выполнены V-образные выступы;
профили выполнены из алюминия, или пластика методом экструзии, а минимальная толщина стенки профилей составляет от 1,5 до 2 мм.
Технический результат достигается также за счет того, что каркасная конструкция здания или сооружения с использованием комплекта строительных профилей по п. 1 включающая металлический каркас, образованный из стоек и поперечных элементов, на котором смонтированы ограждающие панели, а образованное пространство между ними заполнено утеплителем и/или твердеющим раствором, при этом, согласно изобретению, стойки выполнены из элементов, входящих в комплект строительных профилей, по п. 1, которые установлены и соединены между собой с помощью уголков и саморезов, размещенных в Т-образных пазах стоек и/или направляющих из основного профиля, закрепленного на фундаменте саморезами, причем для образования стены, стойки из основного профиля установлены на некотором расстоянии друг от друга попарно и оппозитно, внешний угол стены образован тремя стойками основного профиля и одной стойкой внутреннего углового профиля, установленного на позицию внутреннего угла стены, при этом стойки зафиксированы между собой наклонными и горизонтальными монтажными элементами, снабженными вертикально ориентированными плоскими хвостовиками, установленными в Т-образных пазах профилей, верхние части стоек скреплены с помощью уголков с направляющими, выполненными из основного профиля, который является частью перекрытия, конструкция которого аналогична конструкции стены, ориентированной в горизонтальной плоскости, при этом контуры проемов образованы стойками, и горизонтальными направляющими необходимого размера, выполненными из основного профиля, скрепленными также с помощью уголков, размещенных в Т-образных пазах профилей и саморезов, при этом:
монтажные элементы могут быть выполнены из стержней или трубчатых деталей любой формы;
ширина прямоугольного паза обоих строительных профилей должна соответствовать толщине внутренних и наружных ограждающих панелей, формирующих облицовочную поверхность стен;
в качестве ограждающих панелей, использована вагонка из дерева, пластика, металла, панели ДСП, ЦСП, фанера или листы металла.
Выполнение Т-образных пазов идентичными у строительных профилей обоих типов, а контуров их сторон одинаковыми, обеспечивает и существенно упрощает процесс проектирования, и установки профилей по проекту. Монтажные элементы в виде стержней обеспечивают точное геометрическое положение профилей, отпадает необходимость в его дополнительном инструментальном уточнении. Для облегчения конструкции для монтажа используют трубчатые детали. Каркас строительной конструкции здания или сооружения из однотипных профилей и монтажных элементов при возведении бетонной монолитной стены в несъемных опалубках выполняет функцию рабочей арматуры, воспринимает растягивающие усилия, возникающие в бетонных конструкциях от собственной массы и внешних нагрузок. Габаритные размеры поперечного сечения профиля 80×80-500×500 мм выбирают для обеспечения необходимой прочности каркасного строения, верхний предел значений можно применить для повышенных требований по прочности. Размеры прямоугольных пазов полностью зависят от размеров, закладываемых в них ограждающих панелей или вагонки. V-образные выступы могут дополнительно усиливать фиксацию и уменьшать риск деформации в процессе эксплуатации.
Выполнение профиля из алюминия и его сплавов методом экструзии облегчает строительную конструкцию, сохраняя при этом прочность.
Пример реализации предлагаемого изобретения с фигурами поясняющих чертежей, на которых представлено:
Фиг. 1 - Поперечное сечение основного строительного профиля
Фиг.2 - Основной строительный профиль, общий вид, аксонометрия.
Фиг. 3 - Поперечное сечение углового строительного профиля.
Фиг. 4 - Угловой строительный профиль, общий вид, аксонометрия.
Фиг. 5 - Поперечное сечение фрагмента соединения четырех строительных профилей для формирования каркаса внешнего и внутреннего угла стены здания.
Фиг. 6 - Фрагмент каркаса строительной конструкция здания.
Фиг. 7 - Фрагмент соединения двух строительных профилей между собой с помощью уголка.
Фиг. 8 - Монтажный элемент.
Фиг. 9 - Фрагмент стены с наружной облицовочным ограждением из вагонки.
Комплект строительных профилей, содержит два типа профиля, первый - основной профиль 1, и второй - внутренний угловой профиль 2, у основного профиля только на каждой из трех сторон выполнено по два открытых паза, пазы выполнены сквозными по всей длине профиля, один из которых имеет в сечении прямоугольник 3, ориентированный длинной стороной во внутрь профиля с выступом, а другой имеет Т- образное сечение 4, при этом контуры противоположных сторон с пазами являются зеркальным отражением друг друга. Четвертая сторона 5, не содержит пазов.
У внутреннего углового профиля 2 на каждой стороне одной пары смежных сторон выполнены, на одинаковом расстоянии от вершины общего угла, два паза: первый паз - с прямоугольным сечением 6 и второй паз с Т- образным сечением 4, на каждой стороне противоположной пары смежных сторон выполнено по одному пазу с Т- образным сечением 4, причем Т- образные пазы 4 обоих профилей идентичны, а при установке основного 1 и внутреннего углового 2 профилей в проектное положение, Фиг. 5, их Т-образные 4 и/или прямоугольные пазы 3 располагаются соответственно строго напротив друг другу.
Металлический каркас строительной конструкции здания или сооружения Фиг. 6, содержит стойки из профилей 1 и 2, которые установлены и соединены с помощью уголков 7 и саморезов, Фиг. 7, размещенных в Т-образных пазах профилей 1 или 2 на направляющих из основного профиля 1, закрепленных на фундаменте саморезами. Для образования несущей внешней стены здания, попарно и оппозитно на расстоянии толщины стены, установлены стойки из основного профиля 1, Фиг. 6, Фиг. 9, внешний угол стены образован тремя стойками основного профиля 1 и одной стойкой внутреннего углового профиля 2, установленного на позиции внутреннего угла стены, расстояние между стойками зафиксировано поперечными монтажными элементами 8, Фиг 6, снабженными плоскими хвостовиками 9, заложенными в Т-образные пазы 4, часть монтажных элементов, установлена внутри каркаса горизонтально 10 и часть наклонно 11. Конструкция перекрытия аналогична конструкции стены. В горизонтальном положении она уложена на верхние части стоек 1 и 2, которые скреплены с помощью уголков с направляющими перекрытия из основного профиля 1, являющихся частью стены. Контуры проемов здания образованы стойками из основного профиля 1, скрепленными аналогично с помощью уголков, на чертеже не показано. В продольные пазы прямоугольного сечения 3 и 6 соответственно строительных профилей 1 и 2 вставлены внутренние и наружные ограждающие панели 12, и внутренние 13, пространство между ними заполнено твердеющим раствором для образования монолитной стены или утеплителем, на чертеже не показаны. В прямоугольных пазах 3 и 6 выполнены V-образные выступы 14 для улучшения фиксации ограждающих панелей.
Проектировать здание может сам застройщик на компьютере. По проекту изготавливают комплект строительных профилей под выбранный отделочный и облицовочный материал внутренних и наружных стен, комплект профилей для образования проемов дверей окон, перекрытий и крыши. Изготавливают комплект монтажных деталей. Опалубку фундамента также можно изготовить из предлагаемых строительных профилей и ограждающих панелей. Из профилей предварительно можно изготовить фрагменты стен в виде отдельных модулей, что существенно сократит непосредственно сроки возведения строения.
На строительной площадке вручную возводят на фундаменте каркас стен и перегородок по проекту из модулей или комплектов профилей требуемой длины и соединяются их между собой специальными уголками, которые предварительно свободно заходят в Т- образный паз. С их помощью устанавливают расстояние между профилями, задаются контуры стен и проемов. Фиксация уголков производится при помощи закрученных саморезов.
Предварительно изготовленные монтажные элементы с наваренными хвостовиками на обоих концах в виде пластин размером для свободного захода в Т-образный паз и закладывают во встречные Т- образные пазы между соседними стойками. Часть арматуры фиксирует толщину стены и длину расстояния между стойками для размещения ограждающих элементов определенной ширины, часть, в виде укосин, усиливает каркас при поперечных и продольных нагрузках, а все вместе обеспечивают точное геометрическое положение профилей. Монтажные элементы изготавливают преимущественно из трубчатых заготовок для облечения конструкции, сохраняя ее прочность.
После установки несущего каркаса первого этажа в пазы стоек устанавливают сразу выбранный наружный и внутренний отделочный материал, будущих стен строения. В результате получается герметичная форма для последующей заливки внутрь бетонно-содержащим смесями или утепляющими материалами и не требуется дополнительной отделки стен. По предлагаемому примеру реализации каркаса можно производить сборку оград и заборов, стены бассейнов и производственных помещений. Каркас из предложенного комплекта строительных профилей может быть использован как в монолитном способе постройки каменного жилья, так и в деревянном каркасно-щитовом.
Таким образом, пример реализации предлагаемого технического решения представляет собой несложную конструкцию, с минимальным количеством скрепляемых соединений, обеспечивает прочность за счет применения комплекта строительных профилей, технологичных в изготовлении. Это позволяет сократить трудозатраты и сроки проведения строительных работ по сравнению с известными. Элементы конструкции каркаса здания компактны и удобны для доставки транспортом в виде комплектов, позволяющих быстро возводить стены, используя, в том числе, ускоренную технологию несъемной, стационарной опалубки. Строительная конструкция здания или сооружения возводится на прочном металлическом каркасе, соответствующем строгой геометрии и поэтому не требует высокой классификации строителей. Здание и сооружение может проектироваться и возводится своими руками.