ДЕРЕВЯННЫЙ ЭЛЕМЕНТ СТЕНЫ ИЛИ ПЕРЕКРЫТИЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к строительству и предназначена для возведения малоэтажных домов со стенами из древесины, а именно, из деревянных элементов стены или перекрытия с расположенными в ряд и связанными друг с другом профильными балками, которые могут входить друг с другом в зацепление с геометрическим замыканием.
Чтобы получить несущие элементы стены или перекрытия из дерева, деревянные профильные балки связывают обычно блочным методом, а именно посредством соединения шпунт-гребень, чтобы избежать образования зазора между располагаемыми в ряд профильными; балками, как например, в патенте US 2049190 А [1].
Для соединения расположенных в ряд профильных балок служат торцевые ригели, соединенные с профильными балками, например, с помощью дюбелей. Профильные балки могут при этом иметь поперечное сечение, основная форма которого в основном прямоугольная или с копирующими кругляк выпуклыми внешними границами (см. патент US 2665455) [2], так что между местами присоединения прилегающих в ряду профильных балок получается разная толщина перпендикулярно к средней плоскости ряда балок. Недостатком данных известных строящихся блочным методом стен является то, что для получения стен с заданной толщиной должны изготавливаться деревянные профильные балки из стволов деревьев с соответствующим диаметром ствола, так что толщина стены может задаваться только в зависимости от имеющихся профильных балок.
Чтобы устранить недостаток, уже предлагалось (см. патенты ЕР 0939174 А2 [3], AT 409151 [4]) ввести в зацепление с геометрическим замыканием образованный за счет разной толщины балок профиль наружных поверхностей ряда балок, поперечное сечение которых соответствует части поперечного сечения профильных балок, ограниченного средней плоскостью, от места присоединения до места присоединения.
В деревянном элементе стены или перекрытия согласно патенту AT 409151 [4] соединение с геометрическим замыканием между рядом балок и наружными балками может осуществляться посредством прорезанных выступов. Получающиеся за счет этого, важные для соединения с геометрическим замыканием прорези, открываются в связи с обусловленными влажностью дерева изменениями размеров, что требует дополнительных соединительных средств, например, в форме гвоздей, и не могут исключить этот недостаток. Указанный деревянный элемент [4] принят в качестве наиболее близкого аналога.
Техническим результатом заявляемой полезной модели лежит является обеспечение плотности соединения находящихся в зацеплении профильных балок при возникновении движения древесины в связи с изменениями влажности.
Технический результат достигается тем, что в полезной модели по варианту 1 деревянный элемент стены или перекрытия с расположенными в ряд и соединенными друг с другом профильными балками, поперечное сечение которых между местами присоединения в ряду профильных балок имеет, по меньшей мере, по участкам разную толщину относительно средней плоскости ряда балок, причем они могут входить в зацепление с геометрическим замыканием в образованные за счет разной толщины балок прорезанные выступы профиля внешних поверхностей ряда балок, имеющихся хотя бы с одной стороны у наружных балок, поперечное сечение которых соответствует части поперечного сечения профильных балок, ограниченного средней плоскостью или параллельной плоскостью, проходящей от места присоединения до места присоединения, согласно полезной модели профильные балки в области примыкающих к прорезанным выступам цилиндрических наружных поверхностей имеют радиальные прямые шлицы.
При этом в деревянном элементе стены или перекрытия согласно полезной модели по варианту 1 на наружной поверхности ряда балок прорезанные выступы выполнены между прорезанными пазами.
При этом в деревянном элементе стены или перекрытия согласно полезной модели по варианту 1 прорезы выступов открываются в продольном направлении ряда балок и расширяются в направлении раскрытия.
При этом в деревянном элементе стены или перекрытия согласно полезной модели по варианту 1 пазы находятся в области перехода между двумя вплотную граничащими профильными балками.
При этом в деревянном элементе стены или перекрытия согласно полезной модели по варианту 1 профильные балки имеют сечение, симметричное относительно средней плоскости ряда балок, а форма контура утолщений поперечного сечения профильных балок равна ответной форме контура впадин.
При этом в деревянном элементе стены или перекрытия согласно полезной модели по варианту 1 профильные балки имеют сечение, симметричное по центру в области наружных поверхностей относительно продольной оси балки.
При этом в деревянном элементе стены или перекрытия согласно полезной модели по варианту 1 профильные балки имеют вращательно-симметричное поперечное сечение с совпадающими каждые 90° положениями.
При этом в деревянном элементе стены или перекрытия согласно полезной модели по варианту 1 профильные балки имеют кругло-цилиндрическое основное сечение с перпендикулярными относительно средней плоскости ряда балок шлицами для мест присоединения.
Технический результат достигается также тем, что в полезной модели по варианту 2 деревянный элемент стены или перекрытия с расположенными в ряд и соединенными друг с другом профильными балками, поперечное сечение которых между местами присоединения прилегающих в ряду профильных балок имеет, по меньшей мере, по участкам разную толщину относительно средней плоскости ряда балок, причем они могут входить в зацепление с геометрическим замыканием в образованные за счет разной толщины балок прорезанные выступы профиля внешних поверхностей ряда балок имеющихся хотя бы с одной стороны у наружных балок, поперечное сечение которых соответствует части поперечного сечения профильных балок, ограниченного средней плоскостью, проходящей от места присоединения до места присоединения, согласно полезной модели профильные балки в области примыкающих к прорезанным выступам цилиндрических наружных поверхностей имеют радиальные прямые шлицы, при этом наружные балки в местах примыкания к граничащим профильным балкам снабжены полостями.
При этом в деревянном элементе стены или перекрытия согласно полезной модели по варианту 2 на наружной поверхности ряда балок прорезанные выступы выполнены между прорезанными пазами.
При этом в деревянном элементе стены или перекрытия согласно полезной модели по варианту 2 прорезы выступов открываются в продольном направлении ряда балок и расширяются в направлении раскрытия.
При этом в деревянном элементе стены или перекрытия согласно полезной модели по варианту 2 прорезные пазы находятся в области между двумя граничащими профильными балками.
При этом в деревянном элементе стены или перекрытия согласно полезной модели по варианту 2 профильные балки имеют сечение, симметричное относительно средней плоскости ряда балок, а форма контура утолщений поперечного сечения профильных балок равна ответной форме контура впадин.
В области примыкающих к прорезанным выступам 8 цилиндрических наружных поверхностей имеются радиальные прямые шлицы 16. Эти прямые шлицы 16 обусловлены движениями древесины при изменении влажности в радиальном направлении поперек прямых шлицев 16, посредством чего находящиеся в зацеплении профильные балки зажимаются относительно друг друга (фиг.6). Кроме этого посредством таких прямых шлицов предотвращается склонность к трещинам.
Выгодные конструктивные условия получаются, если прорезанные выступы образованы между прорезанными пазами на наружных поверхностях ряда балок, потому что в этом случае прорезанные пазы позволяют получить поперечное соединение с геометрическим замыканием без дополнительных соединительных средств.
У открывающихся в разных направлениях прорезей пазов данное поперечное соединение может быть со всех сторон (фиг.4), что, однако, требует того, чтобы профильные балки и наружные балки были соединены в продольном направлении. По этой причине во многих случаях будет выгодно, если прорези пазов будут открываться в продольном направлении ряда балок и расширяться в направлении раскрытия таким образом, что профильные балки смогут просто соединяться с наружными балками в продольном направлении ряда балок. Это направление раскрытия прорезанных пазов обеспечивает прочное на разрыв соединение профильных и наружных балок перпендикулярно к элементу стены или перекрытия. При системе пазов в форме ласточкиного хвоста можно получить стабильное, беззазорное соединение между профильными балками и наружными балками без особых издержек.
Если прорезанные пазы расположены в области перехода между двумя граничащими профильными балками, то форма поперечного сечения профильных балок может удачно подгоняться к круглому поперечному сечению ствола.
Профильные балки могут иметь поперечное сечение, симметричное относительно средней плоскости ряда балок, причем форма контура утолщений поперечного сечения профильных балок равна ответной форме контура впадин. В этом случае образуется закрытая плоскость всего поперечного сечения элемента стены или перекрытия. Исполнение поперечного сечения балки симметрично относительно средней плоскости может быть также заменено сечением центрально симметричным в области наружных поверхностей относительно продольной оси балки (фиг.4). Если центрально симметричное относительно наружных поверхностей профильных балок поперечное сечение дополнить вращательно-симметричным сечением с совпадающими каждые 90° положениями, то получатся профильные балки, к которым можно со всех четырех продольных сторон присоединять аналогичные профильные балки, что особенно облегчит исполнение угловых зон (фиг.4).
При симметричном распределении утолщений и впадин относительно средней плоскости профильной балки между ее двумя местами присоединения получается взаимное смещение профильных и наружных балок на половину расстояния между местами присоединения. Особенно выгодные условия для использования дерева получаются в этой связи, когда профильные балки имеют кругло-цилиндрическое основное сечение с перпендикулярными относительно средней плоскости ряда балок шлицами 16 мест соединения (фиг.2). Подобное хорошее использование дерева обеспечивают профильные балки и с основным поперечным сечением в виде правильного шестиугольника. Если на внешних сторонах шестиугольника имеются пазы в форме ласточкиного хвоста, между профильными и наружными балками получается поперечное соединение с геометрическим замыканием со всех сторон.
Технический результат достигается также тем, что в полезной модели по варианту 2 деревянный элемент стены или перекрытия состоит из профильных балок, при этом в области примыкающих к прорезанным выступам 8 цилиндрических наружных поверхностей имеются радиальные прямые шлицы 16, кроме того, наружные балки 6 в местах примыкания к граничащим профильным балкам снабжены полостями. Эти прямые шлицы 16 и полости обусловлены движениями древесины при изменении влажности в радиальном направлении, посредством чего находящиеся в зацеплении профильные балки зажимаются относительно друг друга (фиг.6). Кроме этого посредством таких прямых шлицев и полостей предотвращается склонность к трещинам, снимаются напряжения, вызывающие коробление и изгиб древесины.
Согласно полезной модели по варианту 2 форма поперечного сечения профильных балок может удачно подгоняться к круглому поперечному сечению ствола.
Согласно выполнению полезной модели по варианту 2 профильные балки могут иметь поперечное сечение, симметричное относительно средней плоскости ряда балок, причем форма контура утолщений поперечного сечения профильных балок равна ответной форме контура впадин. В этом случае образуется закрытая плоскость всего поперечного сечения элемента стены или перекрытия. Исполнение поперечного сечения балки симметрично относительно средней плоскости.
На чертежах изображены примеры осуществления полезной модели.
Фиг.1 показывает согласно полезной модели схему фрагмента стены из деревянных элементов согласно полезной модели.
Фиг.2 показывает схему деревянного элемента стены согласно полезной модели по варианту 1 в поперечном разрезе А-А (профильные балки с поперечным сечением симметричным относительно средней плоскости).
Фиг.3 показывает согласно полезной модели схему деревянного элемента стены с другим возможным исполнением поперечного сечения балки.
Фиг.4 показывает согласно полезной модели схему деревянного элемента стены с исполнением поперечного сечения балки центрально симметричным и вращательно-симметричным сечением.
Фиг.5 показывает согласно полезной модели схему деревянного элемента стены по варианту 2.
Фиг.6 показывает контур профиля соединения ряда профильных балок согласно полезной модели.
Фиг.7 показывает функциональную схему согласно полезной модели.
Согласно выполнению полезной модели по варианту 1 (фиг.2) деревянный элемент стены или перекрытия состоит из отдельных профильных балок 1, расположенных в ряд 2 и соединенных друг с другом профильными балками 6, поперечное сечение которых между местами присоединения в ряду профильных балок имеет, по меньшей мере, по участкам разную толщину относительно средней плоскости ряда балок. Причем они могут входить в зацепление с геометрическим замыканием в образованные за счет разной толщины балок прорезанные выступы профиля внешних поверхностей ряда балок, имеющихся хотя бы с одной стороны у наружных балок 6, поперечное сечение которых соответствует части поперечного сечения профильных балок, ограниченного средней плоскостью или параллельной плоскостью, проходящей от места присоединения до места присоединения. Профильные балки в области примыкающих к прорезанным выступам 8 цилиндрических наружных поверхностей 5 имеют радиальные прямые шлицы 16.
Профильные балки 1 имеют относительно средней плоскости 3 ряда разную толщину в местах присоединения профильных балок 1 в ряду 2 балок. Посредством этих утолщений и впадин в ряду 2 балок получается профиль 5 наружных поверхностей ряда 2 балок (фиг.6), в который могут вставляться наружные балки 6 с геометрическим замыканием. Как показывает фиг.2, наружные балки 6 имеют половину поперечного сечения профильных балок 1, ограниченного средней плоскостью 3 ряда 2 балок, так что образующиеся посредством профиля 5 наружных поверхностей впадины заполняются наружными балками 6. Наружные балки 6 замыкают благодаря этому элемент стены или перекрытия и являются плоскопараллельными поверхностями стен 7.
Профиль наружных поверхностей 5 ряда 2 балок образуется посредством прорезанных выступов 8, причем между расположенными друг против друга выступами 8 двух расположенных в ряд профильных балок 1 выполнен прорезанный паз 9. Расположение прорезанных выступов 8 при этом симметрично относительно средней плоскости 10 профильного поперечного сечения, перпендикулярной средней плоскости 3, таким образом, что наружные балки 6 в средней плоскости 10 между местами присоединения 4 прилегают вплотную, и они своими выступами 11 входят в зацепление с профильными пазами 9 наружной поверхности 5 ряда балок 2 с геометрическим замыканием.
При изменении влажности древесины (например, при ее сушке) происходит ее «раскрытие» (раскрытие годовых колец). Как известно, древесина усыхает или разбухает в различных направлениях не одинаково (линейная усушка вдоль волокон составляет 0,1…0,3%, в радиальном направлении - 3…6%). Неравномерная усушка древесины в различных направлениях вызывает различные напряжения, в связи с чем в древесине появляются трещины. В круглом бревне трещины располагаются радиально.
При этом в профильных балках прорези выступов 8 и 11 открываются в продольном направлении ряда балок 2, и профильные балки 1 и соответствующие наружные балки 6 в продольном направлении ряда балок 2 оказывают давление друг на друга (фиг.7). Соединение пазов 9 и выступов 8,11, предупреждает поперечное смещение балок 1 и 6 в элементе стены или перекрытия. Поэтому необходимо всего лишь предусмотреть закрепление ряда 2 балок в продольном направлении, например, посредством торцевого ригеля или соответствующего дюбеля. Разумеется, можно предусмотреть соединение гвоздями или клеевое соединение.
Форма поперечного сечения профильных балок 1 элемента стены или перекрытия согласно фиг.2 хорошо соответствует круглой форме дерева таким образом, что получается особенно выгодное использование материала. Данное выгодное использование дерева достигается в основном посредством кругло-цилиндрической основной формы профильного поперечного сечения, которое только в области мест присоединения 4 имеет шлицы, расположенные по оси 3. Так как внешняя форма контура утолщений выпуклая, тонкие места должны иметь соответствующую ответную вогнутую форму.
Согласно фиг.3 профильные балки 1 образованы не симметрично относительно средней плоскости между местами присоединения 4. Это обусловлено тем, что наружные балки 6, соответствующие половине относительно средней плоскости 3 поперечного сечения профильных балок 1, только после поворота на 180° вокруг оси, перпендикулярной средней плоскости 3, могут прилегать к наружной плоскости 5.
Так как профильные балки с целью более хорошего использования древесины подогнаны к форме круглого бревна, форма контура утолщений, конечно, не равна ответной форме контура впадин, а только подходит этой форме контура, причем между утолщением и впадинами вплотную расположенных профильных балок 1 и наружных балок 6 остаются свободные полости 14, которые закрываются наружными балками 6 и дают улучшение теплоизоляции, не причиняя ущерба прочности.
Форма исполнения элемента стены или перекрытия согласно фиг.4 отличается тем, что профильные балки 1 не имеют симметрии относительно средней плоскости 3 ряда балок 2, а образуют вращательно-симметричное поперечное сечение относительно продольной оси 15 соответствующей профильной балки 1. Это позволяет, с одной стороны, выполнить соответствующую конструкцию элемента стены или перекрытия из профильных балок 1 и предлагает, с другой стороны, простую возможность исполнения углов, потому что за счет совпадающих каждые 90° положений на всех четырех продольных сторонах профильных балок 1 получаются одинаковые условия присоединения, так что наружные балки 6 повернутые на 90° относительно друг друга могут быть поставлены к торцевой профильной балке 1 в ряду балок 2, как это видно непосредственно на фиг.4.
Чтобы предупредить образование трещин у профильных балок 1 при изменении влажности, в профильных балках 1 предусмотрены радиальные прямые шлицы 16. Кроме того, эти прямые шлицы 16 поддерживают клиновое соединение профильных балок 1 и наружных балок 6, потому что расположенные с обеих сторон прямых шлицев 16 части профильных балок 1 под воздействием влажности имеют склонность давить друг на друга (фиг.7).
Согласно выполнению полезной модели по варианту 2 (фиг.5) деревянный элемент стены или перекрытия состоит из отдельных профильных балок 1, расположенных в ряд 2 и соединенных друг с другом профильными балками 6, поперечное сечение которых между местами присоединения в ряду профильных балок имеет, по меньшей мере, по участкам разную толщину относительно средней плоскости ряда балок. Причем они могут входить в зацепление с геометрическим замыканием в образованные за счет разной толщины балок прорезанные выступы профиля внешних поверхностей ряда балок, имеющихся хотя бы с одной стороны у наружных балок 6, поперечное сечение которых соответствует части поперечного сечения профильных балок, ограниченного средней плоскостью или параллельной плоскостью, проходящей от места присоединения до места присоединения. Профильные балки 1 в области примыкающих к прорезанным выступам 8 цилиндрических наружных поверхностей 5 имеют радиальные прямые шлицы 16, при этом наружные балки 6 в местах примыкания к граничащим профильным балкам снабжены полостями 17.
Радиальные прямые шлицы 16 и полости 17 предназначены для того, чтобы предупредить образование трещин у профильных балок 1 при изменении влажности. Кроме того, прямые шлицы 16 поддерживают клиновое соединение профильных балок 1 и наружных балок 6, т.к. расположенные с обеих сторон прямых шлицев 16 части профильных балок 1 под воздействием влажности имеют склонность давить друг на друга (фиг.7).
Эти прямые шлицы 16 и полости обусловлены движениями древесины при изменении влажности в радиальном направлении, посредством чего находящиеся в зацеплении профильные балки зажимаются относительно друг друга (фиг.7). Кроме этого посредством таких прямых шлицев и полостей предотвращается склонность к трещинам, снимаются напряжения, вызывающие коробление и изгиб древесины. Полость 17, кроме того, служит каналом для прокладки кабеля.
Форма поперечного сечения профильных балок 1 элемента стены или перекрытия по варианту 2 согласно фиг.5 соответствует круглой форме дерева таким образом, что получается особенно выгодное использование материала. Данное выгодное использование дерева достигается в основном посредством кругло-цилиндрической основной формы профильного поперечного сечения.
Согласно выполнению полезной модели по варианту 2 профильные балки 1 могут иметь поперечное сечение, симметричное относительно средней плоскости 3 ряда балок, причем форма контура утолщений поперечного сечения профильных балок равна ответной форме контура впадин. В этом случае образуется закрытая плоскость всего поперечного сечения элемента стены или перекрытия.
Деревянный элемент стены или перекрытия (варианты) согласно полезной модели за счет своей формы позволяет создавать стены различной конфигурации, в том числе и с закруглением (Приложение 1), сокращение сроков строительства, легкий монтаж, разнообразие архитектурных решений.
Деревянный элемент стены или перекрытия (варианты) согласно полезной модели за счет своей формы дает плотное соединение как двух профильных балок в ряду, так и в соседнем ряду, что позволяет создать стену любой толщины.
Например, стена толщиной 30 см имеет 9 соединений (фиг.7), счет этого достигается большая плотность, что оказывает положительное воздействие на герметичность стены. Благодаря возможности создавать стену любой толщины, заявляемый деревянный элемент можно использовать для строительства в любой климатической зоне и с высоким уровнем защиты от внешнего шума.
Наличие полостей упрощает монтаж электропроводки. Возможны комбинации стены из заявляемого элемента с фасадными панелями и фасадной плиткой.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент US 2049190. Building construction. Дата публикации 1936.07.28
2. Патент US 2665455. Structural unit and structure. Дата публикации: 1954.01.12.
3.Патент ЕР 0939174. Wooden frame building construction. Дата публикации 1999.09.01.
4.Патент АТ 409151. Деревянный элемент стены или перекрытия. Изобретатель и заявитель: Ганаус Георг (Австрия). Дата публикации 2002.06.25 - наиболее близкий аналог.