МОНОЛИТНОЕ ЗДАНИЕ
MONOLITHIC BUILDING

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении зданий жилого, социально-бытового и промышленного назначения. А именно, изобретение относится к особой конструкции стен, фундамента и кровли, возведению монолитной трехслойной железобетонной конструкции с теплоизолирующим слоем внутри, и предназначено для строительства каркасных и бескаркасных зданий и сооружений из монолитного железобетона с улучшенными характеристиками.
Из уровня техники известна трехслойная железобетонная модель (патент РФ на изобретение №2398078, МПК Е04С 2/06, опубликован 27.08.2010), содержащая теплоизоляционный слой, наружный и внутренний железобетонные слои. Железобетонные слои связаны между собой жесткими связями, проходящими через теплоизоляционный слой.
Недостатком известного изобретения является невозможность применения вспененных и засыпных утеплителей, а также невозможность использования воздуха в качестве теплоизолятора в панели.
Из уровня техники известно монолитное здание (патент РФ на полезную модель №147338, МПК Е04В 1/04, опубликован 10.11.2014). Известное монолитное здание включает в себя стены и фундамент, образованные наружным и внутренним слоями железобетона, слоем утеплителя и стержневыми связями. Слой утеплителя размещен между слоями железобетона вплотную к ним и используется в качестве несъемной опалубки при формировании внутренних поверхностей стен. Стержневые связи пропущены сквозь слой утеплителя и изготовлены из композитных материалов - углепластиковой, базальтопластиковой и стеклопластиковой арматуры.
Недостатком известной полезной модели является обязательное применение плитного утеплителя, связанное с тем, что строительство по данному решению предполагает использование утеплителя для формования бетона. Невозможно применение вспененных и засыпных утеплителей. Невозможно использование воздуха в качестве теплоизолятора в стене.
Из уровня техники известна сборная панель для здания (патент US 4669240 А, МПК Е04В 1/04, опубликован 02.06.1987), включающая наружный (внешний) и внутренний железобетонные слои со стальной арматурой, ряд стальных стержневых связей, расположенных в поперечном направлении и размещенных между слоями железобетона, а также теплоизолирующий слой. Теплоизолирующий слой соединяется с внутренней стороной наружного слоя железобетона, занимая часть пространства между железобетонными слоями, а оставшаяся часть пространства образует воздушную полость. В качестве теплоизолирующего слоя используют стекловолокно. Стальные стержневые связи проходят сквозь теплоизолирующий слой и сквозь воздушную полость.
Недостатком известного изобретения является высокая себестоимость используемых материалов за счет необходимости включения теплоизолирующего слоя на всю высоту здания.
Из уровня техники известно стыковое соединение наружной стены с каркасом здания (патент РФ на изобретение №2155257, МПК Е04В 1/38, опубликован 27.08.2000), включающее соединяемые элементы каркаса и стены, монтажные связи и крепежные детали. Несущий контурный пояс выполнен в виде железобетонного бруса, а монтажные связи выполнены в виде поперечных железобетонных перемычек за одно с этим поясом. Между слоями железобетона расположен слой утеплителя с воздушной полостью. Слои железобетона между собой объединены гибкими связями. В зазоре по всей длине, кроме дискретных монтажных связей и крепежных деталей, размещен термовкладыш, снабженный вертикальными дренирующими каналами, соединяющими воздушные полости между перекрытиями.
Недостатком известного изобретения является высокая себестоимость используемых материалов за счет необходимости включения теплоизолирующего слоя совместно с термовкладышем на всю высоту стыкового соединения.
Из уровня техники известна наружная многослойная монолитная стена многоэтажного здания (патент РФ на полезную модель №41475, МПК Е04В 2/84, Е04С 2/26, опубликована 27.10.2004), содержащая монолитные наружный и внутренний железобетонные слои с арматурой, теплоизоляционный слой с воздушными полостями, расположенные между железобетонными слоями, и гибкие связи. Гибкие связи прикреплены к арматуре наружного и внутреннего железобетонных слоев и пропущены через воздушные полости.
Недостатком известного изобретения является снижение прочностных характеристик здания за счет отсутствия гибких связей в теплоизоляционном слое, поскольку по высоте теплоизоляционного слоя наружный и внутренний железобетонные слои не соединяются друг с другом.
Техническим результатом изобретения является повышение энергоэффективности, теплотехнических характеристик здания, исключение промерзания, снижение капиталовложений, снижение трудоемкости и себестоимости строительных работ, повышение долговечности здания, его прочностных и огнестойких характеристик, отсутствие отходов.
Сущность изобретения заключается в том, что монолитное здание включает фундамент, стены и кровлю, образованные наружным и внутренним слоями железобетона, слоем плитного твердого утеплителя, размещенным между наружным и внутренним слоями железобетона вплотную к ним поясами в местах приложения и сосредоточения нагрузок и проемах, стержневыми связями, соединенными со стальной арматурой наружного и внутреннего слоев железобетона и пропущенными сквозь слой плитного твердого утеплителя в местах приложения и сосредоточения нагрузок и проемах, и полостями, полностью изолирующими наружный и внутренний слои железобетона друг от друга в любом другом месте сечения стены. При этом наружный слой железобетона может содержать гидрофобизирующую добавку. В качестве плитного твердого утеплителя можно использовать плитное пеностекло. Стержневые связи могут быть выполнены из композитной или стальной арматуры. Полости могут быть заполнены воздухом или засыпным утеплителем или вспененным утеплителем.
Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами.
На фиг. 1 показано вертикальное сечение здания, где 1 - грунт, 2 - геотекстиль, 3 - щебень из пеностекла, 4 - дренажная труба, 5 - рулонная гидроизоляция, 6 - стержневые связи, 7 - плитный твердый утеплитель, 8 - стальная арматура, 9 - наружный слой жлезобетона, 10 - внутренний слой железобетона, 11 - гидроизоляция кровли, 12 - полость с воздухом или вспененным утеплителем или засыпным утеплителем.
На фиг. 2 показано поперечное сечение фрагмента стены без каркаса, где 6 - стержневые связи, 7 - плитный твердый утеплитель, 8 - стальная арматура, 9 - наружный слой железобетона, 10 - внутренний слой железобетона.
Стена, фундамент и кровля монолитного здания образованы наружным 9 и внутренним 10 слоями железобетона, слоем плитного твердого утеплителя 7, стержневыми связями 6 и полостями 12.
Наружный 9 и внутренний 10 слои железобетона содержат стальную арматуру 8.
Наружный 9 слой железобетона может содержать гидрофобизирующую добавку.
Наружный 9 слой железобетона может быть выполнен толщиной 0,1 м. Внутренний 10 слой железобетона может быть выполнен толщиной 0,1 м. Однако толщина железобетонных стен также может быть больше или меньше, поскольку толщина наружного 9 и внутреннего 10 слоев железобетона и сечение стальной арматуры 8 являются расчетными величинами: толщина слоя железобетона, подходящая для маленьких и легких домов, будет недостаточна для больших и тяжелых зданий. В свою очередь, толщина слоя железобетона, подходящая для больших и тяжелых зданий, приведет к перерасходу материала для маленьких и легких зданий.
Слой плитного твердого утеплителя 7 размещен между наружным 9 и внутренним 10 слоями железобетона вплотную к ним поясами в местах приложения и сосредоточения нагрузок - основании, примыканиях к конструкции перекрытия и кровли, и проемах - дверных и оконных. В качестве плитного твердого утеплителя 7 можно использовать плитное пеностекло.
Стержневые связи 6 соединены со стальной арматурой 8 наружного 9 и внутреннего 10 слоев железобетона и пропущены сквозь слой плитного твердого утеплителя 7 в местах приложения и сосредоточения нагрузок и проемах. Стержневые связи 6 могут быть выполнены из композитной арматуры, применение композитной арматуры улучшает теплотехнические характеристики и обеспечивает долгую надежную связь нагруженных поясов внутри стены. В качестве композитной арматуры можно использовать, в частности, углепластиковую, базальтопластиковую и стеклопластиковую арматуру. Также возможно выполнение стержневых связей 6 из стальной арматуры, однако это приведет к потерям энергии при эксплуатации и снижению долговечности конструкций.
Полости 12 полностью изолируют наружный 9 и внутренний 10 слои железобетона друг от друга в любом месте сечения стены, фундамента и кровли, кроме мест приложения и сосредоточения нагрузок (основания, примыкания к конструкции перекрытия и кровли), и проемов (дверных и оконных). При этом полости 12 могут быть заполнены воздухом или засыпным утеплителем или вспененным утеплителем. В качестве засыпного утеплителя можно использовать, в частности, пеностекло в гранулах. В качестве вспененного утеплителя можно использовать, в частности, пеноизол. В зависимости от заполнения полостей 12 изменяются теплотехнические характеристики. Полости 12 могут быть выполнены толщиной 0,3 м (расстояние между наружным 9 и внутренним 10 слоями железобетона).
Один из возможных вариантов выполнения конструкции фундамента - это ленточная конструкция фундамента, а именно, монолитный железобетонный ленточный фундамент, мелко заглубленный в грунт 1 (изображен на фиг. 1). В траншею под ленту в геотекстиль 2 засыпается щебень 3 из пеностекла (засыпка). Внизу траншеи дренажная труба 4 с отводом в сливной колодец. Сверху щебня 3 из пеностекла рулонная гидроизоляция 5. Основание ленты может быть расширено. Через слой плитного твердого утеплителя 7 расположены две железобетонные ленты под наружную 9 и внутреннюю 10 стены, связанные стержневыми связями 6 - в частности, композитной арматурой. При этом железобетонные конструкции могут не заглубляться в грунт 1. Утеплитель с дренажной системой исключают промерзание и вспучивание основания и изолируют от влияния низких температур внутреннюю часть ленты.
Другой возможный вариант выполнения конструкции фундамента - это фундаментная плита, связывающая между собой внутренние ленты. Лента наружной стены крепится к фундаментной плите аналогично вышеописанной конструкции - через плитный твердый утеплитель (в частности, плитное пеностекло) стержневыми связями (в частности, композитной арматурой). Щебень (подсыпка) под плиту из того же материала, что и под лентой. Такой вариант выполнения конструкции фундамента обеспечивает увеличение несущей способности основания.
В конструкции кровли (крыши) верхняя поверхность наружного 9 слоя железобетона покрывается гидроизоляцией 11. Индивидуально решается отведение воды с кровли. При необходимости выполняется выравнивающая стяжка с уклонами к местам отведения воды с крыши.
Конструкция представленной монолитной конструкции здания может быть использована полностью и по компонентам (фундамент, кровля, стены). На заявленной конструкции стен и фундамента может быть кровля с применением любого утеплителя. Возможно использование фундамента с другими конструкциями стен и кровли. Возможно использование описываемой конструкции стен на других типах фундамента, с кровлей другой конструкции. Возможно применение описываемой конструкции кровли (крыши) здания с другими конструкциями стен и фундамента.
Для организации подземных помещений можно применять конструкцию фундамента с утеплителем на едином железобетонном основании (описанного в патенте РФ на полезную модель №147338, МПК Е04В 1/04, опубликован 10.11.2014).
Таким образом, изобретение обеспечивает:
- повышение энергоэффективности - теплотехнических характеристик здания, исключение промерзания и снижение затрат при последующей эксплуатации за счет использования термовкладыша из плитного твердого утеплителя (в частности, плитного пеностекла) между наружным и внутренним слоями железобетона,
- снижение капиталовложений за счет оптимизации в применении материалов,
- снижение трудоемкости и себестоимости строительных работ, отсутствие отходов,
- повышение долговечности здания, его прочностных и огнестойких характеристик.