МАЛОЭТАЖНОЕ ЗДАНИЕ МОДУЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к модульному строительству малоэтажных зданий на деревянном каркасе, а именно, к объемной каркасной технологии, при которой основу стен составляет несущий деревянный каркас, обшиваемый снаружи и изнутри различными материалами, с заполнением внутреннего пространства стены утеплителем. При объемно-модульной технологии в заводских условиях изготавливают части строения - модули. Модуль - это пространственно-жесткая ячейка, включающая фрагменты стен, перегородок и перекрытий будущего дома.
Модульное строительство домов с нашло в настоящее время широкое применение, т.к. ведется с использованием экологически чистых строительных материалов и обеспечивает максимально короткие сроки сдачи дома «под ключ», см., например: патент №8387 «Малоэтажный дом» (ОАО Русско-канадское совместное предприятие "Кокрен-международное строительство") [1], патенты №21409, №92037 «Быстровозводимое здание», патент №74944 «Здание модульного типа» и пр.
Одним из основных недостатков быстровозводимых жилых домов является то, что перекрытие между первым и вторым этажами не обеспечивает звукоизоляции, имеет проблемы теплосбережения, при больших нагрузках ударного характера передает колебания всему зданию.
Устройство перекрытий относится к наиболее ответственной и дорогостоящей операции при возведении зданий и сооружений. В зависимости от назначения зданий и других факторов для устройства перекрытий используют плиты-настилы, укладываемые, например, на балки, опирающиеся на несущие стены.
В массовом жилищном строительстве наибольшее распространение получили многопустотные железобетонные плиты. Для обеспечения же необходимой звукоизоляции используют многослойные плиты, акустически разделенные конструкции-перекрытия с воздушной прослойкой между двумя панелями, с полом на упругих прокладках, с подвесным потолком и др. (http://penobetoni.ru/2758-perekrytie_stroit_.html).
Однако, изготовление указанных плит (панелей) и устройство из них перекрытий характеризуется высокой трудоемкостью и значительной материалоемкостью.
Деревянные перекрытия обладают преимуществом по сравнению с классическими монолитными бетонными. В частности, они легче, более экологичны и безопасны. Деревянные перекрытия более чем в 2-3 раза долговечнее бетонных, по прочности две деревянные балки перекрытия с расстоянием между ними 80 см выдерживают вертикальную нагрузку такую же, как бетонная плита. При этом классические бетонные перекрытия не имеют поперечной связки, что не позволяет обеспечить оказываемую на них равномерно распределенную вертикальную нагрузку по всей плоскости перекрытия.
Для перекрытия потолка деревянные потолочные панели устанавливают и крепят на несущих балках из бруса после монтажа стен первого этажа, см. патент на полезную модель №45761 [2], в верхней части несущих стен выполняют утепленное деревянное потолочное перекрытие, причем в качестве пола верхнего уровня выступает деревянное потолочное перекрытие нижнего уровня.
Однако, известное сооружение [2] не является модульным, и в нем не предусмотрена звукоизоляция в виде воздушного зазора между перекрытиями первого и второго этажа.
При монтаже малоэтажного здания из объемных модулей крепление объемных модулей друг относительно друга производят с помощью различных средств.
Известно модульное здание по патенту №2312191, выполненное, по меньшей мере, из двух комнатных модулей, при этом, по меньшей мере, одна сторона одного комнатного модуля снабжена элементами крепления, выполненными с возможностью соединения с ответными элементами крепления другого комнатного модуля [3].
Такая конструкция не позволяет устанавливать модули нижнего и верхнего этажа с зазором друг относительно друга.
Известно здание модульного типа по патенту №2203368 [4], которое состоит из объемных модулей. Здание сформировано путем стыковки установленных в два параллельных ряда продольно-ориентированных и поперечно-ориентированных модулей с образованием между ними коридора. Коридор снабжен крышей и полом, выполненными в виде блоков, соединенных с модулями в замок, который выполнен в виде двух взаимно охватываемых угольников, причем один угольник закреплен на углу модуля, а другой угольник размещен на торце блока.
В известном здании модульного типа также не предусмотрена установка модулей нижнего и верхнего этажа с зазором друг относительно друга
Известно модульное здание по патенту на полезную модель №86634 [5], в котором достигнуто улучшение его эксплуатационных характеристик, в том числе обеспечение эффективной теплоизоляции (отсутствие "мостиков холода"), пожаробезопасности, коррозионной стойкости. Несущий каркас выполнен из металлического профиля и является фиксирующим элементом для рамной конструкции из деревянного бруса, на которой закреплены внутренняя и внешняя обшивки потолка, стен и пола, при этом все элементы металлического каркаса расположены вне зоны холода и закрыты утеплителем. Концы брусьев снабжены технологическими выступами и пазами для обеспечения плотного соединения брусьев в раму. При этом рамная конструкция выполнена из соснового бруса сечением 150×50 мм. В качестве утеплителя используют целлюлозный утеплитель эковату. Внешние стены выполнены из ориентированно-стружечной плиты OSB, внутренние стены - из фанеры. Для обеспечения огнестойкости несущих конструкций используют обшивки из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов. Покрытие днища модуля выполняется из влагостойкой фанеры 15-18 мм. В известном модульном здании, выполненном малоэтажным, также не предусмотрен зазор между перекрытиями первого и второго этажа.
По совокупности признаков модульное здание по патенту №86634 [5] принято в качестве наиболее близкого аналога.
Техническим результатом заявленной полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик малоэтажного здания модульной конструкции, а именно:
повышение звукоизоляции, теплосбережения, экологичности, долговечности и прочности конструкции.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в малоэтажном здании модульной конструкции по варианту 1, содержащем несущий каркас из металлического профиля, являющегося фиксирующим элементом для рамной конструкции из деревянного бруса, на которой закреплены внутренняя и внешняя обшивки стен, перекрытия потолка и пола, согласно полезной модели потолочное перекрытие первого этажа и перекрытие пола второго этажа выполнены из древесного материала и разделены воздушным зазором при помощи распорного элемента, при этом в качестве распорного элемента использован обвязочный брус.
2
При этом обвязочный брус выполнен с размерами поперечного сечения 150×50 мм. При этом перекрытие первого этажа выполнено из деревянного бруса с размерами поперечного сечения 100×50 мм и слоя эковаты 100 мм.
2
При этом перекрытие пола второго этажа выполнено из деревянного бруса с размерами поперечного сечения 100×50 мм и слоя эковаты 150 мм.
При этом воздушный зазор между перекрытиями составляет 50 мм.
При этом промежуток между перекрытиями снабжен вентиляционными окнами.
Заявленный технический результат достигается также за счет того, что в малоэтажном здании модульной конструкции по варианту 2, содержащем несущий каркас из металлического профиля, являющегося фиксирующим элементом для рамной конструкции из деревянного бруса, на которой закреплены внутренняя и внешняя обшивки стен, перекрытия потолка и пола, согласно полезной модели потолочное перекрытие первого этажа и перекрытие пола второго этажа выполнены из древесного материала и разделены воздушным зазором при помощи распорного элемента, при этом в качестве распорного элемента использован обвязочный брус, при этом в зазор между первым и вторым этажами установлены закладные элементы для карниза, закрепленные фиксирующим брусом.
2
При этом обвязочный брус выполнен с размерами поперечного сечения 150×50 мм.
2
При этом перекрытие первого этажа выполнено из деревянного бруса с размерами поперечного сечения 100×50 мм и слоя эковаты 100 мм.
2
При этом перекрытие пола второго этажа выполнено из деревянного бруса с размерами поперечного сечения 100×50 мм и слоя эковаты 150 мм.
При этом воздушный зазор между перекрытиями составляет 50 мм.
При этом промежуток между перекрытиями снабжен вентиляционными окнами.
2
При этом закладные элементы выполнены из деревянного бруса с размерами поперечного сечения 150×50 мм.
2
При этом фиксирующий брус выполнен с размерами поперечного сечения 100×50 мм.
Полезная модель иллюстрируется следующими графическими материалами.
Фиг.1 - схема перекрытий малоэтажного здания с воздушным зазором по варианту 1.
Фиг.2 - вид соединительного узла (в сечении).
Фиг.3 - схема перекрытий малоэтажного здания с воздушным зазором и карниза по варианту 2.
Фиг.4 - сечение фиксирующего бруса в малоэтажном здании по варианту 2.
Малоэтажное здание модульной конструкции по варианту 1 (фиг.1, 2) содержит каркас 1 с внешними 2 и внутренними 3 обшивками и расположенным между ними утеплителем 4, а также потолок, пол крышу и инженерные коммуникации (не обозначены). Каркас 1 заявляемого модуля является несущим, в нем сочетается металлический каркас 1 и рамная конструкция 5 из деревянного бруса, на которой закреплены внутренняя и внешняя обшивки стен, перекрытия потолка и пола. Подробно конструкция каркасного модуля здания описана в полезной модели по патенту №86634 [5].
2
2
Рамная конструкция 5 (фиг.1, 2), выполнена из деревянного бруса, в качестве которого может быть использован сосновый брус сечением 150×50 мм. Брусья снабжены технологическими выступами и пазами, которые обеспечивают возможность плотного соединения брусьев в раму. Полученная рама по всему периметру не имеет зазоров, что позволяет получить единое замкнутое пространство для укладки утеплителя. Перекрытие 6 (фиг.1) первого этажа выполнено из бруса 150×50 мм, оно выполняет роль потолочного перекрытия первого этажа и организует пространство для укладки утеплителя (эковаты), рекомендуемый слой эковаты - 100 мм, внутренняя обшивка - фанера 18 мм.
2
На каркас сверху уложен обвязочный брус 7 рамы с размерами поперечного сечения 150×50 мм, придающий жесткость каркасу (фиг.1,2), и служащий распорным элементом для образования воздушного зазора 8 между перекрытиями. Воздушный зазор 8 между перекрытиями 6 и 9 составляет 50 мм.
2
Перекрытие 9 второго этажа, одновременно играющее роль пола, выполняют из бруса 150×50 мм, с обшивкой фанерой 18 мм и слоем эковаты 150 мм.
Промежуток 8 между перекрытиями 6 и 9 может быть снабжен вентиляционными окнами.
Эковата - экологически чистый целлюлозный материал, обладающий высокой тепло- и звукоизолирующей способностью, высокой биостойкостью (Интерненет-ресурс. Википедия). Тонковолокнистая структура эковаты обуславливает ее превосходную проникающую способность. Материал заполняет труднодоступные зазоры и углубления, образуя непрерывный и бесшовный теплоизоляционный контур, не требуя разборки существующих конструкций даже в случаях утепления уже эксплуатируемых конструкций. Целлюлозный утеплитель укладывают в полости перекрытий влажным способом с применением клея. При этом слой утеплителя в полу, стенах и перекрытии не имеет разрывов, а представляет собой монолитную массу. Такая конструкция перекрытий обеспечивает практически 100% теплосбережение.
2
При монтаже двухэтажного дома из объемных модулей, модули первого этажа устанавливаются без зазоров относительно друг друга, и крепление производится с помощью обвязочного бруса 7 с размерами поперечного сечения 150×50 мм. Брус крепится по периметру дома с помощью шурупов L=120 мм. Аналогично крепятся модули второго этажа. Подобная обвязка позволяет придать устойчивость всей конструкции дома, создает возможность создания воздушного промежутка между модулями первого и второго этажа.
Снаружи и изнутри каркас облицован листовым материалом, образуя внутреннее пространство 16, в котором расположены инженерные коммуникации. Внутренняя 3 и внешняя 2 обшивки служат для герметизации внутреннего пространства стены. Внутреннее пространство 16 заполняют утеплителем 4 (фиг.2).
Внешняя обшивка 2 каркаса выполнена из ориентированно-стружечной плиты OSB (или ОСП). Преимуществами использования плиты OSB являются: повышенная прочность; стабильность формы; устойчивость к погодным условиям: уникальные влагостойкие свойства плит OSB позволяют плите выполнять роль водонепроницаемого барьера, препятствуя проникновению влаги; долговечность; хорошая звукоизоляция; высокая эстетичность в отделке помещений благодаря ярко выраженной структуре натуральной древесины (Интернет-pecypc.www.belhouse.net).
Модульные здания по полезной модели строят в виде секций, или модулей. 95% здания готовят на заводе, а остальные 5% - на строительной площадке.
Предлагаемая полезная модель улучшает звукоизоляцию здания за счет применения
трехслойного перекрытия:
2
- первый слой - перекрытие первого этажа из бруса с размерами поперечного сечения 150×50 мм и слоя эковаты 100 мм, хорошего звуко- и теплоизолятора;
- второй слой - воздушный зазор 50 мм между перекрытиями;
2
- третий слой - перекрытие пола второго этажа из бруса с размерами поперечного сечения 150×50 мм и слоя эковаты 150 мм.
Предлагаемая конструкция полностью исключает передачу нагрузок от пола второго этажа на потолок первого этажа. Трехслойная конструкция перекрытия между первым и вторым этажами дома из объемных модулей позволяет до минимума сократить теплопотери.
Наличие воздушного зазора между перекрытиями обеспечивает естественную вентиляцию здания. Излишняя влажность в доме может стать причиной чрезмерной сырости, что, в свою очередь, может повлечь появление плесенных грибков и структурное разрушение дома. При естественной вентиляции воздухообмен осуществляется из-за разницы давления снаружи и внутри здания, благодаря перепаду давления этот промежуток работает по "принципу действия вытяжной трубы". В результате чего из ограждающей конструкции в окружающую среду удаляется атмосферная и внутренняя влага. Таким образом, наличие воздушного промежутка между перекрытиями повышает экологичность здания, его прочность и долговечность.
Вентилируемый воздушный промежуток снижает также и теплопотери, т.к. он практически является температурным буфером. Воздух в нем примерно на три градуса выше, чем снаружи.
Малоэтажное здание модульной конструкции по варианту 2 (фиг.1, 2, 3) содержит каркас 1 с внешними 2 и внутренними 3 обшивками и расположенным между ними утеплителем 4, а также потолок, пол крышу и инженерные коммуникации (не обозначены). Каркас 1 заявляемого модуля является несущим, в нем сочетается металлический каркас 1 и рамная конструкция 5 из деревянного бруса, на которой закреплены внутренняя и внешняя обшивки стен, перекрытия потолка и пола. Подробно конструкция каркасного модуля здания описана в полезной модели по патенту №86634 [5].
2
2
Рамная конструкция 5 (фиг.1, 2), выполнена из деревянного бруса, в качестве которого может быть использован сосновый брус сечением 150×50 мм. Брусья снабжены технологическими выступами и пазами, которые обеспечивают возможность плотного соединения брусьев в раму. Полученная рама по всему периметру не имеет зазоров, что позволяет получить единое замкнутое пространство для укладки утеплителя. Перекрытие 6 (фиг.1) первого этажа выполнено из бруса 150×50 мм, оно выполняет роль потолочного перекрытия первого этажа и организует пространство для укладки утеплителя (эковаты), рекомендуемый слой эковаты - 100 мм, внутренняя обшивка - фанера 18 мм.
2
На каркас сверху уложен обвязочный брус 7 рамы с размерами поперечного сечения 150×50 мм, придающий жесткость каркасу (фиг.1, 2), и служащий распорным элементом для
образования воздушного зазора 8 между перекрытиями. Воздушный зазор 8 между перекрытиями 6 и 9 составляет 50 мм.
2
Перекрытие 9 второго этажа, одновременно играющее роль пола, выполняют из бруса 150×50 мм, с обшивкой фанерой 18 мм и слоем эковаты 150 мм.
Промежуток 8 между перекрытиями 6 и 9 может быть снабжен вентиляционными окнами.
Эковата - экологически чистый целлюлозный материал, обладающий высокой тепло- и звукоизолирующей способностью, высокой биостойкостью (Интерненет-ресурс. Википедия). Тонковолокнистая структура эковаты обуславливает ее превосходную проникающую способность. Материал заполняет труднодоступные зазоры и углубления, образуя непрерывный и бесшовный теплоизоляционный контур, не требуя разборки существующих конструкций даже в случаях утепления уже эксплуатируемых конструкций. Целлюлозный утеплитель укладывают в полости перекрытий влажным способом с применением клея. При этом слой утеплителя в полу, стенах и перекрытии не имеет разрывов, а представляет собой монолитную массу. Такая конструкция перекрытий обеспечивает практически 100% теплосбережение.
2
При монтаже двухэтажного дома из объемных модулей, модули первого этажа устанавливаются без зазоров относительно друг друга, и крепление производится с помощью обвязочного бруса 7 с размерами поперечного сечения 150×50 мм. Брус крепится по периметру дома с помощью шурупов L=120 мм. Аналогично крепятся модули второго этажа. Подобная обвязка позволяет придать устойчивость всей конструкции дома, создает возможность создания воздушного промежутка между модулями первого и второго этажа.
2
В зазор 8 между первым и вторым этажами (фиг.3) установлены закладные элементы 10 для устройства карниза 12, выполненные из деревянного бруса с размерами поперечного сечения 150×50 мм.
2
Для придания жесткости конструкции к закладному элементу вертикально крепится фиксирующий брус 11 (фиг.4). Фиксирующий брус выполнен с размерами поперечного сечения 100×50 мм. Такая конструкция позволяет надежно выполнять карниз 12 до 150 см в ширину с длиной без ограничения. Конструкция карниза не требует устройства дополнительных опор, позволяет более рационально использовать придомовое пространство. Выполнение карниза согласно полезной модели способствует теплосбережению, защищая здание от ветра и осадков. Кроме того, карниз выполняет роль элемента украшения фасада, а также позволяет решить проблему тени для окон первого этажа.
Снаружи и изнутри каркас облицован листовым материалом, образуя внутреннее пространство 16, в котором расположены инженерные коммуникации. Внутренняя 3 и внешняя 2 обшивки служат для герметизации внутреннего пространства стены. Внутреннее пространство 16 заполняют утеплителем 4 (фиг.2).
Внешняя обшивка 2 каркаса выполнена из ориентированно-стружечной плиты OSB (или ОСП). Преимуществами использования плиты OSB являются: повышенная прочность; стабильность формы; устойчивость к погодным условиям: уникальные влагостойкие свойства плит OSB позволяют плите выполнять роль водонепроницаемого барьера, препятствуя проникновению влаги; долговечность; хорошая звукоизоляция; высокая эстетичность в отделке помещений благодаря ярко выраженной структуре натуральной древесины (Интернет-pecypc.www.belhouse.net).
Предлагаемая конструкция полностью исключает передачу нагрузок от пола второго этажа на потолок первого этажа. Трехслойная конструкция перекрытия между первым и вторым этажами дома из объемных модулей позволяет до минимума сократить теплопотери.
Наличие воздушного зазора между перекрытиями обеспечивает естественную вентиляцию здания, повышает экологичность здания, его прочность и долговечность.
Вентилируемый воздушный промежуток снижает также и теплопотери, т.к. он практически является температурным буфером. Воздух в нем примерно на три градуса выше, чем снаружи.
Выполнение карниза, согласно полезной модели, также способствует теплосбережению, защищая от ветра и осадков.
Заявляемое малоэтажное здание модульной конструкции (варианты) найдет широкое применение, т.к. изготавливается с использованием распространенных экологически чистых строительных материалов и обеспечивает повышенную звукоизоляцию, теплосбережение, экологичность, долговечность и прочностьи конструкции.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент на полезную модель №8387 «Малоэтажный дом». Опубликовано 16.11.1998.
2. Патент на полезную модель №45761 ДВУХУРОВНЕВЫЙ ЗАГОРОДНЫЙ ДОМ "WOODSTONE 2" (ВАРИАНТЫ) Опубликовано: 27.05.2005.
3. Патент на изобретение №2312191 СПОСОБ МОНТАЖА МОДУЛЬНОГО ЗДАНИЯ (ВАРИАНТЫ). Опубликовано 2007.12.10.
4. Патент на изобретение №2203368. ЗДАНИЕ МОДУЛЬНОГО ТИПА Опубликовано27.04.2003
5. Патент на полезную модель №86634 КАРКАСНЫЙ МОДУЛЬ ЗДАНИЯ. Опубликовано 2009.09.10 - наиболее близкий аналог.