СПОСОБ СОЗДАНИЯ МОДУЛЬНОЙ ОБЪЕМНО-ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ
METHOD TO CREATE MODULAR VOLUMETRIC AND SPATIAL STRUCTURE

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям сложных объемно-пространственных потолков и стен.
В настоящее время для организации жилых и общественных зон зданий широко применяется различные способы возведения объемно-пространственных конструкций, с применением различных строительных материалов: кирпича, строительных блоков, монолитных конструкций, строительных панелей, плоскостных материалов и каркасов. Наибольшее распространение для организации жилых и общественных зон имеет способ возведения объемно-пространственных конструкций, основанный на применении металлического каркаса и гипсокартонных листов. Таким способом образуют (создают) стены и потолки помещений, перегородки, ниши, выступы и прочие архитектурные элементы, придающие помещениям форму и вид, наиболее полно отвечающий требованиям заказчика.
Способ возведения объемно-пространственных конструкций из наборного металлического каркаса и гипсокартона широко распространен и детально описан в нормативных, технических и учебных материалах. В частности, указанный способ исчерпывающе описывается в следующих источниках:
- Конева Л.С. Гипсокартон: арки, стены, потолки, монтаж, инструменты, технологии. Серия: Строительство и ремонт - советы профессионалов. - Одесса, Литературный бульвар, 2010. - 320 с.: ил. / Практическое пособие.
- Руденко В.И. Потолки из гисокартона: устройство и дизайн. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. - 256 с. / Стройвариант.
- Технологии. Поверхности сложных форм. Строим вместе с Кнауф / Справочно-учебное издание фирмы Кнауф. - М.: Кнауф, 2000. - (Копия прилагается).
- ГОСТ 6266-97. Листы гипсокартонные. Технические условия.
- ГОСТ Р 51829-2001. Листы гипсокартонные. Технические условия.
- Свод правил по проектированию и строительству. Ограждающие конструкции с применением гипсокартонных листов. - М.: СП 55-101-2000.
- Свод правил по проектированию и строительству. Конструкции с применением гипсокартонных листов. - М.: СП 55-102-2001 и т.д.
Способ создания объемно-пространственной конструкции из металлического каркаса и гипсокартона выбран в качестве прототипа и представляет собой поэтапное изготовление непосредственно на строительном объекте металлического каркаса, создаваемого из стандартизированных металлических профилей, которые впоследствии обшивают листами гипсокартона, которые прикрепляют к металлическому каркасу при помощи метизов. При этом металлический каркас крепят к конструктивным элементам строений и изготавливают с учетом особенностей объемно-пространственной конструкции, заранее создавая в каркасе элементы, формирующие основу для поверхности объемно-пространственной конструкции. Листы гипсокартона прикрепляют к каркасу в один или два слоя, создавая поверхность объемно-пространственной конструкции, обращенную к человеку. После возведения объемно-пространственной конструкции поверхность конструкции подвергают дополнительной обработке (шпатлюют, красят и т.п.), улучшающей ее потребительские качества.
Таким же способом из гиспокартона и металлического наборного каркаса изготавливают «подвесные» потолки, которые крепят к нижней поверхности перекрытия строения. Такие потолки могут иметь очень развитую, многоуровневую конструкцию. Форма частей, образующих такой потолок, также весьма разнообразна, здесь применяют прямые линии и дуги, углы, окружности, эллипсы и т.п. элементы. Производство такого многоуровневого подвесного потолка или стены требует существенных временных и трудовых затрат. Кроме того, для производства сложных многоуровневых конструкций, имеющих ниши, выступы и криволинейные поверхности, требуется высокая квалификация рабочих, изготавливающих данную конструкцию. Создание пространственных конструкций, отличающихся художественным стилем и гармоничными пропорциями, требует наличия у разработчика художественного вкуса и специального образования. Производство сложных пространственных конструкций всегда требует предварительного проектирования, компьютерного моделирования и визуализации. Негативным фактором, увеличивающим стоимость конструкции в целом, также является повышенный по сравнению с простой конструкцией стены или потолка расход материала (каркаса, гипсокартона, шпатлевок, метизов и т.п.). Все эти факторы увеличивают полную окончательную стоимость пространственной конструкции. Разделение работы на последовательные этапы проектирования и изготовления увеличивает сроки сдачи конструкции заказчику. Описанная совокупность негативных факторов - сложность проектирования и изготовления, дороговизна и длительность исполнения проекта и самой конструкции является недостатком способа возведения пространственных конструкций сложной формы, изготавливаемых из наборного металлического каркаса и гипсокартона.
Задача заявляемого изобретения - способа возведения сложной объемно-пространственной конструкции - состоит в сокращении трудозатрат на проектирование и изготовление объемно-пространственной конструкции, упрощении изготовления объемно-пространственной конструкции и сокращении полной стоимости возведенной объемно-пространственной конструкции при сохранении потребительских качеств, присущих прототипу.
Поставленная задача решается путем применения способа возведения объемно-пространственной конструкции из типовых частей объемно-пространственной конструкции (далее - модулей). Указанные модули заранее изготавливают на специализированном производстве и доставляют на место установки, далее их составляют и крепят к несущим элементам строения. Будучи соединенными вместе, модули образуют единую объемно-пространственную конструкцию. При этом модули изготавливают на производстве серийно, типовых форм и размеров, без учета проекта конкретной объемно-пространственной конструкции. При проектировании конкретной объемно-пространственной конструкции используют типовые решения и приемы, которые реализуются благодаря применению типовых форм и размеров.
Особенности заявленного изобретения состоят в том, что:
- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции представляют собой простые стереометрические формы, а именно: прямые и дугообразные Г- и С-образные балки, ниши и кессоны различного сечения, а также их секторы и части, другие формы;
- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции имеют одинаковые значения размеров высоты и глубины. В соответствии с этими размерами модули объединяются в типовые группы - «коллекции». «Коллекции» представляют собой набор готовых решений по формированию объемно-пространственной конструкций, которые могут быть выполнены из модулей, входящих в данную коллекцию;
- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции имеют стандартизированные по размеру и форме сопрягаемые стороны, что позволяет собирать из типовых модулей разнообразные объемно-пространственные конструкции в зависимости от предпочтений заказчика;
- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции могут иметь улучшенную поверхность, образованную в момент производства, благодаря чему такая поверхность не требует дополнительной обработки (объем дополнительных работ сокращается);
- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции имеют стандартизированные установочные размеры и стандартизированные, изготовленные при производстве установочные отверстия и места для крепежа;
- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции могут быть изготовлены из пористых материалов (пористые или ячеистые бетоны на различных вяжущих, пористые или вспененные пластики) или материалов с низким удельным весом, что позволяет применять их в современном строительстве, не перегружая перекрытий сооружений и применяя обычный строительный крепеж;
- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции могут изготавливаться с применением широко распространенных технологий и материалов, в частности применение гипса как материала модулей позволяет соответствовать современным экологическим требованиям;
- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции могут иметь в своем теле ниши для коммуникаций или иметь интегрированные коммуникации, что позволяет придавать объемно-пространственной конструкции дополнительные свойства (вентиляция, освещение);
- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции могут иметь в составе материала, из которого они изготовлены, добавки изменяющие (улучшающие) потребительские свойства всего изделия, окрашивая изделия или придавая ему такие новые свойства, как влагостойкость, стойкость к развитию микроорганизмов, другие свойства;
- объемно-пространственная конструкция, составленная из типовых частей (модулей), может образовывать сложный многоуровневый подвесной потолок или сложную многоуровневую стену или перегородку.
Преимущество заявляемого изобретения состоит в упрощении проектирования и производства сложных объемно-пространственных конструкций, сокращении времени проектирования и производства, сокращении отходов материала. Кроме того, новый способ возведения объемно-пространственных конструкций дает возможность применения неквалифицированного рабочего труда для проектирования и производства конкретных сложных объемно-пространственных конструкций, при этом не происходит потеря качества конечного изделия из-за того, что создание каталога типовых проектов производится квалифицированными специалистами, а размеры типовых модулей стандартизированы и возобновляемы за счет применения многократно используемых опалубок. Также преимущество предложенного способа возведения сложных объемно-пространственных конструкций состоит в улучшении потребительских свойств помещений, где применены объемно-пространственные конструкции, состоящие из типовых частей (модулей), за счет того, что готовые решения для формирования объемно-пространственных конструкций потолка или стен отличаются художественным стилем и гармоничными пропорциями. Кроме того, разнообразие готовых решений на основе типовых частей одной коллекции и возможность создания на основе типовых частей индивидуального решения способствует неповторимости дизайна помещения, что является важным потребительским качеством жилых и общественных помещений. При этом достигается удешевление объемно-пространственной конструкции за счет снижения себестоимости при производстве и применении менее квалифицированного труда при монтаже модулей. Происходит экономия времени за счет простоты монтажа модулей по типовым схемам. Такие модули могут быть смонтированы потребителями самостоятельно.
Эскиз общего вида объемно-пространственной конструкции, состоящей из типовых частей (модулей), выполненной как подвесной потолок жилой комнаты, представлен на фиг.1, где приняты следующие обозначения:
1 - стены помещения (жилой комнаты);
2 - перекрытие помещения;
3 - дверной проем;
4 - типовые модули ⊥-образной формы, сегменты кольца, длина которых соответствует дуге с угловой мерой 0,3927 рад;
5 - типовые балки L-образной формы;
6 - вставки из гипсокартона.
Реализация изобретения в виде новаторского способа возведения сложных объемно-пространственных конструкций, состоит из двух этапов:
- этап 1 - производство типовых модулей;
- этап 2 - создание сложной объемно-пространственной конструкции.
Этап 1. Производство типовых модулей. В соответствии с планом выпуска продукции, в числе прочих типовых модулей, предприятие производит и направляет на склад, а далее в сбытовую сеть, следующие типовые модули:
- типовой модуль ⊥-образного сечения, являющийся сегментом кольца, длина которого соответствует дуге с угловой мерой 0,3927 рад
- типовой модуль - балка L-образного сечения, длиной 2 метра.
Этап 2. Создание сложной объемно-пространственной конструкции. Используя каталог типовых проектов сложных объемно-пространственных конструкций, потребитель выбирает наиболее подходящий для него вариант. В соответствии со спецификацией типового проекта и с учетом размеров и особенностей помещения, где будет смонтирована объемно-пространственная конструкция, потребитель приобретает необходимые для реализации данного проекта типовые модули. Далее, в соответствии со спецификацией типового проекта производит разметку и изготовление установочных отверстий, подрезку балок L-образного сечения до необходимого размера и крепление модулей к несущей поверхности (в приведенном примере к потолку). Укрепленные на потолке модули вместе образуют сложную объемно-пространственную конструкцию.
Конструктивно модульную объемно-пространственную конструкцию создаются следующим образом (на примере жилой комнаты).
Жилое помещение, в частности жилая комната многоквартирного дома, образовано стенами 1, перекрытием верхнего этажа 2 и перекрытием нижнего этажа (на фиг.1 не представлено) и имеет дверной проем 3, организованный в открытом тамбуре, ведущем в смежное помещение. На перекрытии верхнего этажа устроена сложная модульная объемно-пространственная конструкция - многоуровневый подвесной потолок с закарнизной подсветкой. Такая модульная объемно-пространственная конструкция - многоуровневый подвесной потолок- состоит из модулей ⊥-образного сечения 4, балок L-образного сечения 5, металлического каркаса (на фиг.1 не виден) и гипсокартона 6. Модули 4 и балки 5 изготовлены из пеногипса - пористого бетона на основе гипсового вяжущего и являются основой модульной объемно-пространственной конструкции. Условно-модульную объемно-пространственную конструкцию можно разделить на несколько частей. Одна характерная часть - сектор кольца с длиной дуги 90° (1,57 рад), расположенный над входом в комнату. Эта часть модульной объемно-пространственной конструкции состоит из четырех одинаковых типовых модулей ⊥-образного сечения 4 (границы каждого модуля указаны на фиг.1 пунктиром). Здесь модули примыкают друг к другу без зазоров, образуя сплошное тело модульной объемно-пространственной конструкции. Другая часть модульной объемно-пространственной конструкции состоит из четырех лучей, отходящих от дуги по нормалям. Каждый из этих лучей сформирован двумя балками L-образного сечения 5, расположенными тыльными сторонами друг к другу. Здесь балки L-образного сечения 5 образуют края модульной объемно-пространственной конструкции. Свободное пространство между балками 5 закрыто листами гипсокартона 6, соответствующего размера (границы каждого модуля - балки, указаны на фиг.1 пунктиром). Типовые модули ⊥-образного сечения 4 и балки L-образного сечения 5 имеют в своем теле жесткий пространственный каркас (на фиг.1 не виден), помещенный в тело модулей на этапе их производства, служащий для улучшения потребительских свойств изделий, усиления конструкции и облегчения монтажа. Каркас балок L-образного сечения 5, помимо прочего, выходит с тыльной стороны за пределы тела балки L-образного сечения 5. Благодаря этому имеется возможность связи двух соседних балок L-образного сечения 5 между собой наборным металлическим каркасом и крепление к этому каркасу листов гипсокартона 6 соответствующей формы и размера для сокрытия внутреннего пространства между балками L-образного сечения 5. Типовые модули ⊥-образного сечения 4 и балки L-образного сечения 5 прикреплены к перекрытию верхнего этажа при помощи анкерного крепления. Анкерные крепления устанавливают через сформированные на этапе производства технологические отверстия в теле модулей. После установки анкерных креплений технологические отверстия скрывают при помощи доступной технологии отделки. Для придания модулям 4 и 5 улучшенных потребительских качеств в состав пеногипса, на этапе затворения гипсового теста введена армирующая добавка - фиброволокно. Модули 4 и балки 5 имеют поверхностный слой из картона, благодаря чему улучшаются потребительские характеристики изделий, сокращается потребность в дополнительной обработке поверхностей модулей 4 и 5. При этом часть модульной объемно-пространственной конструкции выполнена без зазоров - сопряжение модулей ⊥-образного сечения 4 между собой и между модулями и стенами, а часть модульной объемно-пространственной конструкции выполнена с зазорами в местах примыкания балок L-образного сечения 5 к модулям ⊥-образного сечения 4. Места примыкания балок 5 к модулям 4 дополнительно обрабатывают шпатлевкой для сокрытия места примыкания. Кроме того, дополнительной обработки требуют места примыкания балок L-образного сечения 5 к листам гипсокартона 6. После монтажа всей объемно-пространственной конструкции возможные дефекты устраняют традиционными операциями (шпатлевка, ошкуривание), а саму конструкцию красят в соответствии с художественным замыслом заказчика. В теле модулей ⊥-образного сечения 4 и балок L-образного сечения 5 при их изготовлении формируют технологические каналы и полости, необходимые для прокладки электропроводки, питающей световые устройства, и для размещения блоков питания и управления световыми устройствами. Световые устройства представляют собой гибкие светодиодные ленты, имеющие на своей тыльной стороне липкий слой, по средствам которого светодиоды крепят к инженерной арматуре, интегрированной в тело модулей 4 и балок 5 при их изготовлении таким образом, что лицевая часть инженерной арматуры находится на поверхности модулей 4 и балок 5. Инженерную арматуру в данном случае используют для надежного крепления светодиодов и для отвода от светодиодов излишнего тепла.
Вариант конкретного выполнения модульной объемно-пространственной конструкции с применением типовых модулей представлен на фиг.2.
Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению со способом-прототипом и другими способами устройства объемно-пространственной конструкции позволяет упростить монтаж объемно-пространственной конструкции с одновременным улучшением качества конечной конструкции и потребительских свойств помещения за счет создания объемно-пространственной конструкции, отличающейся художественным стилем, гармоничными пропорциями и точностью размеров модулей.
Технический результат от применения предлагаемого изобретения выражается в снижении трудозатрат на производство модульной объемно-пространственной конструкции, упрощении ее производства и монтажа, увеличении качества конечного изделия за счет более полного соответствия размеров конечного изделия и его частей проекту.