Каркасный модуль здания
Полезная модель относится к модульному объемно-каркасному строительству и может быть использована в малоэтажном домостроении для возведения жилых домов, общественных зданий и сооружений. Техническим результатом является обеспечение более высокой прочности конструкции каркаса и повышенной сейсмоустойчивости при сохранении высокой скорости сборки, повышение транспортабельности, а также улучшение его эксплуатационных характеристик, в том числе обеспечение эффективной теплоизоляции (отсутствие "мостиков холода"), пожаробезопасности, коррозионной стойкости. Заявляемый технический результат достигается тем, что в каркасном модуле здания, содержащем каркас с внешней и внутренней обшивками и расположенным между ними утеплителем, потолок, пол и крышу, и инженерные коммуникации, согласно полезной модели каркас модуля является несущим и выполнен из металлического профиля, образующего жесткую пространственно-замкнутую систему, при этом профиль 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. При этом в металлическом каркасе по периметру верхней части предусмотрены строповочные элементы. При этом в качестве металлического профиля используют стальной швеллер. При этом 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. При этом в качестве утеплителя используют целлюлозный утеплитель эковату. При этом внешние стены выполнены из ориентированно-стружечной плиты ОSВ. При этом внутренние стены выполняются из фанеры. При этом для обеспечения огнестойкости несущих конструкций используют обшивки из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов. При этом покрытие днища модуля выполняется из влагостойкой фанеры 15-18 мм. При этом металлический каркас модуля имеет антикоррозийное покрытие. 1 н.п., 10 з.п., 4 илл.
Полезная модель относится к модульному объемно-каркасному строительству и может быть использована в малоэтажном домостроении для возведения жилых домов, общественных зданий и сооружений.
Известна объемно-каркасная технология возведения зданий (называемая североамериканской технологией), при которой основу стен составляет несущий деревянный каркас, обшиваемый снаружи и изнутри различными материалами, с заполнением внутреннего пространства стены утеплителем.
Деревянный каркас из высушенного соснового бруса снаружи обшит ЦСП (цементно-стружечная плита), гидро- и ветрозащитной мембранной пленкой (Juta, Стройизол). Пленка защищает конструкции от ветрового напора и воды, и одновременно пропускает пары влаги изнутри, что позволяет утеплителю и древесине постоянно находиться в сухом состоянии. С внутренней стороны каркаса уложен утеплитель, например, "ISOVER". Каркас закрыт пароизоляционной пленкой, которая, в свою очередь, защищает утеплитель и деревянный каркас от проникновения влаги изнутри помещения. На внутренней стороне каркаса закреплен гипсокартонный лист (ГКЛ Knauf), выполняющего роль подготовительного слоя для чистовой отделки. Известное производство каркасных домов обеспечивает высококачественную внутреннюю подготовку помещений для чистовой отделки уже на стадии изготовления каркаса (см.http://www.domanarodu.ru/technology/) [1]. В заводских условиях изготавливают части строения, затем они перевозятся на строительную площадку, и из них, как из кубиков, в кратчайшие сроки на заранее возведенном фундаменте монтируется одно- или двухэтажный дом.
Однако дома, построенные по известной технологии, не обладают достаточной жесткостью каркаса, что обусловливает и сложность при погрузочно-разгрузочных работах и транспортировке деревянного каркаса к месту строительства, а также недостаточной сейсмоустойчивостью.
Известно модульное здание (варианты) по патенту на полезную модель 65924 [2], включающее средство доставки модульного здания на строительную площадку. Известное модульное здание содержит каркас из дерева или металла, внешние и внутренние стены и расположенный между ними утеплитель.
При сборке модуля в заводских условиях стены модуля крепят к основанию в собранном виде, что создает разрывы между слоями утеплителя и слабости конструкции в линиях сопряжения стен основания и перекрытия.
Известна колонна для легкой конструкции, состоящая из нескольких патрубков, к которым прикреплены профили, полки которых образуют пазы для крепления продольных брусьев и перегородок (см. патент FR 
2667636, МПК8 Е04С 3/30, опубл. 10.04.92 г.) [3].
Недостатками такой конструкции является сложность изготовления и жесткости крепления элементов между собой. Кроме того, металлические части образуют "мостики холода".
Известна конструктивная система для строительства малоэтажных зданий (патент 62128 на полезную модель [4], состоящая из сформированных на базе рамных каркасов: наружных несущих стен, внутренних несущих стен, и пр. Все элементы конструктивной системы изготовлены из тонкостенных стальных профилей, которые соединены разъемным соединением с целью формирования укрупненных конструктивных элементов и создания каркаса здания. Для элементов наружных ограждающих конструкций - наружных стен и чердачных перекрытий предусмотрено применение профилей с перфорированной стенкой, исключающих образование «мостиков холода». Теплозвукоизолирующий материал в наружных ограждающих конструкциях располагается в пределах высоты сечения элементов каркаса и защищается специальными пленками и обшивкой с обеих сторон. Для обеспечения требуемой огнестойкости несущих конструкций используются обшивки из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов. Коррозионная стойкость стальных элементов конструкций обеспечивается антикоррозионным покрытием.
Указанная конструктивная система также не обладает достаточной жесткостью каркаса, что обусловливает сложность при погрузочно-разгрузочных работах и транспортировке модуля месту строительства, а также недостаточной сейсмоустойчивостью. Известная конструктивная система для строительства малоэтажных зданий является наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение более высокой прочности конструкции каркаса и повышенной сейсмоустойчивости при сохранении высокой скорости сборки, повышение транспортабельности, а также улучшение его эксплуатационных характеристик, в том числе обеспечение эффективной теплоизоляции (отсутствие "мостиков холода"), пожаробезопасности, коррозионной стойкости.
Заявляемый технический результат достигается тем, что в каркасном модуле здания, содержащем каркас с внешней и внутренней обшивками и расположенным между ними утеплителем, потолок, пол и крышу, и инженерные коммуникации, согласно полезной модели каркас модуля является несущим и выполнен из металлического профиля, образующего жесткую пространственно-замкнутую систему, при этом профиль 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.
При этом в металлическом каркасе по периметру верхней части предусмотрены строповочные элементы.
При этом в качестве металлического профиля используют стальной швеллер.
При этом 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.
При этом в качестве утеплителя используют целлюлозный утеплитель эковату.
При этом внешние стены выполнены из ориентированно-стружечной плиты OSB.
При этом внутренние стены выполняются из фанеры.
При этом для обеспечения огнестойкости несущих конструкций используют обшивки из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов.
При этом покрытие днища модуля выполняется из влагостойкой фанеры 15-18 мм.
При этом металлический каркас модуля имеет антикоррозийное покрытие.
Заявляемый каркасный модуль здания поясняется следующими графическими материалами.
Фиг.1 - общая схема каркасного модуля.
Фиг.2 - вид рамной конструкции из деревянного бруса.
Фиг.3 - вид соединительного узла модульного каркаса (в сечении).
Фиг 4 - вид сверху каркасного модуля.
Каркасный модуль здания (фиг.1, 3) содержит каркас 1 с внешними 3 и внутренними 4 обшивками и расположенным между ними утеплителем 5, а также потолок, пол крышу и инженерные коммуникации (не обозначены). Каркас 1 заявляемого модуля является несущим, в нем сочетается металлический каркас 9 и рамная конструкция 10 из деревянного бруса. Металлический каркас 9 выполнен из профиля 11, в качестве которого может быть использован стандартный стальной швеллер, например 12 по ГОСТ8240-89. Сварной металлический каркас образует жесткую пространственно-замкнутую неизменяемую конструкцию, обеспечивая повышенную сейсмоустойчивость здания, что имеет значение для строительства в районах сейсмической активности. Кроме того, повышается транспортабельность модуля, т.к. возможно перемещение всего модуля как жесткого целого, при этом не возникают разрушительные усилия и напряжения в его элементах. Металлический каркас 9 по периметру верхней части снабжен строповочными элементами 16 с резьбовыми отверстиями 17, в которые устанавливаются рым-болты 18 при транспортировке модуля в сборочном цехе или на строительную площадку. Элементы 16 могут быть выполнены в виде металлических косынок, приваренных в углах верхней части каркаса.
Рамная конструкция 10 (фиг.2, 4), выполненная из деревянного бруса, является основой для крепления внутренней и внешней обшивок каркаса для потолка, стен и пола модуля. В качестве такого бруса 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.
Швеллер 11 металлического каркаса жестко соединен с нижним 12 и верхним 13 поясами рамы, в свою очередь жестко соединенными вертикальными стойками 14 рамы (фиг.2, 4).
Снаружи и изнутри каркас облицован листовым материалом, образуя внутреннее пространство 16, в котором расположены инженерные коммуникации. Внутренняя 4 и внешняя 3 обшивки служат для герметизации внутреннего пространства стены. Внутреннее пространство 16 заполняют утеплителем 5. В качестве эффективного утеплителя используют целлюлозный утеплитель - эковату. 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 между внешней и внутренней частями каркаса влажным способом с применением клея. При этом слой утеплителя в полу, стенах и перекрытии не имеет разрывов, а представляет собой монолитную массу толщиной не менее 10 см. В результате внутреннее пространство 16 полностью замоноличено утеплителем 5. Такая конструкция обеспечивает практически 100% теплосбережение.
Все элементы металлического каркаса расположены вне зоны холода, т.к. снаружи закрыты брусом и утеплены слоем утеплителя толщиной 10 см и более, в зависимости от региона эксплуатации, что полностью исключает «мостики холода».
Внешняя обшивка 3 каркаса выполнена из ориентированно-стружечной плиты OSB (или ОСП). Преимуществами использования плиты OSB являются: повышенная прочность: землетрясения в Калифорнии и Японии показали, что стеновые конструкции домов каркасного типа, в которых в качестве обшивки были использованы плиты OSB, их выдержали, в отличие от домов, стены которых были построены из кирпича и бетона; способность удерживать шурупы и гвозди у OSB приближена к натуральному древесному массиву (физико-механические показатели у OSB выше в 2,5 раза, чем у ДСП); 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-ресурс.www.belhouse.net).
Внутренняя обшивка 4 каркаса выполнена из фанеры. Покрытие днища модуля выполнено из влагостойкой фанеры 15-18 мм. Дополнительно днище покрывают противогрибковой краской.
Модульные здания по полезной модели строят в виде секций, или модулей. 95% здания готовят на заводе, а остальные 5% - на строительной площадке.
Процесс сборки в цехе осуществляют следующим образом. Собирают нижнюю панель пола и в готовом виде укладывают на место. Поверх устанавливают заготовленный металлический каркас 9. В пазы выступающих частей брусьев 14 устанавливают заготовки рамы 10, закрывающие металлический каркас. Части рамы и металлического каркаса скрепляют болтовым соединением, что также способствует усилению конструкции, исключая деформации. Деревянные рамы устанавливают с шагом 50 см (фиг.4).
На смонтированный таким образом каркас сверху укладывают верхний 15 обвязочный брус рамы, придающий жесткость каркасу, и который может служить основанием для межэтажного перекрытия (фиг.4).
Изготовленный на заводе модуль транспортируют на стройплощадку. При этом краном его зацепляют за рым-болты 18 в строповочных элементах 16, и грузят на платформу для транспортировки. После установки на стройплощадке рымболты выкручивают, а отверстия закрывают монтажной пеной. При необходимости перемещения здания отверстия очищают, устанавливают рым-болты, зацепляют модуль краном и переносят на другое место.
Заявляемый каркасный модуль за счет сборки в производственных условиях, имеет низкую себестоимость, транспортабельность, высокие эксплуатационные характеристики, в том числе эффективную теплоизоляцию, полное исключение "мостиков холода", повышенную сейсмоустойчивость.
Выполнением каркаса заявляемого модуля несущим, с сочетанием металлического каркаса и рамной конструкции из деревянного бруса с болтовым соединением достигается высокая прочности конструкции и повышенная сейсмоустойчивость. Повышение транспортабельности достигается за счет прочности конструкции каркаса и наличия строповочных элементов с отверстиями для рым-болтов.
Улучшение эксплуатационных характеристик, в том числе обеспечение эффективной теплоизоляции (отсутствие "мостиков холода") достигается за счет плотной деревянной рамной конструкции, полностью закрывающей металлический каркас; применения эффективного целлюлозного утеплителя-эковаты. Коррозионная стойкость достигается за счет антикоррозионного покрытия металлических частей каркаса. Обеспечение огнестойкости несущих конструкций осуществляется за счет использования обшивки из плит OSB, гипсокартонных или гипсоволокнистых листов.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Описание технологии каркасно-деревянного домостроения. Интернет-ресурс. http://www.domanarodu.ru/technology/.
2. Патент на полезную модель 65924. Модульное здание (варианты) и средство доставки модульного здания на строительную площадку.
3. Патент FR 2667636, МПК8 Е04С 3/30, опубл. 10.04.92 г.).
4. Патент на полезную модель 62128. Конструктивная система для строительства малоэтажных зданий (наиболее близкий аналог).
1. Каркасный модуль здания, содержащий основание, каркас с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем, потолок, пол и крышу, и инженерные коммуникации, отличающийся тем, что каркас модуля является несущим и выполнен из металлического профиля, образующего жесткую пространственно-замкнутую систему, при этом профиль 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.
2. Каркасный модуль здания по п.1, отличающийся тем, что металлический каркас по периметру верхней части снабжен строповочными элементами.
3. Каркасный модуль здания по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлического профиля используют стальной швеллер.
4. Каркасный модуль здания по п.1, отличающийся тем, что концы брусьев снабжены технологическими выступами и пазами для обеспечения плотного соединения брусьев в раму.
5. Каркасный модуль здания по п.1, отличающийся тем, что рамная конструкция выполнена из соснового бруса сечением 150×50 мм.
6. Каркасный модуль здания по п.1, отличающийся тем, что в качестве утеплителя используют целлюлозный утеплитель эковату.
7. Каркасный модуль здания по п.1, отличающийся тем, что внешние стены выполнены из ориентированно-стружечной плиты OSB.
8. Каркасный модуль здания по п.1, отличающийся тем, что внутренние стены выполнены из фанеры.
9. Каркасный модуль здания по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения требуемой огнестойкости несущих конструкций используются обшивки из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов.
10. Каркасный модуль здания по п.1, отличающийся тем, что покрытие днища модуля выполняется из влагостойкой фанеры 15-18 мм.
11. Каркасный модуль здания по п.1, отличающийся тем, что металлический каркас имеет антикоррозийное покрытие.
