Монолитная строительная конструкция здания или сооружения

Техническое решение относится к области строительства, а именно к технологии каркасно-монолитного и сборно-каркасного домостроения и может быть востребовано при возведении стен, перекрытий, перегородок и других конструктивных элементов зданий или сооружений, используемых, как в гражданском строительстве, так и в различных отраслях промышленности. Техническая задача данного предложения - сокращение сроков строительства, повышение сроков эксплуатации, снижение стоимости строительства, минимизация затрат на строительные материалы и повышение эффективности работы. Сущность технического решения - монолитная строительная конструкция здания или сооружения - содержит основание, несущие опорные элементы, стеновое ограждение и перекрытие, при этом стеновое ограждение представлено в виде каркаса из несущих опорных элементов с наружными и внутренними щитами несъемной опалубки, и заполнителя внутреннего пространства между щитами опалубки, образующего с последними монолитную стеновую панель здания, причем заполнитель представлен, предпочтительно, в виде пеногипса, а несущие опорные элементы каркаса выполнены в виде вертикально расположенных досок, прикрепленных к внутренним поверхностям соответственно наружного и внутреннего щитов несъемной опалубки узким кантом доски, а перекрытие выполнено в виде, установленных на верхних торцах стен, опорных элементов, предпочтительно досок, нижний опорный кант каждой из которых выполнен армированным по всей длине для усиления прочности на растяжение, а на боковых плоскостях досок на всю их длину укреплены опорные бруски, на которых торцами размещен настил, замоноличенный сверху по всей его площади. 2. з.п. ф-лы, 4 - ил.

Техническое решение относится к области строительства, а именно к технологии каркасно-монолитного и сборно-каркасного домостроения и может быть востребовано при возведении стен, перекрытий, перегородок и других конструктивных элементов зданий или сооружений, используемых, как в гражданском строительстве, так и в различных отраслях промышленности.

Известна ограждающая конструкция, состоящая из металлического каркаса, закрепленного в фундаменте, и содержащая ограждающие панели, закрепленные между стойками каркаса, и внутреннюю и наружную облицовку, при этом стойки каркаса выполнены из металлической трубы с сечением, зависящим от расчетной несущей способности каркаса, и установлены с шагом, соответствующим ширине ограждающих панелей, причем ограждающие панели выполнены теплоизоляционными-многослойными с толщиной, превышающей толщину вертикальных стоек каркаса, и установлены по внутренней стороне каркаса в одной плоскости с вертикальными стойками с образованием за счет разницы между толщиной стойки и панели промежуточных полостей, заполняемых утеплителем, изолирующим стойки каркаса от внешнего воздействия. Ширина ограждающих панелей соответствует ширине листового материала внешней обшивки ограждающих панелей. Стойки каркаса выполнены из металлической трубы квадратного сечения. Стойки каркаса выполнены из металлической трубы прямоугольного сечения. Сваи фундамента расположены на одной оси с каждой вертикальной стойкой каркаса. Вертикальные стойки каркаса снабжены пластинами для крепления мауэрлата. (Р.Ф., пат. на П.М. 87180, кл. E04B 1/08 от 27.09.2009).

Недостаток данного предложения заключается в том, что оно является излишне материалоемким и трудоемким для его осуществления.

Известна ограждающая конструкция для постройки здания, содержащая стеновые панели, выполненные из теплоизолирующего материала, неподвижно помещенного в несущий металлический профиль, панели соединены между собой с образованием единого каркаса ограждения, при этом конструкция содержит однослойные панели, содержащие в качестве теплоизолирующего материала минераловатную плиту из базальтовых горных пород, все стеновые панели закреплены к нижней обвязке и по высоте между собой, в том числе в углах, через соединительные элементы из антикоррозионного материала, а по верху все стеновые панели соединены по периметру обвязкой из стальных обрамляющих гнутых уголков и не менее чем двух рядов деревянного бруса, при этом металлический профиль каждой панели закреплен к верхней обвязке (Р.Ф. пат. на П.М. 74932, кл. E04B 1/02, от 20.07.2008)

Недостаток данного технического решения заключается в том, что оно содержит ряд конструктивных элементов, которые приводят к удорожанию и повышению материалоемкости всего объекта в целом.

Известен способ возведения монолитной конструкции зданий и сооружений, характеризующийся тем, что на первом этапе возведения устанавливают наружные и внутренние щиты несъемной опалубки и в местах выхода вертикальных арматурных стержней или установленных в фундаменте вертикальных анкеров размещают арматурный каркас и устанавливают в обхват последнего выдвижную формовочную оснастку в виде полого объемного трехгранного стержня, который большей гранью временно крепят к внутренней поверхности щита несъемной опалубки, а к двум другим граням стержня устанавливают листы теплоизоляционного материала, которые свободными концами крепят к внутренней стороне несъемной опалубки, затем в стержень производят заливку бетонной массы и после набора бетоном прочности стержень освобождают от временного крепления и выдвигают на проектную высоту до окончательного возведения опорной колонны с повторением цикла работ первого этапа, после возведения опорной колонны до проектной высоты, полый объемный трехгранный стержень извлекают из опалубки и пространство между щитами несъемной опалубки заполняют бетонной массой до окончательного ее твердения и завершения цикла работ. (Р.Ф., Пат. 2379435, кл. E04G 11/10, от 20.01.2010).

Не умоляя достоинства данного способа возведения монолитной конструкции здания, тем не менее, следует отметить, что его осуществление связано с излишней материалоемкостью и трудоемкостью при его исполнении и необходимостью привлечения тяжелой строительной техники.

Проблема повышения уровня теплоизоляции ограждающих конструкций весьма актуальна, поскольку теплопотери через ограждающие конструкции по мостикам холода составляют до 80% всех теплопотерь в зданиях.

Одним из путей повышения уровня теплозащиты зданий при каркасно-монолитном домостроении является применение многослойных панелей с эффективным утеплителем.

Известна ограждающая стеновая конструкция в виде многослойной стены, применяемая при возведении сборно-монолитных наружных стен жилых зданий, которая содержит фасадную плиту для отделки наружной поверхности многослойной стены монолитного здания, которая имеет декоративную наружную поверхность и противоположную ей внутреннюю поверхность, предназначенную для крепления к внутреннему несущему слою стены монолитного здания, при этом со стороны внутренней поверхности в тело фасадной плиты вмонтировано по меньшей мере четыре анкерных элемента, по одному в каждой угловой зоне плиты, два из которых, расположенные вдоль одной кромки плиты, имеют стержнеобразную форму и два другие представляют собой фермы, имеющие форму, выбранную с учетом восприятия нагрузки от веса плиты, при этом длина анкерных элементов по существу равна суммарной толщине слоев многослойной стены, следующих за фасадной плитой. Ферма имеет П-образную форму с нисходящим раскосом и расположена в плоскости, перпендикулярной плоскости плиты и ее кромке, вдоль которой расположены обе фермы. На внутренней поверхности плиты закреплен накладной элемент в форме балки, ориентированной параллельно кромке плиты, вдоль которой расположены стержнеобразные анкерные элементы, на расстоянии от нее, соответствующем заданному уровню установки стяжных элементов. Способ возведения наружной стены монолитного здания, состоящий в том, что формируют многослойную конструкцию, включающую по меньшей мере внутренний железобетонный слой, слой утеплителя и фасадную плиту, имеющую наружную декоративную поверхность и внутреннюю поверхность, формирование многослойной конструкции осуществляют с внутренней стороны возводимого здания с использованием фасадной плиты, причем сначала закрепляют на перекрытии фасадную плиту, затем на ее внутренней поверхности с помощью анкерных элементов закрепляют слой утеплителя, после чего устанавливают арматурный каркас и внутреннюю опалубку, осуществляют заливку бетона и после затвердевания бетона внутреннюю опалубку удаляют, перед заливкой бетона многослойную конструкцию сверху скрепляют по меньшей мере двумя скобами, которые удаляют после затвердевания бетона, перед заливкой бетона многослойную конструкцию скрепляют посредством стяжных элементов, которые проводят со стороны внутренней опалубки и соединяют с накладными элементами на внутренней поверхности фасадной плиты, заделку стыков между плитами осуществляют с внутренней стороны здания, причем в качестве утеплителя используют пенополистирол толщиной 200 мм. (Пат. Р.Ф., 2193635, кл. E04B 1/16 от 27.11.2002).

Однако данная конструкция является дорогостоящей и требует значительных трудозатрат при изготовлении. Теплофизические свойства такой конструкции невысоки из-за наличия мостика холода в месте сопряжения фасадной плиты со стеновыми панелями. Кроме того, увеличение толщины утеплителя по всему фасаду здания до 200 мм приводит к резкому удорожанию всей конструкции.

Известна стеновая конструкция, содержащая наружный, облицовочный, слой стены, внутренний, сплошной несущий слой стены, средний, утепляющий слой стены, плиту покрытия, опирающуюся на несущий слой стены или примыкающую к нему, слой утеплителя, уложенный на плиту покрытия, слой пароизоляции на плите покрытия, слой стяжки и гидроизоляции над утеплителем в покрытии, при этом конструкция содержит проемы во внутреннем несущем слое стены, которые устроенные так, что нижняя их отметка совпадает с отметкой слоя пароизоляции, уложенного на плиту покрытия, а высота проемов меньше либо равна толщине утеплителя, при этом ширина простенков между проемами определяется их несущей способностью для восприятия нагрузок от парапета, а сами проемы заполнены утеплителем. (Пат. Р.Ф. 2190734, кл.. E04B 1/38 от 10.10.2002). Однако данное конструктивное исполнение связано с техническими трудностями монолитно-каркасного возведения ограждающей конструкции.

Известен способ возведения ограждающей конструкции и устройство для его осуществления, представляющие собой каркасно-монолитную многослойную ограждающую конструкцию для возведения стен зданий, включающую каркас для крепления опалубки из съемной или несъемной обшивок, внутреннее пространство которой после монтажа каркаса и установки его в проектное положение заливают твердеющим раствором, при этом каркас выполнен в виде ячеистой пространственной решетчатой конструкции из рамок, соединенных перемычками с помощью неразъемных соединений, а в качестве твердеющего раствора используют поризированный бетон. Каркас может быть выполнен в виде пространственной решетчатой конструкции из дерева с размерами ячейки, превышающими 40×45×40 см. На поверхности каркаса внутри помещения устанавливают несъемную обшивку, готовую к чистовой отделки из листов, выполненных из ряда материалов: гипсокартон, фанера, ДСП. Внутри каркаса перед заливкой раствором размещают коммуникации здания. (Пат. Р.Ф. 47935, кл. E04G 11/10 от 10.09.2005)

Несмотря на заслуживающее внимания предложенного технического решения по каркасно-монолитному строительству здания, тем не менее представленное конструктивное исполнение связано с излишней материалоемкостью и не решает вопроса повышения срока эксплуатации сооружения.

Известен способ возведения монолитной строительной конструкции здания или сооружения и устройство для его осуществления, характеризующийся тем, что на специально подготовленном фундаменте, на первом этапе возведения производят сборку металлического каркаса из легких стальных оцинкованных тонкостенных элементов швеллерообразной формы в поперечном сечении, затем на каркасе монтируют наружные и внутренние щиты несъемной опалубки, после чего внутреннее пространство между щитами опалубки заливают гипсопенобетонным заполнителем, образующим с последними после набора прочности монолитную стеновую панель, причем поперечно расположенные относительно стеновой панели швеллерообразные элементы выполняют с перфорационными просечками по всей длине для устранения мостика холода в панели, при этом возведение перекрытия здания выполняют также на основе части элементов стеновой панели, причем сначала производят сборку и установку металлического каркаса, также выполненного из легких стальных оцинкованных тонкостенных швеллерообразных в поперечном сечении элементов, затем снизу к каркасу крепят древесно-цементную плиту, затем заливают каркас гипсопенобетонным заполнителем, а после набора прочности, сверху первоначально устанавливают деревянный настил, а затем на него укладывают защитное покрытие из стекломагнезитового листа.

Кроме того в способе возведения монолитной строительной конструкции здания или сооружения в качестве наружных и внутренних щитов несъемной опалубки используют древесно-цементные плиты, или в качестве наружных и внутренних щитов опалубки используют фиброцементные плиты., или в качестве наружных и внутренних щитов опалубки используют стекломагнезитовые плиты, или в качестве наружных и внутренних щитов опалубки используют гипсолитовые плиты. (пат. Р.Ф. 2440472, кл. E04B 2/86, 20.01.2012)

Монолитная строительная конструкция для осуществления способа возведения монолитной конструкции здания содержит металлический каркас с наружными и внутренними щитами несъемной опалубки, заполнитель внутреннего пространства между щитами опалубки, образующий совместно с последними монолитную стеновую панель здания, и перекрытие, при этом заполнитель представлен в виде гипсопенобетона, а каждый щит опалубки выполнен в виде древесно-цементной плиты на основе компонентов из древесной шерсти и портландцемента, причем металлический каркас выполнен из легких стальных оцинкованных тонкостенных элементов швеллерообразной формы, одни из которых - поперечно расположенные относительно стеновой панели, выполнены с перфорационными просечками по длине элемента для снижения мостика холода в панели, а перекрытие выполнено также на основе элементов стеновой панели и содержит прикрепленную снизу к элементам металлического каркаса древесно-цементную плиту и гипсопенобетонный заполнитель каркаса, сверху которого уложен деревянный настил с защитным покрытием из стекломагнезитового листа. (Р.Ф., Пат. на П.М. 98202, кл. E04B 2/86 от 25.06.2010).

Не умоляя достоинств известного технического решения, тем не менее необходимо отметить, что использование древесно-цементной стеновой панели на основе компонентов из древесной шерсти и портландцемента является не достаточно эффективным из-за стоимости производства, сроков эксплуатации и сохранения паропроницаемости.

Наиболее близким техническим решением является монолитная строительная конструкция здания или сооружения, характеризующаяся тем, что она содержит основание, несущие опорные элементы, стеновое ограждение и перекрытие, при этом несущие опорные элементы выполнены из легких стальных оцинкованных тонкостенных элементов с пеногипсобетонным заполнителем, а стеновое ограждение представлено в виде металлического каркаса с наружными и внутренними щитами несъемной опалубки и заполнителя внутреннего пространства между щитами опалубки, образующего с последними монолитную стеновую панель здания, причем заполнитель представлен в виде пеногипсобетона, а каждый щит опалубки выполнен в виде газобетонной плиты, причем металлический каркас выполнен из легких стальных оцинкованных тонкостенных элементов, предпочтительно швеллерообразного профиля, а перекрытие также выполнено на основе элементов стеновой панели и содержит прикрепленную снизу к элементам металлического каркаса обшивку в виде гипсостружечной плиты, пеногипсобетонный заполнитель каркаса и установленную сверху каркаса стяжку в виде плиты с упрочняющим слоем из гипсобетона. (Пат. RU на Полезную модель 124274, кл. E04B 1/02/ от 20.01.2013)

Предложенное техническое решение хорошо согласуется с многоэтажным домостроением и не достаточно эффективно при малоэтажном гражданском строительстве в виду излишней материалоемкости и соответственно более сложного конструктивного исполнения.

Техническая задача предложенной монолитной строительной конструкции - сокращение сроков строительства, повышение сроков эксплуатации, снижение стоимости строительства, сохранение паропроницаемости и экологии окружающей среды и минимизация затрат на строительные материалы.

Техническая задача обеспечивается тем, что, монолитная строительная конструкция здания или сооружения содержит основание, несущие опорные элементы, стеновое ограждение и перекрытие, при этом стеновое ограждение представлено в виде каркаса из несущих опорных элементов с наружными и внутренними щитами несъемной опалубки, и заполнителя внутреннего пространства между щитами опалубки, образующего с последними монолитную стеновую панель здания, причем заполнитель представлен в виде ячеистого или легкого бетона, предпочтительно пеногипса, а несущие опорные элементы каркаса выполнены в виде вертикально расположенных досок, прикрепленных к внутренним поверхностям соответственно наружного и внутреннего щитов несъемной опалубки узким кантом доски, причем противоположно направленные ряды досок, соответственно наружного и внутреннего щитов опалубки, смещены относительно друг друга, предпочтительно, на полшага, а перекрытие выполнено в виде, установленных на верхних торцах стен, опорных элементов, предпочтительно досок, нижний опорный кант каждой из которых выполнен армированным по всей длине для усиления прочности на растжение, а на боковых плоскостях досок на всю их длину укреплены опорные бруски, на которых торцами размещен настил сверху замоноличенный, предпочтительно, пеногипсом по всей его площади.

Сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 - изображен общий вид монолитной строительной конструкции; на фиг. 2 - фрагмент стенового ограждения; на фиг. 3 - фрагмент опорного элемента перекрытия с нижним армированным кантом; на фиг. 4 - фрагмет виброизоляционного узла между стеновым ограждением и перекрытием

Монолитная строительная конструкция здания или сооружения содержит основание 1, несущие опорные элементы 2, стеновое ограждение 3 и перекрытие 4, при этом стеновое ограждение 3 представлено в виде каркаса 5 из несущих опорных элементов 2 с наружными 6 и внутренними 7 щитами несъемной опалубки, и заполнителя 8 внутреннего пространства 9 между щитами опалубки, образующего с последними монолитную стеновую панель здания, причем заполнитель представлен в виде ячеистого или легкого бетона, предпочтительно пеногипса, а несущие опорные элементы 2 каркаса 5 выполнены в виде вертикально расположенных досок, прикрепленных к внутренним поверхностям 10 соответственно наружного и внутреннего щитов несъемной опалубки узким кантом 11 доски, причем противоположно направленные ряды досок, соответственно наружного и внутреннего щитов опалубки, смещены относительно друг друга на полшага, а перекрытие выполнено в виде, установленных на верхних торцах 12 стен, опорных силовых элементов 13, предпочтительно досок, нижний опорный кант 14 каждой из которых выполнен армированным по всей длине, а на боковых плоскостях 15 досок на всю их длину укреплены опорные деревянные бруски 16, на которых торцами размещен, предпочтительно, дощатый настил 17 сверху замоноличенный пеногипсом 18 по всей его площади.

Техническое решение сводится к использованию композитного материала - древесины в строительстве гражданских сооружений. Известно, что дерево имеет большую прочность на сжатие (до 400 кг/см² вдоль волоон), и разрушение длинной доски при сжатии ее с торцов происходит за счет потери устойчивости, изгиб и переламывания в зоне изгиба. Предлагается блокировать потерю устойчивости доски путем помещения ее в монолит (например в ячеистый или легкий бетон, предпочтительно в пеногипс)

Возведение монолитной строительной конструкции здания или сооружения осуществляется следующим образом. Производят монтаж скрытого каркаса 5, состоящего из вертикально расположенных несущих опорных элементов 2 - досок без армирования, с последующим замоноличиванием пеногипсом. Ширина досок не должна быть больше половины толщины стены, причем доски прикрепляют к внутренним поверхностям 10 соответственно наружного и внутреннего щитов несъемной опалубки узким кантом 11 доски, со смещением противоположно направленных рядов досок относительно друг друга на полшага. Со стороны внутреннего помещения каркас 5 обшивается гипсокартоном 19, что придает каркасу дополнительную жесткость на время монтажа, а после заливки поверхность станет готовой под финишную отделку. Сторона, обращенную к улице, обшивается любым паропроницаемым листовым материалом 20, имеющим хорошую адгезию к гипсу (например, ГВЛ). Надоконные и подоконные перемычки делают из более толстой горизонтальной доски, в пазы которой вклеивают вертикально ориентированные тонкие доски. Во время заливки целесообразно устанавливать съемную опалубку поверх несъемной (на чертеже условно не показано). Это позволит получить поверхность высокой готовности под чистовую отделку (что обеспечивается материалом несъемной опалубки) с высокой ровностью, обеспечиваемой съемной опалубкой.

Перекрытие выполняют в виде, установленных на верхних торцах 12 стен, опорных элементов 13, предпочтительно досок, нижний опорный кант 14 каждой из которых выполняют армированным в зоне растяжения по всей длине, а на боковых плоскостях 15 досок на всю их длину укрепляют опорные бруски 16, на которых торцами размещают настил 17 сверху замоноличиваемый пеногипсом 18 по всей его площади. Заливку предпочтительно производить до верхнего обреза доски из матриала, обладающего следующими свойствами: текучестью в момент укладки и необходимой прочностью на сжатие после прошествии некоторого времени, предпочтительно ячеистого или легкого бетона, например, пеногипса (для блокирования потери устойчивости зон сжатия досок).

Виброизоляция перекрытия от стены осуществляется следующим образом. На верхний обрез несущих элементов укладывают толстую доску 21 (50 мм и более) для распределения нагрузок от перекрытия. Доску 21 жестко соединяют со стойками (если из-за толщины стены необходимо уложить две доски, они должны быть скреплены между собой) - это обеспечивает жесткость каркаса в плане. Предпочтительно на эту доску нужно уложить слой виброизоляции 22 и еще одну такую же доску 23, а сверху укладывать перекрытие 4. При этой конструкции можно делать домокомплекты в цеховых условиях, которые достаточно собрать на стройплощадке и останется только заливка конструктива пеногипсом. Таким образом можно сократить сроки строительства, а заготовку домокомплектов делать вне строительного сезона. При этом наружная стена двухэтажного строения может иметь внутренний ряд стоек высотой в один этаж, а внешний - сквозной, на всю высоту стены.

Технология сборки перекрытия предусматривает установку и фиксацию опорных силовых элементов в вертикальном положении при помощи «гребенок» (на чертеже условно не показаны). Возможно, что более оправданным будет установка фиксирующей «гребенки» сверху, чтобы нижняя плоскость группы силовых элементов опиралась на распределяющий нагрузку элемент большей поверхностью. Непосредственно к нижней поверхности силовых элементов можно крепить звукоизолирующую конструкцию. Для того, чтобы при заливке пеногипсом не возникала трещина между деревом и пеногипсом, необходимо использовать сухую доску, обработанную гидрофобизатором.

Достоинство предложенной конструкции заключается в повышении жесткости, несущей способности и звукоизолирующих свойств (как по ударным, так и по воздушным шумам) перекрытия. При этом большая часть элементов может быть изготовлена в цеховых условиях, наборами под конкретный проект дома.

1. Монолитная строительная конструкция здания или сооружения, характеризующаяся тем, что она содержит основание, несущие опорные элементы, стеновое ограждение и перекрытие, при этом стеновое ограждение представлено в виде каркаса из несущих опорных элементов с наружными и внутренними щитами несъемной опалубки и заполнителя внутреннего пространства между щитами опалубки, образующего с последними монолитную стеновую панель здания, причем заполнитель представлен заливаемым твердеющим раствором а несущие опорные элементы каркаса выполнены в виде вертикально расположенных досок, прикрепленных к внутренним поверхностям соответственно наружного и внутреннего щитов несъемной опалубки узким кантом доски, а перекрытие выполнено в виде установленных на верхних торцах стен опорных элементов, предпочтительно досок, нижний опорный кант каждой из которых выполнен армированным по всей длине для увеличения прочности на растяжение, а на боковых плоскостях досок на всю их длину укреплены опорные бруски, на которых торцами размещен настил, залитый твердеющим раствором сверху по всей его площади для блокирования потери устойчивости зон сжатия опорных элементов перекрытия.

2. Монолитная строительная конструкция здания или сооружения по п. 1, отличающаяся тем, что противоположно направленные ряды досок соответственно наружного и внутреннего щитов опалубки смещены относительно друг друга.

3. Монолитная строительная конструкция здания или сооружения по п. 2, отличающаяся тем, что противоположно направленные ряды досок соответственно наружного и внутреннего щитов опалубки смещены относительно друг друга на полшага.

4. Монолитная строительная конструкция здания или сооружения по п. 1, отличающаяся тем, что заливаемый твердеющий раствор представлен в виде ячеистого или легкого бетона, предпочтительно пеногипса.

РИСУНКИ