Монолитное здание

Полезная модель относится к строительству и может быть использована при сооружении зданий жилого, социально-бытового и промышленного назначения с требованиями максимального сохранения энергии. Сущность полезной модели заключается в том, что монолитное здание включает стены и фундамент, образованные наружным и внутренним слоями железобетона, слоем плитного утеплителя и стержневыми связями. Слой плитного утеплителя размещен между слоями железобетона. Стержневые связи соединены с арматурой наружного и внутреннего слоев железобетона, пропущены сквозь слой плитного утеплителя и выполнены из арматуры из композитных материалов. Наружный и внутренний слои железобетона связаны между собой железобетоном в месте опирания в грунте и полностью изолированы друг от друга слоем плитного утеплителя в любом другом месте сечения стены. Внутри слоя плитного утеплителя для увеличения несущей способности может быть размещен дополнительный железобетонный каркас. Для достижения энергопассивности слой плитного утеплителя может быть выполнен толщиной от 0,3 м. Техническим результатом полезной модели является достижение энергопассивности конструкции стен и фундамента монолитных зданий, экономия капиталовложений путем оптимизации в применении материалов, снижение трудоемкости и себестоимости строительных работ, отсутствие отходов. 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Полезная модель относится к строительству и может быть использована при сооружении зданий жилого, социально-бытового и промышленного назначения с требованиями максимального сохранения энергии. Полезная модель относится к особой конструкции стены и фундамента, возведению монолитной трехслойной конструкции стен здания и опалубочной системе для его осуществления, и предназначена для строительства каркасных и бескаркасных зданий и сооружений из монолитного железобетона с улучшенными теплотехническими характеристиками.

Из уровня техники (презентация «Базальтопластики: создание современного производства композиционного наноструктурированного полимера, армированного базальтовыми волокнами», ООО «Гален», автор В.Н. Николаев, опубликована 11.04.2011, http://www.rusnanonet.ru/download/presentation/galen_jpresent.pdf) известно здание, включающее стены и фундамент, образованные наружным и внутренним слоями железобетона, слоем утеплителя и стержневыми связями. Слой утеплителя размещен между слоями железобетона вплотную к ним. Стержневые связи пропущены сквозь слой утеплителя и изготовлены из композитных материалов - углепластиковой, базальтопластиковой и стеклопластиковой арматуры.

Недостатком являются высокие капиталовложения, связанные с тем, что строительство по данному решению предполагает использование сборных панелей или блоков (кирпичей). Необходимы инвестиции в производство сборных панелей, доставка таких материалов в отдаленные регионы затруднена, возникают большие транспортные расходы.

Из уровня техники известно монолитное здание, принятое за прототип (патент 2032032, E04B 1/16, опубликован 27.03.1995). Известное монолитное здание содержит стены, образованные наружным и внутренним слоями железобетона, слоем плитного утеплителя и стержневыми связями. Слой плитного утеплителя размещен между слоями железобетона вплотную к ним. Стержневые связи соединены с арматурой наружного и внутреннего слоев железобетона и пропущены сквозь слой плитного утеплителя.

Недостатками является низкий эффект энергопассивности и высокий уровень затрат.

Техническим результатом полезной модели является достижение энергопассивности конструкции стен и фундамента монолитных зданий, экономия капиталовложений путем оптимизации в применении материалов, снижение трудоемкости и себестоимости строительных работ, отсутствие отходов.

Сущность полезной модели заключается в том, что монолитное здание включает стены, образованные наружным и внутренним слоями железобетона, слоем плитного утеплителя, размещенным между слоями железобетона вплотную к ним, и стержневыми связями, соединенными с арматурой наружного и внутреннего слоев железобетона и пропущенными сквозь слой плитного утеплителя. Кроме того, здание включает фундамент, образованный наружным и внутренним слоями железобетона, слоем плитного утеплителя, размещенным между слоями железобетона вплотную к ним, и стержневыми связями, соединенными с арматурой наружного и внутреннего слоев железобетона и пропущенными сквозь слой плитного утеплителя. Стержневые связи стен и фундамента выполнены из арматуры из композитных материалов. Наружный и внутренний слои железобетона связаны между собой железобетоном в месте опирания в грунте и полностью изолированы друг от друга слоем плитного утеплителя в любом другом месте сечения стены. При этом слой плитного утеплителя может быть выполнен толщиной от 0,15 м. Внутри слоя плитного утеплителя с присоединением к арматуре внутреннего слоя железобетона может быть размещен дополнительный железобетонный каркас, в таком случае слой плитного утеплителя может быть выполнен толщиной от 0,2 м. При этом стержневые связи стен и фундамента могут быть выполнены из углепластиковой, базальтопластиковой и стеклопластиковой арматуры. Для достижения энергопассивности слой плитного утеплителя может быть выполнен толщиной от 0,3 м. Наружный слой железобетона может быть выполнен толщиной от 0,1 м. Внутренний слой железобетона может быть выполнен толщиной от 0,1 м. Наружный слой железобетона может содержать гидрофобизирующую добавку. Подземная часть стен может быть изолирована от грунта слоем рулонной гидроизоляции. Под основанием фундамента может быть расположена песчаная подсыпка.

Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами.

На фиг. 1 показано продольное сечение стены монолитного здания с каркасом, где 1 - арматура, 2 - внутренний слой железобетона, 3 - наружный слой железобетона, 4 - стержневые связи, 5 - слой плитного утеплителя, 6 - дополнительный железобетонный каркас, 7 - место опирания в грунте, 8 - рулонная гидроизоляция, 9 - песчаная подсыпка, 10 - грунт, 11 - железобетонные перекрытия.

На фиг. 2 показано поперечное сечение фрагмента стены монолитного здания без каркаса, где: 1 - арматура, 2 - внутренний слой железобетона, 3 - наружный слой железобетона, 4 - стержневые связи, 5 - слой плитного утеплителя.

На фиг. 3 показано поперечное сечение фрагмента стены монолитного здания без каркаса в месте оконного или дверного проема, где: 1 - арматура, 2 - внутренний слой железобетона, 3 - наружный слой железобетона, 4 - стержневые связи, 5 - слой плитного утеплителя.

На фиг. 4 показано поперечное сечение фрагмента стены монолитного здания с каркасом, где: 1 - арматура, 2 - внутренний слой железобетона, 3 - наружный слой железобетона, 4 - стержневые связи, 5 - слой плитного утеплителя, 6 - дополнительный железобетонный каркас.

На фиг. 5 показано поперечное сечение фрагмента стены монолитного здания с каркасом в месте оконного или дверного проема, где: 1 - арматура, 2 - внутренний слой железобетона, 3 - наружный слой железобетона, 4 - стержневые связи, 5 - слой плитного утеплителя, 6 - дополнительный железобетонный каркас.

Монолитное здание содержит стены и фундамент, образованные наружным слоем 3 железобетона (облицовочным), внутренним слоем 2 железобетона (конструкционным), слоем плитного утеплителя 5 (теплоизолирующим) и стержневыми связями 4 (см. фиг. 1, 2, 3).

Слой плитного утеплителя 5 размещен между наружным 3 и внутренним 2 слоями железобетона вплотную к ним, то есть наружный 3 и внутренний 2 слои железобетона размещены с двух сторон слоя плитного утеплителя 5 параллельно ему.

Стержневые связи 4 соединены с арматурой 1 наружного 3 и внутреннего 2 слоев железобетона, пропущены сквозь слой плитного утеплителя 5 и расположены равномерно по всей площади плитного утеплителя.

Наружный 3 и внутренний 2 слои железобетона связаны между собой железобетоном в месте опирания 7 в грунте 10 и полностью изолированы друг от друга слоем плитного утеплителя 5 в любом другом месте сечения стены.

При этом возможно сочетать толщины слоя плитного утеплителя 5, наружного 3 и внутреннего 3 слоев железобетона. Слой плитного утеплителя 5 для описанных выше бескаркасных стен и фундамента монолитного здания может быть выполнен толщиной от 0,15 м. Необходимую толщину слоя плитного утеплителя 5 для бескаркасного здания обеспечивают применением утеплителя с толщиной плит, кратной выпускаемой номенклатуре. Плиты утеплителя нестандартной толщины не выпускаются и могут быть произведены только на заказ, что нецелесообразно. Кроме того, проектировщиками часто рекомендуется заменять один необходимый слой плитного утеплителя несколькими для смещения стыков утеплителя и исключения возможности возникновения мостиков холода. Таким образом, например, для образования слоя плитного утеплителя 5 толщиной 150 мм можно использовать три плиты утеплителя по 50 мм с перевязкой стыков утеплителя между плитами в шахматном порядке.

Для увеличения несущей способности внутреннего слоя железобетона 2 и использования железобетонных перекрытий 11 может быть установлен дополнительный железобетонный каркас 6 (см. фиг. 1, 4, 5). В таком случае дополнительный железобетонный каркас 6 размещен внутри слоя плитного утеплителя 5 с присоединением к арматуре 1 внутреннего слоя 2 железобетона. Железобетонные перекрытия 11 устанавливают сверху на дополнительный железобетонный каркас 6. Разместить дополнительный железобетонный каркас 6 позволяет поясное формование бетона в опалубку с установленными в нее заранее слоем плитного утеплителя 5, арматурой 1 и стержневыми связями 4.

Для стен и фундамента монолитного здания с применением описанного выше дополнительного железобетонного каркаса 6 слой плитного утеплителя 5 может быть выполнен толщиной от 0,2 м. Необходимую толщину слоя плитного утеплителя 5 для каркасного здания обеспечивают применением утеплителя с толщиной плит, кратной выпускаемой номенклатуре. Например, для образования слоя плитного утеплителя 5 толщиной 200 мм можно использовать две плиты утеплителя по 100 мм с перевязкой стыков утеплителя между плитами в шахматном порядке.

Стержневые связи 4 как для каркасных, так и для бескаркасных стен и фундамента выполнены из арматуры из композитных материалов - в частности, из углепластиковой, базальтопластиковой и стеклопластиковой арматуры. Композитная арматура улучшает теплотехнические характеристики всего здания, ее применение позволяет сократить количество плит утеплителя.

Для достижения энергопассивности слой плитного утеплителя 5 выполняют толщиной от 0,3 м в сочетании со стержневыми связями 4 из композитной арматуры. Для энергопассивности всего здания рекомендуется соблюдать требования как для энергопассивных зданий: а именно, остекление должно быть с применением низкоэмиссионного стекла, кровля с дополнительным слоем утеплителя, двери теплосберегающие.

Наружный слой 3 железобетона может быть выполнен толщиной от 0,1 ми внутренний слой 2 железобетона может быть выполнен толщиной от 0,1 м. При этом толщина слоев железобетона является расчетной величиной, поскольку 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.

Также возможна любая конфигурация стен и формование архитектурных элементов при устройстве наружного слоя железобетона 3. Толщина наружного слоя 3 железобетона и частота армирования арматурой 1 определяются проектом. При этом в наиболее нагруженных частях фундамента и стены толщину наружного слоя 3 железобетона и частоту армирования можно увеличить до требуемой для увеличения несущей способности. Такое увеличение толщины наружного слоя 3 железобетона можно осуществлять как в сторону слоя плитного утеплителя 5, так и наружу стены.

Для увеличения прочности и долговечности наружного слоя железобетона 3 в него добавляют гидрофобизирующую добавку.

Подземная часть стен может быть изолирована от грунта 10 слоем рулонной гидроизоляции 8, что защищает ее от влаги. Под основанием фундамента может быть расположена песчаная подсыпка 9.

Разрыв наружного 3 и внутреннего 2 слоев железобетона в местах оконных и дверных проемов позволяет дополнительно улучшить теплотехнические характеристики всего здания и снизить затраты при последующей эксплуатации.

Возводят монолитные трехслойные стены и фундамент здания при помощи опалубки, вертикально монтируемого внутри стоек пространственного каркаса, монтажа слоев плитного утеплителя 5, армирования с помощью арматуры 1 и последующей закладки в опалубки слоя формуемой смеси, ее уплотнения, достижения смесью заданной прочности, демонтажа каркаса и опалубки. При заливке бетона возможен монтаж финишного отделочного материала в виде клинкерной плитки, пластиковых панелей и другого. Введение в конструкцию здания вышеперечисленных конструктивных элементов с их взаимосвязью позволяет создать теплое, прочное и долговечное здание.

Таким образом, полезная модель позволяет достичь максимальной энергопассивности конструкций стен и фундамента монолитных зданий, снизить капиталовложения путем оптимизации в применении материалов, снизить трудоемкость и себестоимость строительных работ. Оптимизацией удалось достичь уменьшения количества тяжелых, дорогостоящих инертных материалов и увеличения количества легкого, дешевого утепляющего слоя в виде плитного утеплителя.

Проведенный анализ выявленных источников информации показал, что из области техники не известно монолитное здание, имеющее конструкцию, подобную предлагаемому техническому решению.

1. Монолитное здание, включающее стены, образованные наружным и внутренним слоями железобетона, слоем плитного утеплителя, размещенным между слоями железобетона вплотную к ним, и стержневыми связями, соединенными с арматурой наружного и внутреннего слоев железобетона и пропущенными сквозь слой плитного утеплителя, отличающееся тем, что здание включает фундамент, образованный наружным и внутренним слоями железобетона, слоем плитного утеплителя, размещенным между слоями железобетона вплотную к ним, и стержневыми связями, соединенными с арматурой наружного и внутреннего слоев железобетона и пропущенными сквозь слой плитного утеплителя, при этом стержневые связи стен и фундамента выполнены из арматуры из композитных материалов, а наружный и внутренний слои железобетона связаны между собой железобетоном в месте опирания в грунте и полностью изолированы друг от друга слоем плитного утеплителя в любом другом месте сечения стены.

2. Здание по п. 1, отличающееся тем, что слой плитного утеплителя выполнен толщиной от 0,15 м.

3. Здание по п. 1, отличающееся тем, что внутри слоя плитного утеплителя с присоединением к арматуре внутреннего слоя железобетона размещен дополнительный железобетонный каркас.

4. Здание по п. 3, отличающееся тем, что слой плитного утеплителя выполнен толщиной от 0,2 м.

5. Здание по одному из пп. 1 или 3, отличающееся тем, что стержневые связи стен и фундамента выполнены из углепластиковой арматуры.

6. Здание по одному из пп. 1 или 3, отличающееся тем, что стержневые связи стен и фундамента выполнены из базальтопластиковой арматуры.

7. Здание по одному из пп. 1 или 3, отличающееся тем, что стержневые связи стен и фундамента выполнены из стеклопластиковой арматуры.

8. Здание по одному из пп. 1 или 3, отличающееся тем, что слой плитного утеплителя выполнен толщиной от 0,3 м для достижения энергопассивности.

9. Здание по одному из пп. 1 или 3, отличающееся тем, что наружный слой железобетона выполнен толщиной от 0,1 м.

10. Здание по одному из пп. 1 или 3, отличающееся тем, что внутренний слой железобетона выполнен толщиной от 0,1 м.

11. Здание по одному из пп. 1 или 3, отличающееся тем, что наружный слой железобетона содержит гидрофобизирующую добавку.

12. Здание по одному из пп. 1 или 3, отличающееся тем, что подземная часть стен изолирована от грунта слоем рулонной гидроизоляции.

13. Здание по одному из пп. 1 или 3, отличающееся тем, что под основанием фундамента расположена песчаная подсыпка.