Универсальный строительный элемент

 

Изобретение относиться к области строительства, в частности к изготовлению различных частей зданий и других строительных объектов. Задачей изобретения является упрощение процесса монтажа и снижение затрат. Задача решается за счет того, что универсальный строительный элемент прямоугольной формы из армированного ячеистого бетона средней плотностью не более 600 кг/м³ армирован пространственной фермой, состоящей из продольных и поперечных ферм, пояса которых заканчиваются петлями, выходящими в выемки, например, криволинейного сечения, в зонах ребер строительного элемента. Элемент имеет вариатропную макроструктуру, при которой плотность ячеистого бетона вблизи одной, двух, трех или четырех поверхностей имеет максимальную величину, достигая 800-1200 кг/м³, а по мере приближения к центральным зонам элемента плавно, без резких границ перехода, плотность уменьшается до 200-400 кг/м³. 1 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится преимущественно к малоэтажному строительству и может быть использовано при изготовлении различных частей зданий и других строительных объектов, включая стены, перекрытия, покрытия, кровли, перегородки, перемычки, карнизы, парапеты, заборы, тротуары и пр.

Известны мелкоштучные строительные элементы для кладки стен - кирпичи и мелкие стеновые блоки [1].

Их недостатки: высокая материалоемкость (квадратный метр традиционной кирпичной стены толщиной 64 см весит более 1000 кг); соответственно высокие энергозатраты на транспортирование и подъем материала; высокая теплопроводность (64-сантиметровая стена не отвечает требованиям современных нормативных документов по теплозащите); длительные сроки возведения стены при значительном объеме ручного труда и большом расходе строительного раствора; и самое главное - из мелкоштучных материалов нельзя делать перекрытия.

Известны крупноразмерные армированные строительные изделия прямоугольной формы - стеновые панели и крупные блоки, плиты покрытий и перекрытий [1], подобное армированное изделие, выполненное из ячеистого бетона, можно принять в качестве прототипа.

Недостатки прототипа в следующем: для монтажа стеновой панели или крупного блока, плиты покрытия или перекрытия необходимо применение грузоподъемного механизма, которого не имеет, например, индивидуальный застройщик; соединяют такие конструкции с другими строительными элементами, как правило, с помощью электросварки закладных деталей, для этого требуется промышленная энергоустановка, также недоступная индивидуальному застройщику; каждое изделие имеет жесткое назначение (стеновую панель нельзя применить в качестве перекрытия и наоборот, взятые конструкции не дают широкого выбора вариантов архитектурного решения возводимого объекта, т.е. эти изделия не универсальны).

Задачей данного изобретения является создание универсального строительного элемента, который может применяться для разных целей - для стен, перекрытий, перегородок и т.п.; поскольку элемент предназначен, главным образом, для малоэтажного индивидуального строительства (чаще всего собственными силами застройщика), то к нему предъявляются специфические требования: а) допустимость монтажа дома без применения крана, соответственно вес элемента не должен превышать 100 кг; б) максимальная ширина комнаты индивидуального дома (при неограниченной ее длине) - 4 метра, следовательно, наибольшая длина элемента 4,2 м (градация размеров элемента в плане - через 30 см, максимальная ширина 90 см, толщина 10, 15 или 20 см); в соответствии с требованием универсальности каждый элемент рассчитан на восприятие изгибающей нагрузки, регламентированной нормативными документами для междуэтажных перекрытий, расчетная нагрузка на сжатие достаточна для возведения трехэтажного коттеджа; соединение элементов без сварки (через выпуски арматуры с последующей зачеканкой узких швов цементным раствором; из элементов можно построить садовый домик за 1-2 недели; возможно достижение любой степени теплозащиты, вплоть до известной категории "дом-термос"; элементы можно изготовлять собственными силами под открытым небом, при этом не требуется ни обжига, ни автоклавирования, ни пропарки; стена из данных элементов - самая дешевая; для выделения элемента из других, предложено название БЛОКЕР.

Сущность изобретения в неизвестном ранее сочетании широко известных признаков, причем исключение любого из существенных признаков делает невозможным достижение запланированного технического результата; признаки следующие: а) элемент прямоугольного сечения, имеющий форму доски, выполнен из наиболее легкого материала, например, из ячеистого бетона плотностью 200-600 кг/м³; б) по меньшей мере в зонах двух продольных ребер элемента имеются выемки любого, например, криволинейного сечения с размерами по вертикали и по горизонтали, не превышающими половину толщины элемента (в общем случае выемки имеются в зоне четырех ребер с одной или с двух сторон элемента); в) в выемках, по всей их длине, расположены выпуски арматуры в виде петель и расстояние между ними не более утроенной ширины элемента; г) элемент армирован пространственной фермой, составленной из продольных и поперечных плоских ферм, пояса которых заканчиваются петлями, выходящими в выемки элемента; д) при плотности ячеистого бетона менее 500 кг/м³ элемент имеет вариатропную макроструктуру, при которой плотность бетона вблизи одной, двух, трех или четырех поверхностей имеет максимальную величину, достигая 800-1200 кг/м³, а по мере приближения к центральным зонам элемента плавно, по заданному закону, уменьшается до 200-400 кг/м³.

Технический результат: по степени универсальности предложенный строительный элемент можно сравнить только с деревянной доской, которая используется и для стен, и для перекрытий и пр. Строго говоря, универсальных элементов из ячеистого бетона ранее не существовало. Минимальный вес одного квадратного метра элемента составляет 30-50 кг, тогда как кирпичная стена в пол-кирпича, весящая около 200 кг, в 4-6 раз тяжелее и в 3,5 раза холоднее. Следовательно, применение блокеров способствует сокращению расхода материалов, а значит уменьшению трудоемкости и энергоемкости процессов переработки сырья, изготовления и доставки готовой продукции, монтажа здания. Этим и определяется технический результат: универсальность изделия, сокращение материальных, трудовых и энергетических затрат как при изготовлении элемента, так и при возведении здания. В условиях широкого развития индивидуального строительства немаловажное значение имеет и возможность монтажа дома без применения крана.

Связь достигаемого технического результата с признаками изобретения подтверждается следующим. Важными особенностями блокера являются его малая толщина и низкая плотность бетона (такого сочетания параметров ранее не имело ни одно междуэтажное перекрытие из ячеистого бетона); этим сочетанием однозначно определяется одно из основных преимуществ блокера - возможность монтажа дома без крана. Однако, чем ниже плотность ячеистого бетона, тем меньше его прочность (в кубической зависимости) и поверхностная твердость (бетон можно разрушить отверткой), больше усадка и ползучесть, больше проницаемость для флюидов, хуже сцепление с арматурой, хуже анкеровка арматурных стержней; по этим причинам плотность ячеистого бетона в плитах перекрытий, ранее интенсивно снижавшаяся, давно стабилизировалась на уровне 600-700 кг/м³. Поэтому в предложенную совокупность признаков включено армирование блокера пространственной фермой, которая сама способна нести расчетную нагрузку, вне зависимости от прочности и ползучести ячеистого бетона. В качестве компенсации повышенной проницаемости и малой поверхностной твердости особо легких бетонов в совокупность признаков введена вариатропная макроструктура блокера (отнесение этого признака в факультативный пункт формулы изобретения связано с тем, что при плотности ячеистого бетона 500-600 кг/м³ вариатропия не обязательна). Малая толщина и ширина блокера (соответственно 10 и 30 см) обусловливают его повышенную гибкость и, чтобы компенсировать эту особенность путем вовлечения в работу соседних блокеров, в совокупность признаков введены выемки в зонах ребер элемента, расположенные в них петлевидные выпуски арматуры и регламентировано расстояние между петлями. Поскольку петли должны воспринимать существенную нагрузку, их целесообразно выполнять в виде продолжения несущей пространственной фермы, а для этого последнюю целесообразно сделать составной из поперечных и продольных плоских ферм. Наконец, в число признаков введена регламентация на соотношение размеров элемента и плотности ячеистого бетона - без этого не реализуется основное преимущество блокера - возможность монтажа без крана.

Следовательно, технический результат обусловлен предложенной совокупностью признаков и исключение любого из них делает недостижимым получение результата.

Изобретение поясняется графическим материалом. На фиг. 1, 2, 3 показан элемент (блокер) в трех проекциях, наиболее ходовая длина блокера 2,4-3,0 м. На фиг. 4, 6 показаны разрезы блокера, позицией 3 обозначены выпуски арматуры в виде петель, образованных из поясов продольных и поперечных плоских ферм.

На фиг.7, 8 приведен план и разрез блокера, у которого полукруглые выемки и петлевидные выпуски арматуры образованы на противоположных поверхностях элемента. На фиг. 9 представлен разрез блокера с вариатропной макроструктурой, вблизи верхней и нижней плоскости штриховкой показано повышение плотности ячеистого бетона. На фиг. 10, 11 представлено соединение между собой двух блокеров при помощи скоб из арматурного стержня (позиция 4) с последующим замоноличиванием зоны стыка строительным раствором. На фиг.12 показан разрез стыкуемых вариатропных блокеров, в середине блокер с противоположными выемками и петлями, а также с повышенной плотностью бетона в зоне не двух, а трех поверхностей. На фиг. 13, 14 изображены блокеры, у которых петли выходят за пределы торцовых и боковых граней элемента, что позволяет соединять блокеры при помощи одного арматурного стержня (позиция 5); процесс соединения показан на фиг. 15 (замоноличивание стыка условно не показано). Обозначения на чертежах: 1 - универсальный строительный элемент (блокер); 2 - выемка в зоне ребра элемента; 3 - петлевидный выпуск арматуры; 4 - скоба для соединения блокеров; 5 - арматурный стержень для соединения блокеров.

Пример. Блокер с размерами 2,7 х 0,3 х 0,1 м; плотность бетона 500 кг/м³, масса сухого блокера 49 кг, расчетная изгибающая нагрузка 450 кг с/м², армирующая пространственная ферма выполнена из проволоки класса Вр-1 диаметром 3 и 4 мм, общий расход арматуры 3,7 кг, удельный расход 4,5 кг/м².

Источники информации [1] - Жилые и общественные здания. Краткий справочник инженера-конструктора. Под редакцией проф. Ю.А. Дыховичного. 3-е издание, переработанное и дополненное. Москва. Стройиздат, 1991.

Формула изобретения

1. Универсальный строительный элемент прямоугольной формы из армированного ячеистого бетона средней плотностью не более 600 кг/м³, отличающийся тем, что он армирован пространственной фермой, состоящей из продольных и поперечных ферм, пояса которых заканчиваются петлями, выходящими в выемки, например, криволинейного сечения, в зонах ребер строительного элемента, при этом элемент имеет вариатропную макроструктуру, при которой плотность ячеистого бетона вблизи одной, двух, трех или четырех поверхностей имеет максимальную величину, достигая 800-1200 кг/м³, а по мере приближения к центральным зонам элемента плавно, без резких границ перехода, плотность уменьшается до 200-400 кг/м³.

2. Универсальный строительный элемент по п.1, отличающийся тем, что совокупность его линейных размеров и средней плотности ячеистого бетона обеспечивают массу элемента не более 100 кг.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.03.2009

Извещение опубликовано: 10.03.2009        БИ: 07/2009