Изобретение относится к элементным модульным строительным конструкциям, в которых используются стены, выполненные из недорого полимерного изоляционного материала в бетонных вертикальных и горизонтальных колоннах и балках или между ними, и которые формируются на строительной площадке.
Используемые ниже термины имеют следующее значение:
"Блок" или "изоляционный блок" означает удлиненный блок вспененного изоляционного материала, предпочтительно полимерного.
"Канал" означает форму, в которую заливают бетон, и определяющий бетонную балку.
"Кодекс" означает Единый строительный кодекс и применимые федеральные и местные строительные правила и строительные правила штатов.
"Балки или фермы" означает деревянные двутавровые балки или любые другие строительные детали, используемые для поддержки межэтажных перекрытий или крыши зданий.
"Пилястр" означает балку, включающую выступ по существу одинаковой с ней длины.
"Арматура" означает удлиненный арматурный пруток, используемый для бетона и обычно выполняемый из стали.
"По существу непрерывная заливка" означает заливку бетоном, которая может осуществляться по существу непрерывно, пока не будет завершена, при условии наличия бетона и приемлемых рабочих условий, таких, как освещение, температура.
Предпринималось много попыток разработать относительно недорогие способы изготовления для того, чтобы отказаться от требующих квалифицированного персонала и трудоемких традиционных способов строительства индивидуальных домов и небольших зданий. При наличии недорогих материалов, которые можно собирать относительно быстро с использованием неквалифицированной рабочей силы, время, требующееся на строительство здания и издержки как на рабочую силу, так и на инвестиции в земельный участок и строительные материалы, можно существенно сократить.
Известно много различных способов, с помощью которых делались попытки заменить традиционные методы строительства, которые требуют больших затрат времени и применения высококвалифицированного труда. Однако такие подходы оказались успешными лишь частично, поскольку они недостаточно снижали потребности в трудозатратах, затратах времени и дорогах строительных материалах, при строительстве здания.
Один из интересных способов строительства относительно недорогих жилых и других зданий описан в патенте США 4532745, выданном Кинарду. Этот патент иллюстрирует стену из бетона и вспененного полистирола. В каждом блоке отливаются иди формируются цилиндрические отверстия, ориентированные вертикально. Каждый ряд вспененных блоков отделен от соседнего по вертикали ряда U-образными деревянными каналами, сквозь которые просверлены сквозные отверстия, которые совпадают с отверстиями в блоках. Деревянные каналы служат в качестве прокладки для блоков и в пространстве между вертикально совмещенными блоками дозволяют формировать горизонтальные прямоугольные балки и служат крепежными поверхностями для облицовочного камня или чистовой отливки.
В патенте Кинарда в бетонных каналах и в вертикальных колоннах имеется пруток арматуры.
По патенту Кинарда формируют одиночные ряда вспененных блоков и деревянных каналов, которые удерживаются совместно деревянной обвязкой, устанавливают арматурный пруток и заливают бетон, изготавливая один ряд за один раз. До того, как ряд будет сформирован, в каждое отверстие вставляют арматурный пруток, закрепляют его на месте, после чего на арматуру укладывают вспененные блоки и деревянные каналы. Этот процесс повторяют для каждого ряда. Перед заливкой бетоном каждый ряд должен быть обвязан и выставлен относительно других рядов.
Способы к конструкции, раскрытые Кинардом, являясь полезными, коммерчески непрактичны, поскольку они остаются неэффективными при сборке и строительстве. Кроме того, некоторые характеристики процесса и структуры Кинарда создают конструкцию, которая не отвечает применимым стандартам Кодекса. К ограничениям конструкции и процесса Кинарда относятся:
1. Стоимость и неудобство, связанные с заливкой каждого горизонтального ряда кладки отдельно.
2. Необходимость создания сложной обвязки, удерживающей изоляционные блоки на месте до и во время заливки и застывания бетона. Такая обвязка мешает перемещению и установке лесов, необходимых для заливки бетона.
3. Отсутствие возможности удобно прокладывать трубы водоснабжения и канализации, а также электропроводку.
4. Не указывается способ герметизации соединительных углов, чтобы заливаемый бетон не вытекал.
5. Не указываются способы применения арматуры, отвечающие требованиям Кодекса.
6. Требует использования арматуры, равной по высоте возводимой стене, или ручного резания прутка, что делает процесс трудоемким.
7. Не показывается способ последующих рядов блоков по горизонтали.
8. Не показывается способ последующих рядов блоков по горизонтали.
9. Отсутствие возможности интегрирования несущих компонентов или элементов в процессе формирования или окончательной сборки стены.
Патент (США 5038541, выданный Гиббару-младшему, показывает конструкцию из залитой бетоном формы, в которой внешние листы из полимерной пены и дискретные внутренние прокладки из полимерной пены образуют опалубку. Бетон заливают в эту опалубку и оставляют застывать. Такая структура и система неудобны, требуют большого времени для сборки и им присущи некоторые из недостатков патента Кинарда.
Патент США 4731971, выданный Терклу, показывает конструкцию для создания стен из заливаемого бетона, включая заранее сформированный каркас из полистирольно-бетонных панелей, который можно собирать на строительной площадке для заливки бетоном. Изобретение Теркла, связанное с транспортировкой на строительную площадку, является сложным и неудобным в использовании и применении.
Патент США 4742659, выданный Миллье, показывает стеновые модули, выполненные из компонентов из вспененного пластика перед заливкой бетона, которые должны сцепляться друг с другом посредством сложной и дорогой системы стержней, соединяющих прутки арматуры. И вновь такая конструкция неудобна и дорога.
Патент США 4981003, выданный Маккарти, показывает стеновые панели из расширенных полистирольных шариков, включая структурные элементы из стержней, встроенных в полистирольную опалубку. Такая конструкция не предусматривает использование бетона для создания целостной конструкции и придания прочности стеновой структуре.
Известные способы формирования относительно недорогих стеновых структур во многих случаях оказались непрактичными и экономически невыгодными по следующим, помимо прочих, причинам:
a. Их трудно возводить, и они часто требуют сложного, дорогого и отнимающего много времени для возведения обвязывающих средств для удержания их на месте во время процессов сборки и бетонирования, а также демонтажа и хранения таких тяжелых и дорогих устройств.
b. В некоторых случаях они должны формироваться и бетонироваться рядами, что делает процесс более длительным и дорогим, чем желательно.
c. Часто конструкция не соответствует применимым Кодексам.
d. Стеновые конструкции не предусматривают удобных средств для прокладки труб и электропроводки, которые должны выполняться отдельно.
e. Они не предусматривают средств для простой навески внешних и внутренних отделочных материалов, таких, как облицовочный камень или гипсовые листы изнутри и виниловую или иную внешнюю чистовую обшивку.
f. Они часто требуют индивидуально изготавливаемых компонентов, дорогих в производстве и монтаже.
g. В них часто не предусмотрены заглушки на углах и стыках для предотвращения вытекания заливаемого бетона.
h. В них не предусмотрены удобные средства и структуры для крепления к стеновым элементам балок и ферм межэтажных перекрытий и крыш.
i. Они часто требуют единой арматуры во всю высоту стены, что затрудняет процесс строительства.
j. В них не предусмотрены удобные средства для встраивания структурных несущих колонн во время возведения стены.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и создание прочной стеновой структуры из вспененного материала и бетона, а также простого и эффективного способа и устройства для ее возведения.
Поставленная задача решается тем, что в известную стеновую структуру, содержащую разнесенные вертикальные бетонные колонны и горизонтальные бетонные балки, связывающие эти колонны, элементы каналов, формирующие горизонтальные бетонные балки, по меньшей мере один арматурный пруток, расположенный в по меньшей мере одной колонне и в по меньшей мере одной балке, а в месте их пересечения по горизонтали и вертикали расположены смежно относительно друг друга и изоляционные блоки, занимающие все пространство между колоннами и балками. Предусмотрено, что по крайней мере одна из горизонтальных балок является балкой пилястра, а каждый изоляционный блок выполнен с вертикальными отверстиями.
Целесообразно предусмотреть в структуре вертикальные бетонные балки, расположенные с равномерными интервалами между колоннами и соединенные по меньшей мере с некоторыми горизонтальными бетонными балками.
При этом желательно, чтобы изоляционные блоки выступали по меньшей мере на 38,1 мм за внутренние грани балок для создания пазов для монтажа труб и электропроводки.
Целесообразно также предусмотреть в структуре облицовку, установленную на одной поверхности изоляционных блоков, включая съемные секции облицовки над указанными пазами, ширина которых приблизительно равна ширине балок, образующих пазы, для облегчения доступа для ремонта или замены труб или электропроводки.
Желательно иметь в структуре выполненную заодно балку пилястра, выступающую вовнутрь и структурно соединенную с колоннами для создания опорной поверхности для крыши или пола.
В структуре для стены двух и более этажей желательно иметь балку пилястра на уровне пола каждого этажа и балку пилястра на уровне крыши, при этом каждая балка пилястра выполнена выступающей вовнутрь за изоляционные блоки для поддержки пола или крыши.
В этой структуре желательно также предусмотреть закладные средства с крепежом, внедренным в балки пилястров для крепления к ним балок пола и крыши.
В стеновой структуре предпочтительно изоляционные блоки выполнить прямоугольными из вспененного полимерного материала, а колонны с диаметром по меньшей мере 76,2 мм для внутренних перегородок и 127 мм для наружных стен, при этом балки выполняются глубиной, по существу равной глубине колонн, и по меньшей мере одна вертикальная поверхность блоков выступает по меньшей мере на 38,1 мм за указанные балки для создания пазов для установки труб и электропроводки.
Целесообразно в качестве вспененного материала использовать вспененный полистирол.
В стеновую структуру желательно ввести множество термопластичных пальцев, каждый из которых имеет плоский торец и тело, при этом тело неподвижно зафиксировано в бетоне, а торцы выступают на внешнюю поверхность изоляционных блоков и проходят в одной плоскости с ней, посредством чего обеспечивается возможность крепления к стене декоративных поверхностей или структурных элементов путем механического внедрения крепежных средств в указанное тело.
Задача изобретения может быть также решена благодаря тому, что в известную стеновую структуру с изоляционными блоками с вертикальными отверстиями, заполненными бетоном, вводят усовершенствование для крепления отделочных или декоративных поверхностей с множеством термопластичных пальцев, при этом конец каждого пальца внедрен в бетон, а головка расположена на поверхности или заподлицо с поверхностью изоляционных блоков.
Возможно также решить задачу изобретения при использовании стеновой структуры с изоляционными блоками с вертикальными отверстиями и горизонтальными бетонными пилястрами, в которой пилястры выполнены выступающими за изоляционные блоки для опирания на них балок или ферм пола или крыши.
При этом такая стеновая структура может содержать закладные блоки или вставки, размещенные в пилястрах и снабженные крепежными средствами, выступающими в указанные пилястры.
Следующая задача изобретения решается с помощью того, что в известном способе строительства стеновой структуры с по меньшей мере одним уровнем пола и уровнем крыши, содержащим отрывку котлована, возведение бетонного цоколя или основания, установку рядов изоляционных блоков со сквозными цилиндрическими вертикальными отверстиями, установку элементов канала между каждым рядом блоков для определения замкнутых горизонтальных каналов, сообщающихся с цилиндрическими отверстиями блоков, и заливку непрерывно бетона в каналы и цилиндрические отверстия блоков с образованием единой бетонной структуры, отличающемся тем, что изоляционные блоки устанавливают по периметру цоколя или основания, а элементы каналов на каждом уровне пола или уровне крыши выполняют выступающими с образованием каналов пилястр с открытым верхом, сообщающихся с цилиндрическими отверстиями блоков и элементами горизонтальных каналов, после чего уплотняют блоки и каналы для определения замкнутой системы, а бетон заливают с заполнением каналов пилястр.
При этом желательно изоляционные блоки укладывать так, чтобы они выступали вовнутрь относительно каждого канала и отверстий для образования пазов, а в выбранных пазах монтировать трубы и электропроводку.
Желательно также предварительно по периметру и около периметра цоколя или основания устанавливать элементы горизонтальных каналов так, чтобы их противолежащие фланцы выступали над полом бетонного цоколя или основания и были выполнены с возможностью взаимодействия с рядом изоляционных блоков, и вставлять блоки между этими фланцами.
При этом монтируют чередующиеся ряды блоков, элементов горизонтальных каналов и элементов каналов пилястров для образования каждого этажа стены здания, затем стабилизируют структуру путем крепления к ней одним концом разнесенных, съемных и многократно используемых средств растяжек, второй конец которых крепят к грунту, а после завершения сборки структуры натягивают растяжки для стабилизации и фиксации всей структуры.
Желательно вставлять горизонтальные арматурные прутки в цилиндрические отверстия и каналы пилястров после завершения монтажа стеновой структуры, но до заливки бетона.
Предпочтительно вставлять горизонтальные арматурные прутки в каждый канал по мере его установки в стеновую структуру и вставлять вертикальные арматурные прутки в цилиндрические отверстия и каналы пилястров после завершения монтажа стеновой структуры, но до заливки бетона, затем центрировать каждый арматурный пруток в цилиндрических отверстиях до заливки бетона, соединять вместе все налагающиеся друг на друга вертикальные арматурные, прутки и вводить в соприкосновение друг с другом все поперечно-пересекающиеся вертикальные и горизонтальные арматурные прутки.
Возможно также формировать множество разнесенных анкерных средств в цоколе или основании и крепить один конец каждой растяжки к одному из этих анкерных средств.
При этом анкерное средство, имеющее головку и конец, вставляют сквозь блоки до заливки бетона, при этом каждая головка лежит в одной плоскости с внутренней поверхностью блока, а конец выступает в цилиндрическое отверстие в блоке. До схватывания бетона крепят закладные брусья или вставки в верхнюю часть канала пилястра, размещая крепежные средства каждого закладного бруса или вставки в канале пилястра. Закладные блоки или вставки крепят после заливки бетона и до того, как он схватится, позволяют бетону отвердеть по существу полностью и крепят балки или формы пола или крепи к закладным блокам или вставкам.
При осуществлении способа крепят хомуты труб и электропроводки и распределительные коробки к элементам каналов до заливки бетона или до его отвердевания с помощью крепежных средств, проходящих в элементы каналов.
Задача изобретения также решается благодаря тому, что в способе строительства стеновой структуры, включающем сборку изоляционных блоков с вертикальными отверстиями и наполнение последних бетоном, в блоки вставляют крепежные пальцы, имеющие удлиненный конец и плоскую головку, с пропуском каждого конца в вертикальное отверстие блоков и размещением каждой головки на поверхности блоков, после чего заливают бетон с закреплением концов крепежных пальцев после его отвердения.
Задача изобретения решается и тем, что в известной структуре канала балки перевязки для использования при формировании стеновых структур из изоляционных блоков с бетонными цилиндрическими колоннами, разделенных бетонными горизонтальными и соединенными с ними вертикальными балками перевязки, структуру канала снабжают парой разнесенных и обращенных друг к другу элементов канала, каждый из которых выполнен в виде открытой C-образной секции с прямыми углами и направленными в противоположные стороны вертикальными фланцами на ее верхней и нижней кромках, множеством разнесенных стяжек, определяющих открытую прорезь, которая выполнена с возможностью размещения в ней по меньшей мере одного арматурного прутка и удержания его в положении, поперечном относительно стяжки, и средством для закрепления стяжек на элементах канала для соединения элементов канала в фиксированном относительно друг друга положении. Обычно стяжки выполняют заодно с элементами канала, а для их крепления к элементам канала предусматривают средство для крепления.
Желательно, чтобы каждая стяжка имела U-образную форму с ножкой на каждом конце и разнесенные отверстия, закрытые съемными перемычками, при этом каждая ножка стяжки размещена в отверстии в указанном канале для удаления перемычки и для жесткого соединения каналов. Желательно также, чтобы каждая стяжка была выполнена плоской, а средства для крепления стяжек к каналу содержали винты, гвозди или закрепки. Обычно стяжки выполняют заодно с элементами канала. Упомянутой прорези придают L-образную форму и выполняют ее с возможностью взаимодействия по меньшей мере с тремя арматурными прутками. Элементы канала обычно выполняют из листового металла или термопластичного материала.
Желательно, чтобы в структуре канала балки перевязки C-образный канал имел удлиненный центральный участок и две ножки, каждая из которых была бы длиной по меньшей мере 38,1 мм, а каждый из вертикальных фланцев имел участок, отходящий наружу от центрального участка, и участок, отходящий вовнутрь и частично перекрывающий центральный участок. При этом C-образный участок обычно имеет вертикальный размер по меньшей мере 52,4 мм, а горизонтальный размер по меньшей мере 38,1 мм.
Задача изобретения решается и тем, что в структуре канала пилястра для использования в формировании балки и полки в стеновой структуре из изоляционных блоков, заполненных цилиндрическими бетонными колоннами, разделенных и взаимосоединенных горизонтальными бетонными балками, предусматривают пару разнесенных вертикальных элементов канала, первый из которых имеет направленное наружу поперечное сечение, образованное центральной перемычкой, и двумя поперечными ножками с направленными в противоположные стороны вертикальными фланцами, а второй элемент канала имеет участок основания, имеющий ту же форму, что и участок основания первого элемента, и содержащий вертикальный фланец и боковой элемент, выступающий наружу и вверх и заканчивающийся выступающей вовнутрь полкой, горизонтально совпадающей с верхней ножкой C-образного участка первого элемента канала, причем структура канала пилястра снабжена множеством стяжек, при этом в каждой стяжке имеется прорезь, выполненная с возможностью взаимодействия по меньшей мере с одним арматурным прутком и удержания его в положении, поперечном относительно стяжки, средством для крепления стяжек в каналах для сцепления каналов в разнесенном относительно друг друга положении и средством, прикрепленным над стяжками и имеющим вертикальную перемычку, соответствующую вертикальному фланцу второго элемента канала.
Предпочтительно, чтобы каждая стяжка имела U-образную форму с ножкой на каждом конце и разнесенные отверстия, закрытые съемными перемычками, при этом каждая ножка стяжки размещается в отверстии в указанном канале для удаления перемычки и для жесткого соединения каналов. Каждая стяжка выполняется плоской, и средства для крепления стяжек к каналу содержат винты, гвозди или заклепки.
Обычно стяжка выполняется заодно с элементами канала, эти элементы канала выполняются из листового металла или термопластичного материала.
Минимальное расстояние между двумя элементами канала у их верхних перемычек может по меньшей мере в полтора раза превышать расстояние у их нижних ножек.
И, наконец, задача изобретения решается благодаря тому, что в структуре канала перевязывающей балки пилястра для использования при формировании стеновых структур из изоляционных блоков, заполненных бетонными колоннами, разделенных балками горизонтальной перевязки, предусматривают два противолежащих проходящих вертикально элемента канала, каждый из которых имеет основание и вершину, а основания этих двух элементов имеют опускающиеся выступы, причем структура канала снабжена средством стяжки, определяющим открытые вершину и дно между элементами и скрепляющим элементы в горизонтально разнесенном друг от друга положении, при этом расстояние между концами выступов равно ширине блока, а расстояние между вершинами элементов по меньшей мере в полтора раза превышает расстояние между выступами, посредством чего в структуре канала при заполнении бетоном образована полка, выступающая за блоки для опирания структуры пола или крыши.
Эти и другие цели настоящего изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, где:
фиг.1 - вид в перспективе фрагмента заглубленного фундамента, содержащего первый ряд канала балки горизонтальной перевязки, заполненного L-образными прутками арматуры по настоящему изобретению;
фиг.2 - вид в перспективе с увеличенным фрагментом канала балки горизонтальной перевязки;
фиг.3 - вид с торца канала балки горизонтальной перевязки;
фиг. 4 - вид в перспективе изоляционного блока по настоящему изобретению с цилиндрическими отверстиями, центры которых разнесены на 16 дюймов (406,4 мм);
фиг. 5 - вид, аналогичный виду по фиг. 4, но на котором центры отверстий разнесены на 8 дюймов (203,2 мм);
фиг. 6 - вид в перспективе с частичным вырывом канала пилястра по настоящему изобретению;
фиг.7 - вид с торца канала пилястра по настоящему изобретению по фиг.6;
фиг. 8 - вид в перспективе одноэтажного канала балки вертикальной перевязки по настоящему изобретению;
фиг. 9 - вид, аналогичный виду на фиг.8, но с каналов балки вертикальной перевязки высотой в полэтажа;
фиг. 10 - вид в перспективе участка сформированной стены по настоящему изобретению;
фиг. 11 - вид, аналогичный виду на фиг.10 с частично удаленными изоляционными блоками и элементами каналов;
фиг. 12 - вид в перспективе фрагмента стены по настоящему изобретению с оконным проемом;
фиг. 13 - вид в перспективе фрагмента стены по настоящему изобретению с дверным проемом;
фиг.14 - вид, аналогичный виду на фиг.10, показывающий пилястры и вынесенные планки балок горизонтальной перевязки;
фиг. 15 - вид в перспективе задней части планки балки горизонтальной перевязки по настоящему изобретению;
фиг. 16 - вид в перспективе передней грани планки балки горизонтальной перевязки по настоящему изобретению;
фиг. 17 - вид в перспективе планки балки пилястра о двумя отверстиями, просверленными для пропускания труб или отводов системы водоснабжения и канализации;
фиг.18 - вид в перспективе задней части планки канала пилястра;
фиг.19 - вид в перспективе торцевой крышки для уплотнения торца сегмента канала пилястра, показанного на фиг.26;
фиг. 20 - вид в перспективе торцевой крышки канала балки горизонтальной перевязки;
фиг.21 - вид в перспективе торцевых крышек противолежащих пилястров;
фиг.22 - вид с торца с частичными выносами канала пилястра;
фиг. 23 - вид с торца с частичными выносами канала балки горизонтальной перевязки;
фиг. 24 - вид сверху с частичными выносами канала балки вертикальной перевязки;
фиг.25 - вид с торца с частичными выносами канала двойного пилястра;
фиг. 26 - вид с торца о частичными выносами концевого участка балки пилястра, используемого для формования угла, как показано на фиг.40;
фиг. 27 - фрагмент сечения стеновой структуры по настоящему изобретению со стороны торца канала балки вертикальной перевязки, показывающий паз с установленными трубами и электропроводкой и размещение вертикальных и горизонтальных прутков арматуры, отвечающее требованиям Кодекса;
фиг.28 - вид, аналогичный виду на фиг.27, показывающий канал балки горизонтальной перевязки в сечении, размещение вертикальных и горизонтальных прутков арматуры, отвечающее требованиям Кодекса, и проложенную электропроводку;
фиг. 29 - вид в перспективе частично собранного здания по настоящему изобретению с установленными балками и фермами пола и крыши;
фиг. 30 - частичное сечение фундамента c балкой горизонтальной перевязки и установленным изоляционным блоком после заливки бетона;
фиг. 31 - фрагмент, аналогичный фиг. 30, показывающий конструкцию балки пилястра в сечении с прикрепленными растяжками;
фиг. 32 - вид, аналогичный виду на фиг. 31, показывающий участок стены с балкой горизонтальной перевязки;
фиг. 33 - фрагмент, аналогичный фиг.32, показывающий крепление облицовки к стене;
фиг.34 - фрагмент вертикального сечения стеновой структуры после заливки и схватывания бетона, показывающий фундамент и два этажа с установленным закладным брусом и прикрепленной балкой;
фиг. 35 - частичное вертикальное сечение двухэтажной структуры с пилястровой стенкой, служащей полкой для кирпича с прикрепленными растяжками;
фиг. 36 - вид, аналогичный виду на фиг.35), в сечении показывающий структуру другого типа с двойным пилястром, способным поддерживать пол и наружный пандус с прикрепленными растяжками;
фиг. 37 - частичное сечение стеновой структуры по настоящему изобретению с дверной коробкой;
фиг. 38 - частичное сечение стеновой структуры по настоящему изобретению с рамой удлиненного окна;
фиг.39 - вид, аналогичный виду на фиг.38, с типичной оконной рамой;
фиг.40 - вид сверху угла стеновой структуры по настоящему изобретению на уровне канала пилястра, показывающий соединение двух упирающихся друг в друга каналов пилястра;
фиг. 41 - вид, аналогичный виду на фиг. 40 на пересечении двух балок горизонтальной перевязки, образующих угол;
фиг. 42 - частичное сечение внутренней перегородки здания, показывающее растяжки, прикрепленные к кольцам, отлитым в бетоне;
фиг. 43 - увеличенное сечение канала балки горизонтальной перевязки с прикрепленной внутренней облицовкой и наружной чистовой обшивкой, проложенными электропроводкой и трубами;
фиг.44 - вид в перспективе альтернативной конструкции стяжки по настоящему изобретению с арматурой, показанной пунктиром;
фиг.45 - вид, аналогичный на фиг. 44, без арматуры;
фиг. 46 - сечение канала балки вертикальной перевязки, выполненного с возможностью образовывать структурную несущую колонну.
Настоящее изобретение относится к состоящей из элементов внутренней и наружной модульной стеновой структуре, способу создания стеновой структуры и к усовершенствованиям стеновых структур. Стеновая структура состоит из блоков, выполненных из вспененного полистирола или другого изоляционного материала и содержит отливаемые на месте бетонные колонны и балки. Бетонные колонны и балки являются структурными элементами стены, а изоляционные блоки действуют как форма для этих колонн и изолируют стены готового здания.
Следует отметить, что приводимое описание в основном относится к наружным стенам, как будет показано ниже, согласно настоящему изобретению наружные стены комбинируются со внутренними перегородками для образования здания. Способы и изделия по настоящему изобретению можно использовать для строительства недорогих индивидуальных и многоквартирных жилых домов, гаражей, складских зданий, административных зданий и структур практически любого назначения. Они могут возводиться в любых климатических условиях и географических регионах.
Основными элементами стеновой конструкции являются:
Каналы балок горизонтальной и, факультативно, вертикальной перевязки.
Эти каналы действуют как опалубка или формы для формирования бетонных балок горизонтальной перевязки, которые закрепляют вертикальные бетонные колонны и, по желанию, для формирования бетонных балок вертикальной перевязки. Горизонтальные каналы в целом обозначены позицией 100, а вертикальные - позицией 300.
Каналы пилястров.
Каналы пилястров 300 представляют собой специализированный тип канала балки перевязки, используемые на каждой отметке этажа и крыши. Они выполняют две функции. Во-первых, они образуют горловину для заливки бетона, что позволяет заливать бетоном всю структуру по существу непрерывно. Во-вторых, после того, как бетон будет залит и схватится, они обеспечивают непосредственную опору для балок и ферм межэтажных перекрытий и крыши на пилястры, предпочтительно через закладные брусья, вмурованные в бетон пилястров и устанавливаемые по месту до или во время схватывания бетона.
Планки и крышки.
К ним относятся элементы 400 и 500 (планки) каналов балок перевязки и пилястров, которые соединяют пересекающиеся каналы балок перевязки и пилястров, и элементы 440, 460, 560 и 570, которые действуют как торцевые крышки (крышки) с тем, чтобы получить замкнутую уплотненную структуру каналов балок перевязки и изоляционных блоков, если не считать заливных горловин в каналах пилястров.
Стеновые анкеры.
Эти анкера 710 могут быть стандартными, имеющимися в продаже пластиковыми анкерами, вставляемые сквозь материал изоляционного блока 50 или 60 в его внутренние цилиндрические полости 52 или 62 и конец которых выступает в эти полости. Когда в дальнейшем бетон будет залит и схватится, конец пластикового анкера, предпочтительно снабженный насечками, будет прочно закреплен в бетоне. Головка пластикового анкера расположена вгладь с поверхностью изоляционного блока и служит крепежной поверхностью для крепления внутренних и наружных отделочных материалов или конструктивных элементов, таких, как кронштейны для кухонной мойки или арматура наружного освещения, к стеновой структуре по настоящему изобретению с помощью шурупов или гвоздей, ввинчиваемых иди забиваемых в анкер.
Изоляционные блоки.
Блоки 50 и 60 являются стандартными секциями изоляционного материала, предпочтительно вспененного полистирола, который продается в стандартных размерах. Эти блоки выполняют несколько функций. Прежде всего они служат формами для отливки вертикальных цилиндрических бетонных колонн, которые обеспечивают в значительной степени конструктивную прочность стен. Во-вторых, поскольку пена имеет высокий показатель R, они служат тепло- и звукоизолятором, что повышает качество возводимого здания благодаря его хорошей изоляции. В-третьих, они служат поверхностью для установки облицовки и чистовой обшивки.
Арматура.
Арматура 28 предпочтительно представляет собой стандартные коммерчески доступные удлиненные цилиндрические стальные прутки. Они устанавливаются внутри вертикальных колонн и в каналах балок перевязки и пилястров и внедрены в бетонные колонны, балки перевязки и пилястры для придания дополнительной прочности и для структурной связки компонентов структуры бетонной стены в единую выдерживающую нагрузку структуру, которая отвечает требованиям кодекса.
Оконные и дверные блоки.
Они предпочтительно являются стандартными коммерчески доступными блоками или узлами, которые устанавливаются в соответствующих проемах в стеновой структуре для завершения структуры здания.
Каналы балок горизонтальной перевязки.
На фиг. 1 показан канал балок горизонтальной перевязки по настоящему изобретению. Каждый канал 100 балки горизонтальной, перевязки имеет три отдельных детали:
а. Передний элемент канала балки перевязки 120;
b. Задний элемент канала балки перевязки 120;
c. Множество стяжек 160.
Передний и задний элементы канала идентичны, но один из них развернут относительно другого для образования канала балки перевязки. Каждый элемент 130 состоит из пяти поверхностей. Противолежащие металлические фланцы 122 и 130 соединяются друг с другом C-образной соединительной секцией, составленной горизонтальными элементами 124 и 128 и вертикальным элементом 126.
Каждый внутренний прямоугольный перегиб между элементами 124 и 126 с одной стороны и 126 и 128 с другой стороны содержит разнесенные пазы 132, закрытые перемычками 134. Центры пазов разнесены на расстояние 8 дюймов (203,2 мм). Перемычки 134 нормально закрыты для предотвращения утечки бетона, пока они не будут вытеснены ножками 162 или 164 стяжек 160, как поясняется ниже.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения высота фланцев 122а в 130а составляет 1,5 дюйма (38,1 мм), а высота центрального фланцевого элемента 126 составляет 6 дюймов (152,4 мм). Полки 125 и 128 имеют предпочтительную глубину в 1,5 дюйма (38,1 мм). Длина элемента 120 канала составляет 6 футов (приблизительно 1,8 м). Каждый элемент 120 канала предпочтительно содержит вертикальные фланцы 12 и 128 размером в один дюйм (25,4 мм), которые используются для монтажа облицовки паза, в котором проходят труба и электропроводка, как поясняется ниже.
Как показано на фиг. 2, каждая из стяжек 160 имеет пару направленных вниз ножек 162 и 164 и центральный элемент 166. В центре центрального элемента выполнена L-образная прорезь, имеющая участок 172, расположенный у кромки, и внутренний участок 174. Каждая прорезь 170 имеет такие размеры (несколько больше, чем диаметр прутка арматуры), чтобы плотно принять до трех вертикальных прутков и служит для направления прутков при их установке в стеновую структуру и удержания прутков в вертикальной ориентации в центрах отверстий 52 или 62 в блоках, которые, после заполнения бетоном, образуют цилиндрические бетонные колонны 8 и 10, как показано на фиг. 31. Прорези 170 направляют, ориентируют и удерживают арматуру на месте. Стяжки 160 также скрепляют два элемента 120 канала балки перевязки в правильном пространственном положении. Габариты и положение горизонтальных элементов 120 канала и цилиндрических отверстий 52 и 62 в блоках таковы, что арматура, вставленная сквозь стяжки 160 будет центрально расположена в отверстиях 52 и 62.
Горизонтальный элемент 166 каждой стяжки 160 имеет длину предпочтительно в пять дюймов (127 мм) так, что когда бетон заливают между двумя элементами 120 канала балки перевязки, формируется балка прямоугольного сечения (предпочтительно 5 x 6 дюймов; 127 x 152,4 мм).
Как показано на фиг. 2, пазы 132 в каждом канале балки перевязки расположены на расстоянии приблизительно 8 дюймов (203,2 мм), однако стяжки вставляют попеременно в верхнюю и в нижнюю пары пазов, поэтому стяжки верхнего и нижнего рядов в каждом ряду разнесены друг от друга на 16 дюймов (406,4 мм) и расположены ступенчато. Стяжку желательно ставить также на каждом конце верхнего ряда для закрепления планок иди торцевых крышек (описываемых ниже) на каналах 100 балок перевязки. Таким образом, каналы балок горизонтальной перевязки после сборки и уплотнения отверстий крышками образуют единую структуру, в которой размещаются изоляционные блоки, плотно установленные между фланцами 122 и 130 над и под каналом балки горизонтальной перевязки.
Когда элементы 120 канала балки перевязки должны устанавливаться над изоляционными блоками, сначала на место забиваются молотком стяжки 160, которые, входя в пазы 132, плотно в них садятся. При посадке на место точки 166 смещают перемычки 134. Те пазы 132, в которых не установлены ножки стяжек, закрыты перемычками 134, что предотвращает утечку бетона сквозь эти пазы при заливке.
На фиг. 44 показан альтернативный вариант стяжки 160'. Эта стяжка 160' представляет собой плоскую полосу с прорезью 170', направляющей и позиционирующей два прутка арматуры. На каждом конце стяжки 160' имеется отверстие 168' для установки болтов. Это позволяет привинчивать стяжки к элементам каналов. В этом случае пазы 132 и перемычки 134 в элементах каналов формировать не требуется.
Стяжка 160' имеет удлиненную прямую прорезь 170' такого размера, чтобы плотно направлять и удерживать два арматурных прутка, показанных пунктиром.
Элементы 120 канала балки перевязки и стяжки 160 и 160' можно изготовить из многих относительно недорогих материалов. В одном предпочтительном варианте изобретения элементы 120 канала балки перевязки выполнены из листового металла сортамента 20, а стяжки 160 и 161' выполнены штамповкой из листового металла сортамента 12. В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения элемента 120 и стяжки 160 и 160' выполнены путем экструзии из коммерчески доступного поливинилхлорида или другого термопластичного материала. Эти же материалы используются и для элементов каналов балок вертикальной перевязки и пилястров и их стяжек.
Несмотря на то, что предпочтительно использовать отдельные стяжки для скрепления элементов горизонтальных, вертикальных и пилястровых каналов, настоящее изобретение охватывает и вариант изготовления стяжек и элементов канала в виде единой структуры, например, методом литья под давлением.
Это исключает трудозатраты на сборку элементов каналов.
Элементы 120 каналов балки горизонтальной перевязки имеют стандартную 8-футовую длину (приблизительно 2,4 м). Они могут распиливаться для соответствия конкретным размерам наружных стен или внутренних перегородок возводимого здания и для образования соответствующих дверных и оконных проемов.
Каналы пилястров.
Конструкция канала пилястра 200 показана на фиг. 6 и 7. Каждый канал пилястра содержит пять следующих элементов:
а. Внутренний элемент канала пилястра 210
b. Наружный элемент канала пилястра 240
c. Нижняя стяжка пилястра 160
d. Верхняя стяжка пилястра 260
е. Если над пилястром необходимо уложить ряд блоков, требуется уголок 280.
Каналы пилястров используются там, где необходима опора для пола или крыши. Каналы пилястров выполняют две функции. Они являются заливными горловинами, сквозь которые бетон поступает в цилиндрические отверстия 52 и 62 в изоляционных блоках и в каналы балок перевязки 100 и 300. Они также работают как опорные поверхности для балок и ферм крыши и межэтажных перекрытий.
Наружный элемент 240 канала пилястра по существу идентичен элементу 120 канала балки горизонтальной перевязки за исключением того, что центральный участок 246 выполнен значительно более высоким и имеет высоту 12 дюймов (304,8 мм), а не 6 (152,4 мм), как у элемента 120. Во всех остальных отношениях эти два элемента каналов одинаковы.
Наружный элемент 240 канала пилястра состоит из верхнего и нижнего вертикальных фланцев 242 и 250, горизонтально проходящих перемычек 244 и 248 и вертикального элемента 246. Вдоль верхней и нижней кромок вертикального элемента 246 выполнены разнесенные отверстия 232, которые нормально закрыты перемычками 234 (не показаны). Перемычки 234 сходны с перемычками 134 и выламываются когда в них вставляются ножки 262 и 264 стяжек 260. Те отверстия 232, в которые не устанавливаются ножки стяжек, остаются закрытыми перемычками 234. Таким образом предотвращается утечка бетона. Альтернативно, можно обойтись без этих отверстий и перемычек, если использовать стяжку по фиг. 44. Расстояние между стяжками позволяет заливать бетон в каналы пилястров. Как показано на фиг. 6, стяжки 260 и 160 расположены чередуясь, ступенчато для придания каналу конструктивной прочности, поэтому количество стяжек меньше, чем количество отверстий.
Внутренний элемент 210 канала пилястра имеет нижний вертикальный фланец 212 и горизонтальную перемычку 214, которые имеют те же размеры, что и соответствующие элементы 242 и 244 наружного элемента канала пилястра. Однако элемент 210 канала пилястра имеет вертикальную перемычку 216, выступающий наружу элемент стенки 218 с вертикально расположенным фланцем 220 и горизонтальным фланцем 222. Расстояние между фланцем 220 и перемычкой 246 двух элементов канала пилястра составляет 14 дюймов (855,6 мм).
Нижние концы канала 200 пилястра удерживаются на месте стяжками 160, которые идентичны во всех отношениях стяжкам, используемым для каналов 120 балок горизонтальной перевязки. Стяжки 260, которые используются сверху на элементах канала пилястра, по существу идентичны стяжкам 160 за исключением того, что их длина составляет 14 дюймов (355,6 мм), что соответствует расстоянию между элементами 220 и 246. Прорезь 270 имеет те же размеры и форму, что и прорезь 170 в стяжке 160, и расположена на том же расстоянии от элемента стенки 246, что и прорезь 170, поэтому прорези 170 и 270 удерживаются и направляют проходящие сквозь них арматурные прутки вертикально, соосно с центрами цилиндрических отверстий 52 или 62, в зависимости от того, какие блоки используются.
При формировании пилястров верхняя полка пилястра предпочтительно приблизительно в полтора раза шире основания пилястра.
Уголок 280 крепится полкой 282 к стяжкам 260 подходящими болтами или заклепками. Этот уголок 280 предназначен для удержания следующего ряда изоляционных блоков, которые будут зажаты между фланцами 250 и 284. Вертикальный фланец 284 лежит в одной вертикальной плоскости с вертикальной перемычкой 250 элемента 240 канала пилястра. На каналах пилястров, расположенных наверху у крыши следующего ряда блоков нет, поэтому на них уголок не требуется.
Элементы и стяжки каналов пилястров выполнены предпочтительно из одного материала. В одном предпочтительном варианте настоящего изобретения они все фабрикуются из штампованного листового металла. В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения они формируются из поливинилхлорида методом литья под давлением. Материалы предпочтительно те же, что и материалы элементов каналов балок перевязки.
Как и элементы каналов балок перевязки, элементы каналов пилястров изготавливаются предпочтительно 8-футовой (приблизительно 2,4 м) длины и, при необходимости, могут отрезаться для подгонки под любые конструктивные изменения, например, для дверей, окон и укороченных стен.
Возможно, потребуется сформировать внутренние перегородки (между комнатами) или крыльцо, веранду или другие наружные консольные структуры, которым необходима опора. В этих случаях используется канал двойного пилястра, как показано на фиг. 25. Канал двойного пилястра идентичен каналу одинарного пилястра, за исключением того, что в нем применены два элемента 210, как показано, и двадцатидвухдюймовые (558,8 мм) стяжки с прорезями под арматуру 270, расположенными в их геометрических центрах (не показаны) для центрирования арматуры. Балки и фермы могут крепиться к двойным пилястрам так же, как и к одинарным, и использоваться для поддержки полов, крыльца и т.п.
Каналы балок вертикальной перевязки.
Как лучше всего показано на фиг. 8, 9 и 24, канал 300 балки вертикальной перевязки состоит из двух расположенных напротив друг друга элементов 320, соединенных стяжками 360.
Элементы канала балки вертикальной перевязки имеют по существу те же форму и размеры, что и каналы 120 балок горизонтальной перевязки за исключением того, что элементы центральной перемычки 326 имеют длину предпочтительно 8 дюймов (203, 2 мм) для формирования бетонных балок перевязки сечением 5 x 8 дюймов (127 x 203,2 мм). Каналы балок вертикальной перевязки имеют длину 8 футов и 6 дюймов (приблизительно 2,59 м) для того, чтобы занимать всю высоту этажа. Предпочтительно, однако, изготавливать их длиной четыре фута (приблизительно 1,82 м), поскольку изоляционные блоки имеют только четырехфутовую высоту.
Может оказаться необходимым создать балку вертикальной перевязки шириной восемь дюймов (203,2 мм) до двадцати двух дюймов (558,8 мм) для создания дополнительной опоры для стеновой структуры. Эта необходимость может возникать при создании стены с большими оконными проемами или когда в здание встраиваются дополнительные балки, которым требуется опорный элемент. В таких случаях для создания канала балки вертикальной перевязки будут использоваться элементы 320 длиной 8 футов 6 дюймов (приблизительно 2,59 м), однако вместо пятидюймовых (127 мм) стяжек 360 будут использоваться более длинные стяжки 360', как показано на фиг. 46. Длина стяжек 360 и, следовательно, глубина полученной балки перевязки может меняться в соответствии с требованиями Кодекса и нагрузкой, которую несет такая балка. Открытое пространство, которое создается такими более глубокими каналами вертикальных балок, может быть заложено, например, пиломатериалами. Это показано на фиг. 46, где обычные элементы 310 канала используются с удлиненными стяжками 360'. Пространство, образованное такой удлиненной формой канала, заложено стандартными пиломатериалами 380, 382 и 384, которые пробиты или привинчены к элементу 310 канала.
Если между блоками не требуется прокладывать трубы системы водоснабжения и канализации и никакое электрооборудование не будет монтироваться выше, чем на четырех футах (приблизительно 1,2 м) от уровня пола, и если балки вертикальной перевязки не нужны для работы в качестве опор, на этом этаже будут устанавливаться только четырехфутовые каналы балок вертикальной перевязки. Если трубы должны проходить с этажа на этаж, на стенах устанавливается электроарматура или необходима структурная опора, между двумя этажами создается канал балки вертикальной перевязки длиной восемь футов шесть дюймов (приблизительно 2,59 м), в котором используются два четырехфутовых участка и планка или один элемент 310 длиной восемь футов и шесть дюймов (приблизительно 2,59 м).
На каждом конце элементов 320 имеются вырезы 310 размером в 1,5 дюйма (38,1 мм). Они необходимы для размещения горизонтальных элементов планок 400 (см. фиг. 15 и 16) в местах пересечения каналов балок вертикальной и горизонтальной перевязки, как показано на фиг. 10. Элементы 320 каналов крепятся путем установки стяжек 360 в совмещенные друг с другом отверстия 332 в соседних элементах канала балки вертикальной перевязки.
Стяжки 360 балок вертикальной перевязки идентичны стяжкам 160 балок горизонтальной перевязки, за исключением того, что их центральный участок 366 выполнен цельным.
Каналы балок вертикальной перевязки собираются так же, как и каналы балок горизонтальной перевязки, когда ножки 362 и 364 стяжек 360 забиваются в отверстия 332, ступенчато чередуясь по противоположным сторонам элементов канала.
Крышки и планки.
Для того, чтобы закрыть торцы каналов горизонтальной и вертикальной перевязки и каналов пилястров, на торцах стеновых участков или в местах, где формируются оконные и дверные проемы, и для того, чтобы создать пересечения между каналами балок вертикальной и горизонтальной перевязки, используются торцевые крышки и планки.
Элементы планок 510 и 540 пилястров имеют одинаковые размеры и форму сечения с элементами 210 и 240 канала пилястра. Элементы планок предпочтительно имеют длину около 24 дюймов (609,6 мм), чтобы надежно перекрывать восьмидюймовое (203,2 мм) пространство поперек балки вертикальной перевязки, как показано на фиг. 14, и для прочного крепления к элементам 210 и 240 канала пилястра.
Элемент 510 планки пилястра имеет фигурные концы 512, выступающие на восемь дюймов (203,2 мм) и при установке накладывающиеся на элементы 210 канала пилястра с каждой стороны, и закрепляются на месте стяжками 260, которые вставляются через совмещенные отверстия 232 и 532 в наложенных друг на друга элементе 210 канала пилястра и элементе 510 планки. Отверстия 520 в пилястровом элементе 510 сверлятся, когда необходимо пропустить трубу с одного этажа на другой.
Таким же образом элемент 540 пилястра имеет восьмидюймовые (203,2 мм) фигурные концы 542, которые входят в торец заднего элемента 240 пилястра, накладываются на него и соединяются стяжками 260, проходящими в совмещенные отверстия 232 и 532.
На фиг. 15 и 16 показан элемент планки 400 канала балки горизонтальной перевязки. Передние и задние планки 400 одинаковы и имеют выступающие участки 412, которые ложатся внахлест на элементы канала балки горизонтальной перевязки и крепятся стяжками 160, которые вводятся в совмещенные отверстия 132 и 432. Элемент планки 400 канала балки горизонтальной перевязки используется на всех пересечениях каналов 100 с каналами балок вертикальной перевязки 300'.
На фиг. 21 показаны торцевые крышки 560 и 570 пилястров, которые сконструированы для закрывания правого и левого торцов каждого канала пилястра и сдерживания потока бетона. Они необходимы на концах каждой секции стены. Торцевые крышки соединяются стяжками, вставляемыми в совмещенные отверстия 232 и 532 в канале пилястра и в элементе торцевой крышки.
Подобным же образом используются торцевые крышки 440 и 460 для закрывания шестидюймовых 152,4 мм) и двойных двенадцатидюймовых (304,8 мм) балок вертикальной перевязки на концах каждой секции стены. Они показаны на фиг. 20 и 19 соответственно и на фиг. 41 и 40.
Как показано на фиг. 40, правостороннее пересечение двух пилястровых каналов создается путем отрезания двухфутового участка от одного элемента 220а пилястрового канала и заменой его участком равной длины заднего элемента 240 пилястрового канала, формируя таким образом двухфутовую балку перевязки на конце такой стены для того, чтобы разместить перпендикулярный пилястровый канал. Сечение такого пересечения показано на фиг. 26.
Планки и торцевые крышки выполнены из того же материала, что и элементы канала.
Стеновые анкеры.
На фиг. 27 и 28 показаны стандартные коммерческие пластмассовые анкеры 710, вставленные в блок 60. Эти пластмассовые анкеры 710 используются для крепления тонких листов вспененного изоляционного материала к основанию для создания изолированных полов. При их коммерческом применении по предшествующему уровню техники тонкая листовая прослойка вспененного полистирола помещалась под бетонной плитой пола. Листы укладывались на грунт, и анкеры сквозь этот лист вдавливались в грунт для удержания изоляции до заливки бетоном. Когда бетон заливался, он охватывался над листовой прослойкой.
В практике настоящего изобретения пластмассовые анкеры 710, которые могут быть коммерческими доступными пластиковыми анкерами или иметь иные формы и размеры, вставляются сквозь стенки изоляционных блоков 50 и 60 по мере необходимости так, что они выступают в цилиндрические отверстия 52 и 62. Множество анкеров расположено на стене с межцентровым расстоянием в 16 дюймов (406,4 мм), как показано на фиг. 29. После заливки бетона и заполнения цилиндрических отверстий бетоном, бетон схватывается и запирает анкеры 710 в бетонных колоннах. Плоская наружная головка 712 анкера посажена в наружной поверхности изоляционного блока, а конец выступает в отверстие 52 или 62 в зависимости от того, какие блоки используются. На конце выполнены насечки 716 для улучшения взаимодействия с бетоном. Анкер 710 используется как дюбель для посадки гвоздей или шурупов для крепления облицовки, чистовой обшивки и прочего, что нужно навесить на стеновую структуру по настоящему изобретению, как показано на фиг. 27 и 28. Пластиковые анкеры, используемые по настоящему изобретению, выпускаются фирмой "Ацтек конкрит аксессориз, инк." в городе Орандж, штат Калифорния.
Арматурный пруток.
Арматурный пруток, используемый в практике настоящего изобретения, предпочтительно является стандартным, коммерчески доступным стальным прутком. Он выпускается стандартными отрезками двадцатифутовой длины, но его можно заказывать любой нужной длины без дополнительной оплаты или с небольшой дополнительной оплатой. Для того, чтобы выполнять требования Кодекса, каждый отрезок арматурного сростка (перехлест двух прутков) должен иметь длину не менее сорока диаметров прутка. Таким образом, если используется пруток диаметром полтора дюйма (38,1 мм), длина сростка двух прутков должна быть равна по меньшей мере двадцати дюймам (508 мм). Кодекс допускает наращивание арматуры, если длина сростка составляет не менее сорока диаметров прутка и если два наращиваемых прутка соприкасаются.
Чтобы облегчить установку арматуры в устройстве и способе по настоящему изобретению и выполнить требования Кодекса, пруток можно сращивать внахлест, используя стандартные коммерчески доступные хомуты 752, как показано на фиг. 31. В цилиндрических отверстиях 52 и 62 сростки удерживаются на месте стяжки 160 или 260.
Там, где вертикальные и горизонтальные прутки пересекаются, в соответствии с требованиями Кодекса их можно не соединять друг о другом, однако, при этом желательно использовать поперечные хомуты 750, показанные на фиг. 31, для удержания прутков в нужном положении до заливки бетона. Поперечные хомуты также являются коммерчески доступными.
Горизонтальные и вертикальные прутки устанавливаются в нужное положение в соответствии с требованиями Кодекса с помощью кольцевых прокладок 820 в вертикальных каналах и подставок 810 в горизонтальных каналах, как показано на фиг. 27 и 28.
Можно использовать пруток различных диаметров. Стандартными размерами прутка являются 1/2 дюйма (12,7 мм), 3/4 дюйма (19,05мм) и 1 дюйм (25,4 мм). Выбранный диаметр зависит от размеров здания и прочностных требований. Размеры прорезей 170 и 270 в стяжках выбираются так, чтобы они плотно взаимодействовали с арматурным прутком того диаметра, который используется в здании.
Изоляционные блоки.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения изоляционными блоками 50 и 60 являются стандартные, коммерчески доступные блоки из вспененного полистирола. Они продаются с размерами восемь футов длиной, четыре фута (1219,2 мм) высотой и восемь дюймов (203,2 мм) глубиной. Продаются блоки с различным коэффициентом "R", обеспечивая различные степени изоляции. Предпочтительный блок для настоящего изобретения имеет коэффициент "R" в диапазоне от примерно 25 до примерно 32, обеспечивая хорошую изоляцию и от жары, и от холода.
Полистирол, из которого изготавливают изоляционные блоки, не является объектом настоящего изобретения, и коммерчески доступные блоки можно закупать, например, у фирмы "Инсьюлейшн корпорейшн ов Америка". Несмотря на то, что блоки из вспененного полистирола являются предпочтительными, благодаря их относительно низкой стоимости, легкости в обращении и хорошим изоляционным качествам, в рамки настоящего изобретения включаются и другие вспененные материала. Например, имеются в продаже и могут использоваться блоки из вспененного полиуретана.
В изоляционных блоках выполнены отверстия диаметром 5 дюймов (127 мм), предпочтительно с межцентровым расстоянием 8 дюймов (203,2 мм) (отверстия 52) или 16 дюймов (406,4 мм) (отверстия 62) или с любой величиной, кратной 8 дюймам (203,2 мм). Блоки 50, устанавливаемые в основании любой структуры, предпочтительно имеют отверстия с 8-дюймовым (203,2 мм) межцентровым расстоянием для повышения структурной прочности. В блоках 60, устанавливаемых выше нулевой отметки, отверстия 62 располагаются на 16-дюймовом (406,4 мм) межцентровом расстоянии, поскольку для них не требуется такая же структурная прочность. Величины межцентрового расстояния, кратные восьми дюймам (203,2 мм), выбраны потому, что в Кодексе они обычно используются для определения межцентрового расстояния для стоек.
Цилиндрические отверстия 52 и 62 в блоках могут быть выполнены известными в данной отрасли способами литья при формировании блоков с помощью имеющихся сверл или используя резаки с нагреваемым жалом.
Оконные и дверные проемы.
Как показано ниже, изоляционными блоками и элементами каналов балок перевязки образуются отверстия, позволяющие устанавливать предпочтительно заранее изготовленные стандартные оконные и дверные блоки. Это показано на фиг. 12, 38 и 39 для окон и на фиг. 13 и 37 для дверей. Конструкции таких оконных и дверных блоков хорошо известны и не относятся к настоящему изобретению.
Как показано на фиг. 12, оконный проем 600 образован путем вырезания изоляционного блока и установки каналов балок вертикальной перевязки 310 для определения соответствующего проема, выполненного с возможностью установки оконной рамы. Четыре стороны проема замкнуты и закрыты досками 610 и 612 размером 2 x 8 дюймов (50,8 x 203,2 мм), которые прибиваются гвоздям или крепятся иным способом к элементам каналов, которые определяют проем. После заливки и схватывания бетона оконный блок (не показан) вставляется и прибивается или крепится иным способом к доскам 610 и 612.
Как показано на фиг. 13, дверной проем формируется путем прорезания изоляционного блока 60 и обрезанных элементов 100 канала балки горизонтальной перевязки и установкой соответствующего каркаса из элементов 100 балок горизонтальной перевязки и элементов 300 балок вертикальной перевязки, который уплотнен досками 622 и 624 размером 2 x 8 дюймов (50,8 x x 203,2 мм), которые крепятся к элементам каналов. Дворней блок (не показан) крепится в дальнейшем к доскам 610 и 612.
Поскольку одной из целей настоящего изобретения является создание недорогих жилых зданий, желательно использовать стандартные готовые дверные и оконные блоки. Дверные и оконные блоки предпочтительно изготавливаются заранее и устанавливаются в рамы или коробки, эти рамы или коробки легко устанавливаются в проемы, выполненные в стенах по настоящему изобретению и прибиваются или крепятся иным способом к деревянным элементам каркаса, легко конопатятся и становятся функциональными.
В рамках настоящего изобретения можно использовать оконные и дверные блоки, изготовленные индивидуально, и тем самым соблюдение стандартных размеров не существенно. Однако, если основным соображением является экономия затрат, желательно применять стандартные заранее изготовленные двери и окна.
Бетон.
В рамках настоящего изобретения можно применять различные бетонные смеси, и настоящее изобретение не ограничивается какими-либо конкретными бетонными смесями. Ввиду того, что желательно иметь возможность заливать всю структуру целиком, по существу непрерывно, и обеспечить адекватный поток бетона для заполнения всех горизонтальных каналов, вертикальных каналов и цилиндрических отверстий важными факторами являются пластичность и текучесть бетона. В продаже имеются различные пластификаторы бетона. Они добавляются в бетон при его смешивании, но до заливки, и обеспечивают повышенную текучесть бетона. Пластификаторы могут увеличивать или уменьшать время выдерживания бетона, требуемое для его полного отвердения.
Одним из пластификаторов, который можно использовать в настоящем изобретении, является "Rheobuild 1000", выпускаемой фирмой "Мастер билдерз" в городе Кливленд, штат Огайо. Пластификатор добавляют для придания бетонной смеси достаточной текучести, обеспечивающей адекватное затекание бетона от пилястровых каналов 200 через цилиндрические отверстия 52 и 62 в блоках 50 и 60 и в каналы балок горизонтальной и вертикальной перевязки 100 и 300 или 300,, при заливании бетона в пилястровые каналы. Количество добавляемого пластификатора зависит от желаемой текучести и времени отвердевания. Чем больше добавлено пластификатора, тем легче бетон будет затекать и тем дольше он будет схватываться.
Выбор конкретной бетонной смеси зависит от размеров здания и физических свойств, которые необходимо придать зданию, и полностью может быть проведен специалистом в данной отрасли. Хорошим примером желательной бетонной смеси для строительства двухэтажного жилого дома площадью 1600 кв. футов (148,8 м2) является бетон, выдерживающий нагрузку 3000 фунтов на кв.дюйм (приблизительно 535 кг/см2) с наполнителем из щебня размером 3/8 дюйма (9,525 мм).
Время полного отвердения бетона может быть значительным, поскольку время, в течение которого бетон схватывается так, чтобы можно было продолжить строительные работы, составляет всего трое суток. После того, как стены здания будут залиты бетоном, здание можно оставить примерно на три дня, чтобы бетон полностью схватился. В это время строительная бригада может работать на другом здании в этом же районе.
Грунтовка или оцинковка.
Все металлические детали, используемые в настоящем изобретении, должны быть загрунтованы или оцинкованы, если они контактируют с бетоном, как того требует Кодекс. Эта операция хорошо известна.
Фундамент или плита основания.
В зависимости от конкретного типа строящегося здания его основанием будет либо заглубленный фундамент, либо залитое бетонное основание непосредственно под глубиной промерзания. В любом случае соответствующие аспекты настоящего изобретения остаются одними и теми же. Например, на фиг. 1 показан заглубленный фундамент 30. Нижняя поверхность 32 фундамента заложена на глубине промерзания. Боковые стороны 34 фундамента могут иметь высоту, например, три фута (приблизительно 80 см). До заливки бетона на дно котлована устанавливаются выравнивающие подкладки 36 и башмаки 38. Башмаки поддерживают и должным образом позиционируют горизонтальные арматурные прутки 40, которые встраиваются в фундамент. Регулируемые выравнивающие подкладки 36 поддерживают и выравнивают каналы 100 балки горизонтальной перевязки, взаимодействуя со стяжками 160 так, чтобы структура стены была горизонтальна.
Выравнивающие подкладки являются стандартными коммерческими деталями. Их применение желательно, поскольку они регулируются на высоту до двух дюймов (50,8 мм) для компенсации изменений уровня основания фундамента с тем, чтобы можно было выравнять каналы балок горизонтальной перевязки.
Башмаки 38 также являются стандартными коммерчески доступными деталями, но они не являются регулируемыми. Горизонтальный арматурный пруток 40, как того требует Кодекс, укладывается поперек основания фундамента и опирается на башмаки. По меньшей мере в трех дюймах (76,2 мм) от кромок фундамента L-образные арматурные прутки 42 заперты в стяжках 160 канала 100 балки горизонтальной перевязки, поддерживаемые в пересекаемые горизонтальными прутками 40. L-образные прутки сначала монтируются в канал, а затем весь канал в сборе опускается в котлован, устанавливается на выравнивающие подкладки 36 и выставляется по горизонтали.
Комплекты каналов 100 балок горизонтальной перевязки размещаются по периметру в котловане фундамента на выравнивающих подкладках 36. Выравнивающие подкладки 36 взаимодействуют со стяжками 160 каналов балок перевязки. Противоположные элементы 120 каждого канала балки перевязки скреплены стяжками 160. Вертикальные участки каждого арматурного прутка 46 проходят сквозь L-образные прорези в стяжках 160 и удерживаются в них.
Поскольку каждый элемент 120 канала имеет длину 8 футов (приблизительно 2,4 м) фундамент обычно формируется тремя или более каналами балок с каждой стороны. Соседние каналы соединяются планками 400, которые крепятся к каналам стяжками 160.
Как показано на фиг. 1, после того, как по периметру фундамента и там, где формируются внутренние перегородки, будет установлен, соединен и выставлен один комплект арматурных прутков 40 и каналов 100 балок горизонтальной перевязки, фундамент заливается бетоном до верхнего комплекта фланцев 124 и 128 канала балки горизонтальной перевязки. После того, как бетон схватится, вертикальные фланцы 122 и 130 элементов канала балки перевязки будут выступать над бетоном и плотно взаимодействовать с изоляционными блоками 50, которые впоследствии будут установлены по месту. Такая установка показана на фиг. 30.
Если формируется цокольный этаж, то после схватывания бетона собирается следующий ряд блоков и балок перевязки на полную высоту структуры, как показано на фиг. 36. Если необходимо залить плиту основания, первый ряд блоков выставляется так, что когда сверху на них монтируется канал балки горизонтальной перевязки, он служит формой для заливки выравнивания плиты. На фиг. 35 показана стена фундамента с пилястровой балкой, которая служит в данном случае как полка для кладки для декоративных целей. Последующие ряды блоков и балок перевязки можно возводить на полную высоту после того, как плита основания схватится и достаточно отвердеет.
Изоляционные блоки.
Затем первый ряд изоляционных блоков 50 или 60 устанавливается в пространство, образованное горизонтальными фланцами 122 и 130 канала балки перевязки. В цилиндрические отверстия 52 или 62 входят вертикальные арматурные прутки 44. Расстояние между каждой парой вертикальных фланцев 122 и 130 в предпочтительном варианте настоящего изобретения составляет восемь дюймов (203,2 мм) с тем, чтобы плотно взаимодействовать и поддерживать восьмидюймовую (208,2 мм) ширину изоляционных блоков. Поскольку стандартная длина изоляционных блоков составляет 8 футов (приблизительно 2,4 м), один изоляционный блок 50 или 60 обычно занимает один канал 100 балки горизонтальной перевязки. Однако и изоляционные блоки 50 и 60, и каналы 100 балок горизонтальной перевязки можно резать для подгонки под различные габариты здания и его внутренних перегородок и наружных стен, а также для формирования дверных и оконных проемов.
Вертикальные участки 44 арматурных прутков 42 имеют, предпочтительно такой размер, чтобы выступать на сорок диаметров прутка над фундаментом и обеспечить требуемую длину сростка, когда в дальнейшем в отверстия 52 и 62 будут вставлены вертикальные арматурные прутки. Эти вертикальные прутки предпочтительно вставляются после того, как будет возведена и стабилизирована вся стеновая структура и прутки 20 продеваются в отверстия 52 и 62 в изоляционных блоках; они направляются, удерживаются на месте и центрируются прорезями 170 и 270 в стяжках. Участки 42 прутков должны выступать только на такое расстояние, чтобы обеспечить требуемую длину сростка либо над цоколем, либо над основанием фундамента. Однако при строительстве цоколя вертикальные арматурные прутки уровня цоколя должны вставляться в блоки 50 до возведения любых последующих рядов блоков и каналов балок перевязки, если на блоках 50 устанавливаются блоки 60, что обусловлено различным межцентровым расстоянием отверстий в этих двух блоках.
Первый ряд изоляционных блоков в цоколе будет иметь цилиндрические отверстия 52 с межцентровым расстоянием в 8 дюймов (203,2 мм). Вое ряды выше нулевой отметки предпочтительно имеют отверстия 62 с межцентровым расстоянием в 16 дюймов (406,4 мм). Восьмидюймовое (203,2 мм) межцентровое расстояние в первых рядах должно создавать дополнительные бетонные цилиндры 8 во всех изоляционных блоках, расположенных ниже нулевой отметки, как показано на фиг. 11, для противодействия различным гидравлическим силам.
Каждое цилиндрическое отверстие 52 или 62 в изоляционном блоке предпочтительно имеет диаметр в 5 дюймов (127 мм), если блоки используются для наружных стен. При заполнении бетоном бетонные колонны 8 или 10 имеют диаметр 5 дюймов (127 мм). Отверстия внутренних перегородок (не показаны) предпочтительно имеют диаметр 3 дюйма (76,2 мм), поскольку от этих перегородок требуется меньшая структурная прочность. Каждая бетонная колонна 8 или 10 при размещении в ее центре одного или нескольких арматурных прутков соответствующего размера и положения превосходит деревянные стойки здания и требования Кодекса.
Изолирующая способность подземных изоляционных блоков пятидюймовыми (127 мм) отверстиями с восьмидюймовым (203,2 мм) межцентровым расстоянием составит примерно R25. Те же блоки c пятидюймовыми (127 мм) отверстиями с шестнадцати дюймовым (406,4 мм) межцентровым расстоянием обеспечивают коэффициент изоляции примерно равный R32.
Этажи.
Когда используются изоляционные блоки размером 4 x 8 футов с расположенными между ними шестидюймовыми (406,4 мм) балками горизонтальной перевязки, высота между этажами составляет восемь футов и шесть дюймов (приблизительно 2,59 м), не считая пилястров. Таким образом, в показанном варианте для создания каждого этажа структуру будут использоваться два ряда изоляционных блоков с расположенным между ними каналами балок горизонтальной перевязки и пилястром сверху.
Как показано на фиг. 10, 29 и 35, два ряда изоляционных блоков с каналом балки горизонтальной перевязки, расположенным между ними, и пилястровым каналом наверху второго ряда образуют форму для каждого этажа здания.
Типичное здание, строящееся по настоящему изобретению, имеет один или два этажа и может иметь цокольный этаж. Формы дли каждого дополнительного этажа предпочтительно собираются, как указано выше, в отношении цокольного и первого этажей.
Как показано на фиг. 12 и 13, в стенах, определенных каналами балок горизонтальной и вертикальной перевязки, формируются проемы 600 и 620 для установки окон и дверей. Проемы, образованные в стеновой структуре для окон и дверей предпочтительно зашиты деревянными досками размером 2 x 8 дюймов (50,8 x 203,2 мм), прибитыми или привинченными к соответствующим горизонтальным или вертикальным каналам балок перевязки, определяющим проем, чтобы предотвратить вытекание бетона. Проемы формируются и зашиваются до заливки бетона. Оконные и дверные блоки предварительно устанавливаются после заливки и схватывания бетона.
Как показано на фиг. 10 и 11, стеновая структура по настоящему изобретению состоит из двух рядов блоков на каждый этаж. После того, как бетон будет залит, каждый этаж здания будет содержать два наложенных друг на друга ряда изоляционных блоков 50 иди 60, содержащих бетонные цилиндры 8 или 10, разделенных бетонными балками 6 горизонтальной перевязки и закрытых бетонными горизонтальными пилястрами 12. Пилястры расположены на уровне пола каждого этажа или крыши.
Четырехфутовые балки вертикальной перевязки могут располагаться в любом месте между горизонтальными балками и пилястрами для формирования оконных или дверных проемов или между любой горизонтально разнесенной парой или любой другой парой изоляционных блоков для образования пазов для труб и электропроводки. Отверстия в блоках 50 и 60 при заполнении бетоном образуют бетонные цилиндры соответственно 8 и 10, которые соединяют пилястр и балки горизонтальной перевязки. Структурно бетонные колонны и балки соединяют горизонтальные и вертикальные арматурные прутки (не показанные на фиг. 11), которые упираются друг в друга в местах их пересечения, как показано на фиг. 27 и 28. Размеры каналов балок перевязки подобраны такими, чтобы балки горизонтальной и вертикальной перевязки были утоплены предпочтительно относительно обеих внутренней и наружной поверхностей стены по меньшей мере на полтора дюйма (38,1 мм) по отношению к внутренней и наружной поверхностям изоляционных блоков. Такие углубления образуют вертикальные и горизонтальные пазы 760, как показано на фиг. 27 и 28. Эти пазы 760 имеют размеры, достаточные для размещения в них водопроводных труб, распределительных коробок и электропроводки.
Распределительные коробки и электропроводка.
Как показано на фиг. 10, распределительные коробки 724 крепятся к бетону балок вертикальной перевязки в пазах 760, образованных за счет разницы в толщине балок и изоляционных блоков. Распределительные коробки 724 привинчиваются или прибиваются к элементам 120 канала балки вертикальной перевязки до заливки бетона гвоздями или шурупами, выступающими примерно на 2 дюйма (50,8 мм) во внутреннюю полость канала, образующую балку. Залитый бетон окружает концы шурупов или других крепежных средств так, что после схватывания бетона распределительные коробки прочно фиксируются в бетоне.
Подобным же образом, как показано на фиг. 27, до заливки бетона крепятся водопроводные трубы 730 и электропроводка 732 с применением пластмассовых хомутов иди жгутов, которые привинчиваются или таким образом крепятся к элементам канала балки перевязки. И вновь, после заливки и схватывания бетона, он обволакивает выступающие вовнутрь участки шурупов или других крепежных средств так, что они постоянно фиксируются в балке перевязки. По желанию крепежные средства можно выполнить разъемными на их обнаженных концах так, что при необходимости в дальнейшем замены труб или электропроводки, обнаженные концы хомутов можно высвободить и заменить трубы или провода.
Стеновые анкеры.
Как показано на фиг. 29, сквозь стеновую структуру проходим множество пластмассовых анкеров 710 как с внутренней, так и с наружной стороны каждой стены. Хотя расстояние между ними может значительно меняться в предпочтительном варианте настоящего изобретения пластмассовые анкеры 710 крепятся в вертикальных колоннах с межцентровым расстоянием 16 дюймов (406,4 мм) как по вертикали, так и по горизонтали. Как показано на фиг. 27, пластиковые анкеры 710 имеют острый конец 714 и головку 712 и имеют форму, подобную гвоздю с насечками 716. Они вдавливаются сквозь относительно мягкий материал изоляционного блока так, чтобы их концы выступали по меньшей мере на два дюйма (50,8 мм) в пустые цилиндрические отверстия 62. Когда в последующем в отверстия 62 (иди 52) заливается бетон, при схватывании он закрепляет эти анкеры 710.
Предпочтительно анкеры устанавливаются и на внутренней, и на наружной поверхности каждой стены. Внутренние анкеры используются для крепления облицовочных панелей, которые предпочтительно также приклеиваются к блокам для дополнительной надежности. Внешние анкеры предназначены для крепления внешней виниловой иди иной чистовой обшивки. В пластиковый материал анкеров вворачиваются соответствующие шурупы, как показано на фиг. 27 и 28.
Как показано на фиг. 27 и 28, в пазы 170, образованные балками перевязки, установлены водопроводные трубы 790 (фиг. 27) и электропроводка 732. Электропроводка 732 крепится хомутами или зажимами. И на фиг. 27 и на фиг. 28 внешние пазы 160 (с наружной стороны здания) не содержат электропроводки или труб и поэтому заложены полосами изоляционного материала 736, который посажен между полками 122b и 130b элемента 120 канала.
Когда к внутренней поверхности изоляционных блоков крепятся отделочные материалы, блоки покрываются клеем (не показан) и облицовочные панели 720 прижимаются и привинчиваются к фланцам 122а и 130а элементов 120 канала и к пластиковым анкерам 710, как показано на фиг. 27 и 28.
Как показано на фиг. 27 и 28, крупные листы облицовочного материала 720 заканчиваются у пазов и полосы 722 этого же материала шириной в шесть (152,4 мм) или восемь дюймов (203,2 мм) привинчиваются к фланцам 330 и 322 элементов 310 канала и фланцам 122b и 130b элемента 110 канала. Таким образом, полосы 722 можно снимать не повреждая соседние участки, когда потребуется доступ к трубам или электропроводке.
Цилиндрические колонны.
Как показано на фиг. 11, цилиндрические отверстия в каждом изоляционном блоке при заполнении бетоном образуют цилиндрические колонны четырех футов (приблизительно 1,2 м) в высоту (высота изоляционного блока) и трех (76,2 мм) или пяти дюймов (127 мм) в диаметре (диаметр цилиндрического отверстия). Наружные стены имеют пятидюймовые (127 мм) цилиндрические колонны, а внутренние перегородки - трехдюймовые (76,2 мм). Колонны 8, расположенные ниже нулевой отметки, разнесены с межцентровым расстоянием в восемь дюймов (203,2 мм), чтобы лучше противостоять гидравлическим нагрузкам. Цилиндрические колонны 10, расположенные выше нулевой отметки, предпочтительно разнесены с межцентровым расстоянием 16 дюймов (406,4 мм). Каждая цилиндрическая колонна содержит по меньшей мере один центрально проходящий арматурный пруток 20, как показано на фиг. 32 - 34. В тех местах, где прутки наложены друг на друга и срощены, в колонне будет участок, содержащий два прутка, как показано на фиг. 34,
Как показано на фиг. 31, в тех участках, где расположена пилястры 12, устанавливается короткий пруток 22 с вертикальным нижним участком (не показан) и верхним участком 24, наклоненным приблизительно на 45o. Пруток 22 крепится к вертикальному прутку 20 хомутами 752 и прочно удерживается на месте в прорези 172 в соответствующей стяжке для смежного участка элемента канала балки горизонтальной перевязки. Таким способом, наклоненный под углом в 45o участок 22 прутка 20 проходит внутри пилястра и, будучи соединенным с прутком 20 вертикальной колонны, полностью и надежно создает структурную опору для пилястра в соответствии с требованиями Кодекса.
Балки горизонтальной перевязки.
Каждый комплект бетонных цилиндрических колонн 8 или 10 выполнен заодно с горизонтальными бетонными балками перевязки 6 и соединяется ими; предпочтительные размеры сечения балок составляют пять дюймов (127 мм) в ширину и шесть дюймов (152,4 мм) в высоту.
Как показано на фиг. 32, внутри каждой балки горизонтальной перевязки центрально расположен по меньшей мере один арматурный пруток 28. Каждый арматурный пруток 28 удерживается на месте опорой 740, которая является стандартной и коммерчески доступной деталью. Опоры и прутки устанавливаются при сборке стеновой структуры после установки на место элементов 110 каналов. Таким образом, арматурный пруток удерживается на высоте, предписанной Кодексом, которая меняется в зависимости от размера балок перевязки так, чтобы располагаться внутри балки в нужном месте.
Пилястры.
Как показано на фиг. 31, пилястры 12 служат той же цели, что и балки 6 горизонтальной перевязки, но, кроме того, они поддерживаюг балки и фермы 860 пола и крыши, как показано на фиг. 34. Бетонные пилястры формируются, когда бетоном заполняются открытые пилястровые каналы 200. Пилястровые каналы обеспечивают легкодоступную горловину для заливки бетона в стеновую структуру, которая в остальных местах уплотнена, поскольку пилястровые каналы сообщаются с цилиндрическими отверстиями 52 и 62 и с каналами 100 и 300 балок горизонтальной и вертикальной перевязки. Горизонтальные пилястры на каждом уровне этажа или крыши имеют выполненный заодно выступ 14, который формируется пилястровым каналом.
Если формируется внутренняя перегородка между двумя комнатами или если на наружной стенке необходимо закрепить внешнюю структуру, например крыльцо здания, там формируется не одинарный, а двойной пилястр. Двойной пилястровый канал показан на фиг. 25. Один пилястр предназначен для поддержки внутреннего пола или крышки. Второй пилястр предназначен для поддержки другого внутреннего пола или внешнего крыльца, или другой структуры.
Предпочтительные размеры каждого отдельного пилястра составляют двенадцать дюймов (304,8 мм) в высоту, пять дюймов (127 мм) в ширину у основания и четырнадцать (355,6 мм) дюймов в ширину на вершине. Двойной пилястр имеет те же размеры высоты и ширины у основания, но ширина вверху предпочтительно составляет 22 дюйма (558,8 мм).
Угловые арматурные прутки 22 в каждом пилястре имеют длину около десяти дюймов (254 мм) и соединены с вертикальной арматурой прорезями 172 в стяжках. Пилястры также имеют горизонтальную арматуру 26. Горизонтальная арматура удерживается на месте коммерчески доступными поперечным хомутами 750, которые крепят ее к вертикальным пруткам 24 и которые выпускаются разных стандартных размеров для разных размеров арматуры.
Балки вертикальной перевязки.
Балки вертикальной перевязки нормально имеют ширину в восемь дюймов (203,2 мм), глубину в пять дюймов (127 мм) и высоту либо четыре фута (приблизительно 1,2 м) либо восемь футов (приблизительно 2,4 м), в зависимости от размера канала балки вертикальной перевязки.
Каждая балка вертикальной перевязки выполнена заодно с соседней балкой горизонтальной перевязки и скреплена с ней за счет соединяющих их горизонтальных арматурных прутков и за счет того, что либо они заливаются бетоном одновременно, либо, в случаях, когда вертикальные балки соединяются с пилястрами, залитыми бетоном в предыдущем цикле, за счет вертикальных арматурных прутков, которые обеспечивают связь между заливками, когда время схватывания бетона достаточно велико. Балки вертикальной перевязки обычно не являются структурно необходимыми (если они не используются как структурные элементы) и могут быть заменены вертикальными цилиндрическими колоннами. Действительно, балки вертикальной перевязки имеют ширину восемь дюймов (203,2 мм), так что, если в данном положении балка вертикальной перевязки нежелательна, блок просто сдвигается относительно соседнего блока; поскольку цилиндрические отверстия над уровнем земли имеют межцентровое расстояние 16 дюймов (406,4 мм), на место балки вертикальной перевязки встает восьмидюймовый (203,2 мм) концевой участок блока и совмещенность цилиндрических отверстий не нарушается.
Обычным назначением балок вертикальной перевязки является определение вертикальных пазов 760 для вертикальных водопроводных труб и электропроводки под поверхностью боков. Обычно электророзетки желательно устанавливать в здании через каждые восемь футов (2,4 м), поэтому балки вертикальной перевязки размещаются с восьмифутовыми интервалами. Однако водопроводные трубы не располагаются через каждые восемь футов. Дешевле выполнять балки вертикальной перевязка четырехфутовой длины, а не восьмифутовой. Таким образом, в тех местах, где должны проходить водопроводные трубы, или электроарматура должна монтироваться на высоте, превышающей 4 фута (1,2 м) от пола, можно использовать две четырехфутовые балки вертикальной перевязки и горизонтальную пластину для создания непрерывного паза.
Как показано на фиг. 27, в каналах балок вертикальной перевязки установлены кольцевые прокладки 820 для надлежащего позиционирования вертикальной арматуры 28 в балках вертикальной перевязки. Кольцевые прокладки фрикционно взаимодействуют с арматурой, которая размещается в пазах 822. Кольцевые прокладки являются стандартными коммерческими деталями.
На каждом участке наложения прутков вертикальной арматуры в сростках, как показано на фиг. 31, длина сростка в соответствии с требованиями Кодекса должна составлять минимум сорок диаметров прутка. Смежные участки наложенных друг на друга прутков могут крепиться друг с другом подходящими коммерчески доступными хомутами 752 или фиксироваться прорезями 172 стяжек 160. На пересечениях вертикальных и горизонтальных арматурных прутков эти прутки можно не скреплять друг с другом, чтобы выполнить требования Кодекса о передаче прилагаемых сил, если они соприкасаются друг с другом, как показано на фиг. 27 и 28.
Балка вертикальной перевязки при необходимости может служить структурным элементом. Если, например, в стеновой секции необходимо сформировать большое окно, могут потребоваться одна или более несущих балок вертикальной перевязки. Кроме того, если для поддержки полов или крыши применяются стальные балки, для их поддержки могут потребоваться несущие балки перевязки. Размер балок вертикальной перевязки будет меняться в зависимости от необходимых требований в каждом конкретном случае.
Закладные брусья для крепления балок и ферм полов и крыши.
Как показано на фиг. 34, балки и фермы полов и крыши прибиваются или привинчиваются к деревянным закладным брусьям 862. Закладные брусья крепятся гвоздями иди шурупами 824, входящими в бетон пилястров. Гвозди или шурупы закладных брусьев внедряются в мягкий бетон пилястров до того, как он схватится, либо коммерчески доступные закладные для бетона устанавливаются на место до заливки бетона. После отвердевания бетона балки или фермы прибиваются или привинчиваются к закладным брусьям, как показано на фиг. 29 и 34.
Угловые соединения.
Как показано на фиг. 40 и 41, каждый участок стены возводится отдельно. Соседние перпендикулярные участки стен соединяются путем укладки тридцатидюймовых (752 мм) отрезков арматурного прутка 830, горизонтально проходящих сквозь изоляционные блоки 50 или 60 так, что они проходят сквозь три цилиндрические отверстия 52 или 60 в изоляционных блоках соседних перпендикулярных секций стены и прочно закрепляются на месте после заливки бетона в эти цилиндрические отверстия. Отрезки прутка должны быть достаточно длинными, чтобы проходить сквозь одно отверстие под колонну водной стеновой секции и сквозь два отверстия под колонны в перпендикулярной стеновой секции, как показано на фиг. 40 и 41. Вертикальное расстояние между такими соединяющими прутками предпочтительно составляет 16 дюймов (406,4 мм).
Как показано на фиг. 41, на пересечении двух пилястровых каналов 200 элемент 220 одного пилястрового канала должен быть укорочен на два фута (приблизительно 61 см) от угла, закрыт крышкой, и срезанная секция должна заменяться отрезком второго элемента 240 пилястрового канала. При этом на конце обрезанного пилястрового канала формируется двухфутовая секция балки горизонтальной перевязки. Поперечное сечение в конце такого канала показано на фиг. 26.
Планки.
Планки, которые соединяют вертикально и горизонтально пересекающиеся каналы, как показано на фиг. 10, позволяют бетону затекать и формировать однородные пересечения, как, например, показано на фиг. 11.
Способ.
Общие положения.
Способ по настоящему изобретению включает следующие шаги, при которых:
1. Монтируют опалубку бетонного цоколя или плиты основания, включая каналы балок горизонтальной перевязки с горизонтальными арматурными прутками для определения наружных стен и внутренних перегородок,
2. Монтируют первый ряд изоляционных блоков с факультативными каналами балок вертикальной перевязки, устанавливая их на каналы балок горизонтальной перевязки.
3. Монтируют второй ряд каналов балок горизонтальной перевязки с горизонтальными арматурными прутками.
4. Монтируют второй ряд изоляционных блоков с факультивными каналами балок вертикальной перевязки.
5. Монтируют ряд каналов для пилястровых балок с вертикальными и горизонтальными замковыми прутками арматуры.
6. По мере монтажа каждого ряда вставляют необходимые торцевые крылышки и пластины.
7. Вставляют деревянные рамы для окон и дверей.
8. Стабилизируют первый этаж здания.
9. Монтируют второй этаж здания по существу в том же порядке, что и первый.
10. Монтируют, при необходимости, третий этаж.
11. Вставляют все вертикальные арматурные прутки, пропуская их сквозь прорези в стяжках.
12. Устанавливают арматуру, такую, как пластиковые стеновые анкеры, закладные брусья, хомуты и муфты для труб и электропроводки и распределительные коробки.
13. Заливают бетон по существу непрерывно, по одному этажу за один раз.
14. По желанию устанавливают закладные брусья для пола и крыши с крепежными элементами в частично схватившийся бетон пилястров.
15. Дают бетону полностью отвердеть.
16. Удаляют стабилизирующие средства.
Внутренние перегородки, формируемые одновременно и таким же способом, что и наружные стены, монтируются и стабилизируются до заливки бетона.
Строительство фундаментов.
Как указывалось выше, первым этапом строительства стеновой структуры по настоящему изобретению является выкапывание котлована под фундамент или плиту основания. Фундамент или плита основания соответствующим образом структурно упрочняются горизонтальной арматурой, которая монтируется на соответствующих фундаментных башмаках или иных подъемных устройствах в соответствии с требованиями Кодекса.
Первый ряд каналов балок горизонтальной перевязки с установленными арматурными штырями размещается по периметру и внутри (для формирования внутренних перегородок) фундамента или плиты. Горизонтальные участки L-образных штырей арматуры располагаются над горизонтальной арматурой фундамента и могут крепиться к ней. Вертикальные участки этих штырей удерживаются на месте стяжками 160 каналов балок горизонтальной перевязки. Каналы устанавливаются над горизонтальной арматурой и устанавливаются на выравнивающие подкладки, которые закрепляются в прорезях стяжек 160.
В фундаменте или плите основания монтируют водопроводные и иные трубы известным способом.
Затем завивают бетон для фундамента или плиты основания до уровня верхних горизонтальных фланцев 124 и 128 каждого канала балки горизонтальной перевязки. Бетону дают схватиться в течение нескольких часов.
Если внутри здания способом по настоящему изобретению необходимо возвести внутренние перегородки, в фундаменте или на плите основания до заливки бетона монтируют ряд подходящих каналов балок горизонтальной перевязки, выравнивающие прокладки регулируют так, чтобы выставить все каналы балок горизонтальной перевязки по горизонтали. Первый ряд каналов балок горизонтальной перевязки фиксируется в бетонном фундаменте иди в плите основания и представляет собой горизонтальную платформу для монтажа стеновых структур по настоящему изобретению
Монтаж первого ряда изоляционных блоков.
Каждый ряд монтируется следующим образом.
Во-первых, изоляционный блок помещается в канал, образованный вертикальными фланцами 128 и 130 каждого канала балок горизонтальной перевязки предыдущего ряда или фундаментного ряда (выступающего в качестве первого ряда). Цилиндрические отверстия 52 в каждом изоляционном блоке надеваются на вертикальные штыри арматуры, которые располагаются в центре каждого цилиндрического отверстия при помощи стяжек 160, которые удерживают их на месте. Каждый изоляционный блок отстоит от соседнего блока на ширину канала балки вертикальной перевязки, когда между каждой парой соседних изоляционных блоков вставляют элемент 300 канала балки вертикальной перевязки. В противном же случае, в тех рядах или участках рядов, где каналы 300 балок вертикальной перевязки не устанавливаются, изоляционные блоки устанавливаются встык друг с другом.
Второй ряд элементов 100 каналов балок горизонтальной перевязки устанавливается поверх ряда изоляционных блоков, и горизонтальные арматурные прутки устанавливаются в них на соответствующих подставках 810. Далее устанавливаются элементы каналов балок вертикальной перевязки и, при необходимости, на пересекающие элементы 300 каналов балок вертикальной перевязки монтируются планки 400 каналов балок горизонтальной перевязки.
Горизонтальные прутки 28 арматуры устанавливаются рядом, поперечно и в соприкосновении с вертикальными прутками 28 арматуры с использованием кольцевых прокладок 820 и подставок 810.
Открытые торцы горизонтальных каналов закрывают соответствующими торцевыми крышками 440.
Затем между фланцами 122 и 130 элемента канала балки горизонтальной перевязки устанавливают следующий ряд изоляционных блоков.
Если необходимо, устанавливают элементы 300, каналов балок вертикальной перевязки.
Затем собирают ряд пилястровых каналов 200 и устанавливают его на втором ряду изоляционных блоков в пилястровые каналы 200, вставляют узловую арматуру 22 и горизонтальный пруток 26, при этом нижний конец угловой арматуры проходит сквозь прорези 72 в стяжках. Они соединяются хомутами 750.
Пластины 510 и 540 устанавливают между пилястровыми каналами для образования единого прогона вдоль всей стены, и торцы пилястрового канала на конце каждой стены закрывают крышками 560 или 570 или срезают и обрабатывают под угловое соединение, как описано выше и показано на фиг. 26 и 40.
После сборки всей стеновой структуры устанавливают вертикальные арматурные прутки и пропускают их сквозь прорези 172 и 272 в стяжках каналов балок горизонтальной перевязки и пилястровых каналов соответственно, а в каналы 300 балок вертикальной перевязки устанавливают вертикальные прутки с прикрепленными подставками 820.
Стабилизация.
Как показано на фиг. 31 и 32, к фланцам пилястровых каналов снаружи и изнутри стены прибиты иди привинчены соответствующие деревянные блоки 840 с ввинченными в них рымболтами 842. После того, как деревянные блоки будут установлены, к ним крепят соответствующие растяжки 844, которые крепятся в группу анкерами и вращают стяжные муфты 846 (расположенные на каждом конце растяжки) для натяжения и регулировки положения. Таким образом можно выставить стену этажа или всего здания.
По мере монтажа каждого этажа устанавливаются растяжки, и этаж стабилизируется. Когда будет завершена сборка всей структуры, проводятся окончательные регулировки.
Количество растяжек 844, устанавливаемых снаружи и изнутри структуры, зависит от размеров структуры и числа этажей. В предпочтительном варианте настоящего изобретения желательно располагать растяжки через каждые 8 футов (приблизительно 2,4 м) по всему периметру стеновой структуры каждого этажа над уровнем земли.
Внутренние перегородки должны стабилизироваться таким же образом с помощью деревянных блоков, привинченных к каналам пилястров, натяжных муфт и растяжек. Однако для того, чтобы закрепить растяжки на нулевой отметке, в фундамент или плиту основания здания вставляются тонкие пружинные вставки 850 и закрываются крышками (не показаны) до заливки бетона в фундамент или плиту основания. Таким образом они вмуровываются в бетон, после чего крышки снимаются и в них вставляются рымболты 852, которые ввинчиваются в пружины вставок и образуют прочную базу для крепления растяжек. Это показано на фиг. 42. Когда растяжки снимаются, крышки можно установить на место. Такие вставки и рымболты являются стандартными строительными деталями.
На каждом угле между перпендикулярно проходящими стенами вставляются арматурные прутки, достаточно длинные, чтобы проходить сквозь три цилиндрических отверстия. Эти прутки проходят через центры цилиндрических отверстий. Таким образом, углы прочно скрепляются арматурой при заливке бетона в цилиндрические отверстия и формировании колонн. Это показано на фиг. 40 и 41.
Когда арматурный пруток вставляют сквозь изоляционный материал, бетон может вытекать через отверстие, поэтому отверстие закрывают соответствующей полоской или лентой 832, такой, как лента для воздуховодов, как показано на фиг. 40 и 41.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения сборка осуществляется поэтажно и по мере готовности каждого этажа устанавливаются растяжки, как описано выше, для стабилизации и выставления этого этажа.
Может показаться, что ветровые и каркасные нагрузки не являются столь важными для сооружений такого типа. Однако опыт показал, что ветры могут очень существенно дестабилизировать стеновую структуру. Соответственно, по мере формирования каждого этажа предпочтительно следует немедленно его стабилизировать и закрепить на месте и удерживать в стабилизированном положении до заливки и схватывания бетона.
Хотя на чертежах показаны растяжки, как легкие, удобные и съемные средства для такой стабилизации, можно использовать и другие средства стабилизации, такие, как съемные каркасы и леса, но они требуют больших затрат труда и денег. Таким образом монтируется весь каркас стеновой структуры до тех пор, пока не будет собрана вся стена.
Установка стеновых анкеров, распределительных коробок, труб и пр.
После того, как стеновая структура стабилизирована, в стеновую структуру по мере необходимости устанавливают пластмассовые стеновые анкеры, трубы, электропроводку и распределительные коробки.
В элементах 510 пилястровых каналов сверлят отверстия 520 для пропускания между этажами труб (не показаны). Электропроводку проводят вокруг пилястров снаружи элементов 200 пилястровых каналов и по стене.
Пластмассовые стеновые анкеры, распределительные коробки, хомуты и крепеж электропроводки и хомуты труб вставляют в соответствующие каналы балок перевязки или изоляционные блоки так, чтобы они выступали в открытые отверстия или каналы, где они будут залиты бетоном и надежно в нем закреплены.
Расположение стеновых анкеров, хомутов и распределительных коробок оставляется на усмотрение строителя.
Резка изоляционных блоков и каналов балок перевязки.
Прежде чем собирать ряды, изоляционные блоки и каналы балок перевязки режутся по размерам, в соответствии с любыми длинами стены и здания, которые требуют менее, чем восьмифутовых длин, а также прорезаются проемы для окон и дверей. Блоки и элементы каналов можно резать стандартными электрорезаками.
На каждом этаже, где должны иметься окна и двери, пространство, определяющее оконный или дверной проем, зашивают доской размером 2 x 8 дюймов (50,8 x 203,2 мм) с каждой стороны проема. Каждая доска закрывает соответствующий вертикальный или горизонтальный канал, предотвращая утечку бетона и создавая поверхность для крепления оконных рам или дверных коробок.
Заливка бетона.
Бетон составляют исходя из его прочностных показателей и текучести так, чтобы он легко затекал и заполнял все соответствующие полости, а также с учетом времени его отверждения.
В настоящем изобретении для того, чтобы свести к минимуму сроки строительства стеновой структуры, желательно заливать все бетонные стены по существу непрерывно. Для большинства структур, создаваемых способом по настоящему изобретению, это можно выполнить за один день, если позволят наличие бетона и погода.
Автобетономешалка прибывает желательно утром, и каждый этаж заливается путем закачивания бетона через открытые пилястровые каналы. Бетон перетекает из открытых пилястровых каналов и соседние цилиндрические отверстия в каналы балок вертикальной перевязки, которые сообщаются с ними, и затекает в нижние цилиндрические отверстия и в каналы балок вертикальной и горизонтальной перевязки за счет своей пластичности.
При необходимости по завершении заливки можно просверлить небольшие отверстия в каналах балок перевязки и блоках, чтобы убедиться, что бетон удовлетворительно заполнил все каналы и отверстия в стене.
По оценке, для здания площадью 1600 кв. футов (148,4 м2) заливка одного этажа занимает от одного до двух часов. Следовательно, для заливки двухэтажного здания с цоколем потребуется от трех до шести часов.
Установка балок полов и крыши.
Прежде чем бетон начнет схватываться, можно установить на место закладные брусья 862. Для облегчения установки соответствующих крепежных средств в концах балок пола и крыши заранее сверлятся отверстия (не показаны), в которые вставляются гвозди или шурупы 864, которые будут входить в бетон по меньшей мере на 2 дюйма (50,8 мм). После того, как бетон полностью отвердеет, балки и фермы пола и крыши 860 устанавливаются на закладных брусьях и прочно крепятся по месту гвоздями или шурупами, входящими в закладные брусья 862.
Желательно оставить структуру, не снимая растяжки, на 24-48 часов или пока бетон не отвердеет до удовлетворительной степени. Этот срок будет меняться в зависимости от конкретного типа примененного бетона и времени его отвердевания.
После того, как бетон схватится, растяжки снимают, отвинчивая деревянные блоки 840 от фланцев 116 или 216 элементов 110 или 210 каналов для использования их на следующей стройке. Для облегчения демонтажа эти шурупы ввинчиваются во фланцы, удерживающие блоки, а не во фланцы, заполняемые бетоном.
Очевидно, что выше был описан конкретный предпочтительный вариант настоящего изобретения, однако в него могут быть внесены различные изменения, которые не выходят за рамки настоящего изобретения. Конкретные размеры и формы компонентов по настоящему изобретению и конкретные применяемые материалы могут меняться в широких пределах не выходя за рамки объема и духа настоящего изобретения.
Изобретение относится к строительству, в частности к модульным строительным конструкциям. Технический результат изобретения заключается в снижении трудозатрат и стоимости строительства. Стеновая конструкция содержит разнесенные вертикальные бетонные цилиндры, взаимосоединенные горизонтальными бетонными балками, армированными центрально расположенными прутками арматуры с пилястром, выступающим вовнутрь за цилиндр и балки для поддержки балок или ферм крыши и межэтажных перекрытий, и изоляционные вспененные блоки, занимающие пространство между цилиндрами и балками. Процесс заключается в строительстве бетонных колонн и балок, образующих узлы, переложенные изоляционными блоками для формирования законченной стеновой структуры здания с обнаженными каналами пилястров на каждом этаже и на уровне крыши, соединенными с балками и колоннами, определяя отверстия, стабилизирующие конструкцию и, по существу в непрерывной заливке бетона в каналы для создания единой стеновой структуры. 8 н.з.п. и 38 з.п. ф-лы, 46 ил.
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЛУКОНАЗОЛА | 2000 |
|
RU2163804C1 |
| US 4532745 A, 06.08.85 | |||
| SU 913950 A, 15.03.82 | |||
| Ограждающая конструкция | 1989 |
|
SU1617113A1 |
