Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при отделке длинномерных пустотелых строительных конструкций, например балок и колонн, для придания их внешнему облику правильной геометрической формы и именуемых в строительстве и архитектуре строительными конструкциями "чистой геометрической формы".
Особенностью строительных конструкций "чистой геометрической формы" является освобождение внешней оболочки от силовых нагрузок и применение специальных средств поддержки внешней оболочки.
Известна длинномерная строительная конструкция "чистой геометрической формы" и способ ее изготовления, описанные в патенте США 5327694, МКИ Е 04 С 3/34, НКИ 52/727, 12.06.1994. Известная конструкция содержит центральную несущую часть, представляющую собой жесткую опалубку, заполненную железобетоном. Снаружи опалубка закрыта слоем жесткого пенопласта, формирующим внешний облик строительной конструкции и служащим поддерживающим слоем для внешнего покрытия. Пенопласт закрыт слоем ткани или другого материала, защищающим его от внешних воздействий. Поверх слоя ткани нанесен слой отделочного материала, придающий строительной конструкции "чистую геометрическую форму" с заданным цветовым исполнением. Известная строительная конструкция изготавливается последовательным формированием слоев вокруг несущей центральной части, при этом первоначально формируют в окончательном виде поддерживающий слой, а затем на готовом поддерживающем слое формируют внешнее покрытие. Данное изобретение имеет ограниченные возможности по использованию материалов для внешней отделки строительной конструкции. Формирование внешнего контура поддерживающего слоя механической обработкой пенопласта затрудняет получение "чистой геометрической формы" особенно для крупногабаритных конструкций.
Известна также длинномерная пустотелая строительная конструкция "чистой геометрической формы" и способ ее изготовления, описанные в патенте США 5335471, МКИ Е 04 С 3/30, НКИ 52/727, 09.08.1994. Известная конструкция содержит центральную несущую часть строительной конструкции и внешнюю декоративную тонкостенную обшивку, размещенную с зазором относительно центральной несущей части строительной конструкции, и силовые опоры, соединяющие декоративную обшивку с центральной несущей частью. Силовые опоры представляют собой закрепленные на центральной несущей части поперечные силовые элементы. Декоративная обшивка собрана из отдельных длинномерных пластин, механически присоединенных к торцам поперечных силовых элементов. Длинномерная конструкция собирается непосредственно на месте. На центральной несущей части закрепляются с заданным шагом поперечные силовые элементы, а затем последовательно закрепляются плоские длинномерные пластины, полностью охватывая центральную несущую часть. Данное изобретение можно использовать только для формирования многогранных конструкций с плоскими гранями типа пирамиды или призмы. Наличие видимых снаружи механических элементов крепления ухудшает эстетическое восприятие конструкции.
Наиболее близкими к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков являются длинномерная пустотелая строительная конструкция, подпадающая под понятие строительная конструкция "чистой геометрической формы" и способ ее изготовления, описанные в патенте США 4606167, МКИ Е 04 С 3/30, НКИ 52/727, 19.08.1986. Известная конструкция содержит центральную несущую часть строительной конструкции любой внешней формы, декоративную тонкостенную обшивку "чистой геометрической формы", размещенную с зазором относительно центральной несущей части строительной конструкции, примыкающий к внутренней поверхности декоративной обшивки поддерживающий слой, частично заполняющий пространство между декоративной обшивкой и центральной несущей частью строительной конструкции, и силовые опоры, соединяющие поддерживающий слой с центральной несущей частью. Поддерживающий слой представляет собой жесткую цилиндрическую трубчатую секцию из армированного пластика, механически закрепленную на силовых опорах. Высокая точность изготовления трубчатой секции гарантирует формирование "чистой геометрической формы" (цилиндра) независимо от технологии крепления декоративной обшивки. Строительную конструкцию собирают на месте. Закрепляют на центральной несущей части силовые опоры, а затем на силовых опорах устанавливают трубчатую секцию, фиксируют ее на силовых опорах и закрывают декоративной обшивкой, формируя окончательный облик строительной конструкции. Особенностью способа является изготовление трубчатой секции намоткой пропитанных армирующих нитей на цилиндрическую оправку с получением "чистой" цилиндрической внешней формы. После полимеризации трубчатую секцию разрезают по продольной образующей. При постановке трубчатой секции на место раздвигают кромки секции и надвигают ее с раздвинутыми кромками на колонну, охватывая с двух сторон кольцевые силовые опоры, а затем стыкуют продольные кромки и закрепляют трубчатую секцию на силовых опорах. Таким образом в данном изобретении также придерживаются общепринятой технологии: первоначально формируют в окончательном виде поддерживающий слой, а затем на готовом поддерживающем слое формируют внешнее покрытие, в частности крепят тонкую декоративную обшивку. Данная строительная конструкция и технология ее сборки позволяют изготавливать строительные конструкции "чистой геометрической формы" с цилиндрической внешней поверхностью, что ограничивает использование данного изобретения для изготовления строительных конструкций других геометрических форм. Способ изготовления длинномерной конструкции требует наличия дополнительного технологического оборудования, в частности длинномерной цилиндрической оправки для намотки и полимеризации трубчатой секции, что усложняет технологию и удорожает изготовление строительной конструкции "чистой геометрической формы", так как для строительных конструкций разного диаметра надо изготавливать свою длинномерную оправку.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка длинномерной пустотелой строительной конструкции и способа ее изготовления, обеспечивающих создание разнообразных строительных конструкций без использования при этом дорогостоящего вспомогательного оборудования с формированием поддерживающего слоя непосредственно при изготовлении строительной конструкции. Другой задачей изобретения является разработка длинномерной пустотелой строительной конструкции и способа ее изготовления, требующих меньших затрат на придание конструкции "чистой геометрической формы". Еще одной задачей изобретения является улучшение эстетического восприятия строительной конструкции.
Поставленные технические задачи решаются тем, что в длинномерной пустотелой строительной конструкции, содержащей центральную несущую часть строительной конструкции, декоративную тонкостенную обшивку, размещенную с зазором относительно центральной несущей части, примыкающий к внутренней поверхности декоративной обшивки поддерживающий слой, частично заполняющий пространство между декоративной обшивкой и центральной несущей частью, и силовые опоры, соединяющие поддерживающий слой с центральной несущей частью, согласно изобретению поддерживающий слой выполнен из армированного пенопласта, армирующие элементы которого закреплены на концевых участках силовых опор с зазором относительно декоративной обшивки и полностью закрыты пенопластом, при этом поддерживающий слой адгезионно связан непосредственно с внутренней поверхностью декоративной обшивки.
При этом силовые опоры выполнены в виде закрепленных на строительной конструкции диафрагм, а армирующие элементы выполнены в виде сетки, закрепленной на диафрагмах с зазором относительно внутренней поверхности декоративной обшивки.
Кроме того, в диафрагмах выполнены окна, при этом окна смежных диафрагм выполнены совпадающими в плане.
При этом по периферии каждой диафрагмы выполнены радиальные прорези глубиной, равной зазору между сеткой и декоративной обшивкой, а продольные элементы сетки введены в указанные прорези и закреплены в них.
Кроме того, по периферии каждой диафрагмы выполнены дополнительные радиальные прорези большей глубины, а поддерживающий слой оснащен второй сеткой, продольные элементы которой введены в дополнительные радиальные прорези и закреплены в них.
При этом в каждой из диафрагм на периферии выполнен радиальный паз, декоративная обшивка полностью охватывает поддерживающий слой и выполнена из тонкостенной оболочки, кромки которой оснащены отбортовками, введенными в указанный паз диафрагм и закрепленными в нем.
Кроме того, в каждой из диафрагм на периферии выполнено несколько радиальных пазов, разделяющих периферийную зону диафрагмы на отдельные сектора, декоративная обшивка полностью охватывает поддерживающий слой и выполнена из отдельных тонкостенных оболочек, соответствующих отдельным секторам, кромки оболочек оснащены отбортовками, введенными в указанные пазы диафрагм и закрепленными в них.
При этом каждая силовая опора выполнена в виде закрепленной на строительной конструкции поперечной пластины, внешняя кромка которой размещена относительно внутренней поверхности внешней обшивки с зазором, меньшим толщины поддерживающего слоя, во внешней кромке указанной пластины выполнены прорези, а армирующие элементы выполнены в виде сетки, продольные элементы которой введены в указанные прорези и закреплены в них.
Кроме того, декоративная обшивка и поддерживающий слой частично охватывают центральную несущую часть строительной конструкции, формируя демонстрируемую поверхность конструкции, при этом декоративная обшивка выполнена из тонкостенной оболочки, полностью охватывающей снаружи поддерживающий слой.
При этом конструкция снабжена дополнительной тонкостенной оболочкой, закрывающей просвет между кромками декоративной обшивки.
Кроме того, декоративная обшивка и поддерживающий слой полностью охватывают центральную несущую часть строительной конструкции, при этом декоративная обшивка выполнена из одной или нескольких тонкостенных оболочек, кромки которых оснащены примыкающими друг к другу отбортовками, размещенными в зазоре между декоративной обшивкой и поперечной пластиной.
Кроме того, отбортовки размещены вдоль ребра внешней поверхности.
Декоративную обшивку целесообразно выполнить из тонкого металлического листа.
Декоративная тонкостенная обшивка может иметь форму цилиндра, или конуса, или многогранника.
Для способа изготовления длинномерной пустотелой строительной конструкции поставленные технические задачи решаются тем, что в способе, включающем изготовление центральной несущей части строительной конструкции, закрепление на центральной несущей части силовых опор, фиксацию на силовых опорах поддерживающего слоя и фиксацию на поддерживающем слое внешней декоративной обшивки, согласно изобретению поддерживающий слой формируют из армированного пенопласта с использованием вспенивающегося самотвердеющего полимерного материала, для фиксации внешней декоративной обшивки на поддерживающем слое сначала закрепляют армирующие элементы на концевых участках силовых опор, затем устанавливают с зазором относительно армирующих элементов декоративную обшивку, при этом на внутреннюю поверхность декоративной обшивки наносят слой неотвержденного вспенивающегося полимерного материала с толщиной, превышающей зазор между армирующими элементами и внутренней поверхностью декоративной обшивки, охватывают неотвержденным вспенивающимся полимерным материалом армирующие элементы и фиксируют внешнюю декоративную обшивку относительно армирующих элементов до полного отверждения вспенивающегося полимерного материала.
Для изготовления декоративной обшивки используют тонкий металлический листовой материал, вырезают из него плоскую заготовку с припуском на отбортовки на продольных кромках заготовки, формуют отбортовки, закрепляют одну из отбортовок на силовых опорах, огибают плоской заготовкой силовые опоры с зазором относительно армирующих элементов до полного охвата центральной несущей части строительной конструкции с одновременным нанесением на внутреннюю поверхность заготовки охватывающего армирующие элементы слоя вспенивающегося самотвердеющего полимерного материала, фиксируют вторую отбортовку на силовых опорах с примыканием ее к первой отбортовке.
Для изготовления декоративной обшивки используют тонкий металлический листовой материал, вырезают из него плоские заготовки с припуском на отбортовки на продольных кромках заготовок, обеспечивающие в сумме полный охват центральной несущей части строительной конструкции, формуют отбортовки вдоль продольных кромок заготовок и последовательно устанавливают заготовки вокруг центральной несущей части строительной конструкции до ее полного охвата, для чего закрепляют первую отбортовку первой заготовки на силовых опорах, огибают плоской заготовкой силовые опоры с зазором относительно армирующих элементов и фиксируют вторую отбортовку заготовки на силовых опорах, а затем устанавливают следующую заготовку с фиксацией ее первой отбортовки на силовых опорах и примыканием ко второй отбортовке предыдущей заготовки, с одновременным нанесением на внутреннюю поверхность заготовок охватывающего армирующие элементы слоя вспенивающегося самотвердеющего полимерного материала.
В примыкающих отбортовках смежных заготовок выполняют совпадающие друг с другом отверстия и заполняют указанные отверстия вспенивающимся самотвердеющим полимерным материалом.
Для изготовления декоративной обшивки используют тонкий металлический листовой материал, вырезают из него плоскую заготовку, формуют из нее оболочку, повторяющую внешнюю форму строительной конструкции, и устанавливают отформованную оболочку с зазором относительно армирующих элементов, охватывая центральную несущую часть строительной конструкции, после чего наносят охватывающий армирующие элементы слой вспенивающегося самотвердеющего полимерного материала.
При нанесении слоя вспенивающегося самотвердеющего полимерного материала отформованную оболочку поддерживают ложементами.
Для изготовления декоративной обшивки используют тонкий металлический листовой материал, изготавливают из него плоскую заготовку декоративной обшивки с отбортовками на ее продольных кромках, слой вспенивающегося полимерного материала наносят непосредственно на внутреннюю поверхность плоской заготовки декоративной обшивки, закрепляют одну из отбортовок плоской заготовки с нанесенным неотвердевшим слоем вспенивающегося полимерного материала на силовых опорах, огибают заготовкой декоративной обшивки силовые опоры с погружением армирующих элементов в неотвердевший слой вспенивающегося полимерного материала и фиксируют вторую отбортовку заготовки декоративной обшивки на силовых опорах.
Для изготовления декоративной обшивки целесообразно использовать нержавеющую сталь толщиной 0,5-1,0 мм.
Для изготовления декоративной обшивки используют нержавеющую сталь с финишной обработкой внешней поверхности, закрытой защитной пленкой, при этом защитную пленку удаляют после отвердения вспенивающегося полимерного материала.
Сущность изобретения заключается в том, что выполнение поддерживающего слоя из армированного вспенивающегося самотвердеющего полимерного материала, армирующие элементы которого закреплены на концевых участках силовых опор с зазором относительно декоративной обшивки и полностью закрыты вспенивающимся самотвердеющим полимерным материалом, при этом поддерживающий слой адгезионно связан непосредственно с внутренней поверхностью декоративной обшивки, позволяет сформировать поддерживающий слой вне зависимости от вида формы внешней поверхности, поскольку вспенивающийся самотвердеющий полимерный материал можно наносить непосредственно при сборке строительной конструкции, а жесткость поддерживающего слоя обеспечивается включением в него армирующих элементов, связанных с концевыми участками силовых опор. Наличие зазора между декоративной обшивкой и армирующими элементами исключает случайную деформацию обшивки армирующими элементами, что способствует получению строительной конструкции с правильной геометрической формой ("чистой геометрической формы"). Поскольку поддерживающий слой лишь частично заполняет пространство между декоративной обшивкой и центральной несущей частью строительной конструкции, исключаются деформации декоративной обшивки при отверждении вспенивающегося полимерного материала, связанные с неравномерностью его нанесения на внутреннюю поверхность обшивки, так как случайная избыточная подача материала приведет к утолщению слоя вспенивающегося материала и не вызовет деформацию декоративной обшивки, что способствует более точному соблюдению внешней поверхности и улучшает ее эстетическое восприятие. Силовую часть строительной конструкции, обеспечивающую фиксацию декоративной тонкостенной обшивки относительно центральной части строительной конструкции, можно изготовить заранее, а для формирования поддерживающего слоя из армированного вспенивающегося полимерного материала используется универсальное оборудование, что исключает использование дорогостоящего специального вспомогательного оборудования. Надежность фиксации декоративной обшивки на поддерживающем слое обеспечивается непосредственной адгезионной связью поддерживающего слоя с внутренней поверхностью декоративной обшивки, что исключает использование каких-либо крепежных элементов и улучшает эстетическое восприятие строительной конструкции.
Выполнение силовых опор в виде закрепленных на строительной конструкции диафрагм, а армирующих элементов - в виде сетки, закрепленной на диафрагмах с зазором относительно внутренней поверхности декоративной обшивки, обеспечивает точное задание внешнего контура поверхности строительной конструкции особенно при изготовлении строительных конструкций цилиндрической, конической или овальной формы, и высокую технологичность конструкции.
Наличие в диафрагмах окон и совпадение в плане окон смежных диафрагм уменьшает материалоемкость конструкции и упрощает нанесение вспенивающего самотвердеющего полимерного материала.
Наличие на периферии каждой диафрагмы радиальных прорезей глубиной, равной зазору между сеткой и декоративной обшивкой, и введение продольных элементов сетки в указанные прорези с закреплением в них обеспечивает равномерность зазора между сеткой и декоративной обшивкой и повышает технологичность конструкции.
Наличие на периферии каждой диафрагмы дополнительных радиальных прорезей большей глубины и оснащение поддерживающего слоя второй сеткой, продольные элементы которой заведены в дополнительные радиальные прорези и закреплены в них, повышает жесткость поддерживающего слоя и позволяет изготавливать крупногабаритные строительные конструкции, имеющие форму цилиндра или конуса.
Наличие в каждой из диафрагм на периферии радиального паза и выполнение декоративной обшивки из тонкостенной оболочки, полностью охватывающей поддерживающий слой, кромки которой оснащены отбортовками, введенными в указанный паз диафрагм, и закреплены в них, повышает эстетическое восприятие строительной конструкции.
Наличие в каждой из диафрагм на периферии нескольких радиальных пазов, разделяющих периферийную зону диафрагмы на отдельные сектора, и выполнение декоративной обшивки из отдельных тонкостенных оболочек, соответствующих отдельным секторам, с полным охватом поддерживающего слоя, и оснащение кромок оболочек отбортовками, введенными в указанные пазы диафрагм и закрепленными в них, позволяет изготавливать крупногабаритные строительные конструкции, собирая декоративную обшивку из отдельных сегментов, и способствует повышению эстетического восприятия крупногабаритных строительных конструкций.
Выполнение каждой силовой опоры в виде закрепленной на строительной конструкции поперечной пластины, внешняя кромка которой размещена относительно внутренней поверхности внешней обшивки с зазором, меньшим толщины поддерживающего слоя, при этом во внешней кромке указанной пластины выполнены прорези, а армирующие элементы выполнены в виде сетки, продольные элементы которой введены в указанные прорези и закреплены в них, позволяет сформировать поддерживающий слой с произвольным внешним контуром и создавать строительные конструкции в виде многогранников любого вида.
Вариант исполнения строительной конструкции, в которой декоративная обшивка и поддерживающий слой частично охватывают центральную несущую часть строительной конструкции, формируя демонстрируемую поверхность конструкции, при этом декоративная обшивка выполнена из тонкостенной оболочки, полностью охватывающей снаружи поддерживающий слой, расширяет область, в которой возможно использование строительных конструкций, соответствующих понятию "чистая геометрическая форма".
Снабжение строительной конструкции дополнительной тонкостенной оболочкой, закрывающей просвет между кромками декоративной обшивки, способствует улучшению эстетического восприятия строительной конструкции.
Выполнение декоративной обшивки из одной или нескольких тонкостенных оболочек, кромки которых оснащены примыкающими друг к другу отбортовками, размещенными в зазоре между декоративной обшивкой и поперечной пластиной, с полным охватом декоративной обшивкой и поддерживающим слоем центральной несущей части строительной конструкции, обеспечивает высокую технологичность строительной конструкции и позволяет изготавливать строительные конструкции любого размера, в том числе крупногабаритные конструкции.
Размещение отбортовок вдоль ребра внешней поверхности улучшает эстетическое восприятие строительной конструкции.
Выполнение декоративной обшивки из тонкого металлического листа также способствует улучшению эстетического восприятия строительной конструкции.
Сущность предложенного способа изготовления длинномерной пустотелой строительной конструкции заключается в изменении последовательности операций, а именно: поддерживающий слой формируют в окончательном виде на центральной несущей части одновременно с фиксацией внешней обшивки, определяющей эстетические достоинства конструкции. Формирование поддерживающего слоя из армированного пенопласта с использованием для матрицы вспенивающегося самотвердеющего материала дает возможность сначала сформировать силовой каркас поддерживающего слоя, определяющий его жесткость, закреплением на концевых участках силовых опор армирующих элементов поддерживающего слоя, а затем завершить формирование поддерживающего слоя одновременно с фиксацией на нем декоративной обшивки путем установки ее с зазором относительно армирующих элементов и полимеризацией матрицы из вспенивающегося самотвердеющего полимерного материала в контакте с внутренней поверхностью декоративной обшивки и армирующими элементами. При этом на внутреннюю поверхность декоративной обшивки наносят слой неотвердевшего вспенивающегося полимерного материала с толщиной, превышающей зазор между армирующими элементами и внутренней поверхностью декоративной обшивки, охватывают неотвердевшим вспенивающимся полимерным материалом армирующие элементы и фиксируют декоративную обшивку относительно армирующих элементов до полного отверждения вспенивающегося полимерного материала. Полимеризация материала поддерживающего слоя в контакте с внутренней поверхностью декоративной обшивки обеспечивает надежную фиксацию декоративной обшивки на поддерживающем слое. Вспенивающийся полимерный материал имеет малый удельный вес, в результате чего удельная нагрузка от веса контактирующего с декоративной обшивкой неотвержденного поддерживающего слоя не превышает 10-20 кг/м2, что дает возможность использовать саму декоративную обшивку как условную опалубку для формирования контура поддерживающего слоя без угрозы ее деформирования и позволяет отказаться от дополнительных оправок и опалубок. Наличие свободного пространства между слоем полимерного материала и центральной частью строительной конструкции исключает вспучивание декоративной обшивки, что обеспечивает лучшее эстетическое восприятие поверхности конструкции.
Использование для изготовления декоративной обшивки тонкого металлического листового материала упрощает технологию изготовления декоративных строительных конструкций типа цилиндра и овала, так как можно вырезать плоскую заготовку с припуском на отбортовки на продольных кромках заготовки, отформовать отбортовки, а затем обернуть плоскую заготовку вокруг силовых опор типа диафрагм с зазором относительно армирующих элементов до полного охвата центральной несущей части строительной конструкции с одновременным нанесением на внутреннюю поверхность заготовки охватывающего армирующие элементы слоя вспенивающегося самотвердеющего полимерного материала, так как толщина слоя больше зазора между армирующими элементами и поверхностью заготовки, и зафиксировать вторую отбортовку на силовых опорах с примыканием ее к первой отбортовке.
Подобную технологию можно применить для изготовления крупногабаритных строительных конструкций, формируя декоративную обшивку из отдельных плоских металлических листовых заготовок, последовательно устанавливая и фиксируя их вокруг центральной несущей части строительной конструкции.
Выполнение в примыкающих отбортовках смежных заготовок совпадающих друг с другом отверстий и заполнение указанных отверстий вспенивающимся самотвердеющим полимерным материалом приводит к более надежной фиксации декоративной обшивки на поддерживающем слое.
Предварительное формирование из плоской заготовки из тонкого металлического листового материала оболочки, повторяющей форму декоративной обшивки, дает возможность изготавливать декоративные строительные конструкции иной формы, чем цилиндр или овал, в частности типа пирамид, призм и других многогранников, поскольку металлическую оболочку данной формы можно выполнить на гибочных станках или на другом универсальном оборудовании. Отформованную оболочку устанавливают с зазором относительно армирующих элементов, например надвигают с торца, охватывая центральную несущую часть строительной конструкции, после чего напыляют слой вспенивающегося самотвердеющего полимерного материала, используя обшивку как условную опалубку для формирования контура поддерживающего слоя без угрозы ее деформирования, и позволяет отказаться от дополнительных оправок и опалубок.
Поддержание ложементами отформованной оболочки при нанесении слоя вспенивающегося самотвердеющего полимерного материала позволяет изготавливать крупногабаритные строительные конструкции. Учитывая малую удельную нагрузку на отформованную оболочку (10-20 кг/м2), ложементы можно изготавливать из пенопласта, что снижает затраты на изготовление строительной конструкции.
Способ позволяет изготавливать длинномерные пустотелые строительные конструкции в стесненных условиях. При этом формирование поддерживающего слоя в окончательном виде на центральной несущей части одновременно с декоративной обшивкой обеспечивается тем, что для изготовления декоративной обшивки используют тонкий металлический листовой материал, изготавливают из него плоскую заготовку с отбортовками на ее продольных кромках, слой вспенивающегося полимерного материала наносят непосредственно на внутреннюю поверхность плоской заготовки декоративной обшивки, закрепляют одну из отбортовок плоской заготовки с нанесенным неотвердевшим слоем вспенивающегося полимерного материала на силовых опорах, огибают заготовкой декоративной обшивки силовые опоры с погружением армирующих элементов в неотвердевший слой вспенивающегося полимерного материала и фиксируют вторую отбортовку заготовки декоративной обшивки на силовых опорах. В результате армирующие элементы погружаются в неотвердевший слой вспенивающегося полимерного материала и при отверждении вспенивающегося полимерного материала будут находиться внутри слоя, что дает возможность получить надежную фиксацию декоративной обшивки на поддерживающем слое. Вспенивающийся полимерный материал имеет малый удельный вес, в результате чего удельная нагрузка от веса контактирующего с декоративной обшивкой неотвержденного поддерживающего слоя не превышает 10-20 кг/м2, что дает возможность, как это описано выше, использовать саму декоративную обшивку как условную опалубку для формирования контура поддерживающего слоя без угрозы ее деформирования и позволяет отказаться от дополнительных оправок и опалубок. Наличие свободного пространства между слоем полимерного материала и центральной частью строительной конструкции исключает вспучивание декоративной обшивки, что обеспечивает лучшее эстетическое восприятие внешней поверхности конструкции.
Использование для изготовления декоративной обшивки нержавеющей стали толщиной 0,5-1,0 мм упрощает технологию изготовления, так как снижаются требования к гибочному оборудованию.
Использование для изготовления декоративной обшивки тонкого металлического листового материала с финишной обработкой внешней поверхности, закрытой защитной пленкой, обеспечивает защиту внешней поверхности конструкции в течение всех работ по изготовлению строительной конструкции, что улучшает ее эстетическое восприятие после того, как по завершению всех работ удалят защитную пленку.
На фиг.1 изображен общий вид помещения с двумя цилиндрическими колоннами "чистой геометрической формы", одна из которых дана в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг.1 на сетку из армирующих элементов; на фиг. 4 - место В на фиг.2; на фиг. 5 - продольный разрез цилиндрической колонны большого диаметра; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 7 - место Д на фиг. 6; на фиг. 8 - вид сверху на горизонтальную балку "чистой геометрической формы" с прямоугольным поперечным сечением; на фиг. 9 - сечение Е-Е на фиг. 8; на фиг. 10 - сечение Ж-Ж на фиг. 8; на фиг. 11 - место И на фиг. 9; на фиг. 12 и 13 - варианты исполнения строительной конструкции прямоугольного поперечного сечения; на фиг. 14 - место К на фиг. 13. Изобретение представлено схематически без соблюдения пропорций между отдельными элементами.
В оформляемом помещении имеются вертикальные несущие железобетонные колонны 1 прямоугольного сечения, на которые опираются горизонтальные несущие балки 2. На балки 2 положены плиты 3 перекрытия. К плитам 3 перекрытия и балкам 2 прикреплен подвесной потолок 4. Между подвесным потолком 4 и плитами 3 перекрытия имеется пространство 5 для монтажа кабелей связи, электропитания, вентиляционных магистралей и другого оборудования.
Колонна 1 является центральной несущей частью строительной конструкции 6 "чистой геометрической формы", в частности цилиндрической. Строительная конструкция 6 включает в себя декоративную тонкостенную металлическую обшивку 7 из нержавеющей стали толщиной 0,6 мм с финишной обработкой внешней поверхности, например зеркально полированной, размещенную с зазором относительно колонны 1. По высоте колонны 1 закреплены нижняя 8, верхняя 9 и промежуточные 10 силовые опоры, представляющие собой плоские круглые диафрагмы 11 с наружным диаметром, равным диаметру строительной конструкции. Каждая диафрагма собрана из двух жестко соединенных между собой половинок и имеет в средней части отверстие 12, охватывающее колонну 1. Диафрагма 11 нижней силовой опоры 8 выполнена сплошной. В диафрагмах силовых опор 9 и 10 выполнены окна 13, при этом окна в смежных диафрагмах выполнены совпадающими в плане. Диафрагмы 11 крепятся на колонне 1 любым известным способом.
Жесткость декоративной обшивки 7 обеспечивается примыкающим к ее внутренней поверхности поддерживающим слоем 14. Поддерживающий слой выполнен из армированного вспенивающегося самотвердеющего полимерного материала - пена монтажная "MAKROFLEX" (Финляндия). Армирующие элементы представляют собой металлическую сетку 15, размещенную с зазором относительно внутренней поверхности декоративной обшивки и полностью закрытую вспенивающимся полимерным материалом. Поддерживающий слой 14 адгезионно связан непосредственно с внутренней поверхностью декоративной обшивки и частично заполняет пространство между декоративной обшивкой и несущей колонной 1 так, что поддерживающий слой имеет произвольную свободную поверхность 16, обращенную к указанной колонне.
По периферии каждой диафрагмы 11 выполнены радиальные прорези 17 глубиной, равной зазору между сеткой и декоративной обшивкой. Продольные элементы 18 сетки введены в указанные прорези и закреплены в них любым известным способом, благодаря чему поддерживающий слой соединяется с центральной несущей частью - колонной 1.
В каждой из диафрагм 11 на периферии выполнен радиальный паз 19. Декоративная обшивка 7 представляет собой тонкостенную металлическую оболочку 20, которая вплотную прилегает к диафрагмам 11 и полностью охватывает поддерживающий слой 14. Кромки оболочки 20 оснащены отбортовками 21, заведенными в пазы 19 диафрагм 11, и удерживаются в них вспенивающимся самотвердеющим полимерным материалом.
В цилиндрических строительных конструкциях "чистой геометрической формы" большого диаметра поддерживающий слой 14 оснащен второй сеткой 22 армирующих элементов, а по периферии каждой диафрагмы 11 выполнены дополнительные радиальные прорези 23, имеющие глубину большую, чем прорези 17. Продольные элементы 24 второй сетки заведены в радиальные прорези 23 и закреплены в них. В каждой из диафрагм 11 на периферии выполнено несколько радиальных пазов 25, разделяющих периферийную зону диафрагмы на отдельные сектора 26. Декоративная обшивка 7 выполнена из отдельных тонкостенных металлических оболочек 28, которые вплотную прилегают к диафрагмам 11 и полностью охватывают поддерживающий слой 14. Кромки оболочек 28 оснащены отбортовками 29, заведенными в пазы 25 диафрагм 11, и удерживаются в них вспенивающимся самотвердеющим полимерным материалом. Слой вспенивающегося самотвердеющего полимерного материала закрывает обе сетки 15 и 22 и имеет произвольную свободную поверхность 30, обращенную к колонне 1.
В другом варианте исполнения горизонтальная балка "чистой геометрической формы" с прямоугольным поперечным сечением встраивается в помещение параллельно стенке 31 под потолком и предназначается для подвески к ней декоративных панно, экранов, телевизионных приемников и т.п. с маскировкой подводящих кабелей. Балка состоит из двух соединенных между собой секций 32 и 33. Каждая секция содержит центральную несущую часть 34, к которой присоединены силовые опоры 35, каждая из которых представляет собой поперечную пластину 36, закрепленную на несущей части с помощью поперечных силовых элементов 37, например стержней. Декоративная обшивка 38 выполнена из тонкого металлического листа и размещена с зазором 39 относительно внешней кромки 40 пластины 36. Во внешней кромке 40 выполнены прорези 41. Армирующие элементы выполнены в виде сетки 42, продольные элементы 43 которой введены в прорези 41 и закреплены в них. На внутреннюю поверхность декоративной обшивки нанесен слой 44 вспенивающегося полимерного материала, толщина которого больше зазора 39. Вспенивающийся полимерный материал закрывает зазор 39 и сетку 42, образуя совместно с сеткой поддерживающий слой 45. Декоративная обшивка 38 и поддерживающий слой 45 частично охватывают несущую часть 34, формируя строительную конструкцию. Просвет 46 между кромками декоративной обшивки обращен к стенке 31 и не заметен с внешней стороны секции 32. На секции 33 просвет между кромками декоративной обшивки закрыт дополнительной тонкостенной оболочкой 47. Оболочка 47 соединена с декоративной обшивкой с помощью двухсторонней клеящей ленты 48.
В вариантах исполнения, показанных на фиг. 12 и 13, декоративная обшивка 38, поперечная пластина 36 и поддерживающий слой 45 полностью охватывают центральную несущую часть 34. Декоративная обшивка 38 выполнена из двух металлических оболочек 49 и 50, кромки которых имеют примыкающие друг к другу отбортовки 51 и 52, размещенные в зазоре между декоративной обшивкой и сеткой 42 либо посредине грани, как это показано на фиг. 12, либо вдоль ребра внешней поверхности, как это показано на фиг. 13. В отбортовках 51 и 52 выполнены совпадающие отверстия 53, заполненные вспенивающимся полимерным материалом.
Предложенный способ поясняется приведенными ниже примерами изготовления цилиндрических и прямоугольных длинномерных строительных конструкций, вспенивающихся как "чистая геометрическая форма".
Пример 1. Изготовление цилиндрической колонны диаметром до 1 м - "чистая геометрическая форма".
Установленная в оформляемом помещении с подвесным потолком 4 колонна 1 прямоугольного сечения оформляется в цилиндрическую колонну. Из металлического листа изготавливают состоящие из двух половинок круглые диафрагмы 11 с наружным диаметром, равным диаметру цилиндрической колонны, с прямоугольным отверстием 12 посредине диафрагмы, охватывающем колонну 1. По периферии круглых диафрагм 11 выполняют радиальный паз 19 глубиной 20 мм для крепления отбортовок 21 декоративной обшивки 7 и радиальные прорези 17 глубиной 10 мм для крепления армирующей металлической сетки 15. Для каждой прямоугольной колонны 1 изготавливают комплект диафрагм 11, при этом одна диафрагма остается сплошной и используется как нижняя силовая опора 8, а в других диафрагмах, которые используются как верхняя 9 и промежуточные 10 силовые опоры, пробиваются окна 13.
Для изготовления декоративной обшивки 7 берут тонкий лист нержавеющей стали толщиной 0,6 мм с финишной обработкой внешней поверхности, например зеркально полированной, закрытой самоклеящейся защитной пленкой. Из листа вырезают плоскую заготовку с высотой, равной высоте цилиндрической колонны, и шириной, равной периметру цилиндрической колонны с припуском на отбортовки 21 по продольным кромкам. Формуют отбортовки 21 по продольным кромкам так, чтобы закрытый защитной пленкой полированный слой оказался на внешней поверхности заготовки.
На прямоугольной несущей колонне 1 закрепляют диафрагмы 11, образующие нижнюю 8, верхнюю 9 и промежуточные 10 силовые опоры так, чтобы радиальные пазы 19 для крепления отбортовок 21 находились в одной вертикальной плоскости. На закрепленных силовых опорах фиксируют армирующую металлическую сетку 15, вводя ее продольные элементы 18 в радиальные прорези 17 так, чтобы продольные кромки сетки оказались с двух сторон относительно паза 19. Одну из отбортовок 21 плоской заготовки декоративной обшивки заводят в радиальный паз 19 и огибают плоской заготовкой силовые опоры с прилеганием внутренней поверхности заготовки к периферийным кромкам диафрагм 11. По мере охвата заготовкой колонны 1 на внутреннюю поверхность заготовки, являющейся внутренней поверхностью декоративной обшивки, наносят вспенивающийся самотвердеющий полимерный материал - пена монтажная "MAKROFLEX" (Финляндия) с расходом 10-20 кг/м2 поверхности обшивки, что гарантирует полное закрытие армирующей металлической сетки 15 после вспенивания полимерного материала. После полного охвата колонны 1 вторую отбортовку 21 вводят в радиальный паз 19 с примыканием ее к первой отбортовке, фиксируя тем самым оболочку 20 на диафрагмах 11 силовых опор 8, 9 и 10. При нанесении последней порции вспенивающегося полимерного материала на зону стыка отбортовок 21 приспособление вводится в зазор между декоративной обшивкой и прямоугольной колонной 1 сверху через окно 13. Защитная пленка снимается с внешней поверхности цилиндрической колонны "чистой геометрической формы" по окончании всех работ.
Пример 2. Изготовление крупногабаритной цилиндрической строительной конструкции диаметром 3 м.
В отличие от предыдущего примера в диафрагмах 11 по периферии выполняют дополнительные радиальные прорези 23 глубиной 30 мм для крепления второй армирующей сетки 22 и три радиальных паза 25 глубиной 15 мм, равномерно расположенных по периферии диафрагмы. При закреплении армирующих металлических сеток сначала устанавливают армирующую сетку 22, заведя ее продольные элементы 24 в радиальные прорези 23 глубиной 30 мм, а затем устанавливают армирующую сетку 15, заводя ее продольные элементы 18 в радиальные прорези 17 глубиной 20 мм.
Для формирования декоративной металлической обшивки 7 используют три плоские заготовки, каждая из которых формируется аналогично предыдущему примеру. Заготовки последовательно закрепляют на силовых опорах. Для чего берут первую плоскую заготовку. Закрепляют первую отбортовку 29 заготовки в одном из радиальных пазов 25, огибают плоской заготовкой диафрагмы 11 силовых опор с прилеганием внутренней поверхности заготовки к периферийным кромкам диафрагм пока ее вторая отбортовка не совместится со вторым радиальным пазом 25, и вводят вторую отбортовку 29 во второй радиальный паз 25. По мере охвата заготовкой диафрагм на внутреннюю поверхность заготовки, являющейся внутренней поверхностью декоративной обшивки 7, наносят вспенивающийся самотвердеющий полимерный материал с расходом 25-35 кг/м2 поверхности обшивки, что гарантирует полное закрытие обоих армирующих сеток после вспенивания полимерного материала. Затем берут последующие плоские заготовки и закрепляют их на силовых опорах аналогично первой заготовке. При нанесении последней порции вспенивающегося полимерного материала на зону стыка отбортовок 29 первой и последней заготовок сопло вводится сверху через окно 13. Защитная пленка снимается с внешней поверхности цилиндрической колонны "чистой геометрической формы" по окончании всех работ.
Пример 3. Изготовление цилиндрической строительной конструкции "чистой геометрической формы" в стесненных условиях.
При сборке цилиндрических колонн в стесненных условиях, когда отсутствует свободное пространство между верхней кромкой колонны и потолком, вспенивающийся полимерный материал наносят на внутреннюю поверхность заготовки перед установкой ее на силовые опоры. Заготовку кладут горизонтально отбортовками вверх и наносят на ее поверхность слой вспенивающегося полимерного материала толщиной 15 мм, что больше зазора между сеткой и внутренней поверхностью декоративной обшивки. При контакте полимерного материала с воздухом происходит его вспенивание с образованием на внешней поверхности частично отвердевшей пленки. Заготовку с нанесенным неотвердевшим слоем поднимают вертикально, одну из отбортовок 21 плоской заготовки декоративной обшивки заводят в радиальный паз 19 и огибают плоской заготовкой с нанесенным на нее неотвердевшим слоем силовые опоры с прилеганием внутренней поверхности заготовки к периферийным кромкам диафрагм 11. Армирующие элементы сетки прорезают пленку и полностью погружаются в слой неотвердевшего полимерного материала. После полного охвата колонны 1 вторую отбортовку 21 вводят в радиальный паз 19 с примыканием ее к первой отбортовке, фиксируя тем самым оболочку 20 на диафрагмах 11 силовых опор 8, 9 и 10. Для большей надежности фиксации продольных кромок оболочки их соединяют клеящейся полимерной пленкой типа "Скотч" и удерживают в таком состоянии до полного отверждения вспенивающегося полимерного материала. Фиксирующую пленку "Скотч" и пленку, защищающую финишно обработанную внешнюю поверхность металлического листа, снимают после окончания всех монтажных работ.
Пример 4. Изготовление строительной конструкции с прямоугольным поперечным сечением - "чистая геометрическая форма".
Особенность изготовления строительной конструкции "чистой геометрической формы" с прямоугольным поперечным сечением заключается в отсутствии плотного контакта декоративной обшивки с силовыми опорами. Каждая силовая опора изготавливается из листового материала и представляет собой поперечную пластину, повторяющую в плане поперечное сечение строительной конструкции, например П-образную пластину, габаритные размеры которой несколько меньше внешних размеров строительной конструкции, например, на 5-10 мм. Поперечные пластины 36 крепятся на центральной несущей части строительной конструкции, например, с помощью стержней 37. Для армирования поддерживающего слоя используется сетка 42, продольные элементы 43 которой крепятся в прорезях 41 на внешней кромке пластины 36.
Для изготовления декоративной обшивки используют тонкий лист нержавеющей стали с финишно обработанной внешней поверхностью, закрытой защитной пленкой, из которого вырезают плоскую заготовку и формуют из нее оболочку, охватывающую по периметру П-образные поперечные пластины силовой опоры. Габаритные размеры заготовки на 20 мм превышают соответствующие размеры П-образной поперечной пластины.
На сборочной площадке устанавливают центральную несущую часть 34 с закрепленными на ней поперечными пластинами 36 с сеткой 42. Отформованную тонколистовую оболочку декоративной обшивки надвигают на центральную несущую часть, выдерживая зазор 9-11 мм относительно внешней кромки П-образных пластин. Для упрощения работ оболочка может поддерживаться снизу ложементами из пенопласта.
Убедившись в правильности размещения оболочки относительно П-образных пластин, наносят на внутреннюю поверхность оболочки слой вспенивающегося полимерного материала, закрывая зазор 39 между П-образными пластинами и оболочкой декоративной обшивки, и сетку 42. После отверждения полимерного материала строительную конструкцию снимают с монтажной площадки и закрепляют по месту монтажа в оформляемом помещении. По окончании всех монтажных операций удаляют защитную пленку.
В зависимости от варианта исполнения строительной конструкции она может быть выполнена с просветом 46 между кромками декоративной обшивки, как это показано на фиг. 10, либо просвет 46 может быть закрыт дополнительной тонкостенной металлической оболочкой 47, как это показано на фиг. 9.
Другие варианты исполнения строительной конструкции "чистой геометрической формы" с прямоугольным поперечным сечением предполагают формование из тонколистовой нержавеющей стали оболочек с отбортовками по продольным кромкам, как это показано на фиг. 12 и 13. Для монтажа конструкций данного типа на сборочной площадке используют ложементы из пенопласта, полностью или частично охватывающие оболочки.
Заявляемое изобретение может быть изготовлено промышленным способом с использованием известных материалов. При реализации изобретения могут использоваться различные конструктивные исполнения строительных конструкций "чистой геометрической формы", отличающиеся от описанных в данной заявке и приведенных на чертежах, иллюстрирующих изобретение, без отхода от духа и рамок настоящего изобретения, определяемых объемом притязаний, изложенных в формуле изобретения.
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при отделке длинномерных пустотелых строительных конструкций, например балок и колонн. Технический результат - уменьшение затрат на изготовление пустотелых строительных конструкций. Строительная конструкция содержит центральную несущую часть, декоративную тонкостенную обшивку, размещенную с зазором относительно центральной несущей части, примыкающий к внутренней поверхности декоративной обшивки поддерживающий слой, частично заполняющий пространство между декоративной обшивкой и центральной несущей частью, и силовые опоры, соединяющие поддерживающий слой с центральной несущей частью. Поддерживающий слой выполнен из армированного пенопласта, армирующие элементы которого закреплены на концевых участках силовых опор с зазором относительно декоративной обшивки и полностью закрыты пенопластом, при этом поддерживающий слой адгезионно связан непосредственно с внутренней поверхностью декоративной обшивки. Способ изготовления данной строительной конструкции включает изготовление ее центральной несущей части, закрепление на ней силовых опор, фиксацию на силовых опорах поддерживающего слоя и фиксацию на поддерживающем слое декоративной обшивки. Поддерживающий слой формируется из армированного пенопласта с использованием вспенивающегося самотвердеющего полимерного материала. Для фиксации декоративной обшивки на поддерживающем слое сначала закрепляют армирующие элементы на концевых участках силовых опор, затем устанавливают с зазором относительно армирующих элементов декоративную обшивку. На внутреннюю поверхность декоративной обшивки наносят слой неотвержденного вспенивающегося полимерного материала с толщиной, превышающей зазор между армирующими элементами и внутренней поверхностью декоративной обшивки. Охватывают неотвержденным полимерным материалом армирующие элементы и фиксируют декоративную обшивку относительно армирующих элементов до полного отверждения полимерного материала. 2 с. и 21 з.п. ф-лы, 14 ил.
| US 4606167 A, 19.08.1986 | |||
| US 5335471 A, 09.08.1994 | |||
| US 5327694 A, 12.06.1994 | |||
| US 4912901 A, 03.04.1990 | |||
| US 6065268 A, 23.05.2000 | |||
| DE 4007189 A1, 20.09.1990. |
