ДЕРЕВЯННЫЙ СБОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ И ОГРАЖДАЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЕРЕВЯННОГО СТРОЕНИЯ, СОБРАННАЯ ИЗ ДЕРЕВЯННЫХ СБОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2012 года по МПК E04C3/12 E04B1/10 

Изобретение относится к области строительства, в частности к деревянным конструкциям, которые могут быть использованы в качестве сборных несущих элементов в деревянном домостроении для образования ограждающих конструкций: вертикальных (наружных и внутренних стен, перегородок) и горизонтальных (покрытий крыши, междуэтажных перекрытий и пола) или использованы в качестве таких несущих элементов, как балки, лаги, стропила.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является деревянный сборный элемент, состоящий из расположенных параллельно на заданном расстоянии друг от друга по меньшей мере двух продольных деталей, соединенных между собой закладными связями (RU 2204668 С1, 2003) [1].

Из источника информации [1] также известна ограждающая конструкция деревянного строения, собранная из деревянных сборных элементов, каждый из которых состоит из расположенных параллельно на заданном расстоянии друг от друга по меньшей мере двух продольных деталей, соединенных между собой закладными связями, при этом деревянные детали состыкованы между собой торцевыми гранями продольных элементов.

В известном решении продольные детали каждого деревянного элемента выполнены составными по высоте, состоящими по меньшей мере из двух деталей и соединены между собой связями посредством фигурных пазов и выступов, имеющих сложную конфигурацию, что значительно увеличивает трудозатраты и стоимость конструкции за счет большого количества деталей и необходимости использования сложной технологической схемы при выполнении всего комплекса производства для получения готового продукта.

Задачей изобретения является снижение стоимости деревянного элемента за счет снижения материалоемкости, упрощения его изготовления при увеличении его прочностных характеристик и расширение ее применяемости в среде строительных материалов рыночных аналогов.

Данная задача решается за счет того, что:

- в деревянном сборном элементе, состоящем из расположенных параллельно на заданном расстоянии друг от друга по меньшей мере двух продольных деталей, соединенных между собой закладными связями, закладные связи дискретно установлены по длине сборного элемента в оппозитно расположенных пазах прямоугольного поперечного сечения, причем каждый паз прорезан в средней части продольной детали и выполнен непрерывным вдоль всей ее длины, высота паза превышает его глубину и составляет 0,4-0,7 ширины продольного элемента; волокна продольной детали ориентированы вдоль продольной оси сборного элемента, а волокна закладных связей перпендикулярны направлению волокон вертикальных продольной детали;

- на верхней и нижней горизонтальных кромках продольных деталей выполнены пазы и выступы;

- короткие стороны паза, определяющие его глубину, расположены симметрично относительно центральной поперечной оси элемента, при этом глубина паза не превышает половины толщины продольной детали;

- закладные связи установлены с постоянным и/или переменным шагом;

- закладные связи расположены у торцов элемента и/или со смещением от торцов элемента;

- по меньшей мере одна из наружных поверхностей сборного элемента выполнена с имитацией бруса, бревна, сруба, сайдинга;

- продольные детали и закладные связи выполнены из разных пород древесины;

- закладные связи соединены с продольными деталями посредством запрессовки, и/или на клею, и/или металлическими, деревянными, пластиковыми уголками;

- продольные детали выполнены одинаковой или различной толщины;

- сборный элемент снабжен ребрами жесткости, установленными вдоль всей длины сборного элемента в пазах, закрепленными на свободных кромках закладных связей и выполненных из листовых металлических или композиционных материалов.

- ограждающая конструкция деревянного строения собрана из состыкованных торцевыми гранями продольных деталей смежных деревянных сборных элементов, каждый из которых состоит из расположенных параллельно на заданном расстоянии друг от друга по меньшей мере двух продольных деталей, соединенных между собой закладными связями, дискретно установленными по длине сборного элемента в оппозитно расположенных пазах прямоугольного поперечного сечения, причем каждый паз прорезан в средней части продольной детали и выполнен непрерывным вдоль всей ее длины, причем высота паза превышает его глубину и составляет 0,4-0,7 ширины продольного элемента; волокна продольной детали ориентированы вдоль продольной оси сборного элемента, а волокна закладных связей перпендикулярны направлению волокон вертикальных продольной детали; сборные элементы состыкованы торцевыми гранями продольных деталей друг с другом и установлены рядами друг на друга с образованием наружной, внутренней стеновой конструкции или перегородки или рядом друг с другом с образованием конструкции пола, перекрытия, плоского ската крыши, при этом в смежных рядах сборные элементы установлены со смещением стыков относительно смежного ряда, а закладные связи установлены по одной оси с образованием непрерывных сквозных полостей между ними при использовании модульной системы;

- конструкция, при которой сборные элементы установлены рядами друг на друга, с образованием наружной стеновой конструкции, дополнительно снабжена угловыми элементами, состоящими из расположенных под углом от 90 до 150° друг к другу двух сборных элементов, состыкованных в угловой зоне торцевыми гранями продольных деталей;

- конструкция может быть собрана по модульной системе, при которой длина каждого сборного элемента кратна модулю М, размер которого равен расстоянию между закладными связями, установленными с одинаковым шагом L по длине элемента, при этом крайние закладные связи элемента смещены на длину L/2, а величина смещения стыков в каждом ряду кратна модулю М;

- конструкция, включающая угловой элемент, состоящий из расположенных под углом 90° друг к другу двух сборных элементов, может быть собрана по модульной системе, при которой внутренняя длина каждого сборного элемента кратна модулю М, размер которого равен расстоянию между закладными связями, установленными с одинаковым шагом L, при этом крайние закладные связи элемента смещены на длину L/2 от открытых торцов элементов с образованием открытых полостей на этих торцах, а величина смещения стыков в каждом ряду относительно смежного ряда кратна модулю М;

- при образовании наружной, внутренней стеновой конструкции или перегородки по меньшей мере в одной из сквозных полостей между закладными связями может быть установлена стойка на всю высоту стеновой конструкции;

- сквозные полости между продольными деталями и закладными связями могут быть заполнены звукоизолирующим материалом;

- в качестве звукоизоляционного материала используют экологически чистые материалы на основе керамики, стекла целлюлозы, природной волокнистой органики.

Существенные признаки изобретения обеспечивают достижение технического результата, заключающегося в увеличении жесткости деревянного элемента и ограждающей конструкции, собранной из упомянутых элементов, за счет увеличения площади поперечного сечения деревянной конструкции и повышения прочности стыков.

Изобретения поясняются чертежами, где схематично изображены:

На фиг.1 - поперечный разрез деревянного сборного элемента, состоящего из двух вертикальных продольных деталей.

На фиг.2 - сборный элемент; состоящий из двух продольных элементов в перспективе.

На фиг.3 - сборный элемент; состоящий из двух продольных деталей в перспективе.

На фиг.4 - поперечное сечение продольных деталей. На фиг.5 - сборный элемент с ребрами жесткости на закладных связях.

На фиг.6 - сборные элементы, предварительно состыкованные под углом друг к другу торцевыми гранями продольных деталей и закрепленные друг с другом закладными связями.

На фиг.7 - ограждающая конструкция здания - наружная стена.

На фиг.8 - ограждающая конструкция здания вид сверху.

Деревянный сборный элемент представляет собой изделие 1, состоящее из двух длинномерных продольных деталей 2, которые расположены параллельно на заданном расстоянии друг от друга в плане и соединены между собой закладными связями 3 с образованием сквозных пустот 4 (фиг.2). Вертикальные продольные детали 2 и закладные связи 3 изготовлены из высококачественной древесины влажностью 10-12% преимущественно из пиломатериала в доске, в брусе и т.п. Изготовление продольных деталей предпочтительно из стандартной обрезной доски шириной не менее 150 мм.

На внутренней поверхности 5 каждой продольной детали, обращенной в сторону закладных связей, в средней ее части прорезан паз 6, имеющий прямоугольное поперечное сечение.

Большая сторона паза 7, являющаяся его высотой - h, параллельна внутренней поверхности 5 продольной детали 2, а его меньшие стороны 8, длина которых соответствует глубине паза 5, расположены перпендикулярно поверхности 5.

Пазы 6 расположены оппозитно на двух продольных деталях 2 и их центральные поперечные оси y-y совпадают с центральной поперечной осью конструкции Y-Y, таким образом, что вверху и внизу внутренних поверхностей продольных деталей образуются симметрично расположенные выступы 9 и 10.

Каждый паз 6 прорезан непрерывно вдоль всей длины внутренней поверхности продольной детали, т.е. длина паза 6 равна длине продольной детали 2.

Закладные связи 3 вставлены в оппозитно расположенные пазы 6 дискретно по всей длине сборного деревянного элемента.

Расстояние между продольными деталями 2 и расстояние между закладными связями 3 выбирают в зависимости от действующих усилий в конструкции, а при использовании конструкции в качестве стенового ограждения дополнительно с учетом теплотехнических требований.

Расположение закладных связей 3 в продольных пазах 6 в процессе изготовления конструкции фиксируется только по ширине продольного паза 6. В продольном направлении сборного элемента закладные связи, благодаря выполнению пазов в продольных деталях непрерывными по всей длине, могут быть установлены на любом расстоянии, определяемой заданным модулем и расчетом, что делает сборный элемент унифицированным.

С учетом допусков на изготовление сборного элемента высота закладной детали соответствует ширине паза.

Ширина паза h, определяющая и ширину поперечного сечения закладной связи 3, установленной в пазу, значительно (в несколько раз) превышает его глубину δ и составляет 0,4-0,7 ширины продольной детали 2.

Указанное соотношение определено экспериментальным путем и отклонение от указанного соотношения в меньшую сторону может привести к потере несущей способности сборного элемента, а в большую сторону к перерасходу материала.

За счет увеличения поперечного сечения сборного элемента обеспечивается повышение его устойчивости и улучшение теплотехнических характеристик.

При изготовлении деревянного сборного элемента волокна продольных деталей должны быть ориентированы вдоль, а волокна закладных связей ориентированы поперек продольной оси сборного элемента, что повышает прочность соединения закладных связей с продольными деталями при изменении влажности древесины, а следовательно, геометрическую стабильность и прочность сборного элемента.

На кромках горизонтальных гранях продольных деталях элемента выполнены симметрично расположенные относительно поперечной оси элемента пазы 11 и выступы 12. Пазы предназначены для размещения в них уплотняющих элементов горизонтальных стыков.

Закладные связи могут быть установлены с постоянным и/или переменным шагом и расположены у торцов конструкции и/или со смещением от ее торцов.

По меньшей мере одна из наружных поверхностей конструкции может быть выполнена с имитацией бруса, бревна, сруба, сайдинга.

Для повышения прочности деревянный сборный элемент может состоять из двух и более продольных деталей (фиг.3). При использовании деревянного элемента, состоящего, например, из четырех продольных деталей в качестве стенового ограждения, не только повышаются его прочностные и теплотехнические характеристики, но и за счет образованных дополнительных полостей обеспечивается размещение в них различного рода инженерных коммуникаций: электропроводов, водопроводных труб и т.п., а также обеспечивается устройство вентилируемых фасадов, что увеличивает срок службы и экологические свойства строений.

Для повышения прочности деревянного сборного элемента продольные детали с закладными связями в местах соединения фиксируются деревянными, металлическими или пластиковыми уголками или пластинами.

Сборный элемент 1 может быть снабжен ребрами жесткости 13, расположенными вдоль всей длины элемента и закрепленными на кромках закладных связей 3 (фиг.5). Ребра жесткости могут быть выполнены из листовых металлических или композиционных материалов. Сборный элемент с ребрами жесткости предпочтительно использовать в качестве несущей конструкции деревянного строения: лаги для пола, балки перекрытия, стропильной балки крыши, устройства несущих панелей перекрытия.

Описанные выше сборные элементы, установленные рядами друг над другом по высоте или рядом друг с другом с примыканием торцов продольных деталей смежных сборных элементов, образуют ограждающие конструкции деревянного строения как вертикальные - наружные и внутренние стены, перегородки, так и горизонтальные - перекрытия, полы, плоские скаты крыш.

Понятие «ограждающая конструкция» в заявленном изобретении включает как всю поверхность вертикальных или горизонтальных ограждающих конструкций деревянного строения, так и ее часть, например, участок стены между оконными или дверными проемами или при наличии стеновых угловых элементов участок стены между последними.

Сборные элементы 1 при использовании их для наружных стен, изображенных на фиг.7, устанавливаются рядами по высоте друг на друга и состыковываются торцевыми гранями продольных деталей 2 со смещением стыка в каждом ряду относительно стыков смежных рядов, т.е. с перевязкой стыков.

Для того чтобы обеспечить минимальную номенклатуру изделий 1, снизить трудоемкость строительного процесса и увеличить применяемость в проектных решениях при использовании их в ограждающей конструкции, длина изделия 1 должна быть кратна модулю М, размер которого равен расстоянию между закладными связями, установленными с одинаковым шагом L по длине элемента, при этом крайние закладные связи элемента должны быть смещены на длину L/2 с образованием открытых полостей, а величина смещения стыков в каждом ряду кратна модулю М, что обеспечивает соосность закладных связей по всей высоте вертикальной ограждающей конструкции строения ли по всей ширине или длине ограждающей конструкции.

Наружная стеновая ограждающей конструкция помимо линейных сборных элементов может дополнительно содержать угловые элементы, состоящие из расположенных под углом от 90 до 150° друг к другу двух линейных сборных элементов, состыкованных в угловой зоне торцевыми гранями продольных деталей 14 и 15.

Сборка наружной стеновой конструкции также может осуществляться по модульной системе. При использовании углового элемента, состоящего из двух линейных элементов, расположенных под углом от 90 до 150°, внутренняя длина линейного элемента должна быть кратна модулю М (фиг.6), при этом крайние закладные связи сборного элемента смещены на длину L/2, а величина смещения стыков в каждом ряду кратна модулю М.

За счет перевязки стыков в смежных рядах на величину, кратную модулю М в стеновой ограждающей конструкции (фиг.8), закладные связи 3 по всей высоте стен образуют непрерывные вертикальные полости 16, сообщающиеся с непрерывными горизонтальными полостями, образованными между смежными сборными элементами 1 смежных рядов.

Деревянные сборные элементы 1, собранные в строении, образуют, таким образом замкнутую ячеистую полость внутри стен, что создает уникальный воздухообмен. Воздух, заключенный в полостях стен, имеет статичное состояние, осуществляет эффективную теплоизоляцию. В то же время кондиционирование внутренних помещений из воздушной полости происходит в процессе микроциркуляции через натуральный деревянный массив.

Сквозные полости в ограждающей конструкции могут быть заполнены звукоизолирующим материалом, в качестве которого используются экологически чистые материалы на основе керамики, стекла целлюлозы, природной волокнистой органики.

Толщина стен и перегородок составляет от 125-400 мм, а в специальном строительном решении и до 600 м. Высота сборного элемента - от 90 мм выше.

В случае использования деревянных сборных элементов 1 для вертикальной ограждающей конструкции (фасадных или наружных стен) при отборе древесины для вертикальных продольных деталей 2 и при их изготовлении в заводских условиях учитывается, что одна из продольных деталей использована как наружная стена здания, а другая (или другие) как внутренняя стена, готовые к эксплуатации без какой-либо дополнительно отделки.

Таким образом, в заявленном изобретении исключаются дорогие и трудоемкие этапы отделки деревянных поверхностей, такие как выравнивание, обшивка, шлифовка, шпаклевка, грунтовка, окраска и пр.

Сборные деревянные элементы 1 имеют максимальную степень заводской готовности с высоким качеством видовых поверхностей и позволяют строить дома любого назначения и сложности: от садовых павильонов и дачных домиков до особняков премиум-класса в любом архитектурном стиле.

Фасады дома из деревянных сборных элементов 1 можно возводить в разных экстерьерных стилях: брусовом экстерьере, экстерьере сайдинга, экстерьере оригинального профиля (фиг.4), а также в традиционном бревенчатом экстерьере.

При использовании деревянных сборных элементов 1 качестве горизонтальных ограждающих секций, например, перекрытий (фиг.5), деревянные сборные элементы укладывают рядами рядом друг с другом таким образом, что продольные детали оказываются расположенными горизонтально. Стыкуя торцевые грани продольных деталей смежных деревянных элементов в ряду с перевязкой продольными деталями сборных элементов, образуется перекрытие со сквозными непрерывными горизонтальными полостями между смежными деревянными сборными элементами.

Для перекрытий из деревянных конструкций 1 также не требуется дополнительной отделки, так как при изготовлении одного из вертикальных продольных элементов учитывается, что он будет эксплуатироваться как пол, а другой как потолок. Образованные полости в перекрытии используются для прокладки различного рода коммуникаций, также как в фальшполах.

Изобретение относится к области строительства, в частности к деревянным конструкциям, которые могут быть использованы в качестве сборных несущих элементов в деревянном домостроении для образования ограждающих конструкций: вертикальных (наружных и внутренних стен, перегородок) и горизонтальных (покрытий крыши, междуэтажных перекрытий и пола) или использованы в качестве таких несущих элементов, как балки, лаги, стропила. Технический результат изобретения заключается в увеличении жесткости деревянного элемента и ограждающей конструкции, собранной из упомянутых элементов. Деревянный сборный элемент состоит из расположенных параллельно на заданном расстоянии друг от друга по меньшей мере двух продольных деталей, соединенных между собой закладными связями. Закладные связи дискретно установлены по длине сборного элемента в оппозитно расположенных пазах прямоугольного поперечного сечения, причем каждый паз прорезан в средней части продольной детали и выполнен непрерывным вдоль всей ее длины; волокна продольной детали ориентированы вдоль продольной оси сборного элемента, а волокна закладных связей перпендикулярны направлению волокон вертикальных продольной детали. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Деревянный сборный элемент, состоящий из расположенных параллельно на заданном расстоянии друг от друга по меньшей мере двух продольных деталей, соединенных между собой закладными связями, отличающийся тем, что закладные связи дискретно установлены по длине сборного элемента в оппозитно расположенных пазах прямоугольного поперечного сечения, причем каждый паз прорезан в средней части продольной детали и выполнен непрерывным вдоль всей ее длины, высота паза превышает его глубину и составляет 0,4-0,7 ширины продольной детали; волокна продольной детали ориентированы вдоль продольной оси сборного элемента, а волокна закладных связей перпендикулярны направлению волокон вертикальных продольной детали.

2. Сборный элемент по п.1, отличающийся тем, что на верхней и нижней горизонтальных кромках продольных деталей выполнены пазы и выступы.

3. Сборный элемент по п.1, отличающийся тем, что короткие стороны паза, определяющие его глубину, расположены симметрично относительно центральной поперечной оси элемента, при этом глубина паза не превышает половины толщины продольной детали.

4. Сборный элемент по п.1, отличающийся тем, что закладные связи установлены с постоянным и/или переменным шагом.

5. Сборный элемент по п.1, отличающийся тем, что закладные связи расположены у торцов элемента и/или со смещением от торцов элемента.

6. Сборный элемент по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из наружных поверхностей элемента выполнена с имитацией бруса, бревна, сруба, сайдинга.

7. Сборный элемент по п.1, отличающийся тем, что продольные детали и закладные связи выполнены из разных пород древесины.

8. Сборный элемент по п.1, отличающийся тем, что закладные связи соединены с продольными деталями посредством запрессовки и/или на клею и/или посредством металлических или деревянных или пластиковых уголков.

9. Сборный элемент по п.1, отличающийся тем, что продольные детали выполнены одинаковой или различной толщины.

10. Сборный элемент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен ребрами жесткости, установленными вдоль всей длины сборного элемента в пазах, закрепленными на свободных кромках закладных связей и выполненными из листовых металлических или композиционных материалов.

11. Ограждающая конструкция деревянного строения, характеризующаяся тем, что она собрана из деревянных сборных элементов, выполненных по любому из пп.1-10, состыкованных торцевыми гранями продольных деталей друг с другом и установленных рядами друг на друга с образованием наружной, внутренней стеновой конструкции или перегородки или рядом друг с другом с образованием конструкции пола, перекрытия, плоского ската крыши, при этом в смежных рядах сборные элементы установлены со смещением стыков, относительно смежного ряда, а закладные связи установлены по одной оси с образованием непрерывных сквозных полостей между ними при использовании модульной системы.

12. Конструкция по п.11, отличающаяся тем, что при установке сборных элементов рядами друг на друга, с образованием наружной стеновой конструкции, она дополнительно снабжена угловыми элементами, состоящими из расположенных под углом от 90° до 150° друг к другу двух сборных элементов, состыкованных в угловой зоне торцевыми гранями продольных деталей.

13. Конструкция по п.11, отличающаяся тем, что она собрана по модульной системе, при которой длина каждого сборного элемента кратна модулю М, размер которого равен расстоянию между закладными связями, установленными с одинаковым шагом L по длине элемента, при этом крайние закладные связи элемента смещены на длину L/2, а величина смещения стыков в каждом ряду кратна модулю М.

14. Конструкция по п.11, отличающаяся тем, что при угловом элементе, состоящем из расположенных под углом от 90° друг к другу двух сборных элементов, она собрана по модульной системе, при которой внутренняя длина каждого сборного элемента кратна модулю М, размер которого равен расстоянию между закладными связями, установленными с одинаковым шагом L, при этом крайние закладные связи элемента смещены на длину L/2 от открытых торцов элементов с образованием открытых полостей на этих торцах, а величина смещения стыков в каждом ряду относительно смежного ряда кратна модулю М.

15. Конструкция по п.11, отличающаяся тем, что при образовании наружной, внутренней стеновой конструкции или перегородки по меньшей мере в одной из сквозных полостей между закладными связями установлена стойка на всю высоту стеновой конструкции.

16. Конструкция по п.11, отличающаяся тем, что сквозные полости между продольными деталями и закладными связями заполнены звукоизолирующим материалом.

17. Конструкция по п.16, отличающаяся тем, что в качестве звукоизоляционного материала используют экологически чистые материалы на основе керамики, стекла, целлюлозы, природной волокнистой органики.