СПОСОБ СОЗДАНИЯ МОДУЛЬНОЙ ОБЪЕМНО-ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2015 года по МПК E04F13/00 E04B1/20 

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям сложных объемно-пространственных потолков и стен.

В настоящее время для организации жилых и общественных зон зданий широко применяется различные способы возведения объемно-пространственных конструкций, с применением различных строительных материалов: кирпича, строительных блоков, монолитных конструкций, строительных панелей, плоскостных материалов и каркасов. Наибольшее распространение для организации жилых и общественных зон имеет способ возведения объемно-пространственных конструкций, основанный на применении металлического каркаса и гипсокартонных листов. Таким способом образуют (создают) стены и потолки помещений, перегородки, ниши, выступы и прочие архитектурные элементы, придающие помещениям форму и вид, наиболее полно отвечающий требованиям заказчика.

Способ возведения объемно-пространственных конструкций из наборного металлического каркаса и гипсокартона широко распространен и детально описан в нормативных, технических и учебных материалах. В частности, указанный способ исчерпывающе описывается в следующих источниках:

- Конева Л.С. Гипсокартон: арки, стены, потолки, монтаж, инструменты, технологии. Серия: Строительство и ремонт - советы профессионалов. - Одесса, Литературный бульвар, 2010. - 320 с.: ил. / Практическое пособие.

- Руденко В.И. Потолки из гисокартона: устройство и дизайн. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. - 256 с. / Стройвариант.

- Технологии. Поверхности сложных форм. Строим вместе с Кнауф / Справочно-учебное издание фирмы Кнауф. - М.: Кнауф, 2000. - (Копия прилагается).

- ГОСТ 6266-97. Листы гипсокартонные. Технические условия.

- ГОСТ Р 51829-2001. Листы гипсокартонные. Технические условия.

- Свод правил по проектированию и строительству. Ограждающие конструкции с применением гипсокартонных листов. - М.: СП 55-101-2000.

- Свод правил по проектированию и строительству. Конструкции с применением гипсокартонных листов. - М.: СП 55-102-2001 и т.д.

Способ создания объемно-пространственной конструкции из металлического каркаса и гипсокартона выбран в качестве прототипа и представляет собой поэтапное изготовление непосредственно на строительном объекте металлического каркаса, создаваемого из стандартизированных металлических профилей, которые впоследствии обшивают листами гипсокартона, которые прикрепляют к металлическому каркасу при помощи метизов. При этом металлический каркас крепят к конструктивным элементам строений и изготавливают с учетом особенностей объемно-пространственной конструкции, заранее создавая в каркасе элементы, формирующие основу для поверхности объемно-пространственной конструкции. Листы гипсокартона прикрепляют к каркасу в один или два слоя, создавая поверхность объемно-пространственной конструкции, обращенную к человеку. После возведения объемно-пространственной конструкции поверхность конструкции подвергают дополнительной обработке (шпатлюют, красят и т.п.), улучшающей ее потребительские качества.

Таким же способом из гиспокартона и металлического наборного каркаса изготавливают «подвесные» потолки, которые крепят к нижней поверхности перекрытия строения. Такие потолки могут иметь очень развитую, многоуровневую конструкцию. Форма частей, образующих такой потолок, также весьма разнообразна, здесь применяют прямые линии и дуги, углы, окружности, эллипсы и т.п. элементы. Производство такого многоуровневого подвесного потолка или стены требует существенных временных и трудовых затрат. Кроме того, для производства сложных многоуровневых конструкций, имеющих ниши, выступы и криволинейные поверхности, требуется высокая квалификация рабочих, изготавливающих данную конструкцию. Создание пространственных конструкций, отличающихся художественным стилем и гармоничными пропорциями, требует наличия у разработчика художественного вкуса и специального образования. Производство сложных пространственных конструкций всегда требует предварительного проектирования, компьютерного моделирования и визуализации. Негативным фактором, увеличивающим стоимость конструкции в целом, также является повышенный по сравнению с простой конструкцией стены или потолка расход материала (каркаса, гипсокартона, шпатлевок, метизов и т.п.). Все эти факторы увеличивают полную окончательную стоимость пространственной конструкции. Разделение работы на последовательные этапы проектирования и изготовления увеличивает сроки сдачи конструкции заказчику. Описанная совокупность негативных факторов - сложность проектирования и изготовления, дороговизна и длительность исполнения проекта и самой конструкции является недостатком способа возведения пространственных конструкций сложной формы, изготавливаемых из наборного металлического каркаса и гипсокартона.

Задача заявляемого изобретения - способа возведения сложной объемно-пространственной конструкции - состоит в сокращении трудозатрат на проектирование и изготовление объемно-пространственной конструкции, упрощении изготовления объемно-пространственной конструкции и сокращении полной стоимости возведенной объемно-пространственной конструкции при сохранении потребительских качеств, присущих прототипу.

Поставленная задача решается путем применения способа возведения объемно-пространственной конструкции из типовых частей объемно-пространственной конструкции (далее - модулей). Указанные модули заранее изготавливают на специализированном производстве и доставляют на место установки, далее их составляют и крепят к несущим элементам строения. Будучи соединенными вместе, модули образуют единую объемно-пространственную конструкцию. При этом модули изготавливают на производстве серийно, типовых форм и размеров, без учета проекта конкретной объемно-пространственной конструкции. При проектировании конкретной объемно-пространственной конструкции используют типовые решения и приемы, которые реализуются благодаря применению типовых форм и размеров.

Особенности заявленного изобретения состоят в том, что:

- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции представляют собой простые стереометрические формы, а именно: прямые и дугообразные Г- и С-образные балки, ниши и кессоны различного сечения, а также их секторы и части, другие формы;

- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции имеют одинаковые значения размеров высоты и глубины. В соответствии с этими размерами модули объединяются в типовые группы - «коллекции». «Коллекции» представляют собой набор готовых решений по формированию объемно-пространственной конструкций, которые могут быть выполнены из модулей, входящих в данную коллекцию;

- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции имеют стандартизированные по размеру и форме сопрягаемые стороны, что позволяет собирать из типовых модулей разнообразные объемно-пространственные конструкции в зависимости от предпочтений заказчика;

- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции могут иметь улучшенную поверхность, образованную в момент производства, благодаря чему такая поверхность не требует дополнительной обработки (объем дополнительных работ сокращается);

- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции имеют стандартизированные установочные размеры и стандартизированные, изготовленные при производстве установочные отверстия и места для крепежа;

- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции могут быть изготовлены из пористых материалов (пористые или ячеистые бетоны на различных вяжущих, пористые или вспененные пластики) или материалов с низким удельным весом, что позволяет применять их в современном строительстве, не перегружая перекрытий сооружений и применяя обычный строительный крепеж;

- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции могут изготавливаться с применением широко распространенных технологий и материалов, в частности применение гипса как материала модулей позволяет соответствовать современным экологическим требованиям;

- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции могут иметь в своем теле ниши для коммуникаций или иметь интегрированные коммуникации, что позволяет придавать объемно-пространственной конструкции дополнительные свойства (вентиляция, освещение);

- типовые части (модули) объемно-пространственной конструкции могут иметь в составе материала, из которого они изготовлены, добавки изменяющие (улучшающие) потребительские свойства всего изделия, окрашивая изделия или придавая ему такие новые свойства, как влагостойкость, стойкость к развитию микроорганизмов, другие свойства;

- объемно-пространственная конструкция, составленная из типовых частей (модулей), может образовывать сложный многоуровневый подвесной потолок или сложную многоуровневую стену или перегородку.

Преимущество заявляемого изобретения состоит в упрощении проектирования и производства сложных объемно-пространственных конструкций, сокращении времени проектирования и производства, сокращении отходов материала. Кроме того, новый способ возведения объемно-пространственных конструкций дает возможность применения неквалифицированного рабочего труда для проектирования и производства конкретных сложных объемно-пространственных конструкций, при этом не происходит потеря качества конечного изделия из-за того, что создание каталога типовых проектов производится квалифицированными специалистами, а размеры типовых модулей стандартизированы и возобновляемы за счет применения многократно используемых опалубок. Также преимущество предложенного способа возведения сложных объемно-пространственных конструкций состоит в улучшении потребительских свойств помещений, где применены объемно-пространственные конструкции, состоящие из типовых частей (модулей), за счет того, что готовые решения для формирования объемно-пространственных конструкций потолка или стен отличаются художественным стилем и гармоничными пропорциями. Кроме того, разнообразие готовых решений на основе типовых частей одной коллекции и возможность создания на основе типовых частей индивидуального решения способствует неповторимости дизайна помещения, что является важным потребительским качеством жилых и общественных помещений. При этом достигается удешевление объемно-пространственной конструкции за счет снижения себестоимости при производстве и применении менее квалифицированного труда при монтаже модулей. Происходит экономия времени за счет простоты монтажа модулей по типовым схемам. Такие модули могут быть смонтированы потребителями самостоятельно.

Эскиз общего вида объемно-пространственной конструкции, состоящей из типовых частей (модулей), выполненной как подвесной потолок жилой комнаты, представлен на фиг.1, где приняты следующие обозначения:

1 - стены помещения (жилой комнаты);

2 - перекрытие помещения;

3 - дверной проем;

4 - типовые модули ⊥-образной формы, сегменты кольца, длина которых соответствует дуге с угловой мерой 0,3927 рад;

5 - типовые балки L-образной формы;

6 - вставки из гипсокартона.

Реализация изобретения в виде новаторского способа возведения сложных объемно-пространственных конструкций, состоит из двух этапов:

- этап 1 - производство типовых модулей;

- этап 2 - создание сложной объемно-пространственной конструкции.

Этап 1. Производство типовых модулей. В соответствии с планом выпуска продукции, в числе прочих типовых модулей, предприятие производит и направляет на склад, а далее в сбытовую сеть, следующие типовые модули:

- типовой модуль ⊥-образного сечения, являющийся сегментом кольца, длина которого соответствует дуге с угловой мерой 0,3927 рад

- типовой модуль - балка L-образного сечения, длиной 2 метра.

Этап 2. Создание сложной объемно-пространственной конструкции. Используя каталог типовых проектов сложных объемно-пространственных конструкций, потребитель выбирает наиболее подходящий для него вариант. В соответствии со спецификацией типового проекта и с учетом размеров и особенностей помещения, где будет смонтирована объемно-пространственная конструкция, потребитель приобретает необходимые для реализации данного проекта типовые модули. Далее, в соответствии со спецификацией типового проекта производит разметку и изготовление установочных отверстий, подрезку балок L-образного сечения до необходимого размера и крепление модулей к несущей поверхности (в приведенном примере к потолку). Укрепленные на потолке модули вместе образуют сложную объемно-пространственную конструкцию.

Конструктивно модульную объемно-пространственную конструкцию создаются следующим образом (на примере жилой комнаты).

Жилое помещение, в частности жилая комната многоквартирного дома, образовано стенами 1, перекрытием верхнего этажа 2 и перекрытием нижнего этажа (на фиг.1 не представлено) и имеет дверной проем 3, организованный в открытом тамбуре, ведущем в смежное помещение. На перекрытии верхнего этажа устроена сложная модульная объемно-пространственная конструкция - многоуровневый подвесной потолок с закарнизной подсветкой. Такая модульная объемно-пространственная конструкция - многоуровневый подвесной потолок- состоит из модулей ⊥-образного сечения 4, балок L-образного сечения 5, металлического каркаса (на фиг.1 не виден) и гипсокартона 6. Модули 4 и балки 5 изготовлены из пеногипса - пористого бетона на основе гипсового вяжущего и являются основой модульной объемно-пространственной конструкции. Условно-модульную объемно-пространственную конструкцию можно разделить на несколько частей. Одна характерная часть - сектор кольца с длиной дуги 90° (1,57 рад), расположенный над входом в комнату. Эта часть модульной объемно-пространственной конструкции состоит из четырех одинаковых типовых модулей ⊥-образного сечения 4 (границы каждого модуля указаны на фиг.1 пунктиром). Здесь модули примыкают друг к другу без зазоров, образуя сплошное тело модульной объемно-пространственной конструкции. Другая часть модульной объемно-пространственной конструкции состоит из четырех лучей, отходящих от дуги по нормалям. Каждый из этих лучей сформирован двумя балками L-образного сечения 5, расположенными тыльными сторонами друг к другу. Здесь балки L-образного сечения 5 образуют края модульной объемно-пространственной конструкции. Свободное пространство между балками 5 закрыто листами гипсокартона 6, соответствующего размера (границы каждого модуля - балки, указаны на фиг.1 пунктиром). Типовые модули ⊥-образного сечения 4 и балки L-образного сечения 5 имеют в своем теле жесткий пространственный каркас (на фиг.1 не виден), помещенный в тело модулей на этапе их производства, служащий для улучшения потребительских свойств изделий, усиления конструкции и облегчения монтажа. Каркас балок L-образного сечения 5, помимо прочего, выходит с тыльной стороны за пределы тела балки L-образного сечения 5. Благодаря этому имеется возможность связи двух соседних балок L-образного сечения 5 между собой наборным металлическим каркасом и крепление к этому каркасу листов гипсокартона 6 соответствующей формы и размера для сокрытия внутреннего пространства между балками L-образного сечения 5. Типовые модули ⊥-образного сечения 4 и балки L-образного сечения 5 прикреплены к перекрытию верхнего этажа при помощи анкерного крепления. Анкерные крепления устанавливают через сформированные на этапе производства технологические отверстия в теле модулей. После установки анкерных креплений технологические отверстия скрывают при помощи доступной технологии отделки. Для придания модулям 4 и 5 улучшенных потребительских качеств в состав пеногипса, на этапе затворения гипсового теста введена армирующая добавка - фиброволокно. Модули 4 и балки 5 имеют поверхностный слой из картона, благодаря чему улучшаются потребительские характеристики изделий, сокращается потребность в дополнительной обработке поверхностей модулей 4 и 5. При этом часть модульной объемно-пространственной конструкции выполнена без зазоров - сопряжение модулей ⊥-образного сечения 4 между собой и между модулями и стенами, а часть модульной объемно-пространственной конструкции выполнена с зазорами в местах примыкания балок L-образного сечения 5 к модулям ⊥-образного сечения 4. Места примыкания балок 5 к модулям 4 дополнительно обрабатывают шпатлевкой для сокрытия места примыкания. Кроме того, дополнительной обработки требуют места примыкания балок L-образного сечения 5 к листам гипсокартона 6. После монтажа всей объемно-пространственной конструкции возможные дефекты устраняют традиционными операциями (шпатлевка, ошкуривание), а саму конструкцию красят в соответствии с художественным замыслом заказчика. В теле модулей ⊥-образного сечения 4 и балок L-образного сечения 5 при их изготовлении формируют технологические каналы и полости, необходимые для прокладки электропроводки, питающей световые устройства, и для размещения блоков питания и управления световыми устройствами. Световые устройства представляют собой гибкие светодиодные ленты, имеющие на своей тыльной стороне липкий слой, по средствам которого светодиоды крепят к инженерной арматуре, интегрированной в тело модулей 4 и балок 5 при их изготовлении таким образом, что лицевая часть инженерной арматуры находится на поверхности модулей 4 и балок 5. Инженерную арматуру в данном случае используют для надежного крепления светодиодов и для отвода от светодиодов излишнего тепла.

Вариант конкретного выполнения модульной объемно-пространственной конструкции с применением типовых модулей представлен на фиг.2.

Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению со способом-прототипом и другими способами устройства объемно-пространственной конструкции позволяет упростить монтаж объемно-пространственной конструкции с одновременным улучшением качества конечной конструкции и потребительских свойств помещения за счет создания объемно-пространственной конструкции, отличающейся художественным стилем, гармоничными пропорциями и точностью размеров модулей.

Технический результат от применения предлагаемого изобретения выражается в снижении трудозатрат на производство модульной объемно-пространственной конструкции, упрощении ее производства и монтажа, увеличении качества конечного изделия за счет более полного соответствия размеров конечного изделия и его частей проекту.

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям сложных объемно-пространственных потолков и стен. Новизна изобретения состоит в способе создания объемно-пространственной конструкции с использованием стандартизированных составных модулей. В соответствии с предложенным способом стандартизированные модули производятся заранее, на специализированном производстве, без учета конкретного использования. Далее, на строительном объекте из модулей собирают сложную объемно-пространственную конструкцию в соответствии с конкретным проектом. Создание сложной объемно-пространственной конструкции из набора модулей возможно благодаря применению стандартизованных размеров сопрягаемых частей и коллекций заранее разработанных типовых проектов. Преимущество заявляемого изобретения состоит в упрощении и удешевлении проектирования и производства сложных объемно-пространственных конструкций на строительном объекте, сокращении отходов материала. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ создания модульной объемно-пространственной конструкции стен, потолков, перегородок и прочих конструкций жилых, общественных, производственных и иных помещений, при котором формируют плоскости, поверхности, углы, выступы, ниши и другие элементы и части, образующие объемно-пространственные конструкции, отличающийся тем, что объемно-пространственную конструкцию создают из стандартизированных, сопрягаемых модулей, которые изготавливают заранее на производстве в соответствии с планом выпуска продукции без учета проекта конкретной объемно-пространственной конструкции, произвольной формы и с произвольной поверхностью, которая может быть гладкой, текстурной или сложноразвитой, из бетонов на основе различных вяжущих, в том числе из легких и/или пористых бетонов и/или бетонов с наполнителями, в том числе из гипса, газогипса или пеногипса различной плотности, или изготавливают из пластиков, в том числе пористых или вспененных пластиков, или из других материалов, при этом объемно-пространственную конструкцию создают непосредственно на строительном объекте, собирают отдельные модули в единое целое в соответствии с индивидуальным или типовым проектом, крепят к поверхности или к каркасу, которые изготавливают заранее, или непосредственно к конструктивным элементам строения, сопрягают модули между собой без зазоров или с необходимыми зазорами, и создают таким образом единую поверхность, пригодную для эксплуатации без отделки или являющуюся основой для дальнейшей декоративной отделки.

2. Способ создания модульной объемно-пространственной конструкции по п.1, отличающийся тем, что на этапе производства стандартизированных модулей им придают упрочненную поверхность или поверхностный слой, имеющий характеристики, отличные от материала объема, или поверхностный слой из картона, или другого подходящего материала, в материал тела модулей вводят армирующие добавки, материал модулей окрашивают по массе и/или вводят в массу материала специфические добавки, которые придают изделию специфические свойства, в тело модулей интегрируют каркас, повышающий потребительские качества изделий и обеспечивающий более легкий и надежный монтаж модулей, при этом части каркаса при необходимости выводят за пределы модулей для скрепления с другими частями каркасов всей модульной объемно-пространственной конструкции или для скрепления с другими частями или каркасами строительных элементов, в теле модулей изготавливают технологические отверстия, полости и каналы, являющиеся коммуникациями или предназначенные для прокладки инженерных коммуникаций и установки световых устройств, инженерной арматуры и прочих устройств, механизмов или изделий, на поверхность или в тело модулей интегрируют коммуникации, инженерные устройства, инженерную арматуру, блоки управления и распределения, антенны и любые другие изделия, устройства и механизмы, в том числе световые устройства, включающее в себя источники света, в качестве которых используют различные светодиоды, газоразрядные колбы или светящиеся активно или пассивно материалы, при этом световые устройства, коммуникации и прочие устройства и модули образуют вместе единое целое.

3. Способ создания модульной объемно-пространственной конструкции по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при создании самой модульной объемно-пространственной конструкции на объекте стандартизированные модули располагают по периметру модульной объемно-пространственной конструкции и формируют таким образом ее край или модули располагают независимо друг от друга, при этом пространство между модулями или между модулями и конструктивными элементами строения закрывают материалом,
образующим поверхность, образующиеся при этом зазоры, в дальнейшем скрывают строительными материалами.