СТРОИТЕЛЬНЫЙ БЛОК Российский патент 2016 года по МПК E04C1/40 B32B3/12 

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано для создания строительных блоков, которые могут быть применены для увеличения сейсмостойкости зданий и сооружений.

Известно устройство [RU 143391 Ul, B65D 19/00, 20.07.2014], содержащее ячеистое несущее основание с рядами полых опор в виде ножек, причем опоры в рядах жестко связаны между собой посредством продольных и поперечных стяжек, выполненных в виде ячеистых структур, образованных сквозными пазами, при этом часть ячеек несущего основания образована диагонально расположенными перегородками и/или ребрами жесткости.

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, обусловленные тем, что оно не может быть использовано для уменьшения влияния сейсмовоздействий на здания и сооружения.

Известно также техническое решение, касающееся построения сейсмостойких зданий и сооружений [SU 1828673 A3, Е04Н 9/02, 1327.05.1995], в которое входят конструкции этажей в виде соединенных между собой жестких перекрытий и наружных и внутренних стен, которые выполнены из полых тонкостенных профилей и которые оперты на гибкие в горизонтальном направлении стойки, а также амортизаторы, при этом одна часть амортизаторов выполнена гидравлической и размещена между стойками и конструкциями этажей с обеспечением перемещений последних в вертикальном и горизонтальном направлениях, а другая часть амортизаторов выполнена в виде гофрированной оболочки, размещенной вокруг каждой колонны и соединенной с ней и с панелями стен.

Недостатком этого технического решения является относительно высокая сложность, обусловленная необходимостью использования амортизаторов.

Наиболее близким по технической сущности к предложенной полезной модели является строительная конструкция [RU 2036287, C1 Е04С 2/34, 27.05.1995], содержащая, по крайней мере, две тонкостенные оболочки с эквидистантными поверхностями и заполнитель с малыми плотностью и теплопроводностью, размещенный между оболочками и соединенный с ними с образованием теплового экрана и каналов для теплоносителя, причем заполнитель выполнен из проволочного многоэлементного каркаса в виде пространственной решетки с высотой, равной расстоянию между эквидистантными оболочками, ячейки которой образованы боковыми ребрами правильных пирамид, соединенных сваркой с тонкостенными оболочками в местах контактирования вершин пирамид.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно высокие массовые характеристики конструкции, поскольку она выполнена из металла, и элементы которой соединяются сваркой, а также относительно низкие прочность и надежность, вызванные тем, что заполнитель выполнен из проволочного многоэлементного каркаса, соединенного сваркой с тонкостенными оболочками только в отдельных местах - в местах контактирования вершин элементов каркаса, т.е. с точечным контактированием.

Задачей, которая решается в полезной модели, является создание строительного блока, который может быть использован для увеличения сейсмостойкости зданий и сооружений и отличается прочностью, надежностью и малым весом.

Требуемый технический результат заключается в повышении прочности и надежности строительного блока, а также снижении его массо-весовых характеристик.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в строительном блоке, содержащем каркас в виде пространственной решетки, согласно изобретению, пространственная решетка представляет собой ячеистую структуру из пересекающихся под углом двух параллельных рядов плоских элементов, выполненных в виде единой конструкции путем многократного поочередного наложения слоев углеродных нитей вначале вдоль направления одного, а затем вдоль направления другого из двух параллельных рядов плоских элементов с закреплением слоев углеродных нитей между собой эпоксидным клеем.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что параллельные ряды плоских элементов пересекаются друг с другом под прямым углом.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что каркас выполнен в форме прямоугольного параллелепипеда.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, по крайней мере, на одной боковой стороне каркаса закреплена оболочка из композитного материала.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что оболочка выполнена прозрачной.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в ячейках пространственной решетки, образованных пересекающимися под углом двумя параллельными рядами плоских элементов, размещен утеплитель.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что углеродные нити выполнены в виде или сплетенных углеродных нитей, или углеродных волокон, или пучков углеродных волокон, или углеродных лент.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве композитного материала для оболочки используют углепластик.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве композитного материала для оболочки используют стеклопластик.

На чертежах представлены:

на фиг. 1 - строительный блок (вариант выполнения, когда оболочка из композитного материала охватывает каркас по его меньшим боковым сторонам);

на фиг. 2 - пример кладки строительных блоков для изготовления внутренних стен сейсмостойких зданий и сооружений;

на фиг. 3 - пример готовой стены сейсмостойких зданий и сооружений с прозрачными тонкостенными оболочками, выполненными в виде двух тонких листов из композитного материала, соединенных эпоксидным клеем с большими боковыми сторонами каркаса, выполненного по форме прямоугольного параллелепипеда;

на фиг. 4 - строительный блок в разобранном виде с оболочкой в виде двух тонких листов из композитного материала, предназначенных для закрепления на больших боковых сторонах каркаса, выполненного по форме прямоугольного параллелепипеда.

Строительный блок может быть выполнен в различных вариантах исполнения. В частности, он может содержать оболочку 1 из композитного материала, закрепленную на боковых сторонах каркаса 2, выполненного в виде пространственной решетки.

Каркас 2, выполненный в виде пространственной решетки, представляет собой ячеистую структуру из пересекающихся под углом двух параллельных рядов 3, 4 плоских элементов, выполненных в виде единой конструкции путем многократного поочередного наложения слоев углеродных нитей вначале вдоль направления одного, а затем вдоль направления другого из двух параллельных рядов 3, 4 плоских элементов с закреплением слоев углеродных нитей между собой эпоксидным клеем.

Преимущественным выполнением параллельных рядов 3, 4 плоских элементов является пересечение их друг с другом под прямым углом, а каркаса 2 в форме прямоугольного параллелепипеда (плоского прямоугольного параллелепипеда).

Оболочка 1 из композитного материала может быть закреплена, по крайней мере, на одной боковой стороне каркаса 2, в частности охватывать его по узким сторонам, размещаться на его широких сторонах или одновременно на всех сторонах. При необходимости, например, для использования строительного блока для внутренних стен помещений оболочка 1 может быть выполнена прозрачной, в частности, для закрепления на больших боковых сторонах каркаса 2.

Кроме того, в ячейках пространственной решетки, образованных пересекающимися под углом двумя параллельными рядами 3, 4 плоских элементов, может быть размещен утеплитель, а углеродные нити выполнены в виде или сплетенных углеродных нитей, или углеродных волокон, или пучков углеродных волокон, или углеродных лент.

В качестве композитного материала для оболочки 1 может быть использован или углепластик, или стеклопластик, или иной материал, выполняющий функции защиты от пыли, ветра, проникновения влаги, а также выполнять декоративные и иные функции.

Параллельные ряды 3, 4 плоских элементов пересекаются, преимущественно, друг с другом под прямым углом, что обеспечивает максимально равномерное распределение механических нагрузок между плоскими элементами в строительном блоке. При изготовлении относительно больших строительных блоков, например, при их использовании в качестве межэтажных перекрытий, допускается отклонение от номинального перпендикулярного направления плоских элементов относительно оболочки в виде двух (или одного) тонких листов из композитного материала (фиг. 4), соединенных с плоскими элементами по одну и/или и по другую сторону их больших узких боковых сторон (двух параллельных рядов 3, 4 плоских элементов) в пределах до 5-9°, что не снижает прочности строительного блока, но создает дополнительную жесткость его конструкции и устойчивость как к горизонтальным нагрузкам на перекрытие, так и к нагрузкам, действующим под углом. Для этого, как это показано на фиг. 4, четные плоские элементы каждого ряда отклонены в одну строну, а нечетные - в противоположную им от номинального направления (например, перпендикулярного направления относительно двух тонких листов из композитного материала).

Используются строительные блоки следующим образом.

Основой строительного блока является каркас 2, выполненный в виде пространственной решетки, он представляет собой ячеистую структуру из пересекающихся под углом двух параллельных рядов 3, 4 плоских элементов, выполненных в виде единой конструкции путем многократного поочередного наложения слоев углеродных нитей вначале вдоль направления одного, а затем вдоль направления другого из двух параллельных рядов 3, 4 плоских элементов с закреплением слоев углеродных нитей между собой эпоксидным клеем.

Такая конструкция каркаса обладает высокой прочностью, надежностью, высокой трещиностойкостью и чрезвычайной легкостью, что очень важно для безопасного нахождения людей и техники внутри зданий и сооружений в период сейсмических явлений. Строительные блоки могут быть изготовлены в виде блоков стандартного размера и собираться в стеновые конструкции (фиг. 2), либо полностью выполняться по размерам стены или межэтажного перекрытия.

Оболочка 1 может быть соединена эпоксидным клеем с узкими боковыми сторонами плоских элементов, а при сборке стеновых конструкций такие оболочки соседних блоков склеиваться или жестко соединяться механически.

Возможно закрепление на каркасе 2 оболочки 1 в виде одного или двух тонких листов из композитного материала, соединенных с плоскими элементами по одну или, соответственно, по обе стороны их больших боковых сторон (фиг. 4).

Строительные блоки могут крепиться к стенам и пролетам готовых зданий и сооружений и при совершенно несущественном увеличении нагрузки на фундамент (по сравнению с бетонными стенами и пролетами), существенно увеличивать сейсмозащищенность зданий и сооружений. Крепление к стенам может быть клеевым, но для исключения неконтролируемого снижения качества соединения, целесообразно использовать механическое крепление.

Предложенные строительные блоки могут быть использованы и в качестве строительных панелей, в том числе утепленных, для быстровозводимых сооружений в сейсмоопасных районах.

Боковые стороны крайних строительных блоков могут крепиться к вертикальным стойкам, выполненным гибкими в горизонтальном направлении стойки и/или оснащенным амортизаторами. Это делает само здание или сооружение чрезвычайно сеймостойкими.

Из предложенных строительных блоков могут быть изготовлены отдельные изолированные помещения в здании, сооружении, этаже, квартире, обладающие чрезвычайной прочностью и надежностью в условиях сейсмовоздействий.

Таким образом, предложенная конструкция строительного блока обладает высокой прочностью, надежностью, высокой трещиностойкостью и чрезвычайной легкостью, что очень важно для безопасного нахождения людей и техники внутри зданий и сооружений в период сейсмических явлений. Этим самым достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении прочности, надежности и снижении массовых характеристик строительного блока, поскольку он выполнен не из металла, а его элементы соединяются не точечной сваркой, а представляют из себя единую конструкцию, изготавливаемую поочередным наложением слоев углеродных нитей вначале вдоль направления одного, а затем вдоль направления другого из двух параллельных рядов плоских элементов с закреплением слоев углеродных нитей между собой эпоксидным клеем.

Изобретение относится к строительным конструкциям и может быть использовано для создания строительных блоков, которые могут быть применены для увеличения сейсмостойкости зданий и сооружений. Технический результат - повышение прочности и надежности строительного блока, а также снижение его массовых характеристик. Строительный блок содержит каркас в виде пространственной решетки, представляющей собой ячеистую структуру из пересекающихся под углом двух параллельных рядов плоских элементов, выполненных в виде единой конструкции путем многократного поочередного наложения слоев углеродных нитей вначале вдоль направления одного, а затем вдоль направления другого из двух параллельных рядов плоских элементов с закреплением слоев углеродных нитей между собой эпоксидным клеем. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Строительный блок, содержащий каркас в виде пространственной решетки, отличающийся тем, что пространственная решетка представляет собой ячеистую структуру из пересекающихся под углом двух параллельных рядов плоских элементов, выполненных в виде единой конструкции путем многократного поочередного наложения слоев углеродных нитей вначале вдоль направления одного, а затем вдоль направления другого из двух параллельных рядов плоских элементов с закреплением слоев углеродных нитей между собой эпоксидным клеем.

2. Строительный блок по п. 1, отличающийся тем, что параллельные ряды плоских элементов пересекаются друг с другом под прямым углом.

3. Строительный блок по п. 1, отличающийся тем, что каркас выполнен в форме прямоугольного параллелепипеда.

4. Строительный блок по п. 1, отличающийся тем, что, по крайней мере, на одной боковой стороне каркаса закреплена оболочка из композитного материала.

5. Строительный блок по п. 1, отличающийся тем, что в ячейках пространственной решетки, образованных пересекающимися под углом двумя параллельными рядами плоских элементов, размещен утеплитель.

6. Строительный блок по п. 1, отличающийся тем, что углеродные нити выполнены в виде или сплетенных углеродных нитей, или углеродных волокон, или пучков углеродных волокон, или углеродных лент.

7. Строительный блок по п. 4, отличающийся тем, что в качестве композитного материала для оболочки используют углепластик.

8. Строительный блок по п. 4, отличающийся тем, что в качестве композитного материала для оболочки используют стеклопластик.

9. Строительный блок по п. 4, отличающийся тем, что оболочка выполнена прозрачной.