КАРКАСНОЕ ЗДАНИЕ НА ТРЕХ ОПОРАХ Российский патент 2019 года по МПК E04B1/24 

Изобретение относится к модульному объемно-каркасному строительству и может быть использовано в малоэтажном домостроении для возведения жилых домов, хозяйственных строений, общественных зданий и сооружений.

Любому зданию или сооружению необходим фундамент. Некоторые грунты являются надежным основанием для фундамента, т.е. обладают высокой прочностью и структурной устойчивостью (например, скальный грунт), но во многих случаях строительство фундамента сопряжено с рядом трудностей, например, возведение фундаментов на пучинистых и структурно-неустойчивых грунтах.

К пучинистым грунтам относятся: глинистые грунты, пески пылеватые и мелкие, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, имеющие к началу промерзания влажность определенного уровня. Чтобы деформации грунтов (особенно неравномерные), вызванные морозным пучением, не оказывали воздействия на фундамент, его подошву следует закладывать на глубину, превышающую глубину промерзания. Это приводит к большой материалоемкости фундамента и большому объему земляных работ.

К структурно-неустойчивым грунтам относятся: лессовые грунты, мерзлые и вечномерзлые грунты, пески, находящиеся в рыхлом состоянии, илы и чувствительные суглинки и глины, а также набухающие грунты. Нарушение структуры грунтов происходит при физических и механических воздействиях.

Для возведения фундаментов на таких грунтах используют специальные меры: устройство грунтовых подушек (замена слабого грунта на малосжимаемый, например песок, гравий и др.); уплотнение слабого грунта (статической нагрузкой, динамической нагрузкой, водопонижением и др.); прорезка слабого грунта сваями, заглубленными в более прочный слой грунта; закрепление грунта (цементация, силикатизация, электрохимическое закрепление и др.); защита грунтов от намокания; сохранение вечномерзлого состояния грунтов; оттаивание грунта; прорезка деятельного слоя с заглублением подошвы фундамента в вечномерзлый грунт;

Это приводит к большой материалоемкости фундамента, большому объему земляных работ и дополнительных мероприятий. Известны способы строительства на неустойчивых грунтах, в том числе в зонах вечной мерзлоты, в сейсмоопасных зонах, большинство из них основано на использовании свайных фундаментов, на опорах различной конфигурации, при этом количество опор всегда больше трех.

Наиболее близким к заявляемому является техническое решение по патенту RU №2604613, опубл. 10.12.2016, МПК Е04В 1/32, по которому каркасный модуль здания выполнен из прямолинейных профилей - ребер, соединенных между собой крепежными узлами, расположенными в вершинах образованных треугольных граней оснований в виде верхнего и нижнего многоугольников. Верхний многоугольник вписан в нижний многоугольник, причем каждые два ребра, выходящих из одного крепежного узла вершины нижнего многоугольника, соединены с тремя прямолинейными профилями - ребрами посредством узлов двух вершин верхнего многоугольника. Каркасный модуль снабжен дополнительными вертикальными ребрами, выходящими из узлов вершин нижнего многоугольника, ребра, соединяющие верхний и нижний многоугольники оснований и выходящие из одного узла вершины нижнего многоугольника, соединены с дополнительными вертикальными ребрами и между собой прямыми вставками, а вершины дополнительных вертикальных ребер соединены с узлами верхнего многоугольника каркаса.

Недостатком каркасного модуля здания является наличие четырех (или более) опор, что неизбежно требует заглубления подошвы фундамента на глубину, не меньшую глубине промерзания, в противном случае, неравномерные деформации опор могут вызвать разрушение конструкции. Это в свою очередь повышает материалоемкость и трудоемкость строительства. Также к недостаткам этой конструкции можно отнести необходимость применения грузоподъемной техники для монтажа.

Недостатки известного каркасного модуля здания устраняет заявляемое техническое решение.

Техническая задача - разработка конструкции каркасного здания на опорах и фундамента для него, которую было бы возможно использовать на структурно-неустойчивых и пучинистых грунтах, то есть, максимально повысить надежность и долговечность конструкции с одновременным снижением материалоемкости и трудозатрат.

Для решения технической задачи предлагается техническое решение, которое представляет собой здание с наружным несущим каркасом в виде пространственной решетчатой конструкции, передающее нагрузку на основание через три опоры, например, на три незаглубленных столба. Незаглубленный столб представляет собой железобетонную цельную деталь в виде цилиндра или призмы. Опалубка для столба, как вариант, может быть изготовлена из одного листа холоднокатаной оцинкованной стали с полимерным покрытием. Лист сгибается в цилиндр и фиксируется в этом положении при помощи болтовых соединений. На нижней части цилиндра делаются вертикальные надрезы, а получившиеся лепестки загибаются внутрь на угол 90 градусов. Затем происходит армирование и заливка бетоном. После набора бетоном прочности опалубка не демонтируется и играет роль отделочного материала. Как вариант, в качестве опор для конструкции могут также выступать: заглубленные столбы; сваи; понтоны (т.е. плавсредство для поддержания тяжестей на воде).

На опорах установлена пространственная решетчатая конструкция, являющаяся несущей и выполненная из металлического профиля. Поверх пространственной решетчатой конструкции монтируется кровля. Внутри пространственной решетчатой конструкции монтируются пол из СИП-панелей, а также стены и потолок на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем. При этом все элементы пространственной решетчатой конструкции (за исключением центральной колонны первого этажа при двухэтажном варианте) являются наружными, по отношению к ограждающим конструкциям здания (полу, стенам и потолку).

Нижнее основание пространственной решетчатой конструкции имеет вид многоугольника (например, шестигранника) с центральными лучами, вписанного в треугольник, углы которого располагаются на опорах. Узлы нижнего треугольного основания служат опорами для колонн и раскосов. Раскосы, установлены с расширением под острым углом к вертикали, таким образом, углы многоугольника, образованного балками крыши, при виде сверху выходят за границы нижнего многоугольника, образованного балками пола. Верхний многоугольник с центральными лучами, образованный балками крыши, служит основанием для установки кровли. Стержни пространственной решетчатой конструкции изготавливаются из прямолинейных профилей, например, стальных прокатных профилей. Для соединения стержней используются, например, высокопрочные болты (ГОСТ 7798-70). Как вариант, вместо болтового, может быть использовано сварное соединение. Основными элементами пространственной решетчатой конструкции являются: стойка пола, растяжка пола, балка пола, растяжка колонны, колонна, раскос, балка крыши. Для поддержания настила кровли и пола, а также для уменьшения расчетной длины сжатых стержней могут быть введены дополнительные (вспомогательные) стержни.

Предлагаемая конструкция может быть как одноэтажной, так и двухэтажной. Например, для получения двухэтажного варианта в случае когда многоугольник является шестигранником, конструкция изменится следующим образом: 12 балок крыши вместе с кровлей поднимаются на высоту одного этажа и поворачиваются на 30 градусов вокруг вертикальной оси, проходящей через центральный узел пола. При этом их место занимают 12 балок пола, лежащие в одной плоскости. Для поддержания центрального узла пола второго этажа добавляется вертикальная колонна, передающая нагрузку на центральный узел пола первого этажа. Для поддержания шести наружных узлов крыши добавляются 12 раскосов, соединяющие смежные узлы крыши и нового перекрытия (аналогично раскосам первого этажа).

В дополнительно образовавшейся таким образом ячейке пространственной решетчатой конструкции (ограниченной раскосами сбоку, балками пола снизу и балками крыши сверху) монтируются пол из СИП-панелей, а также стены и потолок на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем.

Кровля в плане (на виде сверху) имеет вид многоугольника (например, шестиугольника), а на виде сбоку и в изометрии вид многогранной (например, шестигранной) пирамиды. Для устройства кровли используется черепица битумная (ГОСТ 32806-2014), уложенная на сплошное основание из листов фанеры. Для крепления листов фанеры к пространственной решетчатой конструкции, а именно к балкам крыши, используется винт с потайной головкой (ГОСТ 17475-80) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80). Как вариант, возможно использование для кровли и других материалов, например, «профнастила» (профили стальные листовые гнутые с трапецевидными гофрами для строительства ГОСТ 24045-94), уложенного непосредственно на балки крыши. Для крепления «профнастила» к пространственной решетчатой конструкции используется саморез с буром, шестигранной головкой и уплотнительной шайбой (DIN 7504 К).

Пол в плане (на виде сверху) имеет вид многоугольника (например, шестиугольника) и собирается из готовых СИП-панелей. Для крепления СИП-панелей к пространственной решетчатой конструкции, а именно к балкам пола, используется шуруп-болт по дереву (DIN 571) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80). Как вариант (исполнение для беседки), пол собирается из листов фанеры или половой доски. Для крепления листов фанеры или половой доски к пространственной решетчатой конструкции используется винт с потайной головкой (ГОСТ 17475-80) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).

Стены в плане (на виде сверху) имеют вид многоугольника (например, двенадцатиугольника). Стены собираются из готовых стеновых панелей (на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем). Для крепления стеновых панелей к панелям пола и между собой используется шуруп-болт по дереву (DIN 571) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).

Потолок в плане (на виде сверху) имеет вид многоугольника и повторяет контур стен. Потолок монтируется из отдельных деревянных балок с последующим утеплением и обшивкой. Балки потолка, при помощи болтов (ГОСТ 7798-70), крепятся к пространственной решетчатой конструкции в центре через опорный диск, который подвешивается к центральному узлу крыши. Вторым концом балки опираются на стены и крепятся к ним при помощи монтажных уголков и шурупов с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).

Распределение усилий в пространственной решетчатой конструкции осуществляется следующим образом. Полезная нагрузка (от людей, мебели и т.д.), а также вес пола, стен и большей части потолка воспринимается двенадцатью балками пола. Вертикальному перемещению центрального узла пола препятствует стойка пола, работающая на сжатие, которая, в свою очередь, передает нагрузку на три наружных узла пола посредством трех растяжек пола, работающих на растяжение. Растягивающее усилие в растяжках пола компенсируется сжатием трех центральных балок пола (тех, к которым крепятся растяжки пола). Таким образом, нагрузка передается из центрального узла пола на три наружных. Снеговая нагрузка, а также вес кровли и центральной части потолка воспринимается балками крыши. Вертикальному перемещению центрального узла крыши препятствуют центральных балки крыши, которые передают усилие на наружные узлы крыши. Возникающий в результате этого распор воспринимается балками крыши, образующими многоугольник. Три наружных узла крыши, к которым крепятся колонны передают нагрузку на три опорных узла (нижние узлы колонн) непосредственно через колонны. Остальные три узла крыши передают нагрузку на шесть наружных узлов пола посредством шести средних раскосов. Шесть наружных узлов пола поддерживаются шестью опорными раскосами, которые передают усилие на верхние узлы колонн и далее через колонны на опорные узлы. Возникающий в результате сжатия колонн распор воспринимается шестью растяжками колонн.

Таким образом, для достижения устойчивости конструкции каркасного здания достаточно использования трех опор.

Технический результат: повышение надежности здания при малоэтажном строительстве на структурно-неустойчивых и пучинистых грунтах с одновременным снижением материалоемкости за счет использования конструкции каркасного здания на трех опорах.

Технический результат достигается за счет конструкции каркасного здания на трех опорах, с наружным несущим каркасом в виде пространственной решетчатой конструкции, выполненного из прямолинейных профилей-ребер, соединенных между собой крепежными узлами, включающее стойки, балки, раскосы, стеновые панели, обшивку поверхностей, кровлю, отличающееся тем, что в качестве фундамента установлены три опоры, связанные каркасом между собой, боковой каркас установлен на каркасе треугольного основания, связывающего опоры, основание бокового каркаса является многоугольником в плане (нижний многоугольник), вписанного в треугольник, образованный каркасом связывающим опоры, при этом стержни (раскосы), образующие грани бокового каркаса, установлены с отклонением наружу под острым углом к вертикали, верхний многоугольник, образованный балками крыши, при виде сверху находится вне границ нижнего многоугольника и профилей треугольного основания; верхний многоугольник, образованный балками крыши, служит основанием для установки кровли, стеновые панели установлены таким образом, что боковой каркас является наружным, центральный узел пола оснащен стойкой, работающей на сжатие, передающей нагрузку на три наружных узла пола с помощью растяжек, компенсированной тремя центральными балками пола, работающими на сжатие. Для получения двухэтажной конструкции балки крыши вместе с кровлей подняты на высоту одного этажа с поворотом на острый угол вокруг вертикальной оси, проходящей через центральный узел пола, на их месте установлены балки пола, образующие перекрытие, находящиеся в одной плоскости, для поддержания центрального узла пола второго этажа установлена вертикальная колонна, передающая нагрузку на центральный узел пола первого этажа, а для поддержания наружных узлов крыши установлены раскосы, соединяющие смежные узлы крыши и перекрытия между этажами аналогично раскосам первого этажа.

Как частный случай, опоры являются незаглубленными. Другой частный случай опоры являются заглубленными в грунт частично или полностью. В качестве опор также используются сваи или понтоны. Как частный случай, опора представляет собой железобетонную цельную деталь в виде цилиндра или призмы. Как частный случай, каркас изготовлен преимущественно из стального профиля.

Отличия от прототипа: у прототипа используются отдельные опоры числом более трех, что создает трудности при выравнивании площадки и ограничивает использование конструкции на неустойчивых и пучинистых грунтах. В заявляемом техническом решении использование трех опор, заменяющих фундамент, расширяет возможности использования каркасного здания при строительстве на неустойчивых грунтах. Независимо от взаимных перемещений опор, вызванных морозным пучением, просадкой и т.д., три точки всегда лежат в одной плоскости, благодаря чему появляется возможность использовать в том числе, незаглубленные столбы в качестве опор. Как следствие, полностью отпадает необходимость выполнения земляных работ, а также многократно сокращается материалоемкость и трудоемкость изготовления фундамента (по сравнению с традиционными видами фундамента), отпадает необходимость использования строительной техники. Этому способствует также пространственная работа всей конструкции, поскольку нагрузки, приложенные к конструкции, воспринимаются одновременно всеми стержнями каркаса.

Полезная нагрузка (от людей, мебели и т.д.), а также вес пола, стен и большей части потолка воспринимается двенадцатью балками пола. Вертикальному перемещению центрального узла пола препятствует стойка пола, работающая на сжатие. Она, в свою очередь, передает нагрузку на три наружных узла пола посредством трех растяжек пола, работающих на растяжение. Растягивающее усилие в растяжках пола компенсируется сжатием трех центральных балок пола (тех, к которым крепятся растяжки пола). Таким образом, нагрузка передается из центрального узла пола на три наружных. Снеговая нагрузка, а также вес кровли и центральной части потолка воспринимается двенадцатью балками крыши. Вертикальному перемещению центрального узла крыши препятствуют шесть центральных балок крыши, которые передают усилие на наружные узлы крыши. Возникающий в результате этого распор воспринимается шестью балками крыши, образующим шестигранник. Три наружных узла крыши, к которым крепятся колонны передают нагрузку на три опорных узла (нижние узлы колонн) непосредственно через колонны. Остальные три узла крыши передают нагрузку на шесть наружных узлов пола посредством шести средних раскосов. Шесть наружных узлов пола поддерживаются шестью опорными раскосами, которые передают усилие на верхние узлы колонн и далее через колонны на опорные узлы. Возникающий в результате сжатия колонн распор воспринимается шестью растяжками колонн.

Благодаря лаконичности заявляемой конструкции уменьшается материалоемкость как отдельных стержней, так и конструкции в целом. Малый вес стержней позволяет осуществить строительство без использования строительной техники.

Кроме того, использование наружного каркаса полностью исключает мостики холода в стенах, а также позволяет начать возведение кровли раньше, чем пола, стен и потолка, благодаря чему повышается комфортность монтажных работ.

Техническое решение поясняют изображения на Фиг. 1-16:

Фиг. 1 - Вид каркасного здания на трех опорах спереди;

Фиг. 2 - Вид каркасного здания на трех опорах сбоку;

Фиг. 3 - Вид каркасного здания на трех опорах сверху;

Фиг. 4 - Изометрическая проекция каркасного здания на трех опорах

Фиг. 5 - Вид пространственной решетчатой конструкции спереди

Фиг. 6 - Вид пространственной решетчатой конструкции сбоку

Фиг. 7 - Вид пространственной решетчатой конструкции сверху

Фиг. 8 - Изометрическая проекция пространственной решетчатой конструкции

Фиг. 9 - Узел крепления пространственной решетчатой конструкции к опоре (Г);

Фиг. 10 - Узел крепления боковых раскосов к профилю треугольного основания (Д);

Фиг. 11 - Узел крепления боковых раскосов, балки крыши и колонны (Е);

Фиг. 12 - Центральный узел крепления балок пола (Ж);

Фиг. 13 - Узел крепления стойки пола и растяжек пола (З);

Фиг. 14 - Узел крепления боковых раскосов и балки крыши (И);

Фиг. 15 - Узел крепления боковых раскосов, балок пола и растяжки колонны (К);

Фиг. 16 - Центральный узел крепления балок крыши (Л).

Где 1 - опора в виде незаглубленного столба;

2 - пространственная решетчатая конструкция (каркас);

3 - здание (пол, стены и потолок на основе деревянного каркаса);

4 - кровля мягкая черепица, уложенная на фанеру (или стальной профилированный лист с полимерным покрытием);

5 - стойка пола;

6 - растяжка пола;

7 - балка пола;

8 - растяжка колонны, вместе с балками пола образующие треугольное основание;

9 - колонна;

10 - раскос;

11 - балка крыши.

Пример осуществления

Каркасное здание с наружным несущим каркасом в виде пространственной решетчатой конструкции выполнено из прямолинейных профилей-ребер, соединенных между собой крепежными узлами, включающей стойку, растяжки, балки, колонны, а также пол из СИП-панелей, стены и потолок на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем. При этом все элементы пространственной решетчатой конструкции (за исключением центральной колонны первого этажа при двухэтажном варианте) являются наружными, по отношению к ограждающим конструкциям здания (полу, стенам и потолку).

Незаглубленный столб 1 представляет собой железобетонную цельную деталь в виде цилиндра или призмы. Опалубка для столба, как вариант, может быть изготовлена из одного листа холоднокатаной оцинкованной стали с полимерным покрытием. Лист сгибается в цилиндр и фиксируется в этом положении при помощи болтовых соединений. На нижней части цилиндра делаются вертикальные надрезы, а получившиеся лепестки загибаются внутрь на угол 90 градусов. Затем происходит армирование и заливка бетоном. После набора бетоном прочности опалубка не демонтируется и играет роль отделочного материала. Как вариант, в качестве опор для конструкции могут также выступать: заглубленные столбы; сваи; понтоны (т.е. плавсредство для поддержания тяжестей на воде).

На опорах 1 установлена пространственная решетчатая конструкция, являющаяся несущей, выполненная из металлического профиля. Поверх пространственной решетчатой конструкции монтируется кровля. Внутри пространственной решетчатой конструкции монтируются пол из СИП-панелей, а также стены и потолок на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем. При этом все элементы пространственной решетчатой конструкции (за исключением центральной колонны первого этажа при двухэтажном варианте) являются наружными, по отношению к ограждающим конструкциям здания (полу, стенам и потолку).

Нижнее основание пространственной решетчатой конструкции (см. Фиг. 5-8) имеет вид многоугольника, например, шестиугольника с шестью центральными лучами, вписанного в треугольник, углы которого располагаются на опорах. Узлы нижнего треугольного основания служат опорами для колонн и раскосов. Раскосы, установлены с расширением под острым углом к вертикали, таким образом, углы шестиугольника, образованного балками крыши 11, при виде сверху выходят за границы нижнего шестиугольника, образованного балками пола 7. Верхний шестиугольник с шестью центральными лучами, образованный балками крыши 11, служит основанием для установки кровли. Стержни пространственной решетчатой конструкции изготавливаются из прямолинейных профилей, например, стальных прокатных профилей. Для соединения стержней используются высокопрочные болты (ГОСТ 7798-70). Как вариант, вместо болтового, может быть использовано сварное соединение. Основными элементами пространственной решетчатой конструкции являются: стойка пола, растяжка пола, балка пола, растяжка колонны, колонна, раскос, балка крыши.

Для поддержания настила кровли и пола, а также для уменьшения расчетной длины сжатых стержней могут быть введены дополнительные (вспомогательные) стержни.

Кровля в плане (на виде сверху) имеет вид шестиугольника. Для устройства кровли используется черепица битумная (ГОСТ 32806-2014), уложенная на сплошное основание из листов фанеры. Для крепления листов фанеры к пространственной решетчатой конструкции, а именно к балкам крыши, используется винт с потайной головкой (ГОСТ 17475-80) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80). Как вариант, возможно использование для кровли и других материалов, например, «профнастила» (профили стальные листовые гнутые с трапецевидными гофрами для строительства ГОСТ 24045-94), уложенного непосредственно на балки крыши. Для крепления «профнастила» к пространственной решетчатой конструкции используется саморез с буром, шестигранной головкой и уплотнительной шайбой (DIN 7504 К).

Пол в плане (на виде сверху) имеет вид шестиугольника и собирается из готовых СИП-панелей. Для крепления СИП-панелей к пространственной решетчатой конструкции, а именно к балкам пола, используется шуруп-болт по дереву (DIN 571) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80). Как вариант (для беседки), пол собирается из листов фанеры или половой доски. Для крепления листов фанеры или половой доски к пространственной решетчатой конструкции используется винт с потайной головкой (ГОСТ 17475-80) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).

Стены в плане (на виде сверху) имеют вид многоугольника (например, двенадцатиугольника). Стены собираются из готовых стеновых панелей (на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем). Для крепления стеновых панелей к панелям пола и между собой используется шуруп-болт по дереву (DIN 571) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).

Потолок в плане (на виде сверху) имеет вид многоугольника и повторяет контур стен. Потолок монтируется из отдельных деревянных балок с последующим утеплением и обшивкой. Балки потолка 11, при помощи болтов (ГОСТ 7798-70), крепятся к пространственной решетчатой конструкции в центре через опорный диск, который подвешивается к центральному узлу крыши. Вторым концом балки опираются на стены и крепятся к ним при помощи монтажных уголков и шурупов с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).

Распределение усилий в пространственной решетчатой конструкции (см. Фиг. 5-8) осуществляется следующим образом. Полезная нагрузка (от людей, мебели и т.д.), а также вес пола, стен и большей части потолка воспринимается двенадцатью балками пола 7. Вертикальному перемещению центрального узла пола препятствует стойка пола 5, работающая на сжатие. Она, в свою очередь, передает нагрузку на три наружных узла пола посредством трех растяжек пола 6, работающих на растяжение. Растягивающее усилие в растяжках пола компенсируется сжатием трех центральных балок пола (тех, к которым крепятся растяжки пола). Таким образом, нагрузка передается из центрального узла пола на три наружных. Снеговая нагрузка, а также вес кровли и центральной части потолка воспринимается двенадцатью балками крыши 11. Вертикальному перемещению центрального узла крыши препятствуют шесть центральных балок крыши, которые передают усилие на наружные узлы крыши. Возникающий в результате этого распор воспринимается шестью балками крыши, образующим шестигранник. Три наружных узла крыши, к которым крепятся колонны 9 передают нагрузку на три опорных узла (нижние узлы колонн) непосредственно через колонны. Остальные три узла крыши передают нагрузку на шесть наружных узлов пола посредством шести средних боковых раскосов 10. Шесть наружных узлов пола поддерживаются шестью опорными боковыми раскосами 10, которые передают усилие на верхние узлы колонн и далее через колонны на опорные узлы. Возникающий в результате сжатия колонн распор воспринимается шестью растяжками колонн 8.

Процесс сборки осуществляют следующим образом.

Монтаж опор, выполняющих роль фундамента. Как вариант, для каждой из опор изготавливается опалубка из одного листа холоднокатаной оцинкованной стали с полимерным покрытием. Лист сгибается в цилиндр и фиксируется в этом положении при помощи болтовых соединений. На нижней части цилиндра делаются вертикальные надрезы, а получившиеся лепестки загибаются внутрь на угол 90 градусов. Затем происходит армирование и заливка бетоном. Также, как частный случай, в качестве опалубки столбов для облегченной конструкции каркасного здания, например, беседки (имеющей относительно небольшие размеры), целесообразно использовать б/у стальные 200-литровые бочки (ГОСТ 6247-79).

Монтаж пространственной решетчатой конструкции. Основными элементами пространственной решетчатой конструкции являются (см. Фиг. 5-8): 5 - Стойка пола (1 шт.); 6 - Растяжка пола (3 шт.); 7 - Балка пола (12 шт.); 8 - Растяжка колонны (6 шт.); 9 - Колонна (3 шт.); 10 - Раскос (12 шт.); 11 - Балка крыши (12 шт.). Для поддержания настила кровли и пола, а также для уменьшения расчетной длины сжатых стержней возможно введение дополнительных (вспомогательных) стержней. Для соединения стержней используются высокопрочные болты (ГОСТ 7798-70). Как вариант, вместо болтового, может быть использовано сварное соединение.

Монтаж кровли. Кровля в плане (на виде сверху) имеет вид шестигранника. Для устройства кровли используется черепица битумная (ГОСТ 32806-2014), уложенная на сплошное основание из листов фанеры. Для крепления листов фанеры к пространственной решетчатой конструкции, а именно к балкам крыши, используется винт с потайной головкой (ГОСТ 17475-80) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80). Как вариант, возможно использование для кровли и других материалов, например, «профнастила» (профили стальные листовые гнутые с трапецевидными гофрами для строительства ГОСТ 24045-94), уложенного непосредственно на балки крыши. Для крепления «профнастила» к пространственной решетчатой конструкции используется саморез с буром, шестигранной головкой и уплотнительной шайбой (DIN 7504 К).

Монтаж пола. Пол в плане (на виде сверху) имеет вид шестигранника и собирается из готовых СИП-панелей. Для крепления СИП-панелей к пространственной решетчатой конструкции, а именно к балкам пола, используется шуруп-болт по дереву (DIN 571) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80). Как вариант (для беседки), пол собирается из листов фанеры или половой доски. Для крепления листов фанеры или половой доски к пространственной решетчатой конструкции используется винт с потайной головкой (ГОСТ 17475-80) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).

Монтаж стен. Стены в плане (на виде сверху) имеют вид многогранника (например двенадцатигранника). Стены собираются из готовых стеновых панелей (на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем). Для крепления стеновых панелей к панелям пола и между собой используется шуруп-болт по дереву (DIN 571) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).

Монтаж потолка. Потолок в плане (на виде сверху) имеет вид многогранника и повторяет форму стен. Потолок монтируется из отдельных деревянных балок с последующим утеплением и обшивкой. Балки потолка, при помощи болтов (ГОСТ 7798-70), крепятся к пространственной решетчатой конструкции в центре через опорный диск, который подвешивается к центральному узлу крыши. Вторым концом балки опираются на стены и крепятся к ним при помощи монтажных уголков и шурупов с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).

Распределение усилий в пространственной решетчатой конструкции (см. Фиг. 5-8) осуществляется следующим образом. Полезная нагрузка (от людей, мебели и т.д.), а также вес пола, стен и большей части потолка воспринимается двенадцатью балками пола (7). Вертикальному перемещению центрального узла пола препятствует стойка пола (5), работающая на сжатие. Она, в свою очередь, передает нагрузку на три наружных узла пола посредством трех растяжек пола (6), работающих на растяжение. Растягивающее усилие в растяжках пола компенсируется сжатием трех центральных балок пола (тех, к которым крепятся растяжки пола). Таким образом, нагрузка передается из центрального узла пола на три наружных. Снеговая нагрузка, а также вес кровли и центральной части потолка воспринимается двенадцатью балками крыши (11). Вертикальному перемещению центрального узла крыши препятствуют шесть центральных балок крыши, которые передают усилие на наружные узлы крыши. Возникающий в результате этого распор воспринимается шестью балками крыши, образующим шестигранник. Три наружных узла крыши, к которым крепятся колонны (9) передают нагрузку на три опорных узла (нижние узлы колонн) непосредственно через колонны. Остальные три узла крыши передают нагрузку на шесть наружных узлов пола посредством шести средних раскосов (10). Шесть наружных узлов пола поддерживаются шестью опорными раскосами (10), которые передают усилие на верхние узлы колонн и далее через колонны на опорные узлы. Возникающий в результате сжатия колонн распор воспринимается шестью растяжками колонн (8).

Здание предлагаемой конструкции может быть как одноэтажным, так и двухэтажным. Например, для получения двухэтажного варианта: 12 балок крыши вместе с кровлей подняты на высоту одного этажа и повернуты на 30 градусов вокруг вертикальной оси, проходящей через центральный узел пола. Их место занимают 12 балок пола, лежащие в одной плоскости. Для поддержания центрального узла пола второго этажа добавляется вертикальная колонна, передающая нагрузку на центральный узел пола первого этажа. Для поддержания шести наружных узлов крыши добавляются 12 раскосов, соединяющие смежные узлы крыши и нового перекрытия (аналогично раскосам первого этажа).

В дополнительно образовавшейся таким образом ячейке пространственной решетчатой конструкции (ограниченной раскосами сбоку, балками пола снизу и балками крыши сверху) монтируются пол из СИП-панелей, а также стены и потолок на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем.

Изобретение относится к модульному объемно-каркасному строительству и может быть использовано в малоэтажном домостроении. Каркасное здание, выполненное из прямолинейных профилей-ребер, включает стойки, балки, раскосы, стеновые панели, обшивку, кровлю. Фундамент выполнен в виде трех опор, связанных каркасом. Боковой каркас установлен на каркасе треугольного основания, связывающего опоры. Основание бокового каркаса является многоугольником в плане, вписанным в треугольник, образованный каркасом, связывающим опоры. Стержни боковых граней каркаса установлены с отклонением наружу под острым углом к вертикали. Верхний многоугольник, образованный балками крыши, находится вне границ нижнего многоугольника и профилей треугольного основания и служит основанием для установки кровли. Центральный узел пола оснащен стойкой, работающей на сжатие, передающей нагрузку на три наружных узла пола с помощью растяжек, компенсированной тремя центральными балками пола. Технический результат: повышение надежности здания, установленного на структурно-неустойчивых и пучинистых грунтах и снижение материалоемкости. 8 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Каркасное здание на трех опорах, с наружным несущим каркасом в виде пространственной решетчатой конструкции, выполненное из прямолинейных профилей-ребер, соединенных между собой крепежными узлами, включающее стойки, балки, раскосы, стеновые панели, обшивку поверхностей, кровлю, отличающееся тем, что в качестве фундамента установлены три опоры, связанные каркасом между собой, боковой каркас установлен на каркасе треугольного основания, связывающего опоры, основание бокового каркаса является многоугольником в плане (нижний многоугольник), вписанным в треугольник, образованный каркасом, связывающим опоры, при этом стержни (раскосы), образующие грани бокового каркаса, установлены с отклонением наружу под острым углом к вертикали, верхний многоугольник, образованный балками крыши, при виде сверху находится вне границ нижнего многоугольника и профилей треугольного основания; верхний многоугольник, образованный балками крыши, служит основанием для установки кровли, стеновые панели установлены таким образом, что боковой каркас является наружным, центральный узел пола оснащен стойкой, работающей на сжатие, передающей нагрузку на три наружных узла пола с помощью растяжек, компенсированной тремя центральными балками пола, работающими на сжатие.

2. Каркасное здание на трех опорах по п. 1, отличающееся тем, что балки крыши вместе с кровлей подняты на высоту одного этажа с поворотом на острый угол вокруг вертикальной оси, проходящей через центральный узел пола, на их месте установлены балки пола, образующие перекрытие, находящиеся в одной плоскости, для поддержания центрального узла пола второго этажа установлена вертикальная колонна, передающая нагрузку на центральный узел пола первого этажа, а для поддержания наружных узлов крыши установлены раскосы, соединяющие смежные узлы крыши и перекрытия между этажами аналогично раскосам первого этажа.

3. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что опоры являются незаглубленными в грунт.

4. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что опоры являются заглубленными в грунт.

5. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в качестве опор используются сваи.

6. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в качестве опор используются понтоны.

7. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что опора представляет собой железобетонную цельную деталь в виде цилиндра.

8. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что опора представляет собой железобетонную цельную деталь в виде призмы.

9. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что каркас изготовлен из стального профиля.