Модульная секция для строительства здания Российский патент 2025 года по МПК E04B1/348 

Изобретение относится к области строительства, в частности к транспортабельным, модульным быстровозводимым строительным конструкциям, которые используются для строительства жилых, промышленных, офисных, торговых, складских и других помещений различной формы, площади и этажности.

Известна конструкция «Сборно-разборный жилой блок-модуль» (См. патент РФ на полезную модель №88699 от 20.11.2009 г. бюл. № 32), содержащая нижнюю, верхнюю, боковые и торцевые панели, окно и дверь, панели выполнены теплоизолированными с внутренней и внешней отделкой, а верхняя и нижняя панели дополнительно снабжены слоем гидроизоляции, при этом в нижней, верхней и боковых панелях выполнены пазы: в нижней и верхней панелях пазы выполнены по периметру панели для размещения в них боковых и торцевых панелей, а по краям каждой боковой панели выполнены пазы для размещения в них торцевых панелей, при этом в каждом пазу размещен слой гидроизоляционного материала, причем элементы сборно-разборного блока соединены между собой горизонтальными и вертикальными тяжами, размещенными в выполненных в элементах блока каналах, а панели выполнены из железобетона.

К недостаткам известной конструкции можно то, что этот сборно- разборный модуль состоит из нескольких панелей: нижней, верхней, боковых и торцевых, требующих затрат времени, дополнительных элементов крепления и людских ресурсов на их монтаж, что приводит к удорожанию конечной стоимости объекта и увеличению времени запуска здания в эксплуатацию.

Известно «Модульное здание», (См. патент РФ №2678341, дата опубл. 27.08.2016 г. бюл. №24). Модульная строительная секция для строительства здания, содержащая: несущий каркас, выполненный с возможностью взаимного соединения с другой модульной строительной секцией при строительстве здания, причем модульная строительная секция приспособлена для погрузки-разгрузки в качестве транспортного контейнера для транспортировки, и стоечно-каркасную панель, расположенную внутри несущего каркаса и прикрепленная к нему, причем стоечно-каркасная панель содержит каркас, отличный от несущего каркаса, и множество вертикальных стоек, конструктивно выполняющих функцию несущих, когда модульная строительная секция собирается в здание, причем несущий каркас совместно с панелью являются несущими, и стоечно-каркасная панель отстоит внутрь от параллельной смежной внешней поверхности несущего каркаса.

К недостаткам известного технического решения можно отнести ограниченные технологические возможности, связанные с тем, что конструктивное решение модульной строительной секции заведомо ограничивает форму помещений, делает их однообразной формы в виде вытянутого прямоугольника, несмотря на то, что размер данного модуля можно увеличивать, соединяя между собой, например, две секции внутреннее пространство тем не менее остаётся в параметрах заданной изначально ширины контейнера.

Известен «Модуль для строительства зданий» (См. патент РФ на изобретение № 2801723 от 15. 08. 2023 г. бюл. № 23), взятый за прототип состоящий из по меньшей мере одной сквозной секции, образующей пол, боковые стены, потолок, и/или по меньшей мере одной торцевой секции, дополнительно снабженной торцевой стеной, образованных из двух полых параллелепипедов, наружного и внутреннего, смонтированного в полости наружного, и являющихся наружным и внутренним слоями пола, потолка, боковых и торцевых стен, выполненными из фибробетона, между которыми размещён слой утеплителя- теплоизолирующий сердечник, при этом по крайней мере один наружный и/или внутренний слои фибробетона снабжены закладными для крепления секций между собой. Закладные смонтированы по периметру торцов секции непрерывно или дискретно, при этом закладные, находящиеся в одной плоскости, соединены между собой арматурой и/или металлической сеткой, а по меньшей мере один - наружный и/или внутренний - слой армирован арматурой и/или сеткой из стеклопластика, или металла.

К недостаткам известного модуля можно отсутствие возможности облегчить конструкцию модуля сохранив его несущую способность и надёжность, поскольку конструктивно армирующие сетки находятся непосредственно в толще слоёв фибробетона и отсутствует связь между ними. Также к недостаткам известного технического решения можно отнести потребность привлечения специальной грузоподъёмной техники необходимой для транспортировки модулей и их последующей сборке, что увеличивает их конечную стоимость.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа, а именно создание модульной секции с уменьшенной конечной стоимостью за счёт облегчения конструкции при сохранении необходимой несущей способности и отсутствии необходимости в привлечении специальной грузоподъёмной техники, а также расширение её технологических возможностей, связанных с быстрым изготовлением и сокращением сроков возведения зданий с нестандартными помещениями различных размеров и форм.

Поставленный технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков, включающих монолитный корпус, выполненный с полом, по меньшей мере одной стеной, потолком или без него, каждый из которых имеет наружный и внутренний слои, выполненные из литой твердеющей смеси, между которыми размещён теплоизолирующий сердечник и новых признаков, заключающихся в том, что теплоизолирующий сердечник выполнен в виде сборного узла с плоскими поверхностями, с двух сторон вдоль поверхности сердечника расположены армирующие сетки, размещённые в наружном и внутренних слоях из литой твердеющей смеси, и соединённые друг с другом при помощи крепёжных элементов, проходящих сквозь сердечник; причём каждая армирующая сетка выполнена в виде двухуровневой конструкции, первый слой которой смонтирован на поверхности теплоизолирующего сердечника, а второй слой размещён на расстоянии от поверхности сердечника, равном диаметру элементов сетки, при этом модульная секция выполнена с возможностью взаимного соединения с другой модульной секцией при строительстве здания.

Монолитный корпус секции снабжен внутренними коммуникациями, например, инженерными сетями, электропроводкой.

По меньшей мере одна стена выполнена с оконным и/или дверным проёмом.

Монолитный корпус снабжен, по меньшей мере, одной технологической опорной колонной, связывающей пол и потолок.

В наружных и/или внутренних слоях корпуса смонтированы закладные элементы для скрепления секции с другой секцией и/или для её транспортировки.

В качестве литой твердеющей смеси использован фибробетон или полимербетон, или тяжелый бетон, или бетонополимер, или армоцемент, или керамзитобетон или мелкозернистый бетон, или напрягающий бетон, или декоративный бетон.

Армирующие сетки, расположенные в наружном и внутреннем слоях, выполнены из металла и/или композитных материалов.

Монолитный корпус модульной секции снабжён армирующими стержнями, смонтированными во внутреннем и/или внешнем слоях из литой твердеющей смеси.

Новизной предполагаемого изобретения является то, что теплоизолирующий сердечник выполнен в виде сборного узла с плоскими поверхностями, с двух сторон вдоль поверхности сердечника расположены армирующие сетки, размещенные в наружном и внутреннем слоях из литой твердеющей смеси, и соединенные друг с другом при помощи крепежных элементов, проходящих сквозь сердечник, причем каждая армирующая сетка выполнена в виде двухуровневой конструкции, первый слой которой смонтирован на поверхности теплоизолирующего сердечника, а второй слой размещен на расстоянии от поверхности сердечника, равном диаметру элементов сетки, при этом модульная секция выполнена с возможностью взаимного соединения с другой модульной секцией при строительстве здания.

Признак выполнения теплоизолирующего сердечника в виде сборного узла с плоскими поверхностями, с двух сторон вдоль поверхности сердечника расположены армирующие сетки, размещенные в наружном и внутреннем слоях из литой твердеющей смеси, и соединенные друг с другом при помощи крепежных элементов, проходящих сквозь сердечник, обеспечивает компактное размещение и взаимосвязь элементов конструкции позволяющих создать модульную секцию облегчённой конструкции - поскольку такое конструктивное решение позволяет уменьшить наружный и внутренний слои литой твердеющей смеси, что уменьшает её расход и конечную стоимость секции. При этом исключается необходимость в привлечении специальной грузоподъёмной техники, что также уменьшает конечную стоимость объекта.

Признак выполнения каждой армирующей сетки в виде двухуровневой конструкции, первый слой которой смонтирован на поверхности теплоизолирующего сердечника, а второй слой размещён на расстоянии от поверхности сердечника, равном диаметру элементов сетки, обеспечивает сохранение несущей способности модульной секции поскольку объёмная двухуровневая конструкция обеспечивает качественное сцепление литой твердеющей смеси с поверхностью армирующей сетки.

Признак выполнения модульной секции с возможностью взаимного соединения с другой модульной секцией при строительстве здания обеспечивает расширение технологических возможностей - поскольку можно возводить здания с разными по площади помещениями, разной конфигурации. Также этот признак обеспечивает сокращение сроков сборки зданий и запуска в эксплуатацию.

Признак снабжения монолитного корпуса секции внутренними коммуникациями, например, инженерными сетями, электропроводкой - способствует сокращению времени на возведение и вводу здания в эксплуатацию, поскольку способствует простому и быстрому соединению электропроводки и инженерных сетей одной секций с внутренними коммуникациями другой секции.

Признак выполнения по меньшей мере одной стены с оконным и/или дверным проёмом способствует возможности изготавливать различные по форме и площади помещения, здания различного назначения и этажности.

Признак снабжения монолитного корпуса по меньшей мере одной технологической опорной колонной, связывающей пол и потолок способствует сохранению целостности секции в процессе её перевозки, погрузо-разгрузочных работах, а также в процессе монтажа при строительстве здания.

Признак монтажа в наружных и/или внутренних слоях корпуса закладных элементов, для скрепления секции с другой секцией и/или для её транспортировки способствует созданию надёжной конструкции и сокращению сроков сборки зданий.

Признак использования в качестве литой твердеющей смеси фибробетон или полимербетон, или тяжелый бетон, или бетонополимер, или армоцемент, или керамзитобетон или мелкозернистый бетон, или напрягающий бетон, или декоративный бетон способствует строительству зданий разной этажности разного назначения, разной несущей способности в различных климатических условиях.

Признак выполнения армирующих сеток в наружном и внутреннем слоях из металла или композитных материалов способствует расширению технологических возможностей модульной секции, поскольку при увеличении полезной площади и при возведении зданий высотой более одного этажа, в зависимости от планировки, может потребоваться дополнительное усиление стен. При этом, при строительстве зданий различного назначения применяются различные армирующие материалы.

Признак снабжения монолитного корпуса модульной секции армирующими стержнями, смонтированными во внутреннем и/или внешнем слоях из литой твердеющей смеси, способствует увеличению прочностных характеристик в случае необходимости, в зависимости от проекта возводимого здания.

Совокупность указанных выше признаков обеспечивает расширение технологических возможностей и быстрое возведение зданий с нестандартными формами и размерами помещений из предлагаемых к регистрации модульных секций. Так, используя секции с одной, двумя или тремя стенами, с потолком или без него - можно их комбинировать и собирать здания с различными по форме и размерам помещениями. Возможность изготовления секций с различным количеством и расположением стен обеспечивает разнообразие форм и размеров возводимых зданий, а также возможность возведения зданий не стандартных форм. При изготовлении секции с одной стеной, секция при их монтаже используется, как увеличивающая площадь помещения, как по длине, так и по ширине. При изготовлении секции с двумя стенами, расположенными параллельно, получаются проходы или коридоры (проходная секция), либо отдельные комнаты. Секции, изготовленные с двумя стенами, образующими угол, используются как углы помещений (внутренние или наружные). Секции, изготовленные с тремя стенами, могут используются как часть помещения или в качестве небольших отдельных помещений. А признак наличия или отсутствия потолка увеличивает возможность необходимых комбинаций секций для быстрого возведения зданий различных форм и размеров.

Таким образом, именно совокупность указанных выше признаков обеспечивает достижение поставленного технического результата, а именно создание модульной секции с уменьшенной конечной стоимостью за счёт облегчения конструкции при сохранении необходимой несущей способности и отсутствии необходимости в привлечении специальной грузоподъёмной техники, а также расширение её технологических возможностей, связанных с быстрым изготовлением и сокращением сроков возведения зданий с помещениями различных размеров и форм.

Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом - позволяет получить более высокий технический результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.

Согласно проведенных патентно-информационных исследований, сочетания известных и новых признаков предполагаемого изобретения в источниках патентной и научно - технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.

Описание осуществления предполагаемого изобретения позволяет отнести его к промышленно выполнимым.

На фиг. 1 схематично показан общий вид секции с одной стеной.

На фиг. 2 схематично показан общий вид секции с одной стеной с дверным проёмом.

На фиг. 3 схематично показан вид секции с двумя стенами, формирующими угол, с оконным проёмом.

На фиг.4 схематично показан участок модульной секции в разрезе.

На фиг. 5 схематично показана модульная секция: а) с тремя стенами, полом и потолком, б) с двумя стенами, формирующими угол, полом и потолком, в) с тремя стенами, полом и без потолка, г) проходная с полом, двумя стенами и потолком, д) с двумя стенами, формирующими угол и полом, е) проходная с полом и двумя стенами, ж) с одной стеной, полом и потолком, з) с полом и одной стеной.

Модульная секция состоит из монолитного корпуса, содержащего пол 1, по меньшей мере одну стену 2, и потолок 3, каждый из которых выполнен из наружного 4 и внутреннего 5 слоёв литой твердеющей смеси. между которыми размещён теплоизолирующий сердечник 6, что обеспечивает расширение технологических возможностей, связанных с быстрым возведением зданий с помещениями различных форм и размеров. Теплоизолирующий сердечник выполнен в виде сборного узла с плоскими поверхностями 7 с двух сторон вдоль поверхности сердечника расположены армирующие сетки 8 размещённые в наружном и внутреннем слоях из литой твердеющей смеси, и соединенные друг с другом при помощи крепёжных элементов 9 проходящих сквозь сердечник, которые могут быть смонтированы перпендикулярно армирующим сеткам, под углом к ним или комбинированно. Каждая армирующая сетка 8 выполнена в виде двухуровневой конструкции первый слой 10 которой смонтирован на поверхности теплоизолирующего сердечника, а второй слой 11 выполнен на расстоянии от поверхности сердечника равном диаметру элементов сетки - эти конструктивные признаки обеспечивают возможность изготовления секций облегчённой конструкции с уменьшенной толщиной наружного и внутреннего слоёв литой твердеющей смеси, соответственно меньшим её расходом уменьшающим конечную стоимость модульной секции не требующей также специальной грузоподъёмной техники при монтаже здания и при транспортировке. При этом модульная секция выполнена с возможностью взаимного соединения с другой модульной секцией при строительстве здания. Монолитный корпус секции снабжен внутренними коммуникациями 12, что ускоряет процесс монтажа секций друг с другом при постройке здания. По меньшей мере одна стена выполнена с оконным 13 и/или дверным 14 проёмом. Монолитный корпус может быть снабжен, по меньшей мере, одной технологической опорной колонной 15, связывающей пол и потолок, а в наружных 4 и/или внутренних 5 слоях корпуса секции могут быть смонтированы закладные элементы 16 и армирующие стержни 17.

Модульные секции изготавливают и используют следующим образом:

Для модульной секции сначала подготавливают фигурную опалубку. На теплоизолирующем сердечнике 6, выполненном в виде сборного узла с плоскими поверхностями 7 с двух сторон оснащённого армирующими сетками 8, расположенными вдоль поверхности сердечника и соединёнными друг с другом при помощи крепёжных элементов 9, проходящих сквозь сердечник, и/или частично внутри теплоизолирующего сердечника монтируют внутренние коммуникации 12. Теплоизолирующий сердечник может быть выполнен из пенополистирола или пенополиуретана, или пенополиизоцианурата, каменной ваты, или пенопласта. Затем подготовленную конструкцию размещают в подготовленной фигурной опалубке и заливают литой твердеющей смесью. Если необходимо предусмотреть оконный 13 и/или дверной 14 проёмы, то во время подготовки фигурной опалубки заранее предусматривают место для их размещения. При этом, в зависимости от требуемых размеров секций, в наружных 4 и/или внутренних 5 слоях корпуса устанавливают закладные элементы 16, как для крепления секций между собой, так и для формирования многоуровневой конструкции. В зависимости от назначения здания и его планировки зависит количество и места монтажа закладных, оно может меняться. Например, для увеличения несущей способности здания количество закладных тоже будет увеличено. Для подъёма модульных секций в верхней части устанавливаются закладные детали либо с гайками для дальнейшего вкручивания в них проушин (рым-болтов), либо с проушинами из арматуры. Также в наружных 4 и/или внутренних 5 слоях корпуса монтируют армирующие стержни 17 для увеличения прочностных характеристик, например, вокруг оконных 13 и дверных 14 проёмов и/или по периметру. Для сохранения целостности конструкции при транспортировке, в случае необходимости устанавливают технологические опорные колонны 15, связывающие пол и потолок. Полученную модульную секцию выдерживают для набора прочности. При монтаже здания модульные секции соединяют торцами при помощи закладных и болтового соединения или сварки.

Пример конкретного изготовления модульной секции:

Сначала подготовили фигурную опалубку для модульной секции, состоящей из пола 1, потолка 3 и двух стен 2, формирующих угол. В опалубке предусмотрели место для дверного 14 проёма. Затем на теплоизолирующем сердечнике 6, выполненном в виде сборного узла из пенопласта с плоскими поверхностями 7 с двух сторон оснащённого армирующими сетками 8 выполненными из оцинкованного металла, расположенными вдоль поверхности сердечника и соединёнными друг с другом при помощи крепёжных элементов 9, проходящих сквозь сердечник, и/или частично внутри теплоизолирующего сердечника смонтировали внутренние коммуникации 12: инженерные сети и электропроводку. Что обеспечило компактность конструкции, а выполнение армирующей сетки 8 в виде двухуровневой конструкции - первый слой 10 которой смонтирован на поверхности теплоизолирующего сердечника, а второй слой 11 выполнен на расстоянии от поверхности сердечника равном диаметру элементов сетки обеспечивает всестороннее и качественное сцепление при последующей заливке фибробетоном после того как смонтировали внутренние коммуникации 12, и установили подготовленную конструкцию утепляющего сердечника с армирующими сетками в подготовленной фигурной опалубке. Использовали технологию виброуплотнения бетона. В наружных 4 и внутренних 5 слоях корпуса по периметру секции установили закладные элементы 16 и армирующие стержни 17 по периметру секции и вокруг дверного 14 проёма. При помощи закладных элементов 16 поднимали и грузили секции для транспортировки в место сборки здания. Для сохранения целостности конструкции при транспортировке установили при помощи закладных одну технологическую опорную колонну 15. Полученную модульную секцию выдержали 18 часов для набора прочности. Таким же образом подготовили необходимое количество нужных модульных секций. Для последующего монтажа здания модульные секции соединили друг с другом при помощи закладных и болтового соединения, после чего удалили опорные колонны 15. Затем смонтировали второй этаж согласно плана соединив секции между собой болтовым соединением и сваркой, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, обеспечив таким образом быстрый монтаж. Все стыки между модульными секциями дополнительно загерметизировали.

Предлагаемая конструкция модульной секции обеспечивает высокую технологическую скорость их изготовления, последующую сборку друг с другом и быстрое возведение зданий с нестандартными помещениями различных размеров и форм. При этом, при монтаже конструкции облегчённых модульных секций не требуется привлечения специальной техники, что в конечном итоге также, как и меньший расход литой твердеющей смеси, требуемой для наружного и внутреннего слоёв, уменьшает её стоимость. Таким образом, именно совокупность указанных выше признаков обеспечивает достижение поставленного предполагаемым изобретением технического результата.

В настоящее время на предприятии на предлагаемую модульную секцию разработана техническая документация, проведены испытания и построены из них два экспериментальных жилых здания. В ближайшее время будет принято решение о запуске вариантов предлагаемой секции в производство.

Изобретение относится к области строительства, в частности к транспортабельным, модульным быстровозводимым строительным конструкциям, которые используются для строительства жилых, промышленных, офисных, торговых, складских и других помещений различной формы, площади и этажности. Модульная секция для строительства здания состоит из монолитного корпуса, выполненного с полом, по меньшей мере одной стеной, потолком или без него, каждый из которых имеет наружный и внутренний слои, выполненные из литой твердеющей смеси, между которыми размещён теплоизолирующий сердечник, выполненный в виде сборного узла с плоскими поверхностями, с двух сторон вдоль поверхности сердечника расположены армирующие сетки, размещенные в наружном и внутреннем слоях из литой твердеющей смеси и соединенные друг с другом при помощи крепежных элементов, проходящих сквозь сердечник, причем каждая армирующая сетка выполнена в виде двухуровневой конструкции, первый слой которой смонтирован на поверхности теплоизолирующего сердечника, а второй слой размещен на расстоянии от поверхности сердечника, равном диаметру элементов сетки, при этом модульная секция выполнена с возможностью взаимного соединения с другой модульной секцией при строительстве здания. Техническим результатом является создание модульной секции с уменьшенной конечной стоимостью за счёт облегчения конструкции при сохранении необходимой несущей способности и отсутствия необходимости в привлечении специальной грузоподъёмной техники, а также расширение её технологических возможностей, связанных с быстрым изготовлением и сокращением сроков возведения зданий с нестандартными помещениями различных размеров и форм. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Модульная секция для строительства здания, состоящая из монолитного корпуса, выполненного с полом, по меньшей мере одной стеной, потолком или без него, каждый из которых имеет наружный и внутренний слои, выполненные из литой твердеющей смеси, между которыми размещён теплоизолирующий сердечник, характеризующаяся тем, что теплоизолирующий сердечник выполнен в виде сборного узла с плоскими поверхностями, с двух сторон вдоль поверхности сердечника расположены армирующие сетки, размещенные в наружном и внутреннем слоях из литой твердеющей смеси и соединенные друг с другом при помощи крепежных элементов, проходящих сквозь сердечник, причем каждая армирующая сетка выполнена в виде двухуровневой конструкции, первый слой которой смонтирован на поверхности теплоизолирующего сердечника, а второй слой размещен на расстоянии от поверхности сердечника, равном диаметру элементов сетки, при этом модульная секция выполнена с возможностью взаимного соединения с другой модульной секцией при строительстве здания.

2. Модульная секция по п. 1, отличающаяся тем, что монолитный корпус секции снабжен внутренними коммуникациями, например инженерными сетями, электропроводкой.

3. Модульная секция по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна стена выполнена с оконным и/или дверным проёмом.

4. Модульная секция по п. 1, отличающаяся тем, что монолитный корпус снабжен, по меньшей мере, одной технологической опорной колонной, связывающей пол и потолок.

5. Модульная секция по п. 1, отличающаяся тем, что в наружных и/или внутренних слоях корпуса смонтированы закладные элементы для скрепления секции с другой секцией и/или для её транспортировки.

6. Модульная секция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве литой твердеющей смеси использован фибробетон, или полимербетон, или тяжелый бетон, или бетонополимер, или армоцемент, или керамзитобетон, или мелкозернистый бетон, или напрягающий бетон, или декоративный бетон.

7. Модульная секция по п. 1, отличающаяся тем, что армирующие сетки, расположенные в наружном и внутреннем слоях, выполнены из металла и/или композитных материалов.

8. Модульная секция по п. 1, отличающаяся тем, что монолитный корпус модульной секции снабжён армирующими стержнями, смонтированными во внутреннем и/или внешнем слоях из литой твердеющей смеси.