WO2023096531A1 - Modular enclosing structure and structural module thereof - Google Patents

Modular enclosing structure and structural module thereof Download PDF

Info

Publication number
WO2023096531A1
WO2023096531A1 PCT/RU2022/050208 RU2022050208W WO2023096531A1 WO 2023096531 A1 WO2023096531 A1 WO 2023096531A1 RU 2022050208 W RU2022050208 W RU 2022050208W WO 2023096531 A1 WO2023096531 A1 WO 2023096531A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
elements
profiles
building
reinforcing
panels
Prior art date
Application number
PCT/RU2022/050208
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Андреевич ХРИСТОВ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Аэрокарбон Глобал"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2022117583A external-priority patent/RU2022117583A/en
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Аэрокарбон Глобал" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Аэрокарбон Глобал"
Publication of WO2023096531A1 publication Critical patent/WO2023096531A1/en

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/02—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls built-up from layers of building elements
    • E04B2/28—Walls having cavities between, but not in, the elements; Walls of elements each consisting of two or more parts kept in distance by means of spacers, all parts being solid
    • E04B2/30—Walls having cavities between, but not in, the elements; Walls of elements each consisting of two or more parts kept in distance by means of spacers, all parts being solid using elements having specially designed means for stabilising the position; Spacers for cavity walls

Definitions

  • the present invention relates to the field of construction, in particular to the production of enclosing structures - building panels with unified parameters both in dimension and in locking and fastening joints, used as enclosing structures for prefabricated low-rise buildings, load-bearing and self-supporting in the construction of multi-storey structures.
  • Such panels include slabs that make up the walls and partitions of buildings and floor slabs, including slabs that combine the functionality of the truss system, insulation and roofing, forming the roof of the building.
  • Composite materials such as sandwich panels, which are a combination of a strong outer layer of metal, plywood or OSB boards and a mineral wool or foamed polymer materials filling, are currently used for the rapid construction of buildings.
  • the strength of such structures is determined solely by the thickness and rigidity of the external materials used, and the metal rolling profile.
  • their use as roofing requires an increased depth of profile rolling for metal structures and an increased thickness of the profile for wooden structures, the presence of a mandatory angle of inclination depending on climatic requirements, snow load, and the installation of additional stiffeners is mandatory.
  • the actual subsidence of the insulation under the influence of its own weight and moisture accumulated in the thickness of the insulation is facilitated by the complex surface profile of the panels and the associated difficulty in sealing the joints.
  • the main disadvantage is the low structural strength and the need to build a load-bearing frame, even for relatively small structures.
  • One-piece building structures cannot be erected without an additional load-bearing frame, both external and embedded in the body of panels, which, in the latter case, significantly changes the thermal conductivity in such areas.
  • Such sandwich panels in fact, are not self-supporting, but only facing building elements.
  • materials used as cladding such as plywood or board from oriented directional chips, are used with adhesive compositions containing phenolic groups, unlike pure wood, which adversely affect the environmental situation in room.
  • a wall block for a self-supporting wall structure is known (invention according to the patent of the Russian Federation No. 2683446, publ. 03/28/2019), containing insulating material, vertical load-bearing partitions connecting the longitudinal sides of the wall block, at least one reinforcing element connecting the wall blocks to each other by means of combinations of a recessed part with a protruding part on another reinforcing element.
  • This connection does not call this connection a lock connection, but in fact it is such, since it involves fixing the parts due to the spring-loaded shape of the protruding part, corresponding to the concave-expanded form of the receiving part, which excludes free separation of the connection and fastens the entire wall structure assembled from such blocks.
  • this patent describes a prefabricated energy-efficient reinforced building structure, equipped with an interlock for connection with similar structures to form an integral building structure, the strength of which is determined by the number of transverse partitions in the blocks, however, the strength of the connection of the entire structure is limited only by the strength of the connection of the interlock pair located in the region of the central axis of the blocks, while the reinforcing elements themselves are not a monolithic part of the block itself, but are attached to it either with glue or screws, the Author did not disclose the topic of the technology for organizing wall turns or its bends using a lock connection. Such a decision is justified, applicable and makes sense only in the organization of flat self-supporting walls, including window and door openings.
  • the execution material like plywood, is fire hazardous and is subject to subsequent finishing and protection from the influence of environmental factors.
  • a building envelope is known (international application WO2018094468, published on May 31, 2018), containing building elements, including: external cladding panels, on the inner surface of which a plurality of parallel ribs are formed with the formation of a groove, connecting elements having protrusions at the end, made with the possibility of a lock connection with the indicated grooves.
  • the cavities formed by the outer cladding panels and connectors may be hollow or filled with filler such as concrete, light bonding material, foamed polymer material, insulating material, and the like.
  • the disadvantage of the known solution is the high cost of technological equipment for the production process.
  • the aim of the present invention is to create a building modular structure for pre-fabricated low-rise buildings, characterized by a high degree of unification of interlocks, providing the possibility of simple and quick installation of panels in any combination, while ensuring the strength of the prefabricated structure.
  • the technical result achieved by the claimed invention is lightweight self-supporting and load-bearing enclosing structures with an internal reinforcing element, joints unified in geometric dimensions and profile, with high load parameters and thermal efficiency, suitable for the construction of prefabricated, energy-efficient stationary and mobile structures of increased strength by industrial means or directly on construction site.
  • the building module of the prefabricated building envelope contains external cladding panels equipped with locking elements on the inside and key elements at the ends and elongated reinforcing profiles located between the outer cladding panels with the formation of cavities, while the reinforcing profiles are equipped with at least four locking elements made with the possibility of engagement with the locking elements of the outer facing panels.
  • the technical result is achieved by the fact that the prefabricated building envelope contains the specified building modules; rotary profiles for connecting cladding panels at an angle, while the rotary profiles are equipped with locking elements for connection with key elements on the ends of the outer facing panels and the fixing elements of the reinforcing profile; mounting profiles for facing an open vertical end cut of a horizontally placed building module and containing a vertical section and a horizontal section fixed to the building module; mounting blocks for connecting horizontal and vertical / inclined building modules, made with the possibility of fastening on a horizontal section of the mounting profile or building module and containing mounting elements for fastening the end part of the reinforcing profile.
  • the proposed enclosing structure is a composite three-dimensional structure rigidly connected by a system of locks, consisting of building modules, including external facing panels and internal reinforcing profiles.
  • the cavities formed by the outer cladding panels and connecting elements can be made hollow or filled with a structural expandable polymer filler.
  • the enclosing structure may contain plugs, and for organization of rotation - rotary profiles.
  • the thickness of the enclosing building structure is determined by the purpose and climatic requirements; for each type used, it has a certain multiple dimension and a single standard size of the interlocks, allowing you to combine structural elements in a wide range of connections during the installation of the building. In one building, it is possible to use structures with different multiple dimensions.
  • FIG. 1 and 2 shows a section of a building module assembled from external facing panels and internal reinforcing profiles of various types.
  • FIG. Figure 3 shows the structure of building the enclosing building structure during the formation of panel turns and lapels.
  • FIG. 4 shows a view of a building module of a single size, which is an assembly unit - a pole with a standard reinforcing profile and a solid filling with foamed polymer,
  • FIG. 5 shows a view of a building module of a single size, which is an assembly unit - a reinforced pole with a girdle filling with foamed polymer and a cavity for communications or additional filling with reinforced solutions.
  • FIG. 6 shows an axonometric projection of the enclosing building structure with a section of the connection section of the horizontal panel with the vertical one by means of a mounting block and a mounting and decorative linear profile with an elongated visor.
  • the section of the vertical panel is schematically represented only by the vertical H-type reinforcing profile.
  • the basis of the building module is the internal reinforcing profile 1, the task of which is to connect the outer facing panels, hold the geometric dimensions of the building module, increase its rigidity and stability along all axes of force application, fasten it to other structural elements by means of locking joints;
  • the reinforcing profile 1 may have different geometry in accordance with the purpose and is equipped with at least four locking elements 3, made with the possibility of engagement with the locking elements 4 of the outer facing panels 2, as well as plugs 6 of the building envelope (figure 1-3).
  • the locking elements 3 are provided with at least one ledge.
  • Reinforcing profile 1 can be made H-shaped (1b) with walls inclined from the center line, cruciform (1a), as a special case of an I-beam without a central transverse part, as well as more complex shapes, including internal squares (1c) and additional ribs rigidity, a nodal connection having a paired interlock located at 90 ° to each other at the ends of the beams for coupling with other structural elements.
  • the device of the reinforcing profile on the example of H - shaped reinforcing profile 1b (Fig. 2): the profile has a structure that is symmetrical in external dimensions, but asymmetrical in internal shape, which ensures both high manufacturability of the product by extrusion, and its various applications - strength vector product differs with a different location in the panel, depending on its purpose.
  • the H-type reinforcing profile is used in structures with increased load requirements along certain axes - wall panels, floor slabs.
  • the beams of the profile are used as a reinforcing I-beam channel, to ensure increased linear strength of the wall panel, the profile is fixed with beams along the surface of the facing panel and a complex space is formed at the joints of the wall elements, when poured with a rigid structural foamed polymer, a strong connecting element, working on the tear resistance of the panel.
  • an asymmetric H or X profile with an increased dimension along one of the axes can be used.
  • the dimension along the second axis is preserved.
  • the wall thickness of the reinforcing profile 1 can also vary depending on the purpose and the expected load capacity of the structure.
  • Reinforcing profile with an internal channel 1c (figure 2, figure 5) can be used as a communication or as a formwork for pouring a reinforcing belt
  • a reinforcing profile with a complex section can be used as a formwork built into a wall panel for pouring high-strength mortars such as concrete, geoconcrete, polymer compositions to form load-bearing columns with a large load capacity.
  • the combination of vertical and connected horizontal sections can be a power built-in frame base for multi-storey construction while maintaining high energy efficiency parameters of enclosing structures.
  • the material of the reinforcing profile 1 can be metal, including lightweight alloys, or rigid polymeric materials and compositions based on them, the structural strength of which is sufficient for the tasks.
  • the length of the reinforcing profile during production by extrusion is dimensionless, the elements are cut to length according to the project.
  • External cladding panels 2 are panels with locking elements 4 formed on the inner sides.
  • the locking elements 4 are made with a pitch of a single element corresponding to the size of the reinforcing profile 1 and provide connection of the external facing panels with the fixing elements 3 of all types of reinforcing profiles 1 used. with fixing elements 3 of all types of reinforcing profiles 1 used, and directly between the facing panels 2 (Fig.1-5).
  • the lock elements 4 contain at least one groove for connection with the locking element 3 or the key element 5.
  • External cladding panels 2 are made of metal or at least one type of polymeric material having a rigidity sufficient to maintain structural strength, the outer side of the cladding panel 2 can be coated with any kind of finishing material applied to the panel both directly during production and upon completion construction assembly.
  • the texture and color of the exterior finish material is selected depending on the purpose and design of the building module.
  • Interlocking connections are self-locking along all axes of force application, the strength of the connections is equal to or exceeds the strength of materials in the linear sections of the structural elements.
  • the main part of the lock elements is connected by the principle of linear immersion of the key element 5 into the lock 4 along the length of the building module, in cases where such a connection is not possible due to dimensional restrictions in the assembled structures, self-locking spring-loaded connections are used that allow butt fixing.
  • the length of the panel during production by extrusion is dimensionless, the panel is cut to length according to the project.
  • the width of the building module varies from a single one, which is the sum of the double thickness of the outer cladding panel, excluding the outer finish and dimensions of the reinforcing profile, i.e. multiple of the thickness of the assembled building envelope.
  • the maximum width of a building module made of polymeric materials is limited by the productivity of extruders, natural processes of deformation of materials and tolerances in the production of such polymeric products and is currently 1.2 meters.
  • the use of polymeric materials, especially on the inside of the building, is preferable in terms of energy efficiency.
  • Plugs 6 are used in places that require increased adhesion, in the nodes of the branch walls, at corner turns and contain locking elements located at the required angles and ensuring reliable adhesion of the facing panels 2 and the reinforcing profile 1 (Fig.3).
  • Rotary profiles 7 are also used in wall branch nodes, at corner turns and contain locking elements located at the required angles and providing reliable adhesion both to the key elements 5 of the facing panels 2 and to the fixing elements of the reinforcing profiles 1 (Fig.3) .
  • the length of the plug 6 and the rotary profile 7 in the production by extrusion is dimensionless and is cut to length according to the project.
  • the dimensions of all elements of the enclosing building structure are unified, and are a multiple of the established single dimension step, which allows the installation of all building elements in any combination of lengths in the longitudinal and perpendicular directions, turns, branches, with guaranteed access to the attachment point of the oncoming panel.
  • the structural foamed polymer filler 8 is a thermosetting composite material with an epoxy or polyurethane base with reinforcing additives on based on carbon fibers and carbon nanoparticles, flame retardants, fiber binders.
  • the density of the foamed material can vary from 20 to 500 kg per m3 , depending on the purpose of the enclosing structure.
  • the cavities between the reinforcing profile and the outer cladding panels and/or the cavities formed in the reinforcing profile are filled with high-density structural foam, which gives very high structural load capacity, since the forces are evenly distributed both over all rigid plastic elements and over the structural foam filler.
  • the process of filling with foamed polymer is a sealing factor for lock joints, since the foamed polymer under pressure penetrates into the cavity of the locks, fills them, completely eliminates possible backlashes and creates a wide integral crust along the air channels with a dense closed-cell, and closer to the outer part - a non-cellular structure and extremely low degree of moisture absorption, eliminates the capillary effect. All interlocks, except for natural sealing with a foamable polymer, can be treated with sealing and adhesive compounds, which both facilitate the assembly of large-sized linear elements and provide a higher level of water protection, especially in roofing.
  • thermosetting plastics such as expanded polystyrene as fillers is not allowed due to low adhesion, low structural strength, environmental friendliness and fire hazard.
  • the main distinguishing feature of the prefabricated building envelope is the presence of an internal load-bearing frame formed by a reinforcing profile directly in the thickness of the building envelope.
  • the material of the frame and its shape guarantee the strength of the product in all planes, the absence of cold bridges when any combination of elements, full compatibility for all joined elements, the choice of a constructive solution depending on the purpose of the panel.
  • the use of rigid polymer-composite materials for the manufacture of reinforcing profiles and external cladding panels, in combination with the filling of voids with a rigid polymer foam with a high degree of adhesion to the materials used, provides both high strength characteristics of the product and a very low heat capacity of the structure.
  • the enclosing building structure can be used as a load-bearing and self-supporting wall, partition, self-supporting roofing, load-bearing floor panel.
  • the width of the enclosing building structure can vary from a single dimension, at which, when finished with single facing panels, it forms a square section column, to any size determined by the project.
  • the structure, together with all branches and angular turns, will be a monolithic, uniformly connected product without weak points of potential break.
  • the strength of the structure at any point is due to the strength of the locking joints, which is almost equal to the strength of the material of the facing panels.
  • connection of horizontal and inclined enclosing structures - floor panels, roof panels, is made using specialized mounting profiles and mounting blocks.
  • the mounting profile is a seat for assembled wall structures, with the possibility of screw fastening to horizontal surfaces, followed by fixing wall elements in the profile.
  • the length of the mounting linear profile is determined by the length of the wall, the protruding internal elements of the profile are guides into which a wall structure is inserted, the outer element is a decorative plinth that hides the unevenness of the cut of wall panels.
  • the internal volume created between the horizontal surfaces and the wall panels within the mounting profile can be filled with both foam materials and prestressed foam seals to ensure joint tightness and sound/thermal insulation.
  • the mounting block 10 is a monolithic profile structure, fixed with a screw connection on horizontal surfaces, both independently and within the mounting profile at points where it is required to ensure a rigid connection of the horizontal and vertical elements of the enclosing structure.
  • the protruding part of the mounting block 10 has a groove of dimensions and geometry of the reinforcing profile and mounting elements, and when the assembled enclosing structure is installed on the block, the reinforcing profile is tightly fixed in this cavity. The final fixation of the wall panel is made by screwing through the mounting block and the reinforcing profile immersed in it.
  • the number of involved mounting blocks 10 depends on the strength requirements of the structure as a whole. Mounting blocks 10 are installed on all corner joints of the walls. When building more than one floor, mounting blocks 10 are installed at one point of the floor slab and pulled together through it with metal studs.
  • the prefabricated enclosing building structure due to the technological tolerances of the locking profiles and the flexibility of the beams of the reinforcing profile, allows the production of building modules with a radial profile, provided that the radius is much greater than the basic unit size of the structure.
  • external facing panels are installed on one of the sides with a small reduced or increased pitch of the locking elements.
  • a mounting profile cut along the inner ledge on both sides is used, which has increased flexibility compared to a solid double one. The installation of such a mounting profile to horizontal surfaces is carried out along the inside between the protrusions, the mounting blocks are fixed directly to the horizontal surfaces along
  • the assembly of the enclosing building structure is possible in two ways:
  • the enclosing building structure is formed at the installation site in the form of a hollow structure containing reinforcing profiles 1 and cladding panels 2, including turns, wall bends, elements with openings, followed by fixing them on horizontal surfaces by means of mounting profiles and mounting blocks and pouring foam filler already in the cavity of the erected structure.
  • the method is applicable when assembling small-sized, mobile, transportable structures. Also, this method is applicable in cases where it is necessary to install a building envelope on a site, delivery to which is associated with transport restrictions that do not allow transporting large-sized products.
  • reinforcing profiles 1, external facing panels 2, plugs 6, rotary profiles 7 are cut along the length in accordance with the project.
  • the assembly modules are formed by the method of serial connection of the locking elements 4 of the facing panels 2 and the fixing elements 3 of the reinforcing profiles 1 (Fig.3).
  • the locking elements 4 and the key elements 5, made at the ends are connected external facing panels.
  • Wall assembly modules of limited length, within 4 meters, can be formed vertically under their own weight or with vibration immersion according to the type of connection of sheet pile structures, long structures are formed horizontally using vibropresses and vibrating carts.
  • plugs 6 and turning profiles 7 are used, which are connected to external facing panels 2 and reinforcing profiles 1 by locking joints.
  • the assembled product is trimmed with mechanical devices, taking into account the end cavities required for subsequent installation, free of foam polymer, for landing on mounting profiles 9 and blocks 10, and a foamable filler is introduced into the free cavities of the structures in the estimated volume.
  • the expandable foam filler 8 firmly fixes all the elements together, fills and deforms the lock joints from the inside, fixes and seals them.
  • FIG. 6 illustrates the connection of horizontally and vertically arranged building modules.
  • an external mounting and decorative profile 9 is first attached to a horizontal surface, a mounting block 10 is placed in its cavity and fixed through it to a horizontal facing panel 2. The location of the mounting holes allows the screws to pass through the thickness of the material in the area of the locking elements 4, which significantly enhances adhesion .
  • the H-profile 1b of the vertical building module is mounted on the seat of the mounting block 10, and the mounting profile 9 is also equipped with locks that are joined with the locking elements 4 of the finishing panels of the wall structure, providing a tight connection, further reinforced by a screw connection and, if necessary, the free space is filled with foamable polymer.
  • the filling of cavities can be carried out with foamed materials with different parameters, denser on the inside of the wall panel, lighter, with a minimum heat capacity index - on the outside. Calculations show that to ensure sufficient heat capacity for the climate of the middle zone at temperatures up to 20 degrees, 100 mm of foamed polyurethane with a density of 20 kg / m3 is sufficient. To ensure the structural strength of the wall structure of a low-rise building, it is sufficient to fill with rigid structural foam only the areas bounded by the beams of the reinforcing profile and the walls of the outer facing panels from the inside of the room. Also, individual blocks from the side of the premises can be left free from pouring for conducting electrical communications, pipelines, and ventilation shafts in them. Due to the high degree of waterproofing and the absence of vapor permeability, the ventilation system, both natural and forced, is provided for by the project and is built directly into the enclosing building structure.
  • Structures assembled from polymer-composite enclosing structures are low in weight, do not require external or built-in reinforcing frames, due to the presence of a basic dimension and the versatility of interlocks, all elements of the structures are firmly joined, there are no cold bridges. All interconnected wall elements are a monolithic, difficult to destroy product, and due to the high density and viscosity of the materials used and specialized mounting blocks, the strength of the connection of horizontal and vertical panels is limited solely by the strength of the fasteners - screws and studs and the number of mounting points.
  • thermosetting plastics used such as PVC with stabilizers and additives, have a low level of environmental impact, a high level of protection against decomposition in ultraviolet radiation, and are approved for use as finishing materials in construction and everyday life.
  • a composition of mineral fillers such as marble chips, or wood flour bound by PVC or polyethylene
  • even the permissible level of toxicity of the product is significantly reduced.
  • As a foamable filler only materials with no or minimal release of toxic substances during decomposition are used - compounds based on epoxy resins and polyurethane, which, unlike expanded polystyrene, do not reproduce products of phenolic groups during natural and thermal decomposition, but over time decompose exclusively into safe ingredients.
  • the estimated service life of the structure is much higher than that of panels on a metal and wood base.
  • the indestructible life of PVC with a complex of stabilizers and combined materials based on mineral fillers bound by PVC or polyethylene exceeds 80 years, and surfaces protected with mineral chips in the case of additional finishing, more than 100. drying out, cracking, shrinkage.
  • the material at the end of its service life, and also, if necessary, can be both recycled for further industrial use and safely disposed of at landfills.
  • the structures are suitable for direct mounting on them of power-bearing devices loaded both statically and dynamically without additional reinforcing devices, such as require, for example, porous mineral materials - foam concrete, foam ceramics and the like, hollow bricks, masonry and plaster mortars based on chalk, gypsum, where the strength of the connection is not possible on small areas of support. It is this property that makes it possible to provide a very strong connection of structural elements through additionally mounted devices and transitions, such as wall branches, e.g. extensions, partitions during redevelopment, using a screw connection to one of the cladding panels. A through screw connection in the area of the lock thickenings is the most reliable and is used in especially loaded places - at the junctions with mounting blocks, columns. Such connections make building structures in general difficult to destroy.
  • the claimed method has a clear advantage over the widely used technology for the production of structures from sandwich panels.
  • EFFECT invention provides significantly higher structural strength and load capacity with low own weight. It also provides a high degree of safety and environmental friendliness of the product, durability, low cost of mass production, extremely simple on-site construction technology, the ability to transport industrially manufactured elements of structures by road or by container transportation, delivery of assembled, ready-to-use structures to hard-to-reach areas, the ability to operate as independent buildings for residential and technical purposes, as well as elements of modular large-scale construction.

Abstract

The invention relates to the field of building. A modular enclosing structure comprises structural modules containing outer cladding panels having locking elements on their inner side and key elements on their ends; elongate reinforcing profiles having at least four fastening elements; angle profiles for connecting cladding panels at an angle; mounting profiles for covering the exposed vertical face of a horizontally arranged structural module; and mounting assemblies for connecting horizontal and vertical/inclined structural modules.

Description

СБОРНАЯ ОГРАЖДАЮЩАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ И СТРОИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ СБОРНОЙ ОГРАЖДАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ PREfabricated enclosing building structure and building module of prefabricated enclosing structure
Область техники Technical field
Настоящее изобретение относится к области строительства, в частности к производству ограждающий конструкций — строительных панелей с унифицированными параметрами как в размерности, так и в замково-крепежных соединениях, применяемых в качестве ограждающих конструкций для быстровозводимых малоэтажных зданий, несущих и самонесущих в строительстве многоэтажных сооружений. К таким панелям относятся плиты, составляющие стены и перегородки зданий и плиты перекрытий, включая плиты, сочетающие функционал стропильной системы, утепления и кровельного покрытия, формирующие крышу здания. The present invention relates to the field of construction, in particular to the production of enclosing structures - building panels with unified parameters both in dimension and in locking and fastening joints, used as enclosing structures for prefabricated low-rise buildings, load-bearing and self-supporting in the construction of multi-storey structures. Such panels include slabs that make up the walls and partitions of buildings and floor slabs, including slabs that combine the functionality of the truss system, insulation and roofing, forming the roof of the building.
В настоящее время для быстрого возведения строений используются такие составные материалы, как сэндвич-панели, представляющие из себя сочетание внешнего прочного слоя из металла, фанеры или плит из ориентированно-направленной щепы (OSB) и наполнения в виде минеральной ваты или вспененных полимерных материалов. Прочность таких конструкций определяется исключительно толщиной и жесткостью используемых внешних материалов, профилем прокатки металла. Как правило, применение их в качестве кровельного покрытия требует повышенной глубины прокатки профиля для металлоконструкций и повышенной толщины профиля для деревянных конструкций, наличие обязательного угла наклона в зависимости от климатических требований, снеговой нагрузки, обязательна установка дополнительных ребер жесткости. Для вертикально устанавливаемых конструкций актуально проседание утеплителя под действием собственного веса и накапливаемой в толще утеплителя влаги, чему способствует сложный профиль поверхности панелей и связанная с этим сложность в герметизации стыков. Самым главным недостатком является низкая конструкционная прочность и необходимость возведения силового каркаса, даже для относительно некрупных сооружений. Цельные строительные конструкции не могут быть возведены без дополнительного силового каркаса, как наружного, так и встраиваемого в тело панелей, что, в последнем случае значительно изменяет теплопроводность на таких участках. Такие сэндвич-панели, по сути, являются не самонесущими, а только облицовочными строительными элементами. Для деревянных сэндвич-конструкций характерны ограничения по размеру панелей, непрочность и неоднородность стыковых соединений, применяемые в качестве облицовки материалы, такие как фанера или плита из ориентированно-направленной щепы, используют с клеевыми составами, содержащими фенольные группы, в отличие от чистого дерева, неблагоприятно влияющими на экологическую обстановку в помещении. Composite materials such as sandwich panels, which are a combination of a strong outer layer of metal, plywood or OSB boards and a mineral wool or foamed polymer materials filling, are currently used for the rapid construction of buildings. The strength of such structures is determined solely by the thickness and rigidity of the external materials used, and the metal rolling profile. As a rule, their use as roofing requires an increased depth of profile rolling for metal structures and an increased thickness of the profile for wooden structures, the presence of a mandatory angle of inclination depending on climatic requirements, snow load, and the installation of additional stiffeners is mandatory. For vertically installed structures, the actual subsidence of the insulation under the influence of its own weight and moisture accumulated in the thickness of the insulation is facilitated by the complex surface profile of the panels and the associated difficulty in sealing the joints. The main disadvantage is the low structural strength and the need to build a load-bearing frame, even for relatively small structures. One-piece building structures cannot be erected without an additional load-bearing frame, both external and embedded in the body of panels, which, in the latter case, significantly changes the thermal conductivity in such areas. Such sandwich panels, in fact, are not self-supporting, but only facing building elements. For wooden sandwich structures panel size limitations, fragility and heterogeneity of butt joints are typical, materials used as cladding, such as plywood or board from oriented directional chips, are used with adhesive compositions containing phenolic groups, unlike pure wood, which adversely affect the environmental situation in room.
Существуют также заливаемые бетонами и пенобетонами несъемно-опалубочные конструкции, применение которых оправдано в масштабных строительных работах и требует использования специализированного оборудования и обязательного внутреннего армирования. There are also fixed formwork structures poured with concrete and foam concrete, the use of which is justified in large-scale construction work and requires the use of specialized equipment and mandatory internal reinforcement.
Известен стеновой блок для самонесущей стеновой конструкции (изобретение по патенту РФ №2683446, опубл. 28.03.2019), содержащий изоляционный материал, вертикальные несущие перегородки, связывающие продольные стороны стенового блока, по меньшей мере один усиливающий элемент, связывающий стеновые блоки друг с другом посредством сочетания углубленной части с выступающей на другом усилительном элементе. Автор не называет это соединение замковым, но по сути оно таковым является, так как предполагает фиксацию частей за счет подпружиненной формы выступающей части, соответствующей вогнуто-расширенной форме приемной, что исключает свободное разъединение соединения и скрепляет всю стеновую конструкцию, собранную из таких блоков. A wall block for a self-supporting wall structure is known (invention according to the patent of the Russian Federation No. 2683446, publ. 03/28/2019), containing insulating material, vertical load-bearing partitions connecting the longitudinal sides of the wall block, at least one reinforcing element connecting the wall blocks to each other by means of combinations of a recessed part with a protruding part on another reinforcing element. The author does not call this connection a lock connection, but in fact it is such, since it involves fixing the parts due to the spring-loaded shape of the protruding part, corresponding to the concave-expanded form of the receiving part, which excludes free separation of the connection and fastens the entire wall structure assembled from such blocks.
Как и заявленное изобретение, данный патент описывает сборную энергоэффективную усиленную строительную конструкцию, снабженную замковым соединением для связи с подобными ей конструкциями для формирования целостной строительной конструкции, прочность которой определяется количеством поперечных перегородок в блоках, однако, прочность соединения всей конструкции ограничена только прочностью связи замковой пары, находящейся в районе центральной оси блоков, при этом усиливающие элементы сами по себе не являются монолитной частью самого блока, а крепятся к нему или на клей или винтами, Автор не раскрыл тему о технологии организации поворотов стены или ее отводов с применением замкового соединения. Такое решение оправдано, применимо и имеет смысл только в организации плоских самонесущих стен, включающих оконные и дверные проемы. Материал исполнения, как фанера, является пожароопасным и подлежит последующей отделке и защите от влияния факторов внешней среды. Like the claimed invention, this patent describes a prefabricated energy-efficient reinforced building structure, equipped with an interlock for connection with similar structures to form an integral building structure, the strength of which is determined by the number of transverse partitions in the blocks, however, the strength of the connection of the entire structure is limited only by the strength of the connection of the interlock pair located in the region of the central axis of the blocks, while the reinforcing elements themselves are not a monolithic part of the block itself, but are attached to it either with glue or screws, the Author did not disclose the topic of the technology for organizing wall turns or its bends using a lock connection. Such a decision is justified, applicable and makes sense only in the organization of flat self-supporting walls, including window and door openings. The execution material, like plywood, is fire hazardous and is subject to subsequent finishing and protection from the influence of environmental factors.
Известна ограждающая конструкция (международная заявка WO2018094468, опубл. 31.05.2018), содержащая строительные элементы, включающие: внешние облицовочные панели, на внутренней поверхности которых сформировано множество параллельных ребер с образованием паза, соединительные элементы, имеющие на торце выступы, выполненные с возможностью замкового соединения с указанными пазами. Полости, образованные внешними облицовочными панелями и соединительными элементами, могут быть выполнены полыми или заполнены наполнителем, например, бетоном, легким связующим материалом, вспененным полимерный материалом, изоляционным материалом и т.п. A building envelope is known (international application WO2018094468, published on May 31, 2018), containing building elements, including: external cladding panels, on the inner surface of which a plurality of parallel ribs are formed with the formation of a groove, connecting elements having protrusions at the end, made with the possibility of a lock connection with the indicated grooves. The cavities formed by the outer cladding panels and connectors may be hollow or filled with filler such as concrete, light bonding material, foamed polymer material, insulating material, and the like.
Недостатком известного решения является высокая стоимость технологического оборудования для производственного процесса. The disadvantage of the known solution is the high cost of technological equipment for the production process.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Целью настоящего изобретения является создание строительной модульной конструкции для быстровозводимых малоэтажных зданий, характеризующейся высокой степенью унификации замковых соединений, обеспечивающей возможность простого и быстрого монтажа панелей в произвольном сочетании с обеспечением прочности сборной конструкции. The aim of the present invention is to create a building modular structure for pre-fabricated low-rise buildings, characterized by a high degree of unification of interlocks, providing the possibility of simple and quick installation of panels in any combination, while ensuring the strength of the prefabricated structure.
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением - облегченные самонесущие и несущие ограждающие конструкции с внутренним усиливающим элементом, унифицированными по геометрическим размерам и профилю соединениями, с высокими нагрузочными параметрами и теплоэффективностью, пригодные для строительства быстровозводимых, энергоэффективных стационарных и мобильных сооружений повышенной прочности промышленным способом или непосредственно на строительном участке. The technical result achieved by the claimed invention is lightweight self-supporting and load-bearing enclosing structures with an internal reinforcing element, joints unified in geometric dimensions and profile, with high load parameters and thermal efficiency, suitable for the construction of prefabricated, energy-efficient stationary and mobile structures of increased strength by industrial means or directly on construction site.
Технический результат достигается тем, что строительный модуль сборной ограждающей конструкции содержит внешние облицовочные панели, снабженные замковыми элементами с внутренней стороны и ключевыми элементами на концах и удлиненные усилительные профили, расположенные между внешними облицовочными панелями с образованием полостей, при этом усилительные профили снабжены по меньшей мере четырьмя фиксирующими элементами, выполненными с возможностью зацепления с замковыми элементами внешних облицовочных панелей. The technical result is achieved by the fact that the building module of the prefabricated building envelope contains external cladding panels equipped with locking elements on the inside and key elements at the ends and elongated reinforcing profiles located between the outer cladding panels with the formation of cavities, while the reinforcing profiles are equipped with at least four locking elements made with the possibility of engagement with the locking elements of the outer facing panels.
Также технический результат достигается тем, что сборная ограждающая строительная конструкция, содержит указанные строительные модули; поворотные профили для соединения облицовочных панелей под углом, при этом поворотные профили снабжены замковыми элементами для соединения с ключевыми элементами на концах внешних облицовочных панелей и фиксирующими элементами усилительного профиля; монтажные профили для облицовки незакрытого вертикального торцевого среза горизонтально размещенного строительного модуля и содержащие вертикальный участок и горизонтальный участок, закрепленный к строительному модулю; монтажные блоки для соединения горизонтальных и вертикальных/наклонных строительных модулей, выполненные с возможностью крепления на горизонтальном участке монтажного профиля или строительного модуля и содержащие установочные элементы для крепления торцевой части усилительного профиля. Also, the technical result is achieved by the fact that the prefabricated building envelope contains the specified building modules; rotary profiles for connecting cladding panels at an angle, while the rotary profiles are equipped with locking elements for connection with key elements on the ends of the outer facing panels and the fixing elements of the reinforcing profile; mounting profiles for facing an open vertical end cut of a horizontally placed building module and containing a vertical section and a horizontal section fixed to the building module; mounting blocks for connecting horizontal and vertical / inclined building modules, made with the possibility of fastening on a horizontal section of the mounting profile or building module and containing mounting elements for fastening the end part of the reinforcing profile.
Предлагаемая ограждающая конструкция представляет из себя составную, жестко связанную системой замков трехмерную конструкцию, состоящую из строительных модулей, включающих внешние облицовочные панели и внутренние усилительные профили. The proposed enclosing structure is a composite three-dimensional structure rigidly connected by a system of locks, consisting of building modules, including external facing panels and internal reinforcing profiles.
Полости, образованные внешними облицовочными панелями и соединительными элементами, могут быть выполнены полыми или заполнены конструкционным вспениваемым полимерным наполнителем. The cavities formed by the outer cladding panels and connecting elements can be made hollow or filled with a structural expandable polymer filler.
Дополнительно для усиления ограждающая конструкция может содержать заглушки, а для организации поворота - поворотные профили. In addition, for reinforcement, the enclosing structure may contain plugs, and for organization of rotation - rotary profiles.
Толщина ограждающей строительной конструкции определяется назначением и климатическими требованиями, для каждого применяемого типа имеет определенную кратную размерность и единый типоразмер замковых соединений, позволяющие сочетать элементы конструкции в широком спектре соединений при монтаже строения. В одном строении возможно применение конструкций с различными кратными размерностями. The thickness of the enclosing building structure is determined by the purpose and climatic requirements; for each type used, it has a certain multiple dimension and a single standard size of the interlocks, allowing you to combine structural elements in a wide range of connections during the installation of the building. In one building, it is possible to use structures with different multiple dimensions.
Краткое описание чертежей Brief description of the drawings
На Фиг. 1 и 2 представлено сечение строительного модуля, смонтированной из внешних облицовочных панелей и внутренних усилительных профилей различного типа. On FIG. 1 and 2 shows a section of a building module assembled from external facing panels and internal reinforcing profiles of various types.
На Фиг. 3 представлена структура построения ограждающей строительной конструкции при формировании поворотов и отворотов панели. On FIG. Figure 3 shows the structure of building the enclosing building structure during the formation of panel turns and lapels.
На Фиг. 4 представлен вид строительного модуля единичного размера, представляющего из себя монтажную единицу — столб со стандартным усиливающим профилем и сплошной заливкой вспененным полимером, On FIG. 4 shows a view of a building module of a single size, which is an assembly unit - a pole with a standard reinforcing profile and a solid filling with foamed polymer,
На Фиг. 5 представлен вид строительного модуля единичного размера, представляющего из себя монтажную единицу — усиленный столб с опоясывающей заливкой вспененным полимером и полостью под коммуникации или дополнительную заливку усиленными растворами. On FIG. 5 shows a view of a building module of a single size, which is an assembly unit - a reinforced pole with a girdle filling with foamed polymer and a cavity for communications or additional filling with reinforced solutions.
На Фиг. 6 представлена аксонометрическая проекция ограждающей строительной конструкции с разрезом участка соединения горизонтальной панели с вертикальной посредством монтажного блока и монтажно-декоративного линейного профиля с удлиненным козырьком. Участок вертикальной панели схематично представлен только вертикальным усилительным профилем Н-типа. On FIG. 6 shows an axonometric projection of the enclosing building structure with a section of the connection section of the horizontal panel with the vertical one by means of a mounting block and a mounting and decorative linear profile with an elongated visor. The section of the vertical panel is schematically represented only by the vertical H-type reinforcing profile.
На чертежах использованы следующие обозначения: The following symbols are used in the drawings:
1 внутренний усилительный профиль (1а — симметрично-крестового Х-типа, 1Ь — Н-образного типа, 1с — усиленный профиль с внутренним каналом); 1 internal reinforcing profile (1a - symmetrical cross X-type, 1b - H-shaped type, 1c - reinforced profile with an internal channel);
2 внешняя облицовочная панель; 2 external facing panel;
3 фиксирующие элементы внутреннего усилительного профиля; 3 fixing elements of the internal reinforcing profile;
4 замковые элементы внешней облицовочной панели; 4 locking elements of the outer facing panel;
5 ключевые элементы внешней облицовочной панели; 5 key elements of the outer cladding panel;
6 заглушка; 6 plug;
7 поворотный профиль; 7 rotary profile;
8 вспененный наполнитель; 8 foam filler;
9 внешний монтажно-декоративный линейный профиль с удлиненным козырьком; 9 external mounting and decorative linear profile with an elongated peak;
10 монтажный блок. 10 mounting block.
Варианты осуществления изобретения Embodiments of the invention
Основой строительного модуля является внутренний усилительный профиль 1, задачей которого является связывание внешних облицовочных панелей, удержание геометрических размеров строительного модуля, усиление его жесткости и устойчивости по всем осям приложения усилий, скрепление с другими элементами конструкции посредством замковых соединений; The basis of the building module is the internal reinforcing profile 1, the task of which is to connect the outer facing panels, hold the geometric dimensions of the building module, increase its rigidity and stability along all axes of force application, fasten it to other structural elements by means of locking joints;
Усилительный профиль 1 может иметь различную геометрию в соответствии с назначением и снабжен по меньшей мере четырьмя фиксирующими элементами 3, выполненными с возможностью зацепления с замковыми элементами 4 внешних облицовочных панелей 2, а также заглушками 6 ограждающей конструкции (фиг.1-3). Фиксирующие элементы 3 снабжены по меньшей мере одним выступом. Усилительный профиль 1 может быть выполнен Н - образной формы (1Ь) с наклонными от центральной линии стенками, крестообразной формы (1а), как частный случая двутавра без центральной поперечной части, а также более сложных форм, включающих внутренние квадраты (1с) и дополнительные ребра жесткости, узловое соединение, имеющее на окончаниях лучей спаренное, расположенное под 90° друг к другу замковое соединение для сцепления с другими элементами конструкции. The reinforcing profile 1 may have different geometry in accordance with the purpose and is equipped with at least four locking elements 3, made with the possibility of engagement with the locking elements 4 of the outer facing panels 2, as well as plugs 6 of the building envelope (figure 1-3). The locking elements 3 are provided with at least one ledge. Reinforcing profile 1 can be made H-shaped (1b) with walls inclined from the center line, cruciform (1a), as a special case of an I-beam without a central transverse part, as well as more complex shapes, including internal squares (1c) and additional ribs rigidity, a nodal connection having a paired interlock located at 90 ° to each other at the ends of the beams for coupling with other structural elements.
Устройство усилительного профиля на примере Н — образного усилительного профиля 1Ь (фиг.2): профиль имеет строение, симметричное по внешним габаритам, но несимметричное по внутренней форме, что обеспечивает как высокую технологичность производства изделия методом экструзии, так и различное его применение — вектор прочности изделия отличается при различном расположении в панели в зависимости от ее назначения. Усилительный профиль Н-типа применяется в конструкциях с повышенными нагрузочными требованиями по определенным осям — стеновые панели, плиты перекрытия. Для обеспечения перпендикулярной нагрузочной способности строительного модуля, лучи профиля используются в качестве усиливающего двутаврового швеллера, для обеспечения повышенной линейной прочности стеновой панели, профиль закрепляется лучами вдоль поверхности облицовочной панели и на стыках стеновых элементов образуется сложное пространство, при заливке которого жестким конструкционным вспененным полимером формируется прочный связывающий элемент, работающий на сопротивление разрыву панели. The device of the reinforcing profile on the example of H - shaped reinforcing profile 1b (Fig. 2): the profile has a structure that is symmetrical in external dimensions, but asymmetrical in internal shape, which ensures both high manufacturability of the product by extrusion, and its various applications - strength vector product differs with a different location in the panel, depending on its purpose. The H-type reinforcing profile is used in structures with increased load requirements along certain axes - wall panels, floor slabs. To ensure the perpendicular load capacity of the building module, the beams of the profile are used as a reinforcing I-beam channel, to ensure increased linear strength of the wall panel, the profile is fixed with beams along the surface of the facing panel and a complex space is formed at the joints of the wall elements, when poured with a rigid structural foamed polymer, a strong connecting element, working on the tear resistance of the panel.
Для усиления нагрузочной способности, перпендикулярной к поверхности, например, для строительных модулей, используемых для формирования панелей перекрытия, может применяться асимметричный Н или X - профиль с увеличенной размерностью по одной из осей. При этом, для обеспечения универсальности и совместимости при монтаже, сохраняется размерность по второй оси. To enhance the load capacity perpendicular to the surface, for example, for building modules used to form floor panels, an asymmetric H or X profile with an increased dimension along one of the axes can be used. At the same time, to ensure versatility and compatibility during installation, the dimension along the second axis is preserved.
Толщина стенок усилительного профиля 1 также может меняться в зависимости от назначения и предполагаемой нагрузочной способности конструкции. The wall thickness of the reinforcing profile 1 can also vary depending on the purpose and the expected load capacity of the structure.
Усилительный профиль с внутренним каналом 1с (фиг.2, фиг.5) можно применить в качестве коммуникационного или в качестве опалубки под заливку армирующего поясаReinforcing profile with an internal channel 1c (figure 2, figure 5) can be used as a communication or as a formwork for pouring a reinforcing belt
Усилительный профиль со сложным сечением может применяться как встроенная в стеновую панель опалубка для заливки строительных растворов высокой прочности, таких как бетонов, геобетонов, полимерных композиций для формирования несущих колонн с большой нагрузочной способностью. Сочетание вертикальных и связанных горизонтальных участков может быть силовой встроенной каркасной основой для многоэтажного строительства при сохранении высоких параметров энергоэффективности ограждающих конструкций. A reinforcing profile with a complex section can be used as a formwork built into a wall panel for pouring high-strength mortars such as concrete, geoconcrete, polymer compositions to form load-bearing columns with a large load capacity. The combination of vertical and connected horizontal sections can be a power built-in frame base for multi-storey construction while maintaining high energy efficiency parameters of enclosing structures.
Материалом исполнения усилительного профиля 1 может быть металл, включая облегченные сплавы, или жесткие полимерные материалы и композиции на их основе, конструкционная прочность которых достаточна для поставленных задач. The material of the reinforcing profile 1 can be metal, including lightweight alloys, or rigid polymeric materials and compositions based on them, the structural strength of which is sufficient for the tasks.
Длина усилительного профиля при производстве методом экструзии безразмерна, элементы нарезаются по длине согласно проекту. The length of the reinforcing profile during production by extrusion is dimensionless, the elements are cut to length according to the project.
Внешние облицовочные панели 2 представляют собой панели с замковыми элементами 4, сформированными на внутренних сторонах. Замковые элементы 4 выполнены с шагом единичного элемента, соответствующего размеру усилительного профиля 1 и обеспечивают соединение внешних облицовочных панелей с фиксирующими элементами 3 всех видов применяемых усилительных профилей 1. На концах внешних облицовочных панелей 2 сформированы замковые 4 и/или ключевые элементы 5, обеспечивающие соединение как с фиксирующими элементами 3 всех видов применяемых усилительных профилей 1 , так и непосредственно между облицовочными панелями 2 (фиг.1-5). Замковые элементы 4 содержат по меньшей мере один паз для соединения с фиксирующим элементом 3 или ключевым элементом 5. External cladding panels 2 are panels with locking elements 4 formed on the inner sides. The locking elements 4 are made with a pitch of a single element corresponding to the size of the reinforcing profile 1 and provide connection of the external facing panels with the fixing elements 3 of all types of reinforcing profiles 1 used. with fixing elements 3 of all types of reinforcing profiles 1 used, and directly between the facing panels 2 (Fig.1-5). The lock elements 4 contain at least one groove for connection with the locking element 3 or the key element 5.
Внешние облицовочные панели 2 изготавливаются из металла или как минимум из одного типа полимерного материала, имеющего жесткость, достаточную для сохранения конструкционной прочности, с внешней стороны облицовочной панели 2 возможно покрытие любым видом отделочного материала, наносимого на панель как непосредственно при производстве, так и по завершению сборки конструкции. Фактура, цвет материала внешней отделки выбирается в зависимости от назначения и дизайна строительного модуля. External cladding panels 2 are made of metal or at least one type of polymeric material having a rigidity sufficient to maintain structural strength, the outer side of the cladding panel 2 can be coated with any kind of finishing material applied to the panel both directly during production and upon completion construction assembly. The texture and color of the exterior finish material is selected depending on the purpose and design of the building module.
Применяется три основных типа внешних облицовочных панелей 2, отличающихся окончаниями и формой замковых элементов 4, сочетая которые, можно производить соединения требуемого вида — линейное, поворотное, торцевое. На окончаниях линейных панелей присутствует как замочный, так и ключевой элементы, способные стыковаться друг с другом, на поворотных — только замковые элементы, торцевой элемент предназначен для формирования торцов стен, оканчивающихся замковыми элементами. Three main types of external cladding panels 2 are used, which differ in the endings and shape of the locking elements 4, combining which, it is possible to produce connections of the required type - linear, rotary, end. At the ends of the linear panels there are both lock and key elements that can be joined with each other, at the rotary - only lock elements, the end element is designed to form the ends of walls ending with lock elements.
Замковые соединения являются самоблокирующимися по всем осям приложения сил, прочность соединений равна или превышает прочность материалов на линейных участках элементов конструкции. Основная часть замковых элементов соединяется по принципу линейного погружения ключевого элемента 5 в замочный 4 по длине строительного модуля, в случаях, когда такое соединение невозможно из-за габаритных ограничений в собранных конструкциях, применяются самофиксируемые подпружиненные соединения, позволяющие фиксацию в стык. Interlocking connections are self-locking along all axes of force application, the strength of the connections is equal to or exceeds the strength of materials in the linear sections of the structural elements. The main part of the lock elements is connected by the principle of linear immersion of the key element 5 into the lock 4 along the length of the building module, in cases where such a connection is not possible due to dimensional restrictions in the assembled structures, self-locking spring-loaded connections are used that allow butt fixing.
Длина панели при производстве методом экструзии безразмерна, панель нарезается по длине согласно проекту. The length of the panel during production by extrusion is dimensionless, the panel is cut to length according to the project.
Ширина строительного модуля варьируется от единичной, составляющий сумму двойной толщины внешней облицовочной панели без учета внешней отделки и габаритов усилительного профиля, т.е. кратную толщине собранной ограждающей конструкции. Максимальная ширина строительного модуля, изготовленного из полимерных материалов, ограничивается производительностью экструдеров, естественными процессами деформации материалов и допусками при производстве подобного рода полимерных изделий и составляет на современном этапе 1,2 метра. Применение полимерных материалов, особенно с внутренней стороны здания, предпочтительнее с точки зрения энергоэффективности. The width of the building module varies from a single one, which is the sum of the double thickness of the outer cladding panel, excluding the outer finish and dimensions of the reinforcing profile, i.e. multiple of the thickness of the assembled building envelope. The maximum width of a building module made of polymeric materials is limited by the productivity of extruders, natural processes of deformation of materials and tolerances in the production of such polymeric products and is currently 1.2 meters. The use of polymeric materials, especially on the inside of the building, is preferable in terms of energy efficiency.
Заглушки 6 применяются в местах, требующих усиления сцепления, в узлах ответвления стен, на угловых поворотах и содержат в себе замковые элементы, расположенные под необходимыми углами и обеспечивающие надежное сцепление облицовочных панелей 2 и усилительного профиля 1 (фиг.З). Plugs 6 are used in places that require increased adhesion, in the nodes of the branch walls, at corner turns and contain locking elements located at the required angles and ensuring reliable adhesion of the facing panels 2 and the reinforcing profile 1 (Fig.3).
Поворотные профили 7 также применяются в узлах ответвления стен, на угловых поворотах и содержат в себе замковые элементы, расположенные под необходимыми углами и обеспечивающие надежное сцепление как с ключевыми элементами 5 облицовочных панелей 2, так и с фиксирующими элементами усилительных профилей 1 (фиг.З). Rotary profiles 7 are also used in wall branch nodes, at corner turns and contain locking elements located at the required angles and providing reliable adhesion both to the key elements 5 of the facing panels 2 and to the fixing elements of the reinforcing profiles 1 (Fig.3) .
Длина заглушки 6 и поворотного профиля 7 при производстве методом экструзии безразмерна и нарезается по длине согласно проекту. The length of the plug 6 and the rotary profile 7 in the production by extrusion is dimensionless and is cut to length according to the project.
Габариты всех элементов ограждающей строительной конструкции унифицированы, и кратны установленному единичному шагу размерности, что позволяет монтирование всех строительных элементов в любых сочетаниях длины при продольном и перпендикулярном направлении, повороты, ответвления, с гарантированным выходом на точку крепления встречной панели. The dimensions of all elements of the enclosing building structure are unified, and are a multiple of the established single dimension step, which allows the installation of all building elements in any combination of lengths in the longitudinal and perpendicular directions, turns, branches, with guaranteed access to the attachment point of the oncoming panel.
Важным элементом конструкции является конструкционный вспененный полимерный наполнитель 8, представляющий собой термореактивный композитный материал с эпоксидной или полиуретановой основой с усиливающими добавками на основе углеродных волокон и углеродных наночастиц, антипиренов, волоконных связующих добавок. Плотность вспененного материала может колебаться от 20 до 500 кг на м3 в зависимости от назначения ограждающей конструкции. Полости между усилительным профилем и внешними облицовочными панелями и/или полости, образованные в усилительном профиле, заполняются конструкционной пеной повышенной плотности, что дает очень высокие показатели нагрузочной способности конструкции, так как усилия равномерно распределяются как по всем элементам из жесткого пластика, так и по конструкционному пенонаполнителю. Опыты показали высокую адгезию вспененных композитов на основе эпоксидных смол и полиуретана к поверхностям на основе как чистого ПВХ, так и ПВХ с добавками волокнистых материалов — древесины, целлюлозы, фибры и крошки на основе минеральных материалов, таких, как мраморная крошка, а также поверхностей на основе минеральной крошки, связанной полиэтиленом. Проводились опыты по нагрузочной способности и сопротивлению тепловым нагрузкам, перепадам температур и отсутствию расслоения сред. Благодаря относительно равным коэффициентам расширения и высокой пластичности материалов на участках адгезии сред, расслоение не происходит в больших диапазонах как механических деформаций, так и температурных. An important structural element is the structural foamed polymer filler 8, which is a thermosetting composite material with an epoxy or polyurethane base with reinforcing additives on based on carbon fibers and carbon nanoparticles, flame retardants, fiber binders. The density of the foamed material can vary from 20 to 500 kg per m3 , depending on the purpose of the enclosing structure. The cavities between the reinforcing profile and the outer cladding panels and/or the cavities formed in the reinforcing profile are filled with high-density structural foam, which gives very high structural load capacity, since the forces are evenly distributed both over all rigid plastic elements and over the structural foam filler. Experiments have shown high adhesion of foamed composites based on epoxy resins and polyurethane to surfaces based on both pure PVC and PVC with additives of fibrous materials - wood, cellulose, fiber and chips based on mineral materials, such as marble chips, as well as surfaces on based on mineral crumbs bound with polyethylene. Experiments were carried out on the load capacity and resistance to thermal loads, temperature changes and the absence of stratification of media. Due to relatively equal expansion coefficients and high plasticity of materials in the areas of media adhesion, delamination does not occur in large ranges of both mechanical and thermal deformations.
Процесс заполнения вспененным полимером является герметизирующим фактором для замковых соединений, так как вспениваемый полимер под давлением проникает в полость замков, заполняет их, полностью устраняет возможные люфты и создает вдоль воздушных каналов широкую интегральную корку с плотной закрытоячеистой, а ближе к внешней части - безъячеистой структурой и крайне низкой степенью впитывания влаги, исключает капиллярный эффект. Все замковые соединения, кроме естественной герметизации вспениваемым полимером, могут обрабатываться герметизирующими и клеевыми составами, одновременно облегчающими сборку крупногабаритных линейных элементов, так и обеспечивающими более высокий уровень водозащиты, особенно в кровельных покрытиях. The process of filling with foamed polymer is a sealing factor for lock joints, since the foamed polymer under pressure penetrates into the cavity of the locks, fills them, completely eliminates possible backlashes and creates a wide integral crust along the air channels with a dense closed-cell, and closer to the outer part - a non-cellular structure and extremely low degree of moisture absorption, eliminates the capillary effect. All interlocks, except for natural sealing with a foamable polymer, can be treated with sealing and adhesive compounds, which both facilitate the assembly of large-sized linear elements and provide a higher level of water protection, especially in roofing.
Применение в качестве наполнителей термоактивных пластиков типа вспененного полистирола не допускается в связи с низкой адгезионной способностью, низкой конструкционной прочностью, неэкологичностью и пожароопасностью. The use of thermosetting plastics such as expanded polystyrene as fillers is not allowed due to low adhesion, low structural strength, environmental friendliness and fire hazard.
Основной отличительной чертой сборной ограждающей конструкции является наличие внутреннего силового каркаса, образованного усилительным профилем непосредственно в толще ограждающей конструкции. Материал каркаса и его форма гарантируют прочность изделия во всех плоскостях, отсутствие мостиков холода при любом сочетании элементов, полную совместимость для всех стыкуемых элементов, выбор конструктивного решения в зависимости от назначения панели. Применение жестких полимерно-композитных материалов для изготовления усилительных профилей и внешних облицовочных панелей, в сочетании с заполнением пустот жесткой полимерной пеной с высокой степенью адгезии к используемым материалам обеспечивает как высокие прочностные показатели изделия, так и очень низкую теплоемкость конструкции. The main distinguishing feature of the prefabricated building envelope is the presence of an internal load-bearing frame formed by a reinforcing profile directly in the thickness of the building envelope. The material of the frame and its shape guarantee the strength of the product in all planes, the absence of cold bridges when any combination of elements, full compatibility for all joined elements, the choice of a constructive solution depending on the purpose of the panel. The use of rigid polymer-composite materials for the manufacture of reinforcing profiles and external cladding panels, in combination with the filling of voids with a rigid polymer foam with a high degree of adhesion to the materials used, provides both high strength characteristics of the product and a very low heat capacity of the structure.
В зависимости от расположения усилительного профиля внутри строительного модуля, его толщины и размера ограждающая строительная конструкция может использоваться как несущая и самонесущая стеновая, перегородочная, самонесущая кровельная, несущая панель перекрытия. Depending on the location of the reinforcing profile inside the building module, its thickness and size, the enclosing building structure can be used as a load-bearing and self-supporting wall, partition, self-supporting roofing, load-bearing floor panel.
Ширина ограждающей строительной конструкции может изменяться от единичной размерности, при которой она, при отделке единичными облицовочными панелями, формирует столб квадратного сечения, до любых размеров, определенными проектом. При этом конструкция, вместе со всеми ответвлениями и угловыми поворотами будет представлять из себя монолитное, равномерно связанное изделие без слабых точек потенциального разрыва. Прочность конструкции в любой точке обусловлена прочностью замковых соединений, практически равной прочности материала облицовочных панелей. The width of the enclosing building structure can vary from a single dimension, at which, when finished with single facing panels, it forms a square section column, to any size determined by the project. In this case, the structure, together with all branches and angular turns, will be a monolithic, uniformly connected product without weak points of potential break. The strength of the structure at any point is due to the strength of the locking joints, which is almost equal to the strength of the material of the facing panels.
Соединение горизонтальных и наклонных ограждающих конструкций - панелей перекрытия, кровельных панелей, производится с применением специализированных монтажных профилей и монтажных блоков. The connection of horizontal and inclined enclosing structures - floor panels, roof panels, is made using specialized mounting profiles and mounting blocks.
Монтажный профиль представляет собой посадочное место для собранных стеновых конструкций, с возможностью крепления винтовым способом к горизонтальным поверхностям, с последующей фиксацией в профиле стеновых элементов. The mounting profile is a seat for assembled wall structures, with the possibility of screw fastening to horizontal surfaces, followed by fixing wall elements in the profile.
Применяется монтажный профиль двух видов: Two types of mounting profile are used:
1. внешний монтажно-декоративный линейный профиль 9 с удлиненным козырьком, закрывающим внешнюю часть горизонтальных элементов — торцов плит перекрытий, и обеспечивающий влагозащиту и облицовку незакрытого торцевого среза строительного элемента, и нижерасположенных стыков строительных элементов. 1. external mounting and decorative linear profile 9 with an elongated visor covering the outer part of the horizontal elements - the ends of the floor slabs, and providing moisture protection and cladding of the unclosed end cut of the building element, and the underlying joints of building elements.
2. внутренний симметричный монтажный профиль. 2. internal symmetrical mounting profile.
Длина монтажного линейного профиля определяется длиной стены, выступающие внутренние элементы профиля являются направляющими, в которые вставляется стеновая конструкция, внешний элемент является декорирующим плинтусом, скрывающим неровности реза стеновых панелей. Внутренний объем, созданный между горизонтальными поверхностями и стеновыми панелями в пределах монтажного профиля, может заполняться как вспениваемыми материалами, так и преднапряженными вспененными герметизирующими прокладками для обеспечения герметичности соединений и звуко/теплоизоляции. The length of the mounting linear profile is determined by the length of the wall, the protruding internal elements of the profile are guides into which a wall structure is inserted, the outer element is a decorative plinth that hides the unevenness of the cut of wall panels. The internal volume created between the horizontal surfaces and the wall panels within the mounting profile can be filled with both foam materials and prestressed foam seals to ensure joint tightness and sound/thermal insulation.
Монтажный блок 10 представляет из себя монолитную профильную конструкцию, закрепляемую винтовым соединением на горизонтальных поверхностях, как самостоятельно, так и в пределах монтажного профиля в точках, где требуется обеспечить жесткую связь горизонтальных и вертикальных элементов ограждающей конструкции. Выступающая часть монтажного блока 10 имеет паз размерности и геометрии усилительного профиля и установочные элементы, и при установке собранной ограждающей конструкции на блок, усилительный профиль плотно фиксируется в этой полости. Окончательная фиксация стеновой панели производится винтовым способом сквозь монтажный блок и погруженный в него усилительный профиль. Количество задействованных монтажных блоков 10 зависит от требований прочности сооружения в целом. Монтажные блоки 10 устанавливаются на всех угловых соединениях стен. При строительстве более одного этажа, монтажные блоки 10 устанавливаются в одной точке плиты перекрытия и стягиваются через нее металлическими шпильками. The mounting block 10 is a monolithic profile structure, fixed with a screw connection on horizontal surfaces, both independently and within the mounting profile at points where it is required to ensure a rigid connection of the horizontal and vertical elements of the enclosing structure. The protruding part of the mounting block 10 has a groove of dimensions and geometry of the reinforcing profile and mounting elements, and when the assembled enclosing structure is installed on the block, the reinforcing profile is tightly fixed in this cavity. The final fixation of the wall panel is made by screwing through the mounting block and the reinforcing profile immersed in it. The number of involved mounting blocks 10 depends on the strength requirements of the structure as a whole. Mounting blocks 10 are installed on all corner joints of the walls. When building more than one floor, mounting blocks 10 are installed at one point of the floor slab and pulled together through it with metal studs.
Также сборная ограждающая строительная конструкция, благодаря технологическим допускам замковых профилей и гибкости лучей усилительного профиля, позволяет производить строительные модули с радиальным профилем при условии радиуса, значительно превышающего базовый единичный размер конструкции. Для этого с одной из сторон устанавливаются внешние облицовочные панели с небольшим уменьшенным или увеличенным шагом замковых элементов. При формировании такой конструкции, она приобретает положительный или отрицательный радиус относительно поверхности с базовой размерностью. Для обрамления и защиты стыков таких радиальных конструкций используется обрезанный по внутреннему выступу с обоих сторон монтажный профиль, имеющий увеличенную гибкость по сравнению со сплошным двойным. Монтаж такого монтажного профиля к горизонтальным поверхностям производится по внутренней части между выступами, монтажные блоки закрепляются непосредственно на горизонтальные поверхности по Also, the prefabricated enclosing building structure, due to the technological tolerances of the locking profiles and the flexibility of the beams of the reinforcing profile, allows the production of building modules with a radial profile, provided that the radius is much greater than the basic unit size of the structure. To do this, external facing panels are installed on one of the sides with a small reduced or increased pitch of the locking elements. When forming such a structure, it acquires a positive or negative radius relative to the surface with the base dimension. To frame and protect the joints of such radial structures, a mounting profile cut along the inner ledge on both sides is used, which has increased flexibility compared to a solid double one. The installation of such a mounting profile to horizontal surfaces is carried out along the inside between the protrusions, the mounting blocks are fixed directly to the horizontal surfaces along
И центральной оси устанавливаемой стены. Качество тепло- и звукоизоляции соединения не ухудшаются. AND the central axis of the installed wall. The quality of heat and sound insulation of the connection does not deteriorate.
Благодаря наивысшей прочности замковых соединений для стеновых панелей, высокой степени сопряжения и геометрической точности горизонтальных и вертикальных поверхностей, что обеспечивает конструкционную целостность изделий, из предлагаемых конструкций приоритетно производство транспортируемых модулей, включая полностью готовые к эксплуатации модули с габаритами, допустимыми для транспортировки автомобильным транспортом или контейнерами. Due to the highest strength of interlocks for wall panels, a high degree of conjugation and geometric accuracy of horizontal and vertical surfaces, which ensures the structural integrity of products, the production of transportable modules from the proposed designs is a priority, including completely ready-to-use modules with dimensions acceptable for transportation by road or containers .
Сборка ограждающей строительной конструкции возможна двумя способами:The assembly of the enclosing building structure is possible in two ways:
1. Ограждающая строительная конструкция формируется на месте монтажа в виде пустотелой структуры, содержащей усилительные профили 1 и облицовочные панели 2, включая повороты, отводы стен, элементов с проемами, с последующим фиксированием их на горизонтальных поверхностях посредством монтажных профилей и монтажных блоков и заливкой вспененного наполнителя уже в полости возведенного сооружения. Способ применим при сборке малогабаритных, мобильных, транспортируемых конструкций. Также данный способ применим в случаях необходимости монтажа ограждающей конструкции на площадке, доставка к которой сопряжена с транспортными ограничениями, не позволяющими транспортировать крупногабаритные изделия. 1. The enclosing building structure is formed at the installation site in the form of a hollow structure containing reinforcing profiles 1 and cladding panels 2, including turns, wall bends, elements with openings, followed by fixing them on horizontal surfaces by means of mounting profiles and mounting blocks and pouring foam filler already in the cavity of the erected structure. The method is applicable when assembling small-sized, mobile, transportable structures. Also, this method is applicable in cases where it is necessary to install a building envelope on a site, delivery to which is associated with transport restrictions that do not allow transporting large-sized products.
2. Изготовление элементов конструкций в заводских условиях с формированием готовых к установке и монтажу элементов. Как сборка пустотелых элементов, так и их заливка производится в заводских условиях с применением прессов и ограничителей. Незалитыми остаются только торцевые участки таких элементов, которые фиксируются друг с другом на строительной площадке, непосредственно или с помощью поворотных, профилей или заглушек, и только после этого свободные полости заполняются вспененным материалом. Такой способ обеспечивает максимальную скорость и простоту возведения строительных конструкций. 2. Production of structural elements in the factory with the formation of elements ready for installation and assembly. Both the assembly of hollow elements and their casting are carried out at the factory using presses and limiters. Only the end sections of such elements remain unfilled, which are fixed to each other on the construction site, directly or with the help of rotary profiles or plugs, and only after that the free cavities are filled with foamed material. This method provides maximum speed and ease of construction of building structures.
Первоначально осуществляют нарезку усилительных профилей 1, внешних облицовочных панелей 2, заглушек 6, поворотных профилей 7 по длине в соответствии с проектом. Сборочные модули формируют методом последовательного соединения замковых элементов 4 облицовочных панелей 2 и фиксирующих элементов 3 усилительных профилей 1 (фиг.З). Для сборки конструкции по длине осуществляют соединение замковых элементов 4 и ключевых элементов 5, выполненных на концах внешних облицовочных панелей. Стеновые сборочные модули ограниченной длины, в пределах 4-х метров, могут формироваться вертикально под собственным весом или с вибропогружением по типу соединения шпунтовых конструкций, длинномерные конструкции формируются горизонтально с применением вибропрессов и вибротележек. Initially, reinforcing profiles 1, external facing panels 2, plugs 6, rotary profiles 7 are cut along the length in accordance with the project. The assembly modules are formed by the method of serial connection of the locking elements 4 of the facing panels 2 and the fixing elements 3 of the reinforcing profiles 1 (Fig.3). To assemble the structure along the length, the locking elements 4 and the key elements 5, made at the ends, are connected external facing panels. Wall assembly modules of limited length, within 4 meters, can be formed vertically under their own weight or with vibration immersion according to the type of connection of sheet pile structures, long structures are formed horizontally using vibropresses and vibrating carts.
Для формирования поворотов и ответвлений используют заглушки 6 и поворотные профили 7, соединяемые с внешними облицовочными панелями 2 и усилительными профилями 1 замковыми соединениями. To form turns and branches, plugs 6 and turning profiles 7 are used, which are connected to external facing panels 2 and reinforcing profiles 1 by locking joints.
Собранное изделие торцуют механическими приспособлениями с учетом требуемых для последующего монтажа торцевых полостей, свободных от пенополимера, под посадку на монтажные профили 9 и блоки 10 и в свободные полости конструкций вводят вспениваемый наполнитель в расчетном объеме. Расширяемый вспенениваемый наполнитель 8 прочно фиксирует между собой все элементы, заполняет и деформирует изнутри замковые соединения, фиксирует и герметизирует их. The assembled product is trimmed with mechanical devices, taking into account the end cavities required for subsequent installation, free of foam polymer, for landing on mounting profiles 9 and blocks 10, and a foamable filler is introduced into the free cavities of the structures in the estimated volume. The expandable foam filler 8 firmly fixes all the elements together, fills and deforms the lock joints from the inside, fixes and seals them.
На фиг.6 проиллюстрировано соединение горизонтально и вертикально расположенных строительных модулей. Для этого на горизонтальную поверхность сначала крепят внешний монтажно-декоративный профиль 9, в его полость помещают монтажный блок 10 и фиксируют сквозь него к горизонтальной облицовочной панели 2. Расположение монтажных отверстий позволяет винтам проходить через толщу материала в области замковых элементов 4, что значительно усиливает сцепление. Затем на посадочное место монтажного блока 10 насаживают Н-профиль 1Ь вертикального строительного модуля, причем монтажный профиль 9 также снабжен замками, которые стыкуются с замковыми элементами 4 отделочных панелей стеновой конструкции, обеспечивая плотное соединение, дополнительно усиливаемое винтовым соединением и при необходимости свободное пространство заполняется вспениваемым полимером. Figure 6 illustrates the connection of horizontally and vertically arranged building modules. To do this, an external mounting and decorative profile 9 is first attached to a horizontal surface, a mounting block 10 is placed in its cavity and fixed through it to a horizontal facing panel 2. The location of the mounting holes allows the screws to pass through the thickness of the material in the area of the locking elements 4, which significantly enhances adhesion . Then, the H-profile 1b of the vertical building module is mounted on the seat of the mounting block 10, and the mounting profile 9 is also equipped with locks that are joined with the locking elements 4 of the finishing panels of the wall structure, providing a tight connection, further reinforced by a screw connection and, if necessary, the free space is filled with foamable polymer.
При заливке полостей вспениваемыми материалами, при пневмоударе в процессе пенообразования, возможна деформация стенок и конструкции в целом. Для ее исключения в заводских условиях ограждающие конструкции заливаются с использованием пресс-столов и удерживающих конструкций, гарантирующих сохранение геометрии стеновых элементов, а при заливке готовых пустотелых конструкций непосредственно на стройплощадках используются вспениваемые материалы с малым значением пневмоудара и низкой скоростью вспенивания. Заполнение и герметизация соединений, произведенных на строительном участке, производится как стандартными пенополиуретановыми составами, так и рекомендуемой конструкционной пеной с усиливающими добавками и антипиренами с применением специализированного оборудования. Внешние облицовочные панели при этом являются усиленной изнутри, прочно связанной по всем осям несъемной опалубкой. When filling cavities with foamed materials, with pneumatic impact in the process of foaming, deformation of the walls and the structure as a whole is possible. To exclude it at the factory, enclosing structures are poured using press tables and retaining structures that guarantee the preservation of the geometry of wall elements, and when pouring finished hollow structures directly at construction sites, foamed materials with a low value of pneumatic impact and low foaming rate are used. Filling and sealing of joints made at the construction site is carried out both with standard polyurethane foam compositions and with recommended structural foam with reinforcing additives and flame retardants using specialized equipment. In this case, the outer facing panels are reinforced from the inside, firmly connected along all axes of a fixed formwork.
Заливка полостей может проводится вспениваемыми материалами с различными параметрами, более плотной с внутренней стороны стеновой панели, более легкой, с минимальными показателем теплоемкости — с внешней. Расчеты показывают, что для обеспечения достаточной теплоемкости для климата средней полосы при температурах до 20 градусов достаточно 100мм вспененного полиуретана плотностью 20кг/мЗ. Для обеспечения конструкционной прочности стеновой конструкции малоэтажного здания, достаточно заливать жесткой конструкционной пеной только участки, ограниченные лучами усилительного профиля, и стенками внешних облицовочных панелей с внутренней стороны помещения. Так же отдельные блоки со стороны помещений можно оставлять свободными от заливки для проведения в них электрических коммуникаций, трубопроводов, вентиляционных шахт. В связи с высокой степенью гидроизоляции и отсутствии паропроницаемости, система вентилирования, как естественная, так и принудительная, предусматривается проектом и встраивается непосредственно в ограждающую строительную конструкцию. The filling of cavities can be carried out with foamed materials with different parameters, denser on the inside of the wall panel, lighter, with a minimum heat capacity index - on the outside. Calculations show that to ensure sufficient heat capacity for the climate of the middle zone at temperatures up to 20 degrees, 100 mm of foamed polyurethane with a density of 20 kg / m3 is sufficient. To ensure the structural strength of the wall structure of a low-rise building, it is sufficient to fill with rigid structural foam only the areas bounded by the beams of the reinforcing profile and the walls of the outer facing panels from the inside of the room. Also, individual blocks from the side of the premises can be left free from pouring for conducting electrical communications, pipelines, and ventilation shafts in them. Due to the high degree of waterproofing and the absence of vapor permeability, the ventilation system, both natural and forced, is provided for by the project and is built directly into the enclosing building structure.
Преимущества изобретения Benefits of the Invention
Строения, собранные из полимерно-композитных ограждающих конструкций, обладают низким весом, не требуют внешних или встраиваемых усиливающих каркасов, благодаря наличию базовой размерности и универсальности замковых соединений, все элементы сооружений прочно стыкуются, отсутствуют мостики холода. Все связанные между собой стеновые элементы представляют из себя монолитное, трудно разрушаемое изделие, а благодаря высокой плотности и вязкости применяемых материалов и специализированных монтажных блоков, прочность соединения горизонтальных и вертикальных панелей ограничена исключительно прочностью крепежных элементов — винтов и шпилек и количеством точек монтажа. Structures assembled from polymer-composite enclosing structures are low in weight, do not require external or built-in reinforcing frames, due to the presence of a basic dimension and the versatility of interlocks, all elements of the structures are firmly joined, there are no cold bridges. All interconnected wall elements are a monolithic, difficult to destroy product, and due to the high density and viscosity of the materials used and specialized mounting blocks, the strength of the connection of horizontal and vertical panels is limited solely by the strength of the fasteners - screws and studs and the number of mounting points.
Применяемые термореактивные пластики, такие, как ПВХ со стабилизаторами и добавками, имеют низкий уровень влияния на окружающую среду высокий уровень защиты от разложения в ультрафиолете, допущены к применению в качестве отделочных материалов в строительстве и быту. При применении для панелей состава из минеральных наполнителей типа мраморной крошки, или древесной муки, связанной ПВХ или полиэтиленом, даже допустимый уровень токсичности изделия значительно уменьшается. В качестве вспениваемого наполнителя используются исключительно материалы с отсутствием или минимальным выбросом токсичных веществ при разложении — компаунды на основе эпоксидных смол и полиуретана, которые, в отличие от вспененного полистирола не воспроизводят при естественном и термическом разложении продуктов фенольных групп, а с течением времени разлагаются исключительно на безопасные компоненты. The thermosetting plastics used, such as PVC with stabilizers and additives, have a low level of environmental impact, a high level of protection against decomposition in ultraviolet radiation, and are approved for use as finishing materials in construction and everyday life. When applied to the panels of a composition of mineral fillers such as marble chips, or wood flour bound by PVC or polyethylene, even the permissible level of toxicity of the product is significantly reduced. As a foamable filler, only materials with no or minimal release of toxic substances during decomposition are used - compounds based on epoxy resins and polyurethane, which, unlike expanded polystyrene, do not reproduce products of phenolic groups during natural and thermal decomposition, but over time decompose exclusively into safe ingredients.
Расчетный срок эксплуатации конструкции значительно выше, чем у панелей на металлической и деревянной основе. Неразрушаемый срок жизни ПВХ с комплексом стабилизаторов и комбинированных материалов на основе минеральных наполнителей, связанных ПВХ или полиэтилена, превышает 80 лет, а поверхностей, защищенных минеральной крошкой в случае дополнительной отделки, более 100. При этом обеспечивается естественная, обусловленная конструкцией, монолитность изделия — отсутствие рассыхания, трещинообразования, усадки. The estimated service life of the structure is much higher than that of panels on a metal and wood base. The indestructible life of PVC with a complex of stabilizers and combined materials based on mineral fillers bound by PVC or polyethylene exceeds 80 years, and surfaces protected with mineral chips in the case of additional finishing, more than 100. drying out, cracking, shrinkage.
Материал по окончании срока эксплуатации, а также при необходимости, может быть как переработан для дальнейшего промышленного применения, так и безопасно утилизирован на полигонах ТБО. The material at the end of its service life, and also, if necessary, can be both recycled for further industrial use and safely disposed of at landfills.
Все применяемые материалы конструкции являются пожаробезопасными, имеют группу горючести Г1 — слабогорючие, самозатухающие. Кроме вспененных материалов на основе минеральных сред, почти все полимерные вспениваемые материалы имеют группу горючести Г2 и ГЗ, но применение антипиренов, углеродных нанодобавок и армирующих минеральных волокон во вспененных термореактивных полимерах, применимых в данных конструкциях, снижает группу горючести до уровня Г1. По сравнению с энергоэффективными панелями, изготовленными из древесных материалов, данные конструкции имеют значительно большую безопасность. All construction materials used are fireproof, have G1 combustibility group - low combustible, self-extinguishing. In addition to foamed materials based on mineral media, almost all polymeric foamed materials have flammability groups G2 and GZ, but the use of flame retardants, carbon nanoadditives and reinforcing mineral fibers in foamed thermosetting polymers applicable in these designs reduces the flammability group to the level of G1. Compared to energy-efficient panels made from wood-based materials, these structures are significantly more secure.
В связи с высокой плотностью и вязкостью применяемых в облицовочных панелях пластиков и комбинированных материалов, ими связанных, и жесткой связкой панелей в теле, конструкции пригодны для непосредственного монтажа на них силовых несущих нагруженных как статически, так и динамически устройств без дополнительных укрепляющих приспособлений, как того требуют, например, пористые минеральные материалы — пенобетон, пенокерамика и им подобные, пустотелый кирпич, кладочные и штукатурные растворы на основе мела, гипса, где прочность соединения невозможна на малых площадях опоры. Именно это свойство позволяет обеспечивать очень прочное соединение элементов конструкции посредством дополнительно монтируемых устройств и переходов, таких, как ответвления стен, например, пристройки, перегородки при перепланировке, с помощью винтового соединения к одной из облицовочных панелей. Сквозное винтовое соединение в области замковых утолщений является максимально надежным и применяется в особо нагруженных местах — на стыках с монтажными блоками, колоннами. Такие соединения делают строительные конструкции в целом трудно разрушаемыми. Due to the high density and viscosity of the plastics used in the facing panels and the combined materials associated with them, and the rigid bonding of the panels in the body, the structures are suitable for direct mounting on them of power-bearing devices loaded both statically and dynamically without additional reinforcing devices, such as require, for example, porous mineral materials - foam concrete, foam ceramics and the like, hollow bricks, masonry and plaster mortars based on chalk, gypsum, where the strength of the connection is not possible on small areas of support. It is this property that makes it possible to provide a very strong connection of structural elements through additionally mounted devices and transitions, such as wall branches, e.g. extensions, partitions during redevelopment, using a screw connection to one of the cladding panels. A through screw connection in the area of the lock thickenings is the most reliable and is used in especially loaded places - at the junctions with mounting blocks, columns. Such connections make building structures in general difficult to destroy.
Заявленный способ имеет явное преимущество перед широко применяемой технологией производства сооружений из сэндвич-панелей. Изобретение обеспечивает значительно более высокую прочность конструкций и нагрузочную способность при малом собственном весе. Также обеспечивается высокая степень безопасности и экологичность продукта, долговечность, низкая себестоимость массового производства, крайне простая технология строительства на месте, возможность транспортировки промышленно изготовленных элементов сооружений автотранспортом или посредством контейнерных перевозок, доставки собранных, готовых к эксплуатации сооружений в труднодоступные районы, возможность эксплуатации как самостоятельных строений жилого и технического назначения, так и как элементов модульного масштабного строительства. The claimed method has a clear advantage over the widely used technology for the production of structures from sandwich panels. EFFECT: invention provides significantly higher structural strength and load capacity with low own weight. It also provides a high degree of safety and environmental friendliness of the product, durability, low cost of mass production, extremely simple on-site construction technology, the ability to transport industrially manufactured elements of structures by road or by container transportation, delivery of assembled, ready-to-use structures to hard-to-reach areas, the ability to operate as independent buildings for residential and technical purposes, as well as elements of modular large-scale construction.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Строительный модуль сборной ограждающей конструкции, содержащий внешние облицовочные панели, снабженные замковыми элементами с внутренней стороны и ключевыми элементами на концах и удлиненные усилительные профили, расположенные между внешними облицовочными панелями с образованием полостей, отличающийся тем, что усилительные профили снабжены по меньшей мере четырьмя фиксирующими элементами, выполненными с возможностью зацепления с замковыми элементами внешних облицовочных панелей. 1. A building module of a prefabricated building envelope, containing external cladding panels equipped with locking elements on the inside and key elements at the ends and elongated reinforcing profiles located between the outer cladding panels with the formation of cavities, characterized in that the reinforcing profiles are equipped with at least four fixing elements made with the possibility of engagement with the locking elements of the outer facing panels.
2. Строительный модуль по п.1 , отличающийся тем, что содержит усилительные профили Н-образного, Х-образного сечения, профили с внутренним каналом или их комбинацию. 2. The building module according to claim 1, characterized in that it contains reinforcing profiles of H-shaped, X-shaped section, profiles with an internal channel, or a combination thereof.
3. Строительный модуль по п.1, отличающийся тем, что усилительные элементы соединены с внешними облицовочными панелями посредством заглушек, снабженных замковыми элементами для соединения с фиксирующими элементами усилительных профилей. 3. The building module according to claim 1, characterized in that the reinforcing elements are connected to the outer facing panels by means of plugs provided with locking elements for connection with the fixing elements of the reinforcing profiles.
4. Строительный модуль по п.1, отличающийся тем, что выполнен из полимерного, композитного материалов, керамики или металла. 4. The building module according to claim 1, characterized in that it is made of polymer, composite materials, ceramics or metal.
5. Строительный модуль по и.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть полостей заполнена вспененным полимерным материалом. 5. A building module according to claim 1, characterized in that at least part of the cavities is filled with a foamed polymer material.
6. Сборная ограждающая строительная конструкция, содержащая строительные модули по любому из и. 1-5; поворотные профили для соединения облицовочных панелей под углом, при этом поворотные профили снабжены замковыми элементами для соединения с ключевыми элементами на концах внешних облицовочных панелей и фиксирующими элементами усилительного профиля; монтажные профили для облицовки незакрытого вертикального торцевого среза горизонтально размещенного строительного модуля и содержащие вертикальный участок и горизонтальный участок, закрепленный к строительному модулю; монтажные блоки для соединения горизонтальных и вертикальных и/или наклонных строительных модулей, выполненные с возможностью крепления на горизонтальном участке монтажного профиля или строительного модуля и содержащие установочные элементы для крепления торцевой части усилительного профиля. 6. Prefabricated building envelope containing building modules according to any of and. 1-5; rotary profiles for connecting the cladding panels at an angle, while the rotary profiles are provided with locking elements for connection with key elements at the ends of the outer cladding panels and fixing elements of the reinforcing profile; mounting profiles for facing an open vertical end cut of a horizontally placed building module and containing a vertical section and a horizontal section fixed to the building module; mounting blocks for connecting horizontal and vertical and / or inclined building modules, made with the possibility of fastening on a horizontal section of the mounting profile or building module and containing mounting elements for fastening the end part of the reinforcing profile.
7. Сборная ограждающая строительная конструкция по п.6, отличающаяся тем, что полости, образованные между сборочными модулями и монтажными профилями заполнены вспененным полимерным материалом. 7. Prefabricated building envelope according to claim 6, characterized in that the cavities formed between the assembly modules and mounting profiles are filled with foamed polymer material.
PCT/RU2022/050208 2021-11-29 2022-06-30 Modular enclosing structure and structural module thereof WO2023096531A1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021134893 2021-11-29
RU2021134893 2021-11-29
RU2022117583 2022-06-29
RU2022117583A RU2022117583A (en) 2022-06-29 CONSTRUCTION MODULE OF A PREFABRICATED ENCLOSING STRUCTURE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023096531A1 true WO2023096531A1 (en) 2023-06-01

Family

ID=86540074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/050208 WO2023096531A1 (en) 2021-11-29 2022-06-30 Modular enclosing structure and structural module thereof

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023096531A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2380498C2 (en) * 2006-07-21 2010-01-27 Филь-Инзаль Корпорэйшн Reinforcement for reinforcing panel of heat-insulation concrete form, panel of heat-insulation concrete form, set of panels of heat-insulation concrete form, heat-insulation concrete form, heat-insulation concrete form for columns, heat-insulation concrete form for t-shaped wall and method of reinforcing panel of heat-insulation concrete form
JP5450016B2 (en) * 2009-12-07 2014-03-26 正 斉原 Concrete formwork
WO2018094468A1 (en) * 2016-11-26 2018-05-31 Armour Wall Group Pty Limited An improved building panel
RU2689013C1 (en) * 2018-08-15 2019-05-23 Виктор Николаевич Молодцев Profile for monolithic construction of walls simultaneously with facing
KR20200120005A (en) * 2019-04-11 2020-10-21 남궁민우 Foam assembly integrated with wall for architecture
RU2743286C1 (en) * 2020-08-06 2021-02-16 Владимир Алексеевич Полчанинов Compound screw of the permanent formwork block

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2380498C2 (en) * 2006-07-21 2010-01-27 Филь-Инзаль Корпорэйшн Reinforcement for reinforcing panel of heat-insulation concrete form, panel of heat-insulation concrete form, set of panels of heat-insulation concrete form, heat-insulation concrete form, heat-insulation concrete form for columns, heat-insulation concrete form for t-shaped wall and method of reinforcing panel of heat-insulation concrete form
JP5450016B2 (en) * 2009-12-07 2014-03-26 正 斉原 Concrete formwork
WO2018094468A1 (en) * 2016-11-26 2018-05-31 Armour Wall Group Pty Limited An improved building panel
RU2689013C1 (en) * 2018-08-15 2019-05-23 Виктор Николаевич Молодцев Profile for monolithic construction of walls simultaneously with facing
KR20200120005A (en) * 2019-04-11 2020-10-21 남궁민우 Foam assembly integrated with wall for architecture
RU2743286C1 (en) * 2020-08-06 2021-02-16 Владимир Алексеевич Полчанинов Compound screw of the permanent formwork block

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9982445B2 (en) Insulated concrete form and method of using same
US9951519B2 (en) Composite wall panel, wall system and components thereof, and a method of construction thereof
US6679021B2 (en) Modular wall segments
US20110047908A1 (en) High-strength insulated building panel with internal stud members
EP1266102A1 (en) Composite building components
AU2001239418A1 (en) Composite building components
US20080115455A1 (en) Foam core panel for prefabricated buildings
CA2872041A1 (en) Cross-laminated timber panel
RU2656260C2 (en) Method for constructing building having strong thermal insulation and building constructed by means of said method
US4702058A (en) Thermal structural wall panel
KR200352204Y1 (en) Foamed plastic hollow panel assembly
GB2478844A (en) A prefabricated wall panel with a structural support frame comprising concrete.
US20040035068A1 (en) Modular wall segments and method of making such segments
WO2007082356A1 (en) Thermal insulating composite panel, method of its production and building structures from such panels
US20210396002A1 (en) Modular construction system
RU2813733C1 (en) Construction of prefabricated energy-efficient enclosing structures with built-in reinforcing and mounting profile
RU87733U1 (en) BLOCK FORMWORK
WO2023096531A1 (en) Modular enclosing structure and structural module thereof
KR101375028B1 (en) the insulation complex panel with structural wood and the construct method of wall therewith
CZ2576U1 (en) Prefabricated layered structure for building perimeter walls
AU2014265071B2 (en) A building and methods of constructing the building
RU2812672C1 (en) Building structure and building containing such structure
EP3447207B1 (en) Blocks and modular building system
EP4206412A1 (en) Self-supporting structural panels and respective system of self-supporting structural panels
WO1990010128A1 (en) Construction element

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22899178

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1