Как и в любом другом здании, важно создать прочный фундамент, поскольку он обеспечивает основу для остальной конструкции. Чтобы улучшить тепловые характеристики здания, а также снизить расходы на строительство, для прототипа была спроектирована плита на фундаментном фундаменте.Типичные жилые фундаменты состоят из бетонных фундаментных стен, которые устанавливаются ниже линии промерзания на ненарушенной почве или утрамбованном гравии. Альтернативой земляным работам и установке фундаментных стен ниже линии промерзания является установка слоя жесткой изоляции горизонтально под всем зданием. Этот слой изоляции термически изолирует здание от земли, а также поддерживает геотермальное тепло земли под площадью здания и тем самым предотвращает морозное пучие у основания здания в зимние месяцы.Чтобы обеспечить теплоизоляцию фундамента, мы установили 6-дюймовую жесткую изоляцию из пенополистирола под всем зданием. Потенциальная опасность установки такой толщины жесткой изоляции заключается в том, что структура изоляции может перекрывать пустоты в уплотненном слое под зданием во время установки фундамента, но затем оседать под весом завершенной конструкции. Чтобы основание было полностью гладким и уплотненным, был уложен слой бетона и песка, называемый «текучей заливкой».Этот слой сильно пенобетона очень легко установить и использовать для создания ровного и полностью уплотненного основания. Результатом использования этих строительных слоев и систем является чрезвычайно хорошо изолированный и быстро устанавливаемый фундамент. Текучая заливка — это смесь крупного песка и цемента, которая сильно аэрируется, чтобы сделать ее — как вы уже догадались — текучей! Он выходил из грузовика, как пенистый молочный коктейль, и легко помещался в неглубокие формы. Когда текучий наполнитель затвердевает, он становится рассыпчатым и легко раскапывается или раскапывается, что позволяет точно настроить и выровнять подушку.Слой изоляции высокой плотности будет помещен поверх текучей засыпки, обеспечивая полный термический и влажный разрыв между землей и бетонным основанием здания. Комбинация текучей засыпки и теплоизоляции высокой плотности является фундаментальной деталью, которая обеспечивает прототип дома хорошо изолированным фундаментом по доступной цене. Вы можете прочитать больше сообщений в блоге о GO Home здесь.

Патент США на метод строительства стен с использованием впрыскиваемой уретановой пены между стеной и автоклавными бетонными блоками (AAC) Патент (Патент № 9,745,739, выданный 29 августа 2017 г.)

В данной заявке на патент делается ссылка на U.S. Предварительная заявка на патент, сер. № 61/966 518, поданной 25 февраля 2014 г. Вышеупомянутая заявка настоящим полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.

Настоящее изобретение обеспечивает новые системы и материалы для строительства стен для жилого и коммерческого строительства, которые включают в себя элементы из легких строительных материалов с пазами (например, блоки, панели и т.п.), множество соединительных устройств, направляющую. система и (инжектированный) пенополиуретан конструкционный.Система стеновых конструкций содержит блоки строительного материала, соединенные с каркасом здания с множеством соединительных устройств (например, зажимов), удерживаемых с возможностью скольжения в системе направляющих, которая прикреплена к структурному (например, несущему) каркасу здания. Компоненты стройматериала соединяются между собой подходящим вяжущим. В полость между каркасом и блоками стройматериала залита изоляционная структурная полиуретановая пена. Снаружи стены отделаны водонепроницаемой отделкой, например, цементной штукатуркой.Внутренняя часть стены поддается стандартным вариантам отделки.

Существует множество обычных строительных систем, используемых для проектов жилых и легких коммерческих зданий, в которых используется обшивка по дереву и / или легкие стальные рамы в сочетании с изоляцией и компонентами внешней облицовки. Как правило, эти строительные системы, хотя и широко используются, известны своими различными ограничениями, в том числе возможностью проникновения влаги, тепловыми мостами, проникновением воздуха, подверженностью гниению, появлению плесени и грибка, заражению, уязвимости к пожару и / или трудоемкости. трудоемкие или дорогие методы строительства.В дополнение ко многим традиционным системам строительства, упомянутым выше, в других строительных технологиях используются внешние стены, состоящие из бетона или варианта легкого бетона, известного как автоклавный газобетон (AAC). В то время как существующие методы строительства AAC могут смягчить некоторые из этих ограничений, наблюдаемых в обычных строительных материалах и методах строительства, в области строительства, как правило, все еще ищут ответы на ряд постоянных ограничений.

Например, Патент США.№ 6,510,667, Cottier et al. раскрывают процесс строительства стены, который включает в себя этапы возведения жесткого каркаса и прикрепления армированных волокном цементных листов к передней и задней сторонам каркаса для образования между ними пустоты. Эта пустота затем заполняется жидким цементным раствором из легкого заполнителя и дает возможность затвердеть. Легкая суспензия заполнителя для заполнения пустоты, образовавшейся между листами, может иметь обычный состав и может включать измельченный обрезок вспененного полистирола («крошку») или гранулы пенополистирола.Вяжущие листы могут содержать отвержденный в автоклаве продукт реакции метакаолина, портландцемента, кристаллического кремнеземистого материала и воды. Патент США В US 6,532,710, Terry, описана сплошная монолитная бетонная изолированная стеновая система, включающая 100% бетонную конструкцию на внутренних и внешних стенах зданий. Строительные материалы состоят из обычного бетона, который заливается внутри полости между двумя стойками, формируя стены по всему периметру здания.Легкий ячеистый материал из кварцита, извести и воды, известный как автоклавный газобетон (AAC), используется в качестве системы формирования внешних и внутренних стен, «оставаясь на месте». Две стены AAC проходят по всему периметру соответствующего здания. Две стены предназначены для образования полости, в которую заливается бетон. Анкерные болты, которые глубоко ввинчиваются в каждую сторону стен, висят в полости. В целях изоляции два листа фольгированной изоляции прикрепляются к внутренней стороне внешней стены анкерными болтами.Патент США В US 7,204,060, выданном Ханту, описана система для изготовления конструкций с использованием AAC. Первым шагом является строительство стеновой системы, которая включает первый ряд удлиненных блоков основания AAC для размещения на предварительно построенном фундаменте. Патент США В US 3943676, выданном Ickes, описан модульный строительный стеновой блок, содержащий слой твердого пенопласта и слой бетона, тесно связанные друг с другом вдоль границы раздела между слоями. Армирующий мат из проволочной сетки заделан в слой твердого пенопласта и заходит с помощью анкерных элементов в бетонный слой, который также может иметь заделанный в него дополнительный мат из проволочной сетки.Опубликованная заявка на патент США № 2008/0016803, Bathon et al. раскрывают древесно-бетонную композитную систему, которая включает деревянную конструкцию, промежуточный слой и бетонную конструкцию. Одиночный промежуточный слой состоит, например, из пластиковой пленки, пропитанной бумаги, битумного картона, пластикового изоляционного слоя, минерального изоляционного слоя, органического изоляционного материала, регенерирующего изоляционного материала и залитых и / или нанесенных материалов. , которые связываются и / или затвердевают позднее, e.г., деготь, клей, пластичные смеси. Ассортимент типов бетона, подходящих для бетонной конструкции, включает пенобетон. Опубликованная патентная заявка США № 2007/0062151, выданная Смиту, раскрывает композитную строительную панель, которая включает в себя каркас и бетонную плиту, изготовленные из пенобетона. К элементам рамы прикреплен армирующий слой. Каркас ориентирован на внутреннюю сторону конструкции, а бетонная плита — на внешнюю сторону конструкции.В открытой раме предусмотрены полости для установки сантехники, электропроводки и изоляции. Опубликованная патентная заявка США № 2008/0010920, выданная Андерсену, раскрывает способ строительства здания, в котором блоки и панели, изготовленные из автоклавного газобетона, используются в качестве структурных элементов, включая изолированные панели с жесткой сердцевиной из пенополиуретана / полиискоцианурата, прикрепленные к структурным элементам. с помощью металлических анкерных зажимов. Опубликованная заявка на патент США № 2005/0284100, Ashuah et al.раскрывают секцию стены, имеющую многослойную структуру, которая включает внешнюю вертикальную панель и внутреннюю вертикальную панель, разнесенные параллельно друг другу, дополнительно включающую в себя вертикальный изолирующий слой. Внешняя панель может быть построена из строительных блоков из бетона или AAC. Внутренняя панель может быть изготовлена ​​из дерева. Между панелями есть пространство, «ядро», которое включает в себя вертикальный слой бетона. Наружная поверхность внешней панели покрыта слоем покрытия, состоящим из материалов, выбранных из группы, состоящей из камня, мрамора, строительного раствора, дерева, алюминия, стекла, фарфора и керамики.Опубликованная патентная заявка США № 2001/0045070, выданная Ханту, раскрывает панели из газобетона в автоклаве, а также способ изготовления и использования таких панелей, в частности, для строительства жилых домов. Патент США В US 8240103, выданном Riepe, описана композитная строительная система и способ возведения стены, которая включает блоки AAC, соединенные с каркасом здания с множеством соединительных устройств. Блоки AAC соединяются друг с другом с помощью тонкослойного раствора. В полость между рамой и блоками AAC вводится структурная изоляционная пена, так что слой (или заполнение) пены образуется на месте после расширения и отверждения.А внешняя сторона стен AAC отделана водостойкой цементной штукатуркой. Рипе описывает множество соединительных устройств, имеющих выступы (то есть штыри), которые входят в пазы в верхней и нижней части блоков AAC. Отдельные соединительные устройства прикрепляются непосредственно и без скольжения (например, с помощью винтов) к внешней поверхности каркаса здания горизонтально ориентированными рядами, соответствующими пазам в верхней и нижней части блоков AAC. Каждый элемент каркаса здания может иметь от 1, 2, 3, 5, 10, 20, 50 или более соединительных устройств, жестко прикрепленных к нему.Патент США. Патент №8,240,103 полностью включен в данное описание посредством ссылки.

В области строительных материалов и строительных систем был достигнут ряд достижений, о чем свидетельствует использование блоков AAC и соединительных устройств, описанных в патенте США No. Патент № 8,240,103. Тем не менее, необходимы системы и материалы для строительства стен, подходящие для жилых, коммерческих и других строительных проектов, которые существенно улучшают, по крайней мере, некоторые из недостатков существующих традиционных методов строительства и / или строительных технологий, таких как сокращение трудозатрат во время строительства и / или других требования к установке.Предполагается, что экономия рабочей силы во время строительства и монтажа снизит общие затраты и позволит добиться большей эффективности здания.

Настоящее изобретение обеспечивает новые системы и материалы для строительства стен для жилого и коммерческого строительства, которые включают в себя элементы из легких строительных материалов с пазами (например, блоки, панели и т.п.), множество соединительных устройств, направляющую. система и (инжектированный) пенополиуретан конструкционный.Система стеновых конструкций содержит блоки строительного материала, соединенные с каркасом здания с множеством соединительных устройств (например, зажимов), удерживаемых с возможностью скольжения в системе направляющих, которая прикреплена к структурному (например, несущему) каркасу здания. Компоненты стройматериала соединяются между собой подходящим вяжущим. В полость между каркасом и блоками стройматериала залита изоляционная структурная полиуретановая пена. Снаружи стены отделаны водонепроницаемой отделкой, например, цементной штукатуркой.Внутренняя часть стены поддается стандартным вариантам отделки.

В особенно предпочтительных вариантах осуществления строительные системы и способы по настоящему изобретению включают и используют блоки из легкого строительного материала, содержащие блоки из автоклавного газобетона (AAC). AAC не горит, и 4 ″ материала блока AAC получили 4-часовой рейтинг огнестойкости. Единицы материала AAC могут быть в форме блоков, панелей или любого подходящего готового размерного продукта AAC.

AAC — конструкционный продукт, состоящий из смеси цемента, извести, воды, песка и алюминиевого порошка.Для производства AAC цемент смешивают с известью, кварцевым песком, водой и алюминиевым порошком и заливают в форму. Другие материалы могут быть добавлены или заменены в смесь AAC, включая, но не ограничиваясь, пылевидную топливную золу. Реакция между алюминием и цементом вызывает образование микроскопических пузырьков водорода, которые расширяют цемент примерно в пять раз по сравнению с его первоначальным объемом, чтобы заполнить предварительно выбранную форму. После испарения водорода газобетон разрезают на размер и выдерживают паром в автоклаве.Готовые изделия можно разрезать и обрабатывать на детали с точными размерами, просверливать сквозные отверстия или нарезать канавки, как указано. На строительной площадке блоки AAC (например, блоки или панели) можно соединять с помощью тонкослойного раствора.

В качестве интегрированной строительной системы настоящее изобретение, включающее стены, построенные из блоков AAC, обеспечивает множество преимуществ для жилых и коммерческих зданий, включая, помимо прочего, высокое тепловое сопротивление, предотвращение тепловых мостов, обеспечение повышенной защиты от повреждения водой, паром повреждение, пожар, гниение, повреждение плесенью или плесенью, повреждение от мороза и повреждение насекомыми, будучи ударопрочным, уменьшая потребность в покраске или обслуживании; отсутствие каких-либо токсичных соединений; обеспечивает более высокий акустический барьер и более высокую прочность на сдвиг.Кроме того, строительная система легка для транспортировки и строительства и совместима с существующей сантехникой, электропроводкой, кровлей, внешней штукатуркой и обычно используемыми видами внутренней отделки.

Хотя в некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящие строительные системы оптимизированы для возведения стен из блоков AAC, зажимные крепежи, направляющая система и компоненты уголка полки настоящего изобретения не ограничиваются применимостью только к строительным материалам AAC. Например, в некоторых других вариантах осуществления дополнительные и / или заменяющие элементы из легкого строительного материала с подходящими свойствами для использования с настоящим изобретением специально предусмотрены для использования в строительстве стен (например,g., глиняные сотовые блоки, биокомпозитные блоки, содержащие переработанные или экологически чистые вспомогательные материалы, такие как конопля, древесная щепа, летучая зола, переработанный заполнитель и т.п.). В других вариантах осуществления предусмотрены бетонные блоки с различными добавками и / или наполнителями и т.п., которые в противном случае обладают одним или несколькими желательными свойствами, упомянутыми для строительных материалов AAC.

Настоящее изобретение обеспечивает определенные усовершенствования по сравнению с существующими системами и компонентами стеновых конструкций AAC.Примечательно, что недавний патент США No. В US 8240103 описана составная строительная система и способ возведения стен, которые включают блоки AAC, соединенные с каркасом здания с множеством соединительных устройств. Патент США. В US 8,240,103 был продвинут уровень конструкторского искусства, введя описанную здесь систему фиксированных зажимов. Настоящее изобретение описывает усовершенствование по сравнению с патентом США No. № 8,240,103, обеспечивая систему направляющих, которая удерживает множество соединительных устройств с возможностью скольжения.Системы и способы по настоящему изобретению требуют сравнительно меньше труда и времени на установку, чем существующие строительные системы AAC, и обеспечивают большую гибкость при сборке стен.

В одном предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение обеспечивает новые строительные материалы и способы возведения стен, которые включают множество уложенных друг на друга блоков AAC, которые прикреплены к каркасу здания (например, деревянные стойки, металлические стойки, бетон и т.п.) с помощью множество соединительных устройств (например,g., зажимы), которые входят в одну или несколько канавок на поверхности блоков. Предпочтительно блоки AAC имеют одну или несколько непрерывных канавок либо на их верхней, либо на нижней поверхностях; однако также предусмотрены прерывисто расположенные канавки на любой / обеих этих поверхностях. Канавки в блоках AAC могут быть центрированы или смещены по центру на определенной поверхности. В предпочтительных вариантах осуществления канавка на одной поверхности (например, верхней поверхности) блока AAC имеет соответствующую канавку в той же транзакционной плоскости на противоположной поверхности блока (например,г., нижняя поверхность). Легкие строительные блоки, используемые в композициях и способах по настоящему изобретению, могут содержать одну или несколько канавок в 1-2-3-4-5 или 6 поверхностях (ах) соответствующего элемента.

В другом варианте осуществления изобретения верхняя и нижняя канавки элементов из легкого строительного материала (например, блоков AAC) составляют пространство глубиной примерно ½ дюйма, шириной примерно дюйма и, более предпочтительно, шириной примерно дюйма.

В предпочтительном варианте соединительные устройства содержат зажимы.Множество зажимов удерживаются с возможностью скольжения в системе направляющих, которая прикреплена горизонтально к внешней поверхности (лицевой стороне) несущего каркаса здания (например, деревянных или металлических шпилек и т.п.). К внешней поверхности каркаса здания прикреплено множество рельсов. Секции направляющих размещаются встык последовательно, так что соответствующие секции образуют непрерывную интегрированную дорожку желаемой длины на внешней поверхности каркаса здания (например, на уровне фундамента здания).Однако следует отметить, что способы возведения стен, включающие зажимные крепления и секции путевой системы по настоящему изобретению, в равной степени применимы к конструкции внутренних стен, где участки пути дополнительно или вместо них прикреплены к внутренней части. поверхность каркаса здания.

Направляющие оптимизированы в поперечном сечении для скольжения, удерживая несколько зажимов по их длине. После того, как зажимы расположены в секции дорожки, они ортогонально расположены между дорожкой и блоками AAC.Блоки AAC отделяются от каркаса здания за счет общей длины зажимов и направляющих секций системы. Это образует первую пустоту между внутренней поверхностью блоков AAC и внешней поверхностью каркаса здания. Вторая пустота образуется из-за ширины несущих элементов каркаса здания (например, размерных деревянных стоек 2 ″ × 4 ″ или 2 ″ × 6 ″ и т.п., и / или металлических стоек), измеренной от от внутренней поверхности элементов каркаса здания до внешней поверхности элементов.Первая и вторая пустоты, соответственно, образуют полость, в которую вводится конструкционная изоляционная пена. Последовательные ряды (т. Е. Ряды) блоков AAC соединяются тонкослойным раствором. Последовательные ряды блоков ACC образуют поверхность стены, внешняя сторона которой предпочтительно покрыта водонепроницаемой отделкой, такой как отделка цементной штукатуркой. В предпочтительном варианте осуществления нижний ряд блоков AAC имеет канавки на нижней поверхности, и эта канавка входит в зацепление с помощью уголка полки, установленного на основании стены.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретение включает композитную конструкционную систему, соединяющую раму и блоки AAC, причем система содержит: несущую раму и, по меньшей мере, один промежуточный слой инжектированной полиуретановой пены, блок блока AAC, в котором одна сторона блок обращен к несущей раме (например, к внутренней поверхности блока ACC), и, кроме того, по крайней мере, один промежуточный слой пенополиуретана расположен между несущей рамой и блоками AAC, чтобы соединить несущую кадр и блоки AAC; и множество соединительных устройств (зажимов), удерживаемых с возможностью скольжения на рельсе между несущей рамой и бетонным строительным элементом AAC.

Строительные системы и материалы по настоящему изобретению совместимы с деревянным каркасом, тяжелым деревянным каркасом, стальным каркасом или тяжелым стальным каркасом со стальным заполнением шпильками. В одном варианте осуществления настоящего изобретения несущая рама изготовлена ​​по меньшей мере из одного материала из группы материалов, состоящей из массивной древесины, деревянных материалов, конструкционных деревянных изделий, древесных композитных материалов, стали, алюминия, бетона, пластмасс и других материалов. композиты, переработанные и экологически чистые материалы или другие подходящие материалы.В одном варианте осуществления настоящего изобретения несущая рама содержит материал, выбранный из группы, состоящей из дерева и металла. В предпочтительных вариантах осуществления несущая рама в противном случае не имеет оболочки.

В дополнительном варианте осуществления каждое из множества соединительных устройств (например, зажимные зажимы) содержит, по меньшей мере, первый конец (первый конец), который вставляется в систему направляющих, которая прикреплена к несущей раме, и второй конец. (второй конец), который заканчивается, по меньшей мере, одной поверхностью крепления, а более предпочтительно двумя поверхностями крепления (т.е.е., заглушка (и) блокировки). Поверхности крепления оптимизированы для зацепления канавки в элементе из легкого строительного материала, таком как блок AAC. Более конкретно, в некоторых предпочтительных вариантах осуществления множество соединительных устройств содержит застежки-клипсы. В предпочтительных вариантах осуществления первый конец каждой соответствующей застежки-клипсы содержит две сжимаемые ножки, имеющие поперечное сечение примерно Y-образной формы. В предпочтительных вариантах реализации каждая из соответствующих ножек заканчивается крючком в форме (например,г., полукруглый) элемент. Таким образом, концы ножек образуют зазор (пространство) между собой, когда они не сжимаются. В одном предпочтительном варианте осуществления зазор, когда ножки не сжимаются, измеренный в самой широкой точке на внутренних поверхностях ножки, составляет от примерно дюйма до примерно 6 дюймов, более предпочтительно от примерно дюйма до примерно 3 дюймов, а более предпочтительно от примерно ¾ ″ до примерно 1¼ ″. В других вариантах реализации зазор составляет примерно 1 дюйм.

В особенно предпочтительных вариантах реализации Y-образные ножки могут сжиматься установщиком стеновой системы (например,грамм.; каменщик), просто используя силу пальцев так, чтобы ножки сдвинулись вместе относительно зазора и центральной оси застежки-клипсы. После сжатия ножки зажимной застежки вставляются в канал секции гусеницы, и сила сжатия снимается так, что ноги возвращаются в свою приблизительную форму предварительного сжатия и ориентацию в канале секции гусеничной системы, тем самым создавая небольшое натяжение между ногами и участком гусеницы. Поперечное сечение отрезков гусеницы оптимизировано для скользящего удержания вставленных в них зажимов.Второй конец каждой соответствующей застежки-клипсы содержит конец, имеющий поперечное сечение примерно Т-образной формы. Т-образная секция содержит два выступа (т. Е. Штырей), ориентированных под прямым углом относительно основного корпуса застежки-клипсы. Заглушки блокировки, содержащие Т-образный конец зажимных креплений, оптимизированы для зацепления соответствующих канавок на одной или нескольких поверхностях элементов из легкого строительного материала (например, блоков AAC). В предпочтительном варианте осуществления заглушки компонентов застежки-клипсы содержат выступы длиной примерно ½ дюйма и шириной примерно дюйма.Однако следует отметить, что различные размеры выступа штыря (и размеры канавки) возможны в пределах общих вариаций ввиду желания достичь достаточного зацепления канавок в элементах из легкого строительного материала штырями зажима.

В дополнительном варианте осуществления множество соединительных устройств (например, зажимов) содержат материал, выбранный из группы, состоящей из подходящих металлов (например, алюминия, стали и т.п.), пластмасс и композитных материалов.Соединительные устройства (например, зажимные зажимы) должны быть изготовлены из материала или комбинации материалов, которые обеспечивают достаточный уровень эластичности после повторяющихся деформаций, чтобы устройство могло вернуться к своей первоначальной форме. В предпочтительном варианте осуществления застежки-клипсы изготовлены из пластика, а более предпочтительно из АБС-пластика, хотя возможны и другие материалы, такие как подходящие металлы и композиты.

В предпочтительных вариантах реализации гусеничная система по настоящему изобретению имеет дорожку для приема и удержания с возможностью скольжения множества зажимных застежек.Не ограничиваясь какой-либо конкретной конфигурацией, предпочтительно, чтобы гусеница имела в поперечном сечении примерно С-образную форму. Основной корпус гусеничной системы предпочтительно имеет как на верхнем, так и на нижнем краях короткий выступ под прямым углом от него. Эти выступы верхнего и нижнего краев заканчиваются двумя противоположными загнутыми внутрь скосами / выступами, которые надежно входят в зацепление с крючком соответствующей формы (например, полукруглым), находящимся на конце каждой из соответствующих Y-образных секций ножек на первом конце зажима. застежка.В некоторых вариантах реализации два противоположных скоса, повернутых внутрь, имеют полукруглое сечение. Ножковая часть зажимной застежки при сжатии, вставке и последующем освобождении входит в зацепление с противоположными скосами канала на верхнем и нижнем краях U-образной направляющей системы. В вариациях конструкции предусматривается любое поперечное сечение направляющей и поперечное сечение ножки зажимной застежки, которые обеспечивают достаточное натяжение и способность скольжения.

В некоторых вариантах реализации участки пути содержат материал, выбранный из группы, состоящей из подходящих металлов (например,g., алюминий, сталь и т.п.), пластмассы и композитные материалы. Секции пути должны быть изготовлены из материала или комбинации материалов, которые обеспечивают достаточный уровень эластичности после повторяющихся деформаций, чтобы устройство могло вернуться к своей первоначальной форме.

Длина отдельных участков пути не ограничена. Действительно, длина соответствующих участков пути определяется производством, транспортировкой и хранением, а также обращением и установкой на месте.В предпочтительных вариантах реализации ряд участков пути прикрепляется к внешней поверхности несущего каркаса здания с помощью множества правильно или неравномерно расположенных крепежных устройств, включая, помимо прочего, один или несколько винтов, болтов, гвоздей, заклепки, клеи и тому подобное. В случаях, когда устройства крепления пересекают участки пути, предполагается, что участки пути либо предварительно изготовлены, либо модифицированы (например, просверлены, пробиты или вырезаны) на месте, чтобы иметь достаточное количество отверстий для размещения устройств крепления.В одном варианте осуществления участки пути прикреплены к несущему каркасу с помощью множества винтов. В особенно предпочтительных вариантах осуществления винты содержат самосверлящие винты с одноранговым приводом. В предпочтительном варианте осуществления множество секций путевой системы прикреплено к одной или нескольким опорным секциям пути (например, балкам), которые прикреплены горизонтально (относительно фундамента здания) к внешней поверхности несущего каркаса. . Множество опорных секций пути можно прикрепить к внешней поверхности несущего каркаса с помощью любого обычного крепежного устройства, включая, помимо прочего, винты, болты, гвозди, заклепки, клеи и т.п.В предпочтительных вариантах реализации множество опорных секций пути прикреплено гвоздями. В другом предпочтительном варианте осуществления множество опорных секций пути прикреплено винтами.

В другом варианте осуществления опорные секции пути содержат материал, выбранный из группы, состоящей из подходящей древесины, древесных композитов, металлов (например, алюминия, стали и т.п.), пластиков, таких как АБС-пластик, пултрузионного стекловолокна и композитных материалов. материалы. В предпочтительном варианте осуществления опорные секции пути состоят из дерева или древесных композитов.Древесина и древесные композитные материалы, подходящие для опорных секций пути, включают, но не ограничиваются ими, 1 ″ × 3 ″, 1 ″ × 4 ″, 1 ″ × 5 ″, 1 ″ × 6 ″, 2 ″ × 4 ″, 2 ″. × 6 ″, 2 ″ × 8 ″, 4 ″ × 4 ″, 4 ″ × 6 ″ и т.п., а также их размерные размеры и их метрические эквиваленты. Горизонтальные опорные секции пути называются «балками».

В других вариантах осуществления строительные материалы и сопутствующие методы строительства настоящего изобретения обеспечивают и используют цельные интегрированные опорные секции (балки) с секциями путевой системы.В других вариантах осуществления строительные материалы и сопутствующие способы строительства по настоящему изобретению обеспечивают одну или несколько секций горизонтальных опор пути (балок), прикрепленных к одной или множеству секций системы пути перед установкой опор пути на несущую обрамление.

В предпочтительных вариантах осуществления первый ряд установленных блоков из легкого строительного материала (например, блоков AAC) входит в зацепление с помощью одного или нескольких из множества уголков полок, прикрепленных к нижней части несущих элементов крепления.В предпочтительных вариантах осуществления угол полки имеет поперечное сечение примерно L-образной формы, так что угол полки определяется как прямой угол, имеющий вертикальную ножку и горизонтальную ножку, при этом вертикальная ножка прикреплена к несущей стойке и горизонтальной ножке. оканчивается вертикальным выступом (например, непрерывным или прерывистым шлейфом блокировки). В другом варианте осуществления изобретения вертикальная полка уголков полки содержит широкое основание, которое сужается по мере продвижения вверх, образуя наклонную поверхность, обращенную в сторону от несущей рамы.В особенно предпочтительных вариантах осуществления заглушка уголка полки входит в зацепление с нижним пазом элементов из легкого строительного материала, размещенных на угловых секциях. Канавка на нижней поверхности каждого из первого ряда блоков AAC в секции стены входит в зацепление за счет собственного угла.

В другом варианте осуществления уголки полок содержат материал, выбранный из группы, состоящей из подходящих металлов (например, алюминия, стали и т.п.), пластмасс, таких как АБС-пластик, пултрузионное стекловолокно и композитных материалов.В предпочтительном варианте осуществления уголки полок состоят из пултрузионного стекловолокна и / или армированного волокном пластика. В предпочтительных вариантах реализации множество секций уголка полки прикрепляют к внешней поверхности несущего каркаса здания с помощью множества правильно или неравномерно расположенных крепежных устройств, содержащих, помимо прочего, один или несколько винтов, болтов, гвозди, заклепки, клеи и т.п. В случаях, когда крепежные устройства пересекают углы полки, предполагается, что углы полки либо предварительно изготовлены, либо изменены на месте с достаточным количеством отверстий для размещения крепежных устройств.В предпочтительном варианте осуществления секции уголка полки прикреплены к несущему каркасу с помощью множества винтов. В особенно предпочтительных вариантах осуществления винты содержат самосверлящие винты с одноранговым приводом.

В другом варианте осуществления изобретения способы дополнительно включают этап помещения выравнивающего раствора в любые зазоры под углами полок.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения способы дополнительно включают этап прикрепления вертикальных ножек множества уголков полки к несущей раме предпочтительно в горизонтальной ориентации; тем не менее, одна или несколько угловых секций полки также могут быть прикреплены вертикально к несущей раме.

Кроме того, предпочтительные зажимные зажимы, секции направляющей системы и секции уголка полки содержат материалы, демонстрирующие одно или несколько желаемых свойств, включая, но не ограничиваясь этим, достаточно устойчивы к химическому разложению, огнестойкость, плесень, плесень, устойчивость к повреждениям насекомыми и грызунами, высокая ударопрочность, высокая прочность на сдвиг, достаточная обрабатываемость в широком диапазоне температур окружающей среды, минимальное образование тепловых мостиков или его отсутствие и / или легкий вес.Конкретные размеры направляющей системы, зажимов и углов полок не являются критическими для успешного развертывания строительных систем и строительных материалов, если достигаются желаемые свойства стен в отношении прочности, жесткости, пластичности, теплоизоляции, огнестойкости. устойчивость к повреждениям от насекомых, гниль, плесени и плесени, гидроизоляция и т.п.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения несущая рама и бетонная конструкция AAC возводятся на бетонном фундаменте.Однако настоящее изобретение не ограничивается выбором основания или фундамента для использования со способами возведения стен и системами строительных материалов, так как настоящее изобретение может быть адаптировано для использования с любой стандартной техникой строительства (например, фундаменты из плит, фундаментные стены, и тому подобное). В другом варианте осуществления настоящего изобретения фундамент представляет собой бетонный фундамент. В другом варианте осуществления изобретения способы строительства дополнительно включают этап крепления первого множества соединительных устройств и / или угловых секций полки к фундаменту.

В одном варианте осуществления изобретения способы дополнительно включают этап добавления клея в верхние и / или нижние канавки блоков AAC перед их размещением на стене. Подходящие клеи включают, помимо прочего, тонкослойный строительный раствор и клеи оружейного качества.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения расстояние между внешней поверхностью несущей рамы и внутренней поверхностью бетонной конструкции из AAC составляет от примерно 1 дюйма до примерно 10 дюймов или более, предпочтительно от примерно 1½ дюйма до примерно 8 дюймов, более предпочтительно от примерно 1½ дюйма до примерно 6 дюймов и даже более предпочтительно от примерно 1½ дюйма до примерно 4 дюймов.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения полость, созданная с использованием элементов легкого строительного материала (например, блоков AAC), соединительных устройств (например, зажимов), секций системы направляющих и секций уголка полки настоящего изобретения частично заполнены вспененным структурным пенополиуретаном. В другом варианте осуществления изобретения единственный промежуточный слой (наполнитель) пенополиуретана имеет ширину от примерно 1 дюйма до примерно 10 дюймов, или от примерно 2 дюймов до примерно 10 дюймов или более, более предпочтительно, от примерно 2 дюймов до примерно 8 дюймов и даже более предпочтительно от примерно 3½ дюймов до примерно 6 дюймов.

Подходящие пенополиуретаны для инъекций включают пенополиуретаны, имеющие проницаемость для водяного пара примерно менее одного проницаемости на квадратный метр и тепловые характеристики примерно R-5 (или более) на дюйм или более, и / или общее значение интегрированной системы стенок примерно Р-40. Подходящие пенополиуретаны включают, но ограничиваются ими, пенополиуретаны с закрытыми ячейками, имеющие плотность около двух фунтов. Однако настоящее изобретение не ограничивается какими-либо конкретными полиуретановыми и / или полиуретановыми конструкционными пенами.Действительно, пены, подходящие для использования с настоящим изобретением, обладают по меньшей мере одной, а более предпочтительно несколькими из следующих подходящих характеристик: непроницаемость (т.е. от примерно 100 до примерно 90 до примерно 80-70% непроницаемости) для паров и воды, термобарьерные свойства, сопротивление / предотвращение образования тепловых мостов, звукоизоляционные / защитные свойства, свойства поглощения ударов, нулевое (или приемлемо низкое) выделение токсичных и / или вредных паров, огнестойкость и, что важно, необходимые адгезионные качества.

В другом варианте осуществления изобретения внешняя отделка может быть нанесена на внешнюю поверхность бетонной конструкции из AAC. В одном варианте осуществления изобретения внешняя отделка включает отделку из цементной штукатурки. В еще одном варианте осуществления цементная штукатурная отделка включает водонепроницаемую штукатурную отделку, модифицированную или иным образом.

В другом варианте осуществления изобретения любая стандартная внутренняя отделка может быть нанесена на внутреннюю поверхность несущей рамы (т.е.е., занимаемое пространство). В одном варианте осуществления изобретения внутренняя отделка включает любые стандартные материалы и / или методы внутренней отделки стен, такие как гипсокартон, включая, помимо прочего, гипсокартон, гипсокартон, стеновую плиту, гипсокартон, штукатурку, древесину и композитные деревянные панели для изделий из дерева, бетонные панели, плитка и тому подобное.

Настоящее изобретение обеспечивает множество преимуществ по сравнению с существующими строительными системами. В некоторых вариантах осуществления композиции и способы по настоящему изобретению включают улучшение U.С. Пат. № 8,240,103.

В композитной строительной системе, имеющей: несущую (без оболочки) раму и легкую бетонную конструкцию, а также внутреннюю полость (шириной не менее 1 дюйма) между несущей рамой и легкой строительной единицей, при этом одна сторона конструкции из легкого бетона обращена к несущей (без оболочки) раме, при этом несущая (без оболочки) рама приклеивается к элементу из легкого бетона с использованием, по меньшей мере, одного слоя ( инжектированная) полиуретановая пена, помещенная между несущей (необшитой) рамой и легким бетоном, полностью заполняющим внутреннюю полость, при этом слой пенополиуретана предотвращает тепловые мосты между несущей (без оболочки) рамой и легким бетоном ; и множество соединительных устройств между несущей (не обшитой) рамой и конструкцией из легкого бетона, при этом усовершенствование включает в себя множество соединительных устройств, удерживаемых с возможностью скольжения в секции рельсовой системы.

Изобретение также включает способ возведения стены, включающий следующие этапы: а) возведение несущего каркаса, имеющего внутреннюю облицовочную поверхность и внешнюю облицовочную поверхность, на опоре, такой как обычный фундамент или плита; б) прикрепление первого множества угловых секций полки (поверх фундамента) на внешней поверхности несущей рамы, при этом каждая из угловых секций полки содержит выступающую вверх стопорную заглушку, при этом каждая из угловых секций полки размещается так, чтобы блокировочная заглушка выходила вверх от фундамента дальше от несущей рамы; c) размещение первого множества элементов из легких строительных материалов (например,g., блоки AAC) наверху угловых секций полки, внешних по отношению к несущей раме, путем вставки фиксирующих заглушек размещенных первых множества угловых секций полки в нижнюю канавку на каждом элементе из легкого строительного материала, так что вертикальная внутренняя полость создается между несущей рамой и первым множеством элементов из легкого строительного материала, при этом каждая единица из легкого строительного материала дополнительно содержит верхнюю канавку, при этом множество элементов из легкого строительного материала имеют внутреннюю поверхность, обращенную к несущей раме, и противоположная внешняя поверхность; d) прикрепление первого множества опорных секций пути к внешней поверхности внешней поверхности несущей рамы; e) прикрепление первого множества секций путевой системы к первому множеству опорных секций пути; f) вставка первого множества соединительных устройств (например,g., зажимные крепления) в первое множество секций рельсовой системы, так что первое множество соединительных устройств удерживается с возможностью скольжения в первом множестве секций рельсовой системы, при этом каждое из первого множества соединительных устройств содержит нисходящий фиксирующий шлейф и восходящий заглушка блокировки, дополнительно в которой каждое из первого множества соединительных устройств размещено таким образом, что нижняя заглушка блокировки вставляется в верхнюю канавку первого множества элементов легкого строительного материала; г) нанесение слоя клея (например,g. тонкослойный раствор) на верхнюю поверхность первого множества элементов легкого строительного материала; h) размещение второго множества легких строительных элементов непосредственно поверх первого множества элементов из легких строительных материалов, при этом каждый из элементов имеет верхнюю канавку и нижнюю канавку, при этом верхний фиксатор первого множества соединительных элементов вставляется в нижний паз второго множества элементов легкого строительного материала; i) повторение этапов (d) — (h) до тех пор, пока не будет достигнута желаемая высота внешней стены и не будет достигнута вертикальная внутренняя полость, разделяющая легкие блоки строительных материалов и несущий каркас; j) нанесение внешней отделки (например,g., двухслойная цементная штукатурка) на внешнюю поверхность блоков из легких строительных материалов; k) впрыскивание пенополиуретана в вертикальную внутреннюю полость и обеспечение возможности расширения и отверждения пенополиуретана; и l) нанесение внутренней отделки на внутреннюю поверхность несущей рамы. Следует понимать, что точный порядок этапов, описанный здесь, может быть изменен или заменен до тех пор, пока желаемая стенка будет достигнута.

Изобретение также включает способ возведения стены, включающий этапы: a) возведение несущего каркаса, имеющего внутреннюю облицовочную поверхность и внешнюю облицовочную поверхность, на опоре, такой как обычный фундамент или плита; б) прикрепление первого множества угловых секций полки поверх фундамента на внешней поверхности несущей рамы, при этом каждая из угловых секций полки содержит выступающую вверх стопорную заглушку, при этом каждая из угловых секций полки размещается таким образом, что блокировочная заглушка проходит в направлении вверх от фундамента, удаленного от несущей рамы; c) размещение первого множества блоков AAC поверх угловых секций полки, внешних по отношению к несущей раме, путем вставки фиксирующих заглушек размещенных первых множества угловых секций полки в нижнюю канавку на каждой блоке из легкого строительного материала, так что между несущей рамой и первым множеством блоков AAC создается вертикальная внутренняя полость, при этом каждая единица из легкого строительного материала дополнительно содержит верхнюю канавку, при этом множество блоков AAC имеют внутреннюю лицевую поверхность, обращенную к несущей раме, и противоположная внешняя облицовочная поверхность; d) прикрепление первого множества опорных секций пути (например,ж., балки) на внешней поверхности внешней поверхности несущего каркаса; e) прикрепление первого множества секций путевой системы к первому множеству опорных секций пути; f) вставка первого множества зажимных зажимов в первое множество секций системы направляющих таким образом, чтобы первое множество зажимных приспособлений удерживалось с возможностью скольжения в первом множестве секций системы направляющих, где каждый из первого множества зажимных зажимов содержал нисходящую заглушку блокировки. и восходящую заглушку блокировки, дополнительно в которой каждая из первого множества зажимных зажимов размещена так, что нисходящая заглушка блокировки вставляется в верхнюю канавку первого множества блоков AAC; г) нанесение слоя клея (например,g. тонкослойный раствор) на верхнюю поверхность первого множества блоков AAC; h) размещение второго множества блоков AAC непосредственно поверх первого множества блоков AAC, при этом каждый из блоков имеет верхнюю канавку и нижнюю канавку, дополнительно при этом верхняя блокирующая заглушка первого множества соединений вставляется в нижнюю канавку. второго множества блоков AAC; i) повторение этапов (d) — (h) до тех пор, пока не будет достигнута желаемая высота внешней стены и вертикальная внутренняя полость, разделяющая блоки AAC и несущую раму; j) нанесение внешней отделки на внешнюю поверхность блоков AAC; k) впрыскивание пенополиуретана в вертикальную внутреннюю полость и обеспечение возможности расширения и отверждения пенополиуретана; и l) нанесение внутренней отделки на внутреннюю поверхность несущей рамы.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что соединения между разнородными материалами (а иногда и схожими материалами) и любыми выступами в готовых стенах (например, двери, окна, трубопроводы, воздуховоды, конструктивные элементы и т. Д.) Могут выиграть от необязательное включение одного или нескольких подходящих отливов, встречных отливов, колпачков, гибких герметиков, герметиков (например, силиконизированных герметиков), строительных растворов, клеев и т.п. для ограничения проникновения воды и / или пара и / или для обеспечения стабильности.

Ряд стандартных методов испытаний известен в области проектирования конструкций и связанных со строительством технологий, подходящих для количественной оценки желаемых характеристик интегрированных строительных систем и композиций (или их компонентов) по настоящему изобретению, таких как, но не ограничиваясь, уровнями водо- и паронепроницаемость, термобарьерные свойства, сопротивление / предотвращение образования тепловых мостиков, акустические свойства гашения / защиты (например, где значение STC составляет около 41 и / или значение OITC составляет около 33), поглощение ударов, прочность на сдвиг, пластичность для сейсмостойкости, адгезионные качества, огнестойкость / защита, нулевое (или приемлемо низкое) выделение токсичных и / или вредных газов, устойчивость к гниению, плесени, насекомым и животным и т.п.Специалисты в данной области техники смогут выбрать желаемые свойства различных компонентов систем и материалов стеновых конструкций для соответствующих жилых и / или коммерческих строительных проектов с учетом местных, государственных, национальных и / или федеральных строительных норм и правил, и / или условности, соблюдаемые в определенной области. В предпочтительных вариантах осуществления системы и материалы стеновых конструкций испытываются в соответствии с одним или несколькими тестами Американского общества испытаний и материалов («ASTM») и доказывают их пригодность для использования по назначению (например.g., ASTM C 518, ASTM D1622, ASTM D 2126, ASTM E84, ASTM E90, ASTM E96, ASTM E283, ASTM E330, ASTM E331, ASTM E564 и / или TAS 201, TAS 203 и т.п.).

Существуют дополнительные признаки изобретения, которые будут описаны ниже и составляют предмет прилагаемой формулы изобретения. В этом отношении, прежде чем подробно объяснять по крайней мере один вариант осуществления изобретения, следует понимать, что изобретение не ограничивается в своем применении деталями конструкции и компоновкой компонентов или этапами конструкции, изложенными в нижеследующем. описания или проиллюстрированы на чертежах.Изобретение допускает другие варианты осуществления и может быть реализовано на практике и реализовано различными способами. Понятно, что используемые здесь фразеология и терминология предназначены для целей описания и не должны рассматриваться как ограничивающие.

Для лучшего понимания изобретения, его эксплуатационных преимуществ и конкретных целей, достигаемых при его использовании, следует сделать ссылку на сопроводительные чертежи и описательный материал, в которых проиллюстрированы предпочтительные варианты осуществления изобретения.Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего описания предпочтительного варианта (ов) осуществления, взятого вместе с прилагаемыми чертежами, которые иллюстрируют в качестве примера принципы изобретения.

РИС. 1А показан вид в изометрии типичного участка стенной системы в сборе. ИНЖИР. 1В показан типичный вид стенной системы в сборе с внешней стороны здания.ИНЖИР. 1С показан типичный вид стенной системы в сборе изнутри здания. ИНЖИР. 1D показан вид в разрезе стенной системы в сборе изнутри здания.

РИС. 2 показан типичный разрез стенной системы в сборе у фундамента.

РИС. 3 иллюстрирует вид сверху типичного участка стенной системы в сборе у угловой стены и оконного косяка.

РИС. 4 показан типичный разрез стенной системы в сборе на промежуточном этаже.

РИС. 5 иллюстрирует типичный разрез стенной системы в сборе на оконной проеме и подоконнике.

РИС. 6 показан типичный разрез стенной системы в сборе на плиточном фундаменте с внешней площадью.

РИС. 7 иллюстрирует типичный вид в разрезе стенной системы в сборе изнутри здания у основной стены.

РИС. 8 показаны поперечные сечения типичной системы рельсов и зажимной скобы настенной системы в сборе.

РИС.9 показано поперечное сечение типичного уголка полки стенной системы в сборе.

Хотя несколько вариантов настоящего изобретения были проиллюстрированы в качестве примеров в предпочтительных или конкретных вариантах осуществления, очевидно, что дальнейшие варианты осуществления могут быть разработаны в пределах сущности и объема настоящего изобретения или его изобретательской концепции. .

Изобретение включает новую стеновую систему для жилого и легкого коммерческого строительства, которая включает в себя элементы из легких строительных материалов, такие как блоки AAC.Эта стеновая система включает внешнюю стену, состоящую из блоков AAC, соединенных с внутренним деревянным или металлическим несущим (структурным) каркасом. Блоки AAC будут прикреплены к каркасу с помощью новых строительных зажимов. Кроме того, полость или пространство между каркасом и внутренней поверхностью наружной стены, содержащей блоки AAC, заполнены структурной изоляцией из пенополиуретана, чтобы склеить каркас и стены вместе и обеспечить изоляцию, герметичность и пароизоляцию. Снаружи стены из AAC дополнительно покрыты водонепроницаемой цементной штукатуркой.Внутренняя часть несущего каркаса приобретает типичную внутреннюю отделку.

РИС. 1-7 в общем показаны виды в изометрии, в плане и в разрезе некоторых типичных вариантов строительных материалов и способов строительства по настоящему изобретению для строительства новой системы стен. В этих вариантах осуществления, как показано на типичных чертежах, несущая рама (без оболочки) 2 из дерева и / или металла (например, стали) возводится с ветровыми распорками 3 (см. ФИГ.1B) (например, стальные ветровые распорки) на обычном бетонном фундаменте 1 . Обшивка не применяется.

В частности, фиг. На фиг.1А показан подробный вид в изометрии секции гусеничной системы 10 , имеющей скользящие фиксирующие зажимы 8 со стопорными штырями 8 c и 8 d зацепление / набор для зацепления канавки (канавок) 7 в блоке AAC 5 . Участок пути 10 крепится с помощью приспособлений для крепления 9 (напр.г., винты) к секции опоры направляющей 16 . К несущей раме 2 прикреплен участок опоры гусеницы 16 (пояс). Кроме того, фиг. 1A показан первый ряд блоков AAC 5 , поддерживающих второй ряд блоков AAC 5 с (выравнивающим) слоем тонкослойного раствора 6 между рядами.

РИС. 2 показан уровень поверхности здания (не пронумерованный) снаружи бетонного фундамента 1 . В одном варианте осуществления изобретения несущая рама 2 может быть прикреплена к бетонному фундаменту 1 с помощью болтов (не показаны) на расстоянии от 7 дюймов до 9 дюймов внутрь от внешнего края бетонного фундамента 1 .

Уголок полки 4 или стартовый элемент представляет собой сплошную полку из пултрузионного стекловолокна 4 , которая прикреплена 9 (например, привинчена) к несущей раме 2 на горизонтальной плоскости для создания стартера уровня . Выравнивающий раствор 6 можно добавлять под уголки полок 4 в любые зазоры между углами полок 4 и фундаментом 1 . Уголки полок 4 имеют непрерывный фиксатор 4 d , который входит в нижнюю канавку 7 блоков AAC 5 .Уголки полки 4 также содержат вертикальную ножку 4 c с отверстием для продольного винта 4 b для крепления уголка 4 к несущей системе каркаса 2 с помощью винтов или болты 9 .

Уголок полки 4 крепится непрерывно вокруг основания несущей рамы 2 на ровной плоскости поверх бетонного фундамента 1 . Штифты блокировки 4 d уголков полки 4 образуют ровную стартовую дорожку.Тонкослойный раствор 6 толщиной от примерно 1/16 ″ до примерно ″ или более помещается поверх стартовой дорожки, а блоки AAC 5 укладываются на начальную ровную дорожку. Блоки AAC 5 имеют по две канавки 7 сверху и снизу, которые могут иметь глубину приблизительно ½ дюйма и ширину дюйма. Поскольку блок AAC 5 укладывается на стартовую дорожку, штыри блокировки 4 d углов полки 4 вставляются в нижние канавки 7 блоков AAC 5 .

В другом варианте осуществления изобретения клей может быть добавлен в канавки 7 для обеспечения дополнительного крепления блоков AAC 5 к уголкам полок и различным зажимным зажимам 8 , раскрытым в изобретении.

В одном варианте осуществления изобретения блоки AAC являются защищенными от насекомых, легкими и изолирующими. В другом варианте осуществления изобретения блоки AAC 5 могут иметь толщину от около 2 дюймов до около 6 дюймов или более, высоту от около 8 дюймов до около 24 дюймов или более и длину от около 24 дюймов. примерно до 48 дюймов или более, хотя настоящее изобретение не ограничивается конкретными элементами легкой конструкции и / или размерами блоков AAC.В предпочтительном варианте осуществления изобретения блоки AAC 5 имеют толщину 3 дюйма и поверхность 24 дюйма × 24 дюйма.

В конкретных вариантах реализации, после того, как начальный набор блоков AAC 5 размещен над фиксирующими штифтами 4 d углов полки через нижние канавки 7 , множество опорных секций гусеницы 16 расположены горизонтально (уровень) крепится к несущему каркасу с помощью приспособлений для крепления 9 (эл.g., винты) таким образом, что секции 10 гусеничной системы, впоследствии или ранее прикрепленные к ним с помощью крепежных устройств 9 (например, винты), располагаются так, чтобы со скольжением удерживать множество зажимов 8 , имеющих выступающие вверх стопорные штифты. 8 c и выступающие вниз заглушки блокировки 8 d , расположенные для зацепления канавок 7 на одной или нескольких поверхностях (например, верхней, нижней, боковых сторонах, концах) множества блоков AAC 5 на первый, второй, третий, четвертый и т. д., ход (и) блоков AAC 5 при возведении стен.

Как показано на фиг. 8, застежка-клипса 8 содержит секцию основного корпуса 8 и , которая определяет горизонтальную ось застежки-клипсы 8 , и четыре выступа от нее: первая, скользящая крепежная часть 8 b , которая, в свою очередь, содержит две ножки Y-образной формы, выходящие из основной части корпуса 8 a зажимной застежки 8 ; во-вторых, заглушка блокировки вверх 8 c ; и, в-третьих, заглушка блокировки вниз 8 d .Скользящий фиксирующий элемент 8 b образует первый конец зажимной застежки 8 . Вверху фиксирующая заглушка 8 c и нижняя блокирующая заглушка 8 d , соответственно, исходят из основного корпуса 8 a зажима 8 . Направленный вверх фиксатор 8 c и нижний фиксатор 8 d , соответственно, образуют второй конец зажимного зажима 8 .Каждая из ножек скользящей анкерной части 8 b зажимной застежки 8 оканчивается полукруглым загнутым внутрь концом в форме крючка. ИНЖИР. 8 также показано поперечное сечение секции рельсовой системы 10 . Гусеничная система 10 содержит корпус основного канала 10 a и два перпендикулярных выступа 10 b от основного корпуса в верхней и нижней частях секции рельсовой системы 10 соответственно.В предпочтительных вариантах реализации каждый из выступов 10 b , в свою очередь, оканчивается обращенным внутрь скошенным (или полукруглым) выступом 10 c , который оптимизирован для скользящего удержания сопряженных полукруглых концов каждой из ножек скользящей части крепления. 8 b клипсы 8 . ИНЖИР. На фиг.1А показаны полукруглые концы каждой из ножек скользящей части крепления 8 b зажимной застежки 8 , принимаемые и соединенные со скольжением с соответствующими выступами 10 b системы направляющих 10 .Каждая секция секции 10 гусеничной системы предпочтительно дополнительно содержит множество отверстий (не показаны), которые пересекают секцию корпуса основного канала 10 a для приема крепежных устройств 9 , чтобы таким образом закрепить секцию рельсовой системы 10 к секция опоры гусеницы 16 (балка) или закрепите ее непосредственно на несущей раме 2 .

Множество зажимов 8 удерживаются с возможностью скольжения в секциях рельсовой системы 10 , устанавливая блоки AAC 5 на расстоянии от несущей рамы 2 от примерно 1 дюйма до примерно 3½ дюйма или более.Нижний фиксатор 8 d вставляется в верхние канавки 7 блоков AAC 5 и верхний фиксатор 8 c вставляется в нижнюю канавку 7 следующего слоя Блоки AAC 5 .

В этом варианте осуществления изобретения слои зажимов 8 и блоков AAC 5 размещены друг над другом и соединены с каркасом. В предпочтительном варианте осуществления изобретения смещение между несущей рамой 2 и блоками AAC 5 составляет около 3½ ‘.

В предпочтительных вариантах осуществления после установки блоков AAC 5 окна 13 (например, фиг. 3 и 5), двери, электропроводка и сантехнические системы, а также другие системы и подсистемы строительной конструкции может быть установлен.

В настоящем изобретении вертикальная полость между несущим каркасом 2 и стенкой из блоков AAC 5 заполнена вспененным пенополиуретаном средней плотности с закрытыми ячейками 14 .Поскольку пенополиуретан 14 является адгезивным и структурным, все компоненты стены и системы стеновых конструкций соединены в единую композитную конструкцию с большой прочностью. В одном варианте осуществления изобретения пенополиуретан 14 может быть водонепроницаемым, паронепроницаемым и нетоксичным с высоким термическим сопротивлением. В другом варианте осуществления настоящего изобретения пенополиуретан 14 может иметь проницаемость для водяного пара менее одного допуска на метр и тепловые характеристики примерно R-5 на дюйм или более.На внутреннюю часть стены 15 можно нанести обычную отделку, такую ​​как штукатурка (см. Фиг. 2).

Наружные поверхности блоков AAC 5 покрыты цементной штукатуркой 12 . В одном варианте осуществления настоящего изобретения штукатурная отделка 12 может быть ударопрочной, водонепроницаемой и декоративной во множестве цветов.

РИС. 3 иллюстрирует вид сверху типичного участка стенной системы в сборе у угловой стены и оконного косяка.В этом варианте осуществления показано включение окна 13 в конструкцию стены. Снаружи окно 13 заделано силиконизированным герметиком 17 . Точно так же фиг. 5 показан вид в разрезе типичного участка стенной системы в сборе у оконной головки и подоконника. В этом варианте осуществления настоящего изобретения показано включение окна 13 в конструкцию стены. Перемычки образуются при помощи полки уголка 4 , привинченной к балке перемычки 11 несущей рамы 2 .

РИС. 4 иллюстрирует один вариант осуществления вида в разрезе промежуточного этажа стенной системы в сборе. В этом варианте осуществления каркасная балка может разделять полы в конструкции, как известно специалистам в данной области техники.

РИС. 6 показан вид в разрезе типичного сечения стенной системы в сборе на плиточном фундаменте. В этом варианте осуществления брусчатка 18 показана как часть обработки внешней поверхности плиты фундамента 1 .

РИС.7 иллюстрирует типичный вид в разрезе стенной системы в сборе изнутри здания у основания стены ствола. В этом варианте осуществления показано одно частичное применение материалов и систем для строительства стен ниже уровня 19 согласно настоящему изобретению. В этом варианте осуществления может быть предусмотрена дренажная система 20 , известная специалистам в данной области техники.

РИС. 9 показано поперечное сечение уголка 4 полки настенной системы в сборе.В этом варианте осуществления горизонтальная секция основания 4 a и отверстие 4 b , пересекающее вертикальную стойку 4 c для крепления с помощью устройства крепления 9 к несущей раме 2 , а также заглушка непрерывной блокировки 4 d .

В одном варианте осуществления застежки-клипсы по настоящему изобретению могут иметь длину от 3 дюймов до 10 дюймов. В другом варианте осуществления базовые поверхности зажимных застежек по настоящему изобретению могут иметь высоту от ″ до 4 дюймов и ширину от ″ до 4 дюймов.В дополнительном варианте осуществления выступы зажимных застежек по настоящему изобретению могут иметь высоту от примерно 1/4 дюйма до примерно 4 дюймов и ширину от примерно 1/4 дюйма до примерно 4 дюймов. В одном варианте осуществления настоящего изобретения результирующая общая толщина стенки составляет от примерно 8 дюймов до примерно 16 дюймов или более.

Затонувший бетон: причины и профилактика

Что вызывает проседание бетона?

Бетон — прекрасный строительный материал. Он прочный, прочный, простой в изготовлении и экономичный.Вот почему это наиболее часто используемый в мире строительный материал для тротуаров. А как известно, бетон может треснуть, расколоться, рассыпаться и просесть. В этом посте я собираюсь сосредоточиться на проседании и обсудить наиболее распространенные ошибки, которые допускаются во время строительства, которые вызывают оседание бетона.

Кроме того, я поделюсь некоторыми советами по уменьшению вероятности того, что ваш существующий или новый бетон утонет, и что вы можете сделать, чтобы легко отремонтировать затонувший бетон, не выполняя полную замену.

Почему мой бетон проседает?

Когда бетонная плита оседает или оседает в значительной степени со временем, это происходит либо из-за плохой конструкции, либо из-за проникновения воды.Точно так же, как цепь настолько прочна, насколько прочна ее самое слабое звено, так и бетон хорош настолько, насколько хороша основа, на которой она построена.

Таким образом, бетон построен на плохом основании, со временем есть большая вероятность, что бетон начнет оседать. Плохое основание — это основание, которое никогда не уплотнялось должным образом и / или использовался неподходящий материал, например мягкий грунт или рыхлые заполнители. Обычно вы видите затонувший бетон по периметру фундамента. Это связано с тем, что при строительстве фундамента земля выкапывается на несколько футов шире, чтобы рабочие могли установить и снять формы.Эта область известна как область чрезмерного копания, и если эта область не засыпана должным образом, она со временем осядет и вызовет оседание бетона, построенного над ней, например, проезжей части, дорожек и патио.

Это чрезвычайно распространенная проблема, которую можно увидеть в домах, построенных в районе Чикаго, поскольку правильная засыпка требует много времени, и строитель хочет завершить дом и продать его как можно быстрее, особенно в жилых застройках с большими путями. Кроме того, могут пройти годы, прежде чем вы начнете замечать эффекты, и, в конце концов, строитель дома уже давно не будет, а гарантия истечет.

Разрушающее воздействие воды

Другой причиной проседания бетона является проникновение воды. Вода, которая постоянно проникает под плиту, со временем разрушит или смоет почву или каменное основание. Богатые глиной почвы будут усугублять эффекты проникновения воды и осаждения, поскольку глина будет замерзать и расширяться в холодную погоду и сжиматься при нагревании, создавая пустоты. Обычное место, где мы видим вторжение воды, — это водосточные трубы, сбрасывающие воду прямо по краю плиты.Кроме того, двор с плохой планировкой, когда вода не уходит в предусмотренную зону, например открытую водопроницаемую зону или ливневую канализацию, а вместо этого располагается вдоль бетона, может привести к просадке бетона. Наконец, негерметичная или сломанная водопроводная или канализационная труба может стать проблемой, если она находится под бетоном или рядом с ним.

Как предотвратить проседание бетона?

Если у вас уже есть бетон и вы хотите убедиться, что он не проседает и не становится хуже, то вот несколько простых недорогих вещей, которые может сделать любой домовладелец, у которого есть время.

• Закройте все открытые трещины и стыки полиуретановым или силиконовым герметиком. Большие промежутки можно сначала заполнить подкладкой, а затем заделать сверху.
• Убедитесь, что водосточные трубы выходят на расстоянии не менее пяти футов от бетонной плиты — чем дальше, тем лучше.
• Плотно засыпьте все открытые стороны плиты почвой, чтобы сточные воды не уходили под бетон.
• Если у вас укладывается новый бетон, убедитесь, что основание покрыто гравием толщиной не менее 4 дюймов и утрамбовано.База не должна двигаться, когда вы наступаете на нее ногами. Кроме того, установите все водосточные трубы, которые находятся рядом с любой плитой, например, дорожка должна быть установлена ​​под бетоном и выходить во двор.

Как исправить осевший бетон

К счастью, восстановление застывшего бетона — это быстрый и легкий ремонт дома. Подрядчики, такие как Concrete Hero, используют процесс, который включает в себя сверление небольших отверстий и введение расширяющейся полимерной пены под плитой, чтобы заполнить открытые пустоты и поднять бетон на исходную высоту.

Процесс быстрый, чистый и составляет лишь малую часть стоимости замены бетона. Наиболее квалифицированные компании, такие как наша, также предлагают гарантию. Если вы нуждаетесь в таких услугах и живете в северо-западном пригороде Чикаго, мы можем вам помочь. Concrete Hero также предоставляет услуги по подъему бетона в Нейпервилл и прилегающие районы.

Что такое легкий бетон?

Опубликовано 25 апреля 2019 г.

Первое современное использование легкого бетона (LWC) было зарегистрировано в 1917 году, когда Американская корпорация аварийного флота начала строить корабли с этой смесью из-за ее высокой прочности и характеристик.С тех пор LWC стал обычным строительным материалом для возведения прочных несущих стен, мостов и канализационных систем.

Что такое легкий бетон?

Легкий бетон — это смесь, состоящая из легких крупных заполнителей, таких как сланец, глина или сланец, которые придают ему характерную низкую плотность. Конструкционный легкий бетон имеет плотность от 90 до 115 фунтов / фут3, тогда как плотность обычного бетона составляет от 140 до 150 фунтов / фут3.Это делает легкий бетон идеальным для строительства современных конструкций, требующих минимальных поперечных сечений в фундаменте. Он все чаще используется для строительства гладких фундаментов и стал жизнеспособной альтернативой обычному бетону.

Тем не менее, более высокая прочность на сжатие от 7000 до 10000 фунтов на квадратный дюйм может быть достигнута с помощью легкого бетона. Однако это может снизить плотность смеси, так как требует добавления в бетон большего количества пуццоланов и водоудерживающих добавок.

Различия между обычным и легким бетоном

В отличие от традиционного бетона, легкий бетон имеет более высокое содержание воды. Использование пористых заполнителей увеличивает время высыхания; следовательно, чтобы решить эту проблему, заполнители предварительно замачивают в воде перед добавлением в цемент.

Как упоминалось ранее, нормальный бетон может весить от 140 до 150 фунтов / фут3 из-за наличия более плотных заполнителей в их естественном состоянии.В результате многие считают, что обычный бетон дешевле, чем LWC. Однако проекты, выполненные из обычного бетона, требуют дополнительного материала для каркаса, облицовки и стальной арматуры, что в конечном итоге увеличивает общую стоимость. Таким образом, LWC остается экономичным строительным материалом, особенно для крупных проектов.

Практическое применение легкого бетона

Одним из самых популярных сооружений, построенных из легкого бетона, является здание Банка Америки в Шарлотте, штат Нью-Йорк.C. Это показывает, как LWC можно использовать для строительства внушительных конструкций, особенно с учетом того, что вероятность передачи статической нагрузки с одного этажа на другой значительно снижается.

LWC идеально подходит для создания дополнительных полов поверх старых или даже новых конструкций, поскольку снижает риск обрушения. Таким образом, его можно использовать для успешного строительства мостов, настилов, балок, опор, сборных железобетонных конструкций и многоэтажных зданий с пониженной плотностью. Например, использование LWC на ​​мосту через реку Вабаш позволило строителям снизить плотность строительства на 17% и сэкономить 18% с точки зрения затрат, что составило колоссальный 1 доллар.7 миллионов.

Из-за низкой теплопроводности и более высокой термостойкости LWC в настоящее время широко используется для изоляции водопроводных труб, стен, крыш и т. Д. Он защищает от коррозии стали, образуя защитный слой, который также защищает стальные конструкции от гниения. LWC также обычно используется для строительства межгосударственных и транспортных полос без увеличения статической нагрузки на существующие конструкции.

Виды легкого бетона

Легкий заполнитель

Этот вид легкого бетона производится с использованием пористых и легких заполнителей, включая глину, сланец, сланец, вулканическую пемзу, ясень или перлит.В смесь также могут быть добавлены более слабые заполнители, что влияет на ее теплопроводность; однако это может снизить его силу.

Легкий заполнитель идеально подходит для сборных бетонных блоков или стальной арматуры. Однако более плотные сорта демонстрируют лучшие результаты сцепления между сталью и бетоном, а также улучшенную защиту от коррозии стали.

Газобетон или пенобетон

Этот тип легкого бетона также известен как газобетон или пенобетон, поскольку он создается путем введения больших пустот в массу раствора или бетона.Пустоты обычно вводятся в результате химической реакции или с использованием воздухововлекающего агента.

Газобетон или пенобетон не требует выравнивания, обладает соответствующей теплоизоляцией и самоуплотняется. Это делает его идеальным для использования в труднодоступных местах и ​​канализационных системах.

Бетон без мелких фракций

Эта форма бетона разработана путем удаления из смеси мелких заполнителей; в результате получается бетон, который состоит только из больших пустот и крупных заполнителей.Вот почему бетон No-Fines имеет лучшую изоляцию и относительно меньшую усадку при высыхании.

No-Fines лучше всего подходит для несущих стен и может использоваться как для внутренних, так и для наружных конструкций. Однако этот тип легкого бетона не следует использовать с железобетоном, особенно из-за его более низкой плотности и содержания цемента.

Плюсы и минусы легкого бетона

Легкий бетон — это гибкий и легко транспортируемый строительный материал, который требует небольшой поддержки со стороны таких материалов, как сталь или дополнительный бетон.Это делает его рентабельным, особенно для крупных строительных проектов.

Кроме того, из-за низкой теплопроводности и огнестойкости LWC является идеальным материалом для изоляции от тепловых повреждений.

Несмотря на меньшую плотность, конструкции, построенные из LWC, вряд ли обрушатся. Фактически, LWC менее склонен к усадке по сравнению с обычным бетоном, а также демонстрирует повышенную устойчивость к гниению и заражению термитами.

Однако LWC также имеет несколько ограничений.Поскольку в нем больше воды, для высыхания требуется больше времени. Более того, добавление слишком большого количества воды может привести к образованию слоев цементного молочка, а уменьшение количества воды для устранения этого ограничения может привести к более слабой смеси.

Поскольку LWC также очень пористый, трудно правильно разместить смесь. Еще одна проблема с LWC заключается в том, что цемент имеет тенденцию отделяться от заполнителей при неправильном смешивании.

В двух словах

Легкий бетон — это экономичная альтернатива обычному бетону, тем более, что он не снижает прочности конструкции.Более высокая пористость LWC также влияет на его теплопроводность, что делает его пригодным для проектов, требующих изоляции от теплового повреждения.

Контактная информация Specify Concrete по любым вопросам или проблемам, которые могут у вас возникнуть по поводу использования бетона.

Вычислительное конечно-элементное моделирование структурных характеристик сборных панелей из пенобетона

Открытый журнал гражданского строительства Vol.05 No.02 (2015), Идентификатор статьи: 56991,7 стр.
10.4236 / ojce.2015.52022

Вычислительное конечно-элементное моделирование структурных характеристик сборных слоистых пенобетонных плит

Кингсли Уканва ¹ , Норида Мохамад ² , Джеймс Б. П. Лим ¹

¹ Департамент гражданской и экологической инженерии, Оклендский университет, Окленд, Новая Зеландия

² Департамент гражданской и экологической инженерии, Университет Тун Хусейн Онн Малайзия, Бату Пахат, Малайзия

Электронная почта: ukanwakingsley @ gmail.com, [email protected], [email protected]

Авторские права © 2015 авторов и Scientific Research Publishing Inc.

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution International License (CC BY).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Поступила 7 февраля 2015 г .; принята 5 июня 2015 г .; опубликовано 9 июня 2015 г.

РЕФЕРАТ

Структурное поведение сборных легких пенобетонных панелей (PLFP) при изгибной нагрузке исследуется с помощью ABAQUS 6.13. PLFP состоит из двух модулей Уайта с изоляцией из полистирола, помещенной между ними с помощью соединителя фермы с двойным сдвигом диаметром 6 мм, расположенного под углом 45˚. Панель усилена вертикальной и горизонтальной стальной арматурой диаметром 9 мм. Моделируются четыре панели с различными размерами, чтобы исследовать их предельную прочность и профиль прогиба под нагрузкой. Результаты показывают, что отношение длины к толщине панели является основным фактором, влияющим на предельную прочность PLFP.Судя по кривой прогиба под нагрузкой, панель с наименьшим прогибом имеет наибольшую толщину, что также приводит к высокому пределу прочности, зарегистрированному на уровне 34,43 кН.

Ключевые слова:

Пенобетон, поведение при изгибе, конечный элемент, ABAQUS

1. Введение

Бетонная плита является элементом современного структурного здания. Горизонтальные плиты в основном используются для строительства полов или потолка, а более тонкие и вертикальные плиты используются для наружного покрытия или стен.Во многих жилых и промышленных зданиях толстая бетонная плита, опирающаяся на фундамент или непосредственно на грунт, используется для строительства первого этажа здания. Это могут быть «опорные» или «подвесные» плиты. В многоэтажных зданиях и небоскребах более тонкие сборные бетонные плиты подвешивают между стальными каркасами, образуя полы и потолки на каждом уровне. Конструкционный легкий заполнитель успешно используется более двух тысячелетий; он получил широкое распространение в течение последних девяноста лет.

Этот послужной список доказанных характеристик продемонстрировал, как конструкционный легкий заполнитель способствует устойчивому развитию за счет экономии энергии, снижения транспортных требований, максимального повышения эффективности проектирования и строительства и увеличения срока службы продукта, в котором он используется [1]. Пенобетон не содержит крупного заполнителя и может рассматриваться как пористый раствор. Обычно пенобетон получают путем введения воздуха или других газов в цементный раствор и мелкий песок.В коммерческой практике песок помещается в пылевидную топливную золу или другие кремнеземистые материалы, а вместо цемента можно использовать известь [2]. Сэндвич-панель представляет собой трехслойный элемент, состоящий из двух тонких плоских облицовочных пластин из высокопрочного материала, между которыми закреплен толстый легкий сердечник с низкой средней прочностью [3].

Флорес-Джонсон и Ли [4] численно рассчитали моделирование сэндвич-панелей при четырехточечном изгибе. Численное моделирование использовалось в качестве инструмента для понимания влияния соединения лицевой стороны / сердцевины и креплений на структурное поведение сэндвич-панелей, которые экспериментально не исследовались из-за ограниченного количества доступных тестов.Было замечено, что соединение лицевой стороны / сердечника играет решающую роль в характеристиках конструкции, в то время как вклад закрепления незначителен. Это указывает на то, что при использовании пенобетона для получения оптимальных структурных характеристик композитных сэндвич-панелей необходимо улучшить сцепление лицевой поверхности с сердечником. Мохамад [5] провел серию испытаний PLFP под осевой нагрузкой до разрушения. Были протестированы четырнадцать панелей PLFP с различными коэффициентами гибкости, а также панели с аналогичными размерами были смоделированы при аналогичных осевых нагрузках.Было замечено, что большинство панелей в конечном итоге разрушилось из-за раздавливания бетона на одном или обоих концах панели. Первая трещина произошла от 30% до 70% от предельной нагрузки. Предел прочности, полученный с помощью МКЭ, выше, но в пределах приемлемой точности значений экспериментов. Профиль нагрузки-прогиба показал, что ширина панелей отклоняется вместе, особенно в панелях с более высоким коэффициентом гибкости. Эти панели также зарегистрировали более высокие измерения прогиба, чем панели с более низким значением H / t.Поведение под нагрузкой-прогиб показывает, что панели несут нагрузку как частично композитные панели при эксплуатационных нагрузках, а соединитель, работающий на сдвиг, кажется, справляется с передачей нагрузки. Халил [6] провел экспериментальное исследование четырех панелей PLFP, имеющих длину и ширину 2000 мм и 750 мм соответственно, чтобы получить предел прочности путем регистрации нагрузки, приложенной к PLFP при разрушении. Было замечено, что предельная прочность, достигаемая в панелях PLFP, не зависит только от одного фактора, но несколько факторов способствовали предельной прочности панели, которая включает соотношение сторон панели, диаметр ее армирования и соединитель на сдвиг, панель 1 и панель. 2 толщиной 100 мм каждая достигла предела прочности на изгиб 10.83 кН и 8,23 кН соответственно, в то время как панели 3 и 4 толщиной 110 мм каждая достигли предела прочности на изгиб 24,03 кН и 25,63 кН соответственно. Это показывает, что толщина способствует увеличению предела прочности. Из этого исследования можно будет очень хорошо понять более глубокое и ясное представление о поведении и механизмах разрушения PLFP при изгибной нагрузке. Результат этого исследования очень важен для проектирования плиты PLFP, потому что он будет использоваться в качестве руководства для оценки поведения конструкции с точки зрения характера ее трещин, профиля нагрузки-прогиба, а также рекомендаций для дальнейших исследований.

2. Конечноэлементная модель PLFP

2.1. Общий обзор

Трех (3) размерные модели конечных элементов были разработаны для изучения структурного поведения PLFP с использованием испытания на четырехточечный изгиб. Результаты конечных элементов были подтверждены путем сравнения полученных значений с экспериментальными результатами и теоретическими расчетами. ABAQUS 6.13 [7] — программное обеспечение, используемое для создания и анализа моделей. ABAQUS [7] — очень мощная программа инженерного моделирования, которая была принята в последние годы для решения сложных нелинейных моделей.Обширные библиотеки типов элементов и список моделей материалов можно найти в документации ABAQUS, это помогает при моделировании любых инженерных материалов. Для нелинейного моделирования необходимыми параметрами являются геометрия, граничные условия, характеристики материала и нагрузки. Приращения нагрузки и соответствующие допуски в нелинейном анализе автоматически задаются программным обеспечением. Трехмерная нелинейная квазистатическая модель конечных элементов была разработана с использованием модуля ABAQUS Dynamic / Explicit для изучения поведения PLFP при изгибе.Свойства пенобетона, полученные в результате предыдущего эксперимента, были использованы для расчета параметров пластичности повреждений бетона (CDP). Параметры рассчитывались на основе зависимости между напряженно-деформированным растяжением и сжимающей нагрузкой.

2.2. Пенобетон

Пенобетон состоит из внутренней и внешней сторон бетона разной плотности. Пластичность повреждений бетона, доступная в ABAQUS 6.13 [7], использовалась в качестве параметра для моделирования пенобетона.В таблице 1 показаны значения, использованные при расчете CDP для пенобетона. Используя результаты, полученные Mohamad et al. [8] уравнение для расчета параметров пластичности разрушения бетона D = 1 — (E / E ₀ ), где D — параметр разрушения пенобетона при сжатии и растяжении, E ₀ — начальный (неповрежденный ) упругая жесткость, E — поврежденная упругая жесткость пенобетона с прочностью на сжатие 10 МПа

2.3. Моделирование стальной арматуры

Были как горизонтальные, так и вертикальные арматуры сверху и снизу с диаметром стержня 9 мм с пределом текучести 559 МПа, привязанные друг к другу на расстоянии 300 мм от центра к центру.Свойства материала, приведенные в таблице 2, использовались при моделировании стальной арматуры в PLFP.

2.4. Моделирование соединителя, работающего на сдвиг

Три соединителя фермы из мягкой стали с двойным сдвигом диаметром 6 мм, изогнутые под углом 45˚, были использованы для каждой панели для передачи нагрузки с одной стороны на другую. Соединители фермы с двойным сдвигом были присоединены к вертикальной арматуре в стальной сетке. Этот соединитель, работающий на сдвиг, имел предел текучести 518 МПа, предел прочности при растяжении 544,28 МПа и модуль упругости 197.8 ГПа. Соединители, работающие на сдвиг, были расположены таким образом, что они были равномерно распределены по ширине плиты PLFP (рис. 1).

Рис. 1. Соединитель, работающий на сдвиг, и арматура.

Таблица 1. Пластичность пенобетона, поврежденная бетоном. [8].

2.5. Покрытие

Модель была изготовлена ​​таким образом, что на обоих концах имелась заглушка, чтобы приложенная нагрузка распределялась равномерно. Поэтому к модели были добавлены обычные бетонные ограждения длиной 100 мм с обоих концов, чтобы предотвратить преждевременное растрескивание вокруг зон нагрузки и опор.CDP также использовался для моделирования нормального бетона, как предложил Томаш [9].

2.6. Полистирол Core

В качестве изоляционного материала внутреннего слоя использовался полистирол. Лист полистирола вставляли между стальной сеткой. Он имел массовую плотность 16 кг / м ³ , модуль Юнга 0,896 МПа и коэффициент токсичности 0,4

2,7. Граничное условие и нагрузка

Диспетчеры нагрузки, граничных условий и полей используются для просмотра и управления пошаговой историей заданных условий.PLFP просто поддерживается вдоль двух линий, параллельных оси x; расстояние составляет 1800 мм для панели 1, 2 и 4, а для панели 3 — 2300 мм. PLFP был расширен за счет перекрытия на 100 мм от опоры, чтобы увеличить площадь, по которой могут распределяться реакционные напряжения. Были две (2) сосредоточенные нагрузки, приложенные к двум различным точкам плиты PLFP, так как это установка изгиба в четырех точках. Однако предельная нагрузка рассчитывается путем сложения двух сосредоточенных нагрузок.В таблице 3 приведены размеры и свойства всех PLFP, а на рисунке 2 показана установка панелей и их моделирование. Граничные условия применяются таким образом, что смещение будет происходить в направлении z, которое соответствует направлению приложенной нагрузки.

3. Исследование плотности ячеек

Для этого исследования были проанализированы модели с различными размерами ячеек, чтобы определить наилучшую плотность ячеек, которая дала бы результат, более близкий к экспериментальной и теоретической работе.На рисунке 3 показана одна из панелей после того, как она была собрана до нужного размера. Таблица 4 показывает результаты различной плотности сетки для панели 2. Наиболее подходящей плотностью сетки для этого исследования была самая низкая процентная разница по сравнению с суммой теоретического и экспериментального значения предела прочности панели.

4. Результаты и проверка

4.1. Максимальная нагрузка

Четыре панели рассматриваются как отдельные модели, поскольку все они имеют разные размеры.Предел прочности, достигаемый панелями PLFP, зависел от различных факторов, а не только от материалов, которые используются для анализа различных панелей. Значения предела прочности панелей регистрировали путем суммирования значений P. (p / 2 + p / 2). Факторы, которые оказали очень значительное влияние на предельную прочность, включают соотношение сторон панели и количество используемых соединителей на сдвиг. Панель 4 имела самую высокую предельную нагрузку 34,43 кН, а панель 3 имела самую низкую предельную нагрузку 16.21 кН, и это было результатом отношения их длины к толщине, так как панель 4 была самой высокой, а панель 3 — самой низкой. Таблица 5 показывает предельную нагрузку и прогиб четырех панелей PLFP.

4.2. Профиль прогиба под нагрузкой

Максимальный прогиб всех четырех панелей произошел в середине пролета, и по кривым прогиба от нагрузки для панели 1 — панели 4 было замечено, что панель 3 имела самый высокий прогиб 20,21 мм, а панель 4 — самый низкий. прогиб 8,51 мм. Это произошло из-за разного отношения длины к толщине, что является очень важным фактором, помогающим определить величину прогиба.Отношение длины к толщине панели 1 было больше

Рис. 2. Загрузка установки PLFP и граничные условия.

Таблица 3. Размеры и свойства PLFP.

Таблица 5. Предельная нагрузка и прогиб в середине пролета.

, чем панель 2, но все же имеет меньший прогиб; это показывает, что на прогиб влияет не только отношение длины к толщине PLFP, но и значение их прочности на сжатие. На рисунках 4-6 показаны толщина, прочность на сжатие и прогиб всех панелей.

4.3. Проверка FEA

Предел прочности PLFP, зарегистрированный в результате анализа методом конечных элементов, находится в приемлемом диапазоне, за исключением панели 1, у которой был очень высокий предел прочности по сравнению с экспериментальным результатом. В таблице 6 приведены значения предела прочности и их максимальные значения прогиба для экспериментальных испытаний, модели FEA и теоретических расчетов. Максимальные прогибы всех четырех панелей наблюдались в середине пролета плиты, как и было предсказано экспериментальным результатом.На рисунках 7 (a) — (d) показано графическое представление для сравнения экспериментальных испытаний, моделирования методом конечных элементов и теоретических расчетов.

Рис. 5. Предел прочности в зависимости от прочности на сжатие.

(a) (b) (c) (d)

Рисунок 7. (a) Сравнение профиля прогиба нагрузки для панели 1; (b) Сравнение профиля отклонения нагрузки для панели 2; c) сравнение профиля отклонения нагрузки для панели 3; (d) Сравнение профиля отклонения нагрузки для Панели 4.

Таблица 6.Сравнение предельной нагрузки и их максимального прогиба.

5. Выводы

Целью данного исследования было изучение численного моделирования структурного поведения сборной плиты из легких пенобетонных сэндвич-панелей при изгибной нагрузке. Четыре панели, используемые для этого исследования, имели разное отношение длины к толщине, которое использовалось для определения эффективности длины и толщины плиты при определении ее предельной прочности на изгиб. Результат, полученный в результате этого исследования, был использован для демонстрации уровня точности программного обеспечения для компьютерного моделирования по сравнению с экспериментальным и теоретическим исследованием для определения предельной изгибной нагрузки PLFP.По результатам исследования были сделаны следующие выводы.

1) Свойства материала для пластичности повреждений бетона были получены из предыдущих исследовательских работ по бетону. Они были тщательно разложены на множители, чтобы получить соответствующее значение для каждой из панелей.

2) Отношение длины к толщине для каждой панели влияло на значение достигнутой предельной прочности. Панели 3 и 4 имели наивысшее и наименьшее отношение длины к толщине соответственно. Панель 3 имела предел прочности 16.21 кН и отношение длины к толщине 25 мм, в то время как панель 4 имела предел прочности 34,43 кН и отношение длины к толщине 13,33 мм.

3) Хотя панели 1 и 3 имели одинаковую толщину, но разную общую прочность, можно сделать вывод, что прочность на сжатие не так сильно повлияла на значение предельной прочности, как ее отношение длины к толщине.

4) Предел прочности увеличился в результате увеличения толщины. Панель 3 имела наименьший предел прочности — 16.21 кН, в то время как панель 4 имела самый высокий зарегистрированный предел прочности 34,43 кН. Их толщина составляла 100 мм и 150 мм соответственно.

5) Прогиб всех 4 панелей произошел в середине пролета.

6) На величину прогиба всех панелей повлияли их соответствующие размеры. Панель 3 с наибольшим отношением длины к толщине имела наибольшее значение прогиба 20,21 мм, тогда как панель 4 имела наименьшее значение 8,51 мм.

Ссылки

1. Ries, J.P., Speck, J.и Хармон, К. (2010) Легкий заполнитель оптимизирует устойчивость бетона за счет снижения веса, внутреннего отверждения, увеличения срока службы и снижения углеродного следа. Конференция по устойчивости бетона, Аризона.
2. Самиди, М.Р. (1997) Первый отчет исследовательского проекта по легкому бетону. Исследовательская работа, Скудаи.
3. Махфуз, Х., Мухаммад, С.И., Виджая, К.Р., Мринал, С.С. и Шайк, Дж. (2004) Реакция многослойных композитов с нанофазными ядрами при нагрузке на изгиб.Композиты: Часть B Engineering, 55, 543-550. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2003.11.004
4. Флорес-Джонсон, Э.А. и Ли К.М. (2012) Конструктивное поведение композитных сэндвич-панелей с плоскими и армированными волокнами пенобетонными сердцевинами и гофрированными стальными поверхностями. Композитные конструкции, 94, 1555-1563. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2011.12.017
5. Мохамад, Н. (2010) Конструктивное поведение сборных легких пенобетонных сэндвич-панелей в качестве несущей стены.Докторская диссертация, Universiti Teknologi Malaysia, Джохор, Малайзия
6. Khalil, A.I. (2013) Структурное поведение сборных пенобетонных сэндвич-панелей (PLFP) с соединителем двойного сдвига при изгибной нагрузке. Мастерский проект, Бату Пахат.
7. ABAQUS (2009) Стандартное руководство пользователя. Dassault Systèmes, версия 6.9.
8. Mohamad, N., Goh, W.I. and Abdullah, R. (2013) Испытание на сжатие и анализ методом конечных элементов пенобетонного куба. Конференция технических университетов Малайзии по технике и технологиям, Куантан.
9. Томаш Дж. И Лодыговски Т. (2005) Критерии квазистатического разрушения бетона. Основы гражданского и экологического строительства, 6, 1642-9303, 53-69.

(PDF) Использование пенобетона в конструкции фундаментной плиты пассивного дома

Сорбционные характеристики являются лучшими у цементно-песчаных пенобетонов с большим содержанием пены

и ухудшаются при увеличении плотности или при добавлении пуццолановых материалов [9 ].

Материал имеет отличную морозостойкость в сухом состоянии [3].Тем не менее, повышенное количество

воды в порах, как сообщается, усиливает реакции замораживания / оттаивания. При очень высоких степенях насыщения

материал становится хрупким и полностью разрушается [5].

Пенобетон, особенно с пуццолановой добавкой, обладает плохой стойкостью к карбонизации —

с высокой степенью карбонизации [4], поэтому он должен быть тщательно защищен в окружающей среде

, где может возникнуть коррозия, вызванная карбонизацией. Следует избегать применения углеродистой стали для армирования

.С другой стороны, пенобетон, как вяжущий материал, имеет очень хорошую биологическую стойкость

.

Пенобетон обладает хорошими огнестойкими свойствами и является негорючим материалом [5].

По сравнению с обычным бетоном, пенобетон имеет лучшие огнестойкие свойства, а

менее склонен к потере прочности в огне, особенно при более низкой плотности. Это связано с тем, что это относительно однородный материал

с низкой теплопроводностью и коэффициентом диффузии.

2.4 Тепло- и звукоизоляция

Пенобетон обеспечивает высокий уровень звуко- и теплоизоляции, в основном благодаря своей плотности

и высокой пористости [1, 2, 4, 5, 8, 10]. Количество, размер и распределение пор имеют решающее значение.

Тем не менее, побочным эффектом его высокой пористости являются соответствующие сорбционные характеристики

, которые отрицательно влияют на термическое сопротивление [9]. Таким образом, очень важно минимизировать

контакт пенобетонного элемента с водой.

2.5 Транспортировка и установка

Пенобетон обладает высокой удобоукладываемостью. Это свободно текучий и самоуплотняющийся материал, поэтому

не требует уплотнения, вибрации или выравнивания [1, 8]. Таким образом, применение пенобетона

выгодно с точки зрения производительности и комфорта на этапе возведения.

Благодаря технологии производства пенобетона, т.е. улавливанию пены на месте, объем материала

ограничен, поэтому он эффективен при транспортировке и размещении [3, 8].

3. Применение в фундаментных плитах

Основным преимуществом пенобетона является его небольшой вес, что обеспечивает экономию при проектировании

и выполнении несущих конструкций, в том числе фундаментов. Кроме того, он обеспечивает высокую степень теплоизоляции

, что делает пенобетон идеальным материалом для использования в конструкции пассивных домов

.

Введение пенобетона в качестве замены уплотненного грунта в слое основания фундамента

имеет ряд преимуществ.Материал имеет прочностные характеристики не ниже

хорошо уплотненного грунта. Он легко укладывается (заливается) и не оседает, поэтому не требуется никакого уплотнения

. Его небольшой вес обеспечивает ограничение нагрузок на грунт и обеспечивает равномерное распределение реакций от опорной конструкции.