трехслойная железобетонная панель

Формула изобретения

1. Трехслойная железобетонная панель, включающая средний теплоизоляционный слой, наружный и внутренний железобетонные слои, связанные между собой жесткими связями, выполненными в виде армированных бетонных шпонок, проходящих через теплоизоляционный слой, и армированные бетонные ребра, размещенные по периметру панели, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена, по меньшей мере, двумя армированными бетонными шпонками, которые размещены на противоположных торцах панели, а армированные бетонные ребра в сечении, параллельном слоям панели, имеют общую площадь:

А_р - общая площадь армированных бетонных ребер в сечении параллельном слоям панели, м²;

А - площадь панели, м;

_ср.с. - толщина среднего слоя панели, м;

- требуемое сопротивление теплопередачи,

_р - расчетный коэффициент теплопроводности материала ребер,

_н.с. - толщина наружного слоя панели, м;

- безразмерный расчетный коэффициент;

_н.с. - расчетный коэффициент теплопроводности материала наружного слоя панели,

_в.с. - толщина внутреннего слоя панели, м;

- безразмерный расчетный коэффициент;

_в.с. - расчетный коэффициент теплопроводности материала внутреннего слоя панели,

А_i - площадь i-го участка панели в сечении параллельном слоям панели и проходящем через средний слой, м ²;

- безразмерный расчетный коэффициент;

_i - расчетный коэффициент теплопроводности материала i-го участка панели в сечении, параллельном слоям панели и проходящем через средний слой панели,

m - количество участков панели, выполненных из различных материалов, в сечении, параллельном слоям панели и проходящем через средний слой.

2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что наружный железобетонный слой выполнен из тяжелого бетона.

3. Панель по п.1, отличающаяся тем, что внутренний железобетонный слой выполнен из легкого или тяжелого бетона.

4. Панель по п.1, отличающаяся тем, что армированные бетонные ребра выполнены из легкого бетона.

5. Панель по п.1, отличающаяся тем, что армированные бетонные шпонки выполнены из тяжелого или легкого бетона.

6. Панель по п.5, отличающаяся тем, что армированные бетонные шпонки, проходящие через теплоизоляционный слой, выполнены из тяжелого бетона, а шпонки, размещенные на торцах панели, из легкого бетона.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к ограждающим конструкциям промышленных и гражданских зданий.

Известна трехслойная железобетонная панель, включающая наружный и внутренний железобетонные слои, выполненные из тяжелого или легкого бетона, и средний теплоизоляционный слой. Наружный и внутренний железобетонные слои соединены между собой гибкими связями, которые выполнены из арматурных сталей с антикоррозионным покрытием и легированных сталей (см., например, "Технические решения теплоэффективных наружных стен полносборных и монолитных жилых зданий", разработанные НТК ЦЕНТР и утвержденные постановлением Минстроя России от 14.10.1996 г. №18-72, М., НГГК ЦЕНТР, 1996 г., а также С.М. Гликин "Прогрессивные ограждающие конструкции промышленных зданий" М., Стройиздат, 1990 г. с. 51).

Основным недостатком описанной конструкции является выполнение связей из сталей с антикоррозионным покрытием и легированных сталей. Это увеличивает себестоимость трехслойной железобетонной панели.

За прототип выбрана трехслойная железобетонная панель, включающая наружный и внутренний железобетонные слои и средний теплоизоляционный слой. Наружный и внутренний железобетонные слои соединены между собой жесткими связями, выполненными в виде армированных бетонных ребер (шпонок), проходящих через теплоизоляционный слой, и армированных бетонных ребер, размещенных по всему периметру панели. Последние не только выполняют роль жесткой связи между наружным и внутренним железобетонными слоями, но и герметизируют пространство между ними, обеспечивая защиту теплоизоляционного слоя от внешних механических и атмосферных воздействий в процессе хранения, транспортировки и монтажа панели. Все железобетонные элементы панели выполнены из легкого бетона на пористых заполнителях (см., например, Типовые конструкции, изделия и узлы зданий и сооружений". Серия 1.232.1-7. "Сборные легкобетонные панели наружных стен трехслойные на жестких связях для общественных многоэтажных каркасных зданий". Выпуск 1-1 "Панели трехслойные из легкого бетона на жестких связях с эффективным утеплителем". Рабочие чертежи, часть 1. Утверждены Госгражданстроем СССР, приказ от 17.07.85 №209, введены в действие с 01.09.85).

Выбранная за прототип трехслойная железобетонная панель не содержит гибких связей, выполненных из стали с антикоррозионным покрытием и легированных сталей. Более того, технология ее изготовления проще, чем технология изготовления панели, описанной выше в качестве аналога. Тем не менее выбранная за прототип панель имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, армированные бетонные ребра, размещенные по периметру панели, имеют толщину 45-50 мм по длинным сторонам панели и 80 мм по коротким сторонам. Такая толщина этих ребер обусловлена тем, что они выполняют роль жестких связей между наружным и внутренним железобетонными слоями панели, одновременно герметизируя пространство между ними. Но, с другой стороны, армированные бетонные ребра указанной толщины представляют собой дополнительные "мостики холода" и снижают теплотехнические свойства трехслойной железобетонной панели на 50% и больше (в зависимости от размера панели).

Во-вторых, наружный железобетонный слой панели выполнен из легкого бетона на пористых заполнителях, который имеет пониженную морозостойкость и обладает пониженной сопротивляемостью атмосферному воздействию (ветру, атмосферным осадкам). Вследствие этого наружный железобетонный слой панели вынуждены дополнительно снабжать защитно-декоративным слоем, толщина которого должна быть не менее 15 мм.

Технической задачей изобретения является повышение теплотехнических свойств трехслойной железобетонной панели, а также повышение ее морозостойкости и устойчивости к атмосферному воздействию.

Сущность изобретения заключается в том, что трехслойная железобетонная панель, включающая средний теплоизоляционный слой, наружный и внутренний железобетонные слои, связанные между собой жесткими связями, выполненными в виде армированных бетонных шпонок, и армированные бетонные ребра, размещенные по периметру панели, дополнительно снабжена, по меньшей мере, двумя армированными бетонными шпонками, которые размещены на противоположных торцах панели, а армированные бетонные ребра в сечении, параллельном слоям панели, имеют общую площадь:

где А_р - общая площадь армированных бетонных ребер в сечении, параллельном слоям панели, м²;

А - площадь панели, м²;

_ср.с - толщина среднего слоя панели, м;

- требуемое сопротивление теплопередачи, ;

_p - расчетный коэффициент теплопроводности материала ребер, ;

_н.с - толщина наружного слоя панели, м;

- безразмерный расчетный коэффициент;

_н.с - расчетный коэффициент теплопроводности материала наружного слоя панели,

_в.с - толщина внутреннего слоя панели, м;

- безразмерный расчетный коэффициент;

_в.с - расчетный коэффициент теплопроводности материала внутреннего слоя панели,

A_i - площадь i-того участка панели в сечении, параллельном слоям панели и проходящем через средний слой, м ²;

- безразмерный расчетный коэффициент;

_i - расчетный коэффициент теплопроводности материала i-того участка панели в сечении, параллельном слоям панели и проходящем через средний слои панели,

m - количество участков панели, выполненных из различных материалов, в сечении, параллельном слоям панели и проходящем через средний слой.

Кроме того, наружный железобетонный слой панели выполнен из тяжелого бетона, а внутренний железобетонный слой - из легкого или тяжелого бетона. Армированные бетонные ребра выполнены из легкого бетона. Армированные бетонные шпонки выполнены из тяжелого или легкого бетона. При этом преимущественно из тяжелого бетона выполнены шпонки, проходящие через теплоизоляционный слой, а из легкого бетона - шпонки, размещенные на торцах панели.

Теплотехнические свойства предлагаемой трехслойной железобетонной панели на 50-70% (в зависимости от размера панели) выше, чем у панели, выбранной за прототип. Этот эффект достигается тем, что конструктивное решение заявляемой трехслойной железобетонной панели позволяет уменьшить толщину армированных бетонных ребер, размещенных по периметру панели, в 1,5-2,6 раза, а следовательно, снизить теплопотери. Теплотехнические свойства предлагаемой панели полностью удовлетворяют повышенным требованиям СНиП 11-3-79* "Строительная теплотехника", введенному в действие с 1 января 2000 г., а кроме того, позволяют наружный железобетонный слой выполнить из тяжелого бетона, что повышает его морозостойкость и устойчивость к атмосферному воздействию. Вследствие этого, а также благодаря хорошему товарному виду наружного слоя, выполненного из тяжелого бетона, исключается необходимость в защитно-декоративном слое на фасадной стороне панели, что упрощает технологию ее изготовления и снижает себестоимость.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1, изображен общий вид трехслойной железобетонной панели с частичными разрезами, на фиг.2 - разрез трехслойной железобетонной панели по А-А.

Трехслойная железобетонная панель включает наружный 1 и внутренний 2 железобетонные слои и средний теплоизоляционный слой 3. Наружный 1 и внутренний 2 железобетонные слои связаны жесткими связями, выполненными в виде армированных бетонных шпонок 4, проходящих через теплоизоляционный слой 3, и армированных бетонных шпонок 5, которые размещены на противоположных торцах панели. Общее количество армированных бетонных шпонок 4 и 5 определяют расчетным путем, при этом количество шпонок 5 должно быть не менее двух. Наружный 1 и внутренний 2 железобетонные слои также связаны армированными бетонными ребрами 6, которые размещены по всему периметру панели и герметизируют пространство между слоями 1 и 2, тем самым обеспечивая защиту теплоизоляционного слоя 3 от механических повреждений и атмосферного воздействия во время хранения, транспортировки и монтажа панели. Общая площадь армированных бетонных ребер 6 в сечении, параллельном слоям панели, равна:

где А_р - общая площадь армированных бетонных ребер в сечении параллельном слоям панели, м²;

А - площадь панели, м²;

_ср.с - толщина среднего слоя панели, м;

- требуемое сопротивление теплопередачи,

_p - расчетный коэффициент теплопроводности материала ребер,

_н.с - толщина наружного слоя панели, м;

- безразмерный расчетный коэффициент;

_н.с - расчетный коэффициент теплопроводности материала наружного слоя панели,

_в.с - толщина внутреннего слоя панели, м;

- безразмерный расчетный коэффициент;

_в.с - расчетный коэффициент теплопроводности материала внутреннего слоя панели,

Ai - площадь i-того участка панели в сечении параллельном слоям панели и проходящем через средний слой, м²;

- безразмерный расчетный коэффициент;

_i - расчетный коэффициент теплопроводности материала i-того участка панели в сечении, параллельном слоям панели и проходящем через средний слои панели, ;

m - количество участков панели, выполненных из различных материалов, в сечении, параллельном слоям панели и проходящем через средний слой.

При этом:

где А_ш.т - общая площадь армированных бетонных шпонок выполненных из тяжелого бетона, в сечении параллельном слоям панели и проходящем через средний слой, м²;

- безразмерный расчетный коэффициент;

_ш.т - расчетный коэффициент теплопроводности материала шпонок, выполненных из тяжелого бетона,

А_ш.л - общая площадь армированных бетонных шпонок, выполненных из легкого бетона, в сечении, параллельном слоям панели и проходящем через средний слой, м²;

- безразмерный расчетный коэффициент;

_ш.л - расчетный коэффициент теплопроводности материала шпонок, выполненных из легкого бетона,

A_y - площадь слоя утеплителя в сечении, параллельном слоям панели и проходящем через средний слой, м²;

- безразмерный расчетный коэффициент;

_у - расчетный коэффициент теплопроводности материала утеплителя,

А_а.р - площадь арматуры в сечении, параллельном слоям панели и проходящем через средний слой, м²;

- безразмерный расчетный коэффициент;

_а.р - расчетный коэффициент теплопроводности арматуры в сечении, параллельном слоям панели и проходящем через средний слой,

Средняя толщина армированных бетонных ребер определяется по формуле:

где Н - средняя толщина армированных бетонных ребер, м;

А_р - общая площадь армированных бетонных ребер в сечении, параллельном слоям панели, м²;

Р - общая длина всех ребер панели, м.

Толщина ребер 6, размещенных на разных сторонах панели, может быть разной. Например, в самонесущих железобетонных трехслойных панелях ребра на коротких сторонах обычно имеют большую толщину, чем ребра на длинных сторонах. Тем не менее, средняя толщина всех ребер 6 панели должна быть равна рассчитанной средней толщине Н.

Наружный железобетонный слой 1 панели выполнен преимущественно из тяжелого бетона, внутренний железобетонный слой 2 и армированные бетонные шпонки - из тяжелого или легкого бетона. При этом шпонки 4, проходящие через теплоизоляционный слой 3, преимущественно выполняются из тяжелого бетона, а шпонки 5, размещенные на торцах панели, из легкого бетона.

Трехслойная железобетонная панель изготавливается следующим образом.

На дно формы укладывается арматура (не показана) и тяжелым бетоном бетонируется наружный слой 1. Укладывается средний теплоизоляционный слой 3 и вырезаются в нем отверстия для армированных бетонных шпонок. Устанавливается арматура (не показана) шпонок 4, шпонок 5 и армированных бетонных ребер 6, после чего укладывается арматура (не показана) внутреннего слоя 2. Арматура шпонок 4, 5 и арматура ребер 6 крепится к арматуре внутреннего слоя 2. Производится бетонирование тяжелым бетоном шпонок 4, а затем одновременное бетонирование легким бетоном шпонок 5, ребер 6 и внутреннего слоя 2.

В случаи если внутренний слой 2 изготавливается из тяжелого бетона, то сначала производится бетонирование легким бетоном шпонок 5 и ребер 6, а затем тяжелым бетоном внутреннего слоя 2.