FI77715B - Ytelement av komposittyp. - Google Patents

Description

7771 5

Liittolaattatyyppinen levyelementti Tämä keksintö koskee liittolaattatyyppistä levyele-menttiä käytettäväksi rakennusteollisuudessa, esim. pal-5 kistona, seinissä ja katossa. Levyelementti käsittää levyn, joka on valettua teräsbetonia ja joka muodostaa elementin kuorman jakavan ja suojaavan pinnan, sekä pituussuuntaisia, levyn takapuoleen osaksi sisäänvalettuja ohutlevyprofiileja.

10 Rakennussektorilla pyritään yhä laajemmin tehdasval misteisiin rakennuselementteihin ja markkinoilla on tänään useita eri tyyppejä. Palkistoelementit, joita käytetään, ovat kevytbetonielementtejä tai ne on rakennettu ohuista betonikerroksista yhdistettyinä puupalkkien kanssa. Näiden 15 tunnettujen elementtien haittana on kuitenkin mm. se, että ne ovat rajoitetusti vapaasti kantavia ja niiden omapaino on suhteellisen suuri.

Tällaisten, aikaisemmin tunnettujen elementtien muita huonoja puolia ovat, että sähkö- ja LVI-laitteistojen 20 asennus vaikeutuu ja että syntyy tiettyjä rajoituksia, kun on valittava raaka-aine kantavalle rakenteelle, joka on tällaisen palkiston yläpuolella.

Markkinoilla on myös tehdasvalmisteisia palkistoele-menttejä, jotka on tehty kokonaan puusta, mutta näitä käyt-25 tävät lähes yksinomaan asennusvalmiiden puutalojen valmistajat .

SE-patenttijulkaisusta, julkaisunumero 439 512 tunnetaan betonilevystä ja V-palkista muodostuva palkkiele-mentti, jonka poikittaissuunnassa ei ole taivutusvoimia kan-30 nattavia rakenneosia. Tällainen kapea palkkielementti on huonosti liitettävissä samanlaisten muiden palkkielement-tien kanssa. Lisäksi elementin kuormitettavuus on varsin rajoitettu.

2 77715 SE-patenttijulkaisussa 442 756 on esitetty elementti, joka muodostuu huokosbetonista valmistetusta levystä, johon on valettu sisään ohutlevypalkkeja. Elementin rakenne on sellainen että se ei mahdollista taivutusvoimia kestävän 5 liitoksen muodostamista toisen elementin kanssa. Elementtiä ei myöskään voida esivalmistaa huokosbetonin suuren kutistumisen johdosta.

DE-hakemusjulkaisusta 2 413 645 tunnetaan yhdyslevy, joka muodostuu betonilevystä ja ohutlevypalkeista. Raken-10 teessä ei ole poikittaisia palkkeja tai muita järjestelyjä, jotka kannattaisivat ohutlevypalkkien poikittaisia taivu-tusrasituksia.

Po. keksinnön tarkoituksena on nyt kehittää elementti, jonka joustavuus on mahdollisimman suuri ja omapaino 15 samalla pieni.

Tähän päästään po. keksinnön mukaisella levyelemen-tillä, jolle on pääasiallisesti tunnusomaista, että levy-elementti käsittää poikittaiset, levyn lyhyiden päiden kohdalle sovitetut, raudoitetut, valetut betonipalkit sekä yh-20 den tai useampia, kahden lyhytpääpalkin väliin sovitettuja raudoitettuja, poikittaisia valettuja betonipalkkeja.

Keksinnön eräässä parhaana pidetyssä toteutusmuodossa levy ja valetut palkit on valmistettu kevytrunkoainebe-tonista.

25 Ohutlevyprofiilit muodostavat elementin ensisijaiset, taivutusjännitykset vastaanottavat yksiköt, valetut lyhyiden päiden palkit muodostavat levyelementin ensisijaiset tuet ja valetut välipalkit muodostavat levyelementin ensisijaiset liitäntäyksiköt.

30 Välipalkit antavat lisäksi vaaditun sisäisen jäykis tyksen ja ne voivat myös toimia välitukina, kun levyele-mentit on tuettu useammille kuin kahdelle tuelle.

Levyn paksuuden on mieluiten oltava alueella 20-100 mm ja runkoaine voi esim. koostua Lecakuulista.

35 Levyn ja valettujen palkkien on oltava raudoitettuja.

tl 3 77715

Keksinnön toisessa parhaana pidetyssä toteutusmuodossa on poikittaispalkkien raudoitus vedetty kokonaisena elementin toisesta pitkästä sivusta toiseen ja se ulottuu tällöin ohutpeltiprofiileihin meistettyjen reikien läpi.

5 Välissä olevat, valetut poikkipalkit voidaan muoton sa ansiosta tehdä vapaasti kantaviksi verraten suurin jännevälein. Tästä on mm. tuloksena, että elementit jäykistyvät, so. niiden alastaipuminen ja notkuminen pienenevät, ja että välituet voivat olla pilareita, kun pintaelementtiä 10 käytetään palkistona, joka on tuettu useammalla kuin kahdelle tuelle. Pilareiden keskinäinen välimatka voi tällöin olla n. 4 metriä.

Ko. levyelementtiä voidaan esim. käyttää seuraavis-sa rakenteissa: laattavälipohjissa, kuten palkistoissa, 15 kattotuoleissa, ulkokatoissa, parvekkeissa, kevyissä silta-rakenteissa jne., seinissä, kuten asuinrakennusten, teollisuusrakennusten ja maatalousrakennusten julkisivuelementtinä ja tukielementtinä, kuten altaissa ja siilorakenteissa. Po. keksinnön mukaisella pintaelementillä on useita etuja. 20 Niillä on suuri kantokyky ja ne voidaan tehdä vapaasti kantaviksi suurilla jänneväleillä suhteessa omaan painoon. N. 0,7-0,8 kN/m omapainolla ja 1,5 kN/nr hyötykuormalla voidaan aikaansaada vähintään 8,4 m:n jännevälit, mikä vastaa normaalin pientalon leveyttä.

25 Lisäksi keksinnön mukaisella levyelementillä on suuri joustavuus ja yksi ja sama elementti, jolla voidaan aikaansaada suuret, vapaat jännevälit, voidaan myös asettaa jatkuvana palkkina useiden tukien päälle tai se voi toimia esim. kiinnitetyn parvekkeen tai laiturin kannatti-30 mena.

Samaa elementtiä, joka voi ottaa vastaan pystysuorat kuormat esim. palkistossa, voidaan käyttää julkisivuelementtinä esim. teollisuushallissa, jolloin elementeillä voi olla hyvin suuret korkeudet. Tällöin rajoitukset ovat 35 lähinnä kuljetuskalustossa, mutta 12-15 m:n korkeudet voidaan toteuttaa.

4 77715

Kun levyelementtejä käytetään palkistoina, jotka tuetaan useammalle kuin kahdelle tuelle, so. jatkuvana palkkina, voivat keskituet olla pilareita, joiden keskinäinen välimatka on n. 4 metriä, koska levyelementin väli-5 poikkipalkit voidaan tehdä vapaasti kantaviksi suhteellisen suurin jännevälein.

Kun keksinnön mukaista levyelementtiä käytetään palkistona esim. pientalossa, sillä on lisäksi seuraavat edut. Muoto ja rakenne sallivat tuulenpitävät liitännät 10 ulkoseiniä vasten eivätkä muodosta rajoituksia valittaessa raaka-aine kantaville seinille palkiston yläpuolella. Levy-profiilien muodon ansiosta on sähkö- ja LVI-asennuksissa suuri vapaus. Lisäksi alastaipuminen ja notkuminen ovat pieniä suhteessa vapaaseen jänneväliin ja elementin työs-15 tettävyys on myös hyvä, koska sitä voidaan naulata, ruuvata, sahata ja hakata.

Keksinnön muut tunnusomaiset piirteet ilmenevät seu-raavista patenttivaatimuksista.

Keksintöä kuvataan nyt lähemmin viitaten oheisiin 20 piirustuksiin, jotka näyttävät keksinnön erään toteutus-muodon ja joissa: kuvio 1 esittää perspektiivikuvantoa keksinnön mukaisesta levyelementistä; ja kuvio 2 esittää poikkileikkauskuvantoa pitkin kuvion 25 1 viivaa II-II.

Kuviossa 1 numero 1 osoittaa keksinnön mukaista pin-taelementtiä. Valettu levy 2 muodostaa elementin yläpinnan 3. Ohutlevyprofiilit 4 ulottuvat pituussuunnassa pintaele-mentin koko pituudella ja ne on päiden kohdalla valettu si-30 sään valettuihin poikittaisbetonipalkkeihin 5, 6. Poikit-taispalkkien väliin on sijoitettu pintaelementin lyhyiden päiden kohdalle toisia poikittaispalkkeja 7, 8, jotka nekin ovat betonia.

Kuvio 2 esittää poikkileikkauskuvantoa keksinnön mu-35 kaisesta pintaelementistä pitkin kuvion 1 viivaa II-II. Tästä käy ilmi, että levy 2 on lujitettu, mieluiten ruuturau- 5 77715 doitusverkolla 9. Myöskin poikittaispalkit 5-8 on raudoitettu. Valettujen poikittaispalkkien mahdollisimman suuren kestävyyden ja lujuuden aikaansaamiseksi nämä on mieluiten raudoitettu raudoituksella, joka on vedetty kokonaisena 5 elementin toisesta pitkästä sivusta toiseen ja joka tällöin ulottuu reikien läpi, jotka on meistetty ohutlevyprofii-leihin.

Pitkittäisprofiilit ovat ohutlevyprofiileja 4a, 4d, joihin on näytetyssä toteutusmuodossa muodostettu uuma 10 10 ristikkomaisella rakenteella. Profiilin vapaassa reunassa on U-muotoinen reunajäykiste 11 ja sen sisäänvaletussa reunassa on yksinkertainen poimu ja reikiä betonin ja pellin välistä yhteistoimintaa varten. Profiilien ristikon muodostavien tukien kohdalla peltiä on taitettu ulos 12a-d, jol-15 loin saavutetaan ylimääräinen jäykistys.

Kuten johdannossa on mainittu, on keksinnön parhaana pidetyssä toteutusmuodossa sekä levy että poikittaispalkit valettu kevytrunkoainebetonista. Levy ja palkit ovat raudoitettuja, mikä sekin on mainittu edellä, mieluiten 4 mm:n 20 raudoitusverkolla.

o

Kevytrunkoainebetonin tiheys on n. 800-1 100 kg/m , mikä vastaa noin kaksi kertaa puun tiheyttä, mutta vähemmän kuin puolta tavallisen betonin tiheydestä. Tämän johdosta keksinnön mukainen pintaelementti saa omapainon, joka on 25 niinkin pieni kuin n. 0,70-0,90 kN/m^ ja vapaasti kantava pituus voidaan tehdä jopa 8,4 miksi hyötykuorman ollessa 1,5 kN/m , so. mikä vastaa pientalojen palkistojen raken-nusnormin vaatimuksia. Tätä verrataan elementtiin, joka on saman muotoinen, mutta joka on tehty tavallisesta betonis-30 ta ja joka saisi hyötykuorman ylittävän omapainon.

Levy 2 muodostaa siten elementin yläpinnan 3 ja se jakaa hyötykuorman sekä ottaa vastaan taivutusmomenttien kohdistamat painejännitykset. Pitkittäisten ohutlevyprofiilien tehtävänä on ottaa vastaan taivutus- ja leikkausjänni-35 tykset, kun taas lyhyiden päiden palkkien välissä olevat poikittaispalkit antavat sisäisen jäykistyksen yksittäiset- 6 77715 le elementille sekä mahdollistavat useiden elementtien liittämisen yhteen siten, että nämä välipalkit voivat myöskin ottaa vastaan tietyn momentin. Poikittaisilla välipalkeil-la on myös suuri merkitys elementin käsiteltävyyden kannal-5 ta, esim. sen kääntämisen ja nostamisen kannalta.

Elementin lyhyiden päiden kohdalle valetuilla palkeilla on useita eri toimintoja, jotka ovat keksinnölle olennaisia. Nämä palkit ovat koossapitävät ja ne lepäävät tukien päällä, jotka, kuten mainittiin, voivat olla pitkit-10 täisiä rinnakkaisseiniä pientalossa. Koska levyprofiilit on valettu näiden poikittaisten lyhytpääpalkkien sisään, voivat nämä tukea ohutlevyprofiileja, samalla kun ne tiivistävät tukia ja reunojen verhousta vasten. Lisäksi ne muodostavat tukia, jotka kantavat seinät palkiston yläpuo-15 lella olevassa kerroksessa, kun pintaelementtiä käytetään palkistona.

Kun levyn paksuus on 30-60 mm, saavutetaan kaikki edellä kuvatut edut, samalla kun saadaan elementti, jonka paino on mahdollisimman pieni.

20 Keksinnön mukaisen pintaelementin valmistuksessa va letaan betonilevy ja molemmat lyhytpääpalkit sekä poikittaiset betonipalkit yhteen ohutlevyprofiilien kanssa siten, että saavutetaan täysi yhteistoiminta betonin ja ohutlevyprofiilien välillä. Kun pintaelementti on tarkoitettu 25 käytettäväksi palkistoelementtinä, voidaan keksinnön erään toteutusmuodon mukaisesti ohutlevyprofiilit esijännittää niin, että kohdistavat jatkuvan taivutusjännityksen valmiiseen elementtiin.

Ohutlevyprofiilien kiinnittämiseksi ja välimatkan 30 ylläpitämiseksi niiden välillä käytettävässä valumuotissa, jossa elementti valmistetaan yläpinta alaspäin, varustetaan ohutlevyprofiilien pituussuuntainen sisäänvalureuna kiin-nitysosilla, ainakin yhdellä kummassakin päässä. Näiden osien avulla voidaan sitten myös nostaa valmiit pintaele-35 mentit.

7 77715 Välissä olevat betoniset poikittaispalkit varustetaan molempien päidensä kohdalla sisäänvaletuilla kiinnitysosil-la, joita keksinnön mukaisten, valmiiden pintaelementtien asennuksessa käytetään vierekkäin olevien pintaelementtien 5 liittämiseksi yhteen.

Valmistuksessa voidaan valettu betonilevy myös varustaa järjestelmällä, joka ottaa vastaan ja luovuttaa lämpö-energiaa, ja lisäksi voidaan valmis pintaelementti varustaa lämpö- ja/tai äänieristyksellä peltiprofiilien välisessä 10 tilassa.

Keksintö ei tietenkään rajoitu edellä kuvattuihin toteutusmuotoihin, vaan eri yksityiskohtaisia rakenteita voidaan muuntaa monella eri tavalla.

Ohutlevyprofiileista on piirustuksen kuvioissa näy-15 tetty vain yksi ajateltu toteutusmuoto. On kuitenkin huomattava, että meistetty muoto on kehitetty pelkästään mahdollisimman pienen omapainon ja aineenkulutuksen aikaansaamiseksi sekä osittain mahdollisimman suuren vapauden aikaansaamiseksi asennuksissa. Tietyissä tapauksissa voi kuiten-20 kin olla tarkoituksenmukaista käyttää profiilia, jossa uuma on ehyt tai jonka muoto on toisenlainen.

Näytetyssä toteutusmuodossa on profiilien vapaassa reunassa U-muotoinen reunajäykiste 11. Tämä ei ole kuitenkaan aivan välttämätön, vaan reunajäykisteen voi muodostaa 25 yksinkertainen poimu.

Sisäänvaletussa pitkittäisreunassa voi niinikään olla U-muotoinen reunajäykiste, joskin se näytetyssä toteutusmuodossa koostuu yksinkertaisesta poimusta, jota on meistetty mahdollisimman suuren yhteistoiminnan aikaansaamisek-30 si levyn ja betonin kesken.

Ohutlevyprofiilien poikkileikkausta voidaan myös muuttaa, jolloin eräs parhaana pidetty muoto on Z-profiili, mutta U-profiilikin toimii tyydyttävästi.

Claims (10)

1. Liittolaattatyyppinen levyelementti käytettäväksi rakennusteollisuudessa ja käsittäen levyn (2), joka on va- 5 lettua teräsbetonia ja joka muodostaa elementin kuorman jakavan ja suojaavan pinnan (3), sekä pituussuuntaisia, levyn takapuoleen osaksi sisäänvalettuja ohutlevyprofiileja (4), tunnettu siitä, että levyelementti käsittää poikittaiset, levyn lyhyiden päiden kohdalle sovitetut, raudoitelo tut, valetut betonipalkit (5, 6) sekä yhden tai useampia, kahden lyhytpääpalkin (5, 6) väliin sovitettuja, raudoitettuja, poikittaisia valettuja betonipalkkeja (7, 8).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen levyelementti, tunnettu siitä, että levy (2) ja palkit (5, 6, 7, 15 8) on valettu kevytrunkoainebetonista.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen levyelementti, tunnettu siitä, että valettu betonilevy (2) on raudoitettu raudoitusverkolla (9).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen levyelementti, 20 tunnettu siitä, että ohutlevyprofiilien (4) uumassa (10) on meistetty kuvio ja että niiden vapaassa reunassa on U-muotoinen reunajäykiste (11) .

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen levyelementti, tunnettu siitä, että ohutlevyprofiilien (4) sisään- 25 valetussa osassa on yksinkertainen reunapoimu, johon on meistetty kuvio yhteistoiminnan aikaansaamiseksi betonin kanssa.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen levyelementti, tunnettu siitä, että betonilevy (2) ja molemmat 30 betoniset lyhytpääpalkit (5, 6) sekä betoniset poikittais-palkit (7, 8) on valettu yhteen ohutlevyprofiilien (4) kanssa siten, että saadaan aikaan täysi yhteistoiminta betonin ja ohutlevyprofiilien kesken.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen levyelementti, 35 tunnettu siitä, että ohutlevyprofiilien (4) pituussuuntainen sisäänvalureuna, jolla kiinnitetään ja pidetään il 7771 5 erillään ohutlevyprofiilit muotissa sekä nostetaan valmiita elementtejä, on ennen asennusta muottiin varustettu kiin-nitysosilla, joita on vähintään yksi kummassakin päässä.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen levyeleirientti, 5 tunnettu siitä, että välissä olevat, betoniset poikittaispalkit (7, 8) on molemmissa päissään varustettu sisäänvaletuilla kiinnitysosilla, joita valmiiden elementtien asennuksen yhteydessä käytetään vierekkäisten levy-elementtien liittämiseksi yhteen.

8 77715

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen levyelementti, tunnettu siitä, että poikittaispalkkien (5, 6, 7, 8. raudoitus on vedetty kokonaisena levyelementin toisesta pitkästä sivusta toiseen pitkään sivuun ja se ulottuu ohut-levyprofiileihin (4) meistettyjen reikien läpi.

10 7771 5