CN102216540A - 预应力板元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预应力的板元件(10)，特别是混凝土的板元件，该板元件根据现场混凝土方法制造或在混凝土预浇制工厂中预制造，该板元件在其表面(11)的俯视图中包括：至少一个中空元件区域(20)，在其中容纳中空元件(21)；至少一个支撑区域(30)，其用于在没有中空元件(21)的情况下支撑或保持板元件(10)；以及用于加强板元件(10)的加压元件(40)，每个加压元件通过板元件(10)安装并形成栅格状结构(50)，其中该结构(50)的各个域(51)建立了中空元件区域或支撑区域(20，30)，并且栅格状结构(50)的侧向邻接的域(51)形成至少一个稍长的支撑条(60)，该支撑条将各个支撑区域(30)彼此连接并以加强方式实施，其特征在于加压元件(40)，该加压元件在板元件(10)的侧视图中波状地安装在板元件(10)中，并且自身支撑在杆(91)的至少一个栅格系统(90)上，在栅格系统中保持有中空元件(21)，并且栅格系统的相应高度适应于波状形状。

Description

预应力板元件

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的预应力板元件、根据权利要求14所述的该板元件的优选用途、以及根据权利要求15所述的板元件的制造方法。

背景技术

已经公知的是生产由混凝土制成的特别薄的板元件，从而基于嵌入其中的中空元件生产更优选平整的天花板结构。这里描述的板元件是所谓的“无应力加强”元件，其加强由垂直布置的加强杆构成，这些加强杆吸收在混凝土中产生的张力。该轻型结构技术的结构效率允许例如以同步的资源效率构造薄但是跨度大的平整的天花板结构。根据中空元件的直径和几何形状，约20cm的天花板厚度的实施方式是可行的。

然而对于所谓的“预应力”板元件，安装诸如线缆的附加加压元件，加压元件在混凝土硬化之后被加压。因此，可以生成能够使自重产生的负载以一定程度偏移的附加力。根据线缆的几何形状布置，通过预加压仅产生压缩力，即，线缆平行于天花板平面铺设，或者在抛物线形状或梯形形状或所谓的“任意定位”的线缆的情况下，一偏转力另外垂直于天花板平面作用。通过预加压产生的该偏转力在实践中在天花板自重的80％到100％之间变化。根据建造标准，除了自重之外，还可以通过张紧线缆的该偏转力另外使作用在天花板上的活载偏移。

因此，除了“无应力”加强杆之外，预应力板元件还包括张紧元件。在极端情况下，所增加的“无应力”加强可以减小至设计最小量，例如用于容许局部产生的次约束力，并当元件的自重和活载通过偏转力完全偏移时作为抵抗表面裂纹的加强。

预加压所必需的装置有张紧线缆、围绕线缆的套筒、根据安装方法在张紧后引入套筒和线缆之间的注入材料、锚固头、联接件、用于套筒、线缆和张紧装置的辅助支撑件。

待通过张紧线缆的偏转力偏移的天花板自重的质量与施加张力成正比，因此与采用的张紧线缆的截面成正比。

张紧线缆由具有特别高的抗张强度的高强度钢构成。因此线缆的制造具有严格的质量规格，从而线缆的成本比传统的“无应力”加强钢高出许多倍。

在天花板的边缘，在锚固头中设置加压线缆，锚固头将线缆应力释放到混凝土中。每个加压线缆在天花板的两个相对边缘上需要其自身的锚固头。这些锚固头额外地提高了成本。

预加压的使用允许桥接较大的跨度，同时使天花板厚度以及因此使天花板自重最小化。此外，预加压允许通过水平连接在一起而更好地控制混凝土中的裂纹形成。预加压的进一步优点在于天花板变形最小化，对于混凝土天花板的尺寸而言，天花板的变形常常是天花板厚度的决定性标准。通过采用预加压，可以使构造时间额外地最优化，因为可以更早地移除预应力天花板的模板。

然而，至今为止无应力加强或预应力板元件的效率看上去不可能进一步提高。

公报AU505760B2公开了板元件的构件，这些构件具有朝向底部挖空的区域，并且能够由混凝土预制。然后将这些构件相对彼此现场布置并固定。为此，使用沿着相应构件的侧边缘延伸的加压元件。

公报DE1222643B公开了在混凝土工厂中预制的板元件。板元件在其表面的俯视图中包含至少一个中空元件区域，在该中空元件区域中容纳中空元件。加压元件或加强垫被浇制到底部和顶部的天花板中，底部和顶部的天花板沿彼此成直角的两个方向延伸。

发明内容

本发明的目的是提供改进的板元件，该板元件能够在材料、轻质方面小心地制造，并且能够承载载荷和节省成本。

该目的通过根据权利要求1所述的板元件，更优选地通过天花板元件实现。

在本申请的上下文中，术语加压元件的“栅格状”布置的意思是这些元件彼此成一角度或者不同角度(该角度不一定是直角)相交的结构。加压元件不需要沿直线延伸，而是更优选地可以弯曲地安装几何形状复杂的板，例如，圆形的弧、抛物线、垂直或类似几何形状，从而满足相关的载荷情况。

本发明基于在中空元件区域上经过的加压元件由于材料减少而仅允许有限的预加压。此外，由于要容纳这些元件的空间受到很大限制而出现几何形状的问题。从而，如果在过去完全可以安装，那么中空元件区域和预加压的组合不一定导致改进板元件的效率。在这些区域中过度的预加压甚至会损坏板元件，从而导致其不可用。

本发明的关键点开始在于特别加强的支撑条，该支撑条将板元件的各个支撑区域彼此连接。这样可以将板元件的中空元件区域和预加压区域混合组合，这样在技术、经济和生态方面增加了两种加强方式的优化效果。

从“无应力加强”平整天花板已知的对整个模块应用中空元件以减小天花板自重的方法也可应用于预应力天花板，其中仅仅自重或者整个载荷通过加压线缆而偏移。这里，两种方法的技术优点能够相结合并且与实心设计的无应力加强混凝土天花板或者预应力天花板相比，天花板的自重进一步减小。作用在竖直元件，例如支撑件、墙壁和承载结构的基底上的载荷因而进一步减小。同时，在加压线缆和锚固头方面的材料使用最优化，因为天花板的自重额外减小25％到30％对于所需的加压线缆横截面具有正比例影响。此外，所需的混凝土体积减小，另外天花板的变形最小化。

根据天花板的轮廓和支撑栅格，规划者具有各种布置线缆的可能性。他可以例如选择平面预加压，在平面预加压期间，线缆在天花板的长度和宽度上均匀分布。支撑条预加压提供了另一选择，其中线缆以集中方式布置在经过相对彼此垂直布置的支撑条上方的区域中。然而，也可以选择这两种布置的结合，其中一个方向平面工作，另一方向使用支撑条。

板元件实现了进一步加强，因为在其侧视图中，加压元件波状地安装在板元件中，并且自身支撑在杆的至少一个栅格系统上，在栅格系统中保持有中空元件，栅格系统的相应高度适应于波状形状。由于栅格系统将从加压元件引入的力经过中空空间释放，保护中空空间免受破坏。这样允许至今为止未知的加压元件引导，从而允许甚至在整个中空元件区域上进行预加压。根据本发明的板元件的优选进一步改进在从属权利要求中陈述，并且涉及具有平面预加压、支撑条预加压和组合预加压的元件的加强类型。

在平面预加压的情况下，支撑条优选包括至少一个实心材料区域，通过实心材料区域可将引入的载荷释放。然而，为了获得特别轻质的结构，优选的是栅格状结构的侧向邻接的域至少形成1个稍长的承载条，并且在两个支撑条之间布置中空元件区域。

然而在支撑条预加压的情况下，沿支撑条的纵向方向优选布置附加的加压元件，以加强板元件。这些加压元件不一定需要侧向延伸离开所述支撑条。它们可更优选地在其宽度上分布，或者仅位于支撑条的中间区域。这些附加的加压元件也可比其它加压元件更厚地配置。

替代或者附加地，沿支撑条的纵向方向延伸的加压元件自身可被加强，例如具有比其它加压元件更大的横截面或者抗张强度更大的材料。为了减轻重量，支撑条可包括至少一个中空元件区域。

在平面预加压和支撑条预加压组合的情况下，附加的实心材料的加压元件可例如设置在支撑条内，而另一支撑条仅侧向加强并包括中空元件区域。为了进一步加强支撑条，可设置在支撑条的宽度上分布或者仅在支撑条中间延伸的附加加压元件。如果这些加压元件在支撑条的中空元件区域上接合，那么加压元件的预加压减小。板元件的重量减轻可通过在支撑条之间的栅格结构中延伸的承载条实现。

在各种情况下，获得的板元件结构特别简单，并且在其栅格状结构形成矩形域的栅格时能够单向加载。根据应用情况，也可设置由沿直线或曲线延伸的加压元件构成的任意其它结构，所述加压元件以某个或多个不同角度交叉。

优选的是，栅格系统的杆相对于板元件的表面的法线以略微倾斜的定向布置。因而以这种方式布置的模块使由于中空元件引起的板横截面的横向力载荷承载能力的局部减少偏移。此外，这些栅格杆在可应用时能够吸收通过预加压在混凝土中产生的垂直于天花板平面的局部次应力。

而且在被加压线缆覆盖的区域中，天花板横截面下部区域中的线缆平行于天花板平面延伸，在需要时能够安装附加的模块。为此，根据用于使线缆的混凝土护套最小化的标准和制造商的具体情况，这些模块通过间隔件以与加压线缆适当的间隔在加压线缆上定位。然而，可采用的中空元件直径(在可应用时)被减小。

中空元件区域的侧向条仍然可以加强，因为栅格系统包括支撑杆，该支撑杆沿纵向方向伸出用于中空元件的接收区域，并且在支撑杆之上安装加压元件。侧向支撑件可进一步改进，因为在其中保持中空元件的杆的各个栅格系统相对彼此布置，使得它们在两侧上的支撑杆相对彼此互相叠置。同时，产生沿纵向方向在至少两个栅格系统之上延伸的加强件。

然而根据结构规格，能够优选的是栅格系统包括不含任何中空元件的接收区域，并且在接收区域之上安装加压元件。结果，甚至在含中空元件的区域上也可以实现对板元件的特别灵活的加强，而现有的平面或支撑条预加压需要附加的加强件。

优选的是，根据本发明的板元件待用作天花板元件，因为产生的特殊载荷需要天花板结构重量轻且具有大承载能力。然而，根据本发明的板元件的用途不仅限于此，因为其可以以任何其它应用形式利用，在这些应用形式中同时需要特别轻质而且特别坚固的元件。不仅是住宅和商用结构的情况如此，而且更优选地包括电厂、桥、坝等等。

上述目的也通过根据权利要求15所述的用于生产板元件的方法实现。

这里根据本发明的方法的关键点在于其在传统的现场混凝土应用以及在混凝土预浇制工厂中制造预制元件中都能够简单地执行。该方法的应用可想到用于传统组分和质量的混凝土，以及替代混合物和概念的混凝土，例如轻质混凝土和纤维混凝土。其中容纳有中空元件的栅格系统优选作为模块供应。

这些模块直接安装在位于上下无应力加强件之间的天花板的未被加压线缆占据的区域中。如果在模块占据的区域中没有设置无应力加强件，那么模块直接放置在安置于模板上的间隔件上。这在天花板横截面方面是有利的，因为通过不设置上和/或下无应力加强层，天花板横截面能够更好地有利于模块。因此考虑到所需最小的模块的上下混凝土覆盖，可以采用较大的中空元件。

对于平面预加压或支撑条预加压，加压元件能够附加地加强在中空元件区域之上延伸的板元件。这里，这些元件不需要具有平面或支撑条的基础应力，而能够以较低的程度预加压。因而不再绝对需要无应力加强件，使得模块与板元件的表面之间的较大间隔能够用于容纳加压元件。这里，模块可同时用作预加压线缆的支撑辅助。在这种情况下，根据加压线缆的几何路线选择台阶尺寸的模块，并且在其中加压线缆位于天花板横截面的上部区域的区域中，模块放置在加压线缆下方。因此，可以通过模块覆盖附加面积，进一步减轻重量，并且节省了传统的支撑辅助。此外，这里使用的模块的几何形状仍然可以按需要适应各种情况以及加压线缆的特定需求。优选地，所述至少一个加压元件置于栅格系统的支撑杆上，支撑杆沿纵向方向伸出用于中空元件的接收区域。因此，栅格系统的相应端部区域可另外加强，因为不再定位中空元件。

在一个有利的方式中，至少两个栅格系统在这里安装成使它们的相应支撑杆彼此叠置。一方面，这为加压元件提供了更大的支撑。在天花板的情况下，无应力加强件完全省略，或者仅局部安装在天花板的某些区域，或者仅需要最小的无应力加强件，模块的存在具有使模块的下纵向杆和上纵向杆被看作无应力附加加强件的效果。因此，最小的无应力加强件能够至少在模块的加强方向上减小，并且由模块局部或完全执行裂纹加强的功能。然而，为了使其可行，必须确保模块的纵向杆的伸出部延伸由标准限定的叠置尺寸，随后以重叠方式布置。因此，实现了标准所需的加强连续性。

附图说明

下面通过实施例参考附图说明本发明。相同或同等作用的部件标有相同的附图标记。附图中：

图1在根据本发明的具有平面预加压的板元件的表面的俯视图中示出了其示意性结构；

图2在根据本发明的具有支撑条预加压的板元件的表面的俯视图中示出了其示意性结构；

图3示出了第一板元件和第二板元件的侧视图以及一加压元件在栅格系统之上的路线，在栅格系统中保持有中空元件。

图4示出了根据本发明的在其中保持有中空元件的栅格系统和伸出杆；以及

图5示出了围绕伸出杆以叠置方式布置的图4的两个栅格系统的组合。

具体实施方式

图1在根据本发明的具有平面预加压的板元件10的表面11的俯视图中示出了其示意性结构。在这种情况下，元件10包括中空元件区域20和支撑区域30。在该实施例中，垂直布置的加压元件40形成栅格状结构50，该栅格状结构的相应域51限定了区域20和30。侧向邻接的域51形成了在域51上将支撑区域30彼此连接的支撑条60，其中这些域实施为用于加强支撑条的实心材料区域。相比之下，侧向邻接的域51形成具有中空元件区域20的稍长的承载条80，所述承载条经由加压元件40被平面加压。该板元件10优选用作安装在支撑区域30中的天花板元件。关于经由栅格系统50平面预加压，实心材料支撑条60充分提供了在其间延伸的承载条80的稳定性，从而生成重量轻而能够同时承载载荷的天花板元件。通过加压元件40的直角安装，同时确保了元件10的简单而节省成本的制造。

图2在根据本发明的具有支撑条预加压的板元件10’的表面11’的俯视图中示出了其示意性结构。元件10’也包括中空元件区域20和支撑区域30。这里，垂直定向的加压元件40形成栅格状结构50，该栅格状结构的域51限定了区域20和30。然而，在该双重设计的实施例中，沿着在板元件10’上相对彼此垂直延伸的支撑条60，加压元件40被加强。然而，为了加强，可以提供较大横截面的加压元件和/或由抗张强度更大的材料构成的加压元件。因而支撑条60以也可包括中空元件区域的方式加强，使得元件10’重量更轻。通过支撑条60的加强，承载条80可设有在支撑条60之间竖直和水平延伸的大面积中空元件区域20。尽管这里可以将所有域51实施有中空元件区域20，通过该元件10’也可实现重量最优化以及载荷承载能力最优化。而且，加压元件40的直角安装可以使元件10’的制造简单并节省成本。

图3示出了第一板元件10和第二板元件10’的侧视图以及一加压元件40在栅格系统90之上的路线，其中在栅格系统中保持有中空元件21。这里栅格系统90的尺寸选择为使得这些栅格系统确定加压元件的期望路线。栅格系统由杆91构成，这些杆的例如梯形框架一方面产生特别高的稳定性，另一方面将加压元件40的特别大的预应力释放到材料中。这里，加压元件40靠在栅格系统90的纵向杆91上，这些杆垂直于叶片平面延伸。这些杆91具有与加强件100相应的加强效果，并且甚至能够在下面将描述的情况下替代加强件100。栅格系统90和加压元件40的组合使得可以在图1和2的板元件10、10’的中空元件区域20中进行预加压，从而可以加强元件10、10’。

图4示出了根据本发明的在其中保持有中空元件21的栅格系统90和伸出杆92，伸出杆92伸出用于中空元件21的接收区域93。然而，在图3中仅示例性示出的加压元件40可安装在例如栅格系统90的最上面的纵向杆91上的任何期望点处。然而有利的是，将其在栅格系统90的一端部或另一端部上在例如栅格系统90的最上面的支撑杆92上引导，因为这些端部填充有允许更高的预加压从而进行加强的实心材料。显而易见的是，还可以从栅格系统90移除各个中空元件21，从而在该位置或者通过特别高度加压的元件40提供特定加强的这些位置产生实心材料区域。

图5最后示出了围绕伸出杆92以叠置方式布置的图4的两个栅格系统90的组合。由于该叠置，两个栅格系统90的所有纵向杆91类似于图3中的对应定向的加强件100作用。同时，在图3同样示出的加压线缆40安装在这些杆92上时，叠置杆92为这些加压线缆提供更加稳定的支撑。

因此通过根据本发明提出的措施，可以根据计划的用途谨慎地加强墙壁元件。根据本发明的板元件具有明显更高的载荷承载能力，并且同时重量比已知的板元件更轻。简单的结构同时可以使制造节省成本。由于效率的原因，其优选用作在较宽区域上承载的天花板元件。

Claims (16)

1.一种预应力的板元件(10)，特别是混凝土的板元件，该板元件根据现场混凝土方法制造，或者在混凝土预浇制工厂中预制造，所述板元件在其表面(11)的俯视图中包括：至少一个中空元件区域(20)，在其中容纳中空元件(21)；至少一个支撑区域(30)，其用于在没有中空元件(21)的情况下支撑或保持所述板元件(10)；以及用于加强所述板元件(10)的加压元件(40)，每个加压元件通过所述板元件(10)安装并且形成栅格状结构(50)，其中该结构(50)的各个域(51)建立了中空元件区域或支撑区域(20，30)，并且所述栅格状结构(50)的侧向邻接的域(51)形成至少一个稍长的支撑条(60)，该支撑条将各个支撑区域(30)彼此连接并且以加强方式实施，其特征在于加压元件(40)，所述加压元件在所述板元件(10)的侧视图中波状地安装在所述板元件(10)中，并且自身支撑在杆(91)的至少一个栅格系统(90)上，所述栅格系统中保持有中空元件(21)，并且所述栅格系统的相应高度适应于所述波状形状。

2.根据权利要求1所述的板元件(10)，其中所述至少一个支撑条(60)包括至少一个实心材料区域(70)。

3.根据权利要求1或2所述的板元件(10)，其中所述栅格状结构(50)的侧向邻接的域(51)形成至少一个稍长的承载条(80)，该承载条具有布置在两个支撑条(60)之间的中空元件区域(20)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的板元件(10)，其中在至少一个支撑条(60)的纵向方向上设置附加的加压元件(40)。

5.根据权利要求4所述的板元件(10)，其中所述附加的加压元件(40)在所述至少一个支撑条(60)的宽度上分布，或者定位在所述至少一个支撑条的中间区域。

6.根据前述权利要求中任一项所述的板元件(10)，其中在支撑条(60)的纵向方向上设置有与其它加压元件(40)相比被加强了的加强的加压元件(40)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的板元件(10)，其中支撑条(60)包括至少一个中空元件区域(20)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的板元件(10)，其中所述栅格状结构(50)形成矩形域的栅格。

9.根据权利要求8所述的板元件(10)，其中所述栅格系统(90)的所述杆(91)以相对于所述板元件(10)的表面(11)的法线略微倾斜的方式布置。

10.根据权利要求8或9所述的板元件(10)，其中所述栅格系统(90)包括支撑杆(92)，所述支撑杆沿纵向方向伸出用于中空元件(21)的接收区域(93)，并且所述加压元件(40)安装在所述支撑杆之上。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的板元件(10)，其中所述栅格系统(90)包括不含任何中空元件(21)的接收区域(93)，并且所述加压元件(40)安装在所述接收区域(93)之上。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的板元件(10)，其中保持有中空元件(21)的杆(91)的各个栅格系统(90)相对彼此布置成使得所述栅格系统在两侧上的支撑杆(92)彼此互相叠置。

13.根据前述权利要求中任一项所述的板元件(10)作为天花板元件的用途。

14.一种用于制造根据权利要求1-12中任一项所述的板元件(10)的方法，所述板元件更优选是混凝土板元件，该方法包括以下步骤：

将无应力的下加强件(100)置于模板的间隔件上；

将在其中保持有中空元件(21)的杆(91)的至少一个栅格系统(90)置于所述加强件(100)上或所述间隔件上；

将至少一个加压元件(40)置于所述至少一个栅格系统(90)上；

将无应力的上加强件(100)置于所述至少一个栅格系统(90)上或间隔架上；

将用于抵抗提升压力固定所述中空元件(21)的第一混凝土层引入并开始硬化；

将用于产生所述板元件(10)的最终厚度的第二混凝土层引入并硬化；

将所述加压元件(40)加压，用于加强所述板元件(10)。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一个加压元件(40)置于所述栅格系统(90)的支撑杆(92)上，所述支撑杆沿纵向方向伸出用于中空元件(21)的接收区域(93)。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少两个栅格系统(90)安装成使其相应支撑杆(92)彼此叠置。

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