CS231404B1 - Vodorovná nosná stavební konstrukce - Google Patents

Abstract

Vodorovná nosné stavební konstrukce sestává z ohebné nosné membrány, například z plechových pásů, ze soustavy vodorovných nosníků a z nejméně jedná vrstvy stropní konstrukce a její podstata spočívá v tom, že ohebná membrána (20) je uložena svými středními Sástmi (23) a středních příčných nosnících (40), nesených podélnými nosníky (10), a svými taženými konci je upevněna k příčným kotevním nosníkům (42). spojeným s konci podélných nosníků (10) pod jejich neutrální osou (N).

Description

Vynález se týká vodorovná nosná stavební konstrukce, obsahujícínoeníky se zvýšenou únosností.

Jsou známy nosná stropní konstrukce, sestávající z řad vedle sebe uložených nosníků, přes která je vodorovná napnuta membrána, tvořená například ocelovým plechem s nízkou ohybovou tuhostí, avšak s vysokou pevností v tahu.

Jednotlivá díly membrány jsou na koncích zakotveny k vodorovným nosníkům, která mají dostatečnou ohybovou tuhost taká ve vodorovnám směru, e ne horní plochu membrány se uloží nejmáně jedna vrstva materiálu s nízkou pevností v tahu, zejmána vrstvy betonu.

Tíhou uloženáho betonu nebo jináho materiálu podobnáho charakteru se membrána mezi nosníky prohýbá a v membráně vznikají značné tahové síly, které musí být zachyceny na koncích dílů membrány vodorovnými nosníky, uspořádanými popřípadě do uzavřeného obdélníkového rámu, k němuž je membrána na věech čtyřech stranách připevněna.

Tuhostí obdélníkového rámu jsou podporové tahové sily plně zachyceny,·avěak nejsou nijak využity, přestože jsou značné. Tyto síly naopak zatěžují nosnou konstrukci a zvyšují potřebnou velikost průřezů dílů rámu.

Nedostatky této známé konstrukce jsou odstraněny vodorovnou nosnou konstrukcí podle vynálezu, obsahující vodorovné nosníky, ohebnou membránu s pevností v tahu a vrstvy stropní konstrukce, jejíž podstata spočívá v tom, že membrána je uložena nejméně jednou svou částí mezi oběma konci na příčnou podporu, nesenou hlavními podélnými nosníky stropní konstrukce, a svými taženými konci je zachycena na příčných kotevních prvcích, které jsou opřeny svými konci o konce podélných hlavních nosníků v místě pod jejich neutrální osou.

V konkrétním výhodném provedení vynálezu mohou být příčné kotevní prvky přímo připojeny ke spodním stranám podporových konců podélných hlavních nosníků nebo jsou v jiných výhodných provedeních spojeny se spodními stranami podporových konců nosníků prostřednictvím vložených nosných a opěrných prvků.

U nosné vodorovné konstrukce podle vynálezu se využitá statického působení zatížené ohebné membrány, tvořící základní nosný prvek stropní plošné části konstrukce, ke zýýšení únosnosti podélných hlavních nosníků konstrukce, protože podporové vodorovné reakce zatížené ohebné membrány se vnášejí jako předpťnecí síly do podélného hlavního nosníku a vyvolávají v něm ohybový moment opačného znaménka než mé ohybový moment od svisle působícího zatíženi konstrukce.

Podélné hlavní nosníky je pouze třeba zajistit proti vybočení ve vodorovné rovině, což se provádí buá zvětšením průřezu a tím i momentu setrvačnosti nosníku ve vodorovném směru nebo vložením příčnýph nosníků, rozpírajících řadu podélných nosníků kolmo na jejich podélné osy a zajištujících tak jejich stálou vzájemnou vzdálenost.

Příklady provedení vodorovné nosné stavební konstrukce podle vynálezu jsou zobrazeny na výkresech, kde na obr. 1 je svislý řez prvním příkladem provedení, u něhož je membrána zachycena na příčných prvcích, upevněných ke spodním úchytům na koncích podélných nosníků, ne obr. 2 je svislý řez druhým příkladem provedení, na obr. 3 je příčný řez podélným hlavním nosníkem, na obr. 4 je příčný řez podélným nosníkem z obr. 2, obr. 5 znázorňuje část spojité stropní konstrukce, nesené nosnými sloupy, na obr. 6 je jiný příklad detailu styku konců podélných nosníků s podporou, na obr. 7 je svislý řez spojem dvou vedle sebe uložených pásů membrán.

Obr. 6 znázorňuje ve svislém řezu schematické uspořádání řady podélných nosníků, na obr. 9 je půdorysný pohled například z obr. 8, obr. 10 znázorňuje ve svislém řezu detail spoje příčných nosníků s podélným hlavním nosníkem, na obr. 1I je znázorněn ve svislám ře3 zu jiný příklad spoje příčných nosníků s podélným nosníkem, obr. 12 znázorňuje spoj celistvého příčného nosníku s podélným nosníkem, na obr. 13 je ve svislém řezu jietsil připojení hlavních podélných nosníků ke sloupu a obr. 14 znázorňuje půdorysný pohled na detail spoje z obr. 13.

Na obr. 15 a 16 jsou ve svislých řezech znázorněny detaily připojení nosné membrány k vodorovným nosným prvkům, ná obr. 17 je axonometrický pohled na průchod svislého sloupu nosnou membránou, obr. 18 znázorňuje ve svislém řezu jinou obměnu přikladu provedení, kde jsou nosné konstrukční díly železobetonové, na obr. 19 je svislý rez betonovým podélným nosníkem s pohledem ns jeho uloženi, na obr. 2Θ je svislý řez uložením, vedený rovinou P-Q z obr. 18, na obr. 2, je půdorysný pohled na detail uložení betonového podélného nosníku, na obr. 22 je axonometrický pohled na schematické znázornění uložení čtyř betonových nosníků na sloup/opatřené patkami a na obr. 23 je půdorysný pohled na stavební konstrukci s hlavními betonovými nosníky uspořádanými ve dvou na sebe kolmých směrech.

V základním příkladném provedení vodorovné nosné konstrukce podle vynálezu je základním nosným prvkem základní podélný nosník JO., jehož únosnost je zvýšena předpětím, vyvozovaným ohebnou membránou 20 (obr. 1). Základní podélné nosníky 10 této konstrukce jsou uloženy svými, konci na podporách zakotvených do svislé nosné konstrukce 3,, a na spodní ploše jsou opatřeny jedním středním úchytem 13 a na obou koncích krajními úchyty 12; úchyty Xg., 13 sousedních podélných nosníků J.0 jsou vzájemně spojeny příčnými nosiči, z nichž na středním nosiči je uložena svou střední částí 23 ohebná membrána 20 z ocelových plechových pásů, zachycená svými konci 22 na krajních úchytech 12 a vnášející do těchto krajích úchytů 12 podporové reakce od zatížení, představovaného především vlastní hmotností zátěže £2> tvořené zejména betonovou směsí nebo jiným materiálem s poměrně malou pevnosti v tahu.

Tíhou zátěže 29 se membrána 20 mírně prověsí, přičemž horní plocha 28 vrstvy zátěže 29 se zarovná do roviny, a do středního nosiče, spojeného se středními úchyty 13 se vnášejí pouze svislé síly, zatímco krajní nosiče vnášejí do krajních úchytů 12 kromě svislých reakcí také značné vodorovné složky reakcí, které na rameni krajních úchytů 12 vyvozují značné ohybové momenty, snažící se prohnout podélný nosík 10 směrem vzhůru a působící tedy v opačném smyslu než ohybové momenty od zatížení nosníku.

Velikost vnášených momentů a tedy hodnota předpětí je závislá na velikosti tahových sil T, působících na koncích 22 membrány 20. Podélný nosník 10 musí mít v tomto příkladu provedení zvýšený moment setrvačnosti ve vodorovném směru (obr. 3) a neutrální osu N má zejména uprostřed své výšky.

V druhém příkladu provedení (obr. 2) je podélný nosník 10 upevněn na obou koncích svými spodními plochami pevně a neposuvně k horním plochám podpor 31 například pomocí svarů 53 přičemž podpory 31 jsou upevněny ne nosných sloupech 30.

Ohébná membrána 20 z pásů ocelového plechu je svou střední částí 23 podepřena na příčném nosníku £0, kolmém na osy podélných nosníků 10, a svými konci 22 je pevně připojena k příčnému kotevnímu nosníku 42. vloženému mezi dvojice svislých nosných sloupů 30 a připojenému k nim.

Vodorovné tahové síly T se tak vnášejí do kotevních nosníků 42 a tím i do nosných sloupů 30. ze kterých přecházejí do podpor ϋ a do spodní části podélných nosníků 10 pod neutrální osou N, takže se snaží podélný nosník 10 vyklenout vzhůru a vnášejí tím do něj předpětí, působící proti napětím od zatížení.

Aby se .podporové reakce ohebné membrány 20 skutečně vnášely do spodní části koncového průřezu podélného nosníku £0, je třeba zachovat mezi čelem podélného nosníku 10 a boční přilehlou plochou nosného sloupu 30 odlehčovací mezeru 50.

Podobného statického účinku jako přivařením spodní plochy podélného nosníku 10 k podpoře 31 je možno dosáhnout volným uložením podélného nosníku 10 ne podporu 3¹ a rozepřením spodní příruby podélného nosníku 10 o stěnu sloupu 30 tlakovou vložkou 51 (obr. 5), popřípadě dvojicí rozpěrných klínů 52 (obr. 21).

Není-li žádoucí vnášet do středních nosných sloupů 30 rozdíl nestejných vodorovných sil ze sousedních polí, je možno použít úpravy podle obr. 6, kde jsou konce nosníků 10 přivařeny svary 53 na volné patky 32 ve formě kluzné destičky, uložené na hlavici 33. upevněné na nosném sloupu 30. která umožňuje omezený vodorovný posun konců podélných nosníků 10.

Vodorovné síly od vodorovné reakce ohebné membrány 20 mají značná hodnoty a v některých případech na ně nejsou průřezy středních nosných sloupů 30 dimenzovány.

Proto je v některých případech nutno průřez nosného sloupu 30 zesílit například úpravou podle obr. 13 a 14, jejíž základ spoěívá v tom, že proti vodorovným deskám podpor H, na které jsou svary 53 nebo vysokopevnostními šrouby 54 připevněny spodní plochy konců 1 1 podélných nosníků 10, jsou mezi příruby nosného, sloupu JO, majícího profil tvaru I, vevařeny ztužující destičky Ji, jak je patrno ze spodní poloviny obr. 14.

V jiném příkladu provedení, zobrazeném v horní polovině obr. 14, může být ztužující deska vytvořena vcelku s vodorovnými destičkami podpor JI, takže ztužení sloupu JO je tvořeno větší deskou, obsahující výřez pro nosný sloup 30.

Ohebná membrána 20 je tvořena zejména několika vedle sebe uloženými ocelovými plechovými pásy o šířce B (obr. 7), které se překrývají přesahem Ji, přičemž v místech, kde membránou JO procházejí nosné sloupy JO, jsou plechy vystřiženy zástřihy, kolmými na jejich okraje, přičemž část mezi zátřiby je vyhnuta nahoru ve formě jazýčků 25 (obr. 17).

Řešení podle vynálezu je využitelné pro stropní konstrukce o více polích, kdy ohebná membrána 20 je vedena přes více řad nosných sloupů JO, přičemž také v příčném směru bývá zpravidla více podélných nosníků 10 za sebou (obr. 9).

Ohebná membrána 20 může být také spřažena s betonovou deskou, tvořící zátěž 29. například pomocí soustavy spřahovacích kozlíků 60, přivařených přes ohebnou membránu 20 na'horní plochu hlavních podélných nosníků 10 (obr. 10), jsou-li příčné nosníky 40 uloženy svými horními plochami v úrovni horních ploch podélných nosníků 10, nebo přivařených přes ohebnou membránu 20 na horní plochu příčných nosníků 40. uložených na horní straně podélných nosníků 10 (obr. 12).

Důležitým požadavkem stropní konstrukce podle vynálezu je dostatečná tuhost krajních příčných nosníků 42 ve vodorovném směru, které jsou zatíženy značně velkou vodorovnou složkou podporové reakce ohebné membrány JO; ohybovou tuhost příčných nosníků 42 je možno zvýšit připojením rovnoběžného výztužného úhelníku U, připojeného průběžným svarem i4, ke kterému je potom možno připevnit pomocí šroubů 46 další upevňovací prvky 45 pro připojení další konstrukce (obr. ,5).

Pokud výztužný úhelník 43 nestačí k dostatečnému zvýšení tuhosti kotevního příčného nosníku iJ, mohou se k němu přivařit další profilové nosníky 47 pro vytvoření dostatečně tuhé kotevní soustavy (obr, 16).

Konstrukčního principu podle vynálezu je možno výhodně využít i pro železobetonovou nosnou konstrukci (obr. 18 až 21).

• V tomto příkladném provedení je ke spodní straně železobetonového podélného nosníku připojena ocelová příložka 15. zakotvená kotevními pruty 16 v podélném nosníku 10. kte231404 rá je pomocí vysokopevnostních šroubů 54 spojena se sloupovou úložnou deskou 35. zakotvenou v konzole sloupu 30 kotevními pruty 36. Ocelové příložka 15 může být spojena se sloupovou úložnou deskou 35 nerozebíratelnš pomocí svarů 53. přičemž v tomto případě je vhodné, aby sloupová úložná,deska 35. měla o něco větší šířku než ocelová příložka i 5.

Mezi koncem podélného nosníku 10 a nosným sloupem 30 je mezera £0, ve které jsou uloženy rozpěrné klíny 52 zabezpečující přenos vodorovné reakce z ohebné membrány 20. která není v tomto příkladu pro názornost provedení ostatních Sástí zobrazena stejně jako kotevní příčný nosník 42 do spodního konce podélného nosníku 10 a vnášení předpínacích sil.

Konstrukční princip podle vynálezu .je možno aplikovat také na dvousměrnou soustavu, kdy jsou ohebné membrány 20 vedeny ve dvou směrech a jsou tvořeny dvěma vzájemně kolmými řadami ocelových plechů, majících šířku rovnou třetině šířky stropního pole.

Spodní membrány 20a jsou napnuty v podélném směru budovy, zatímco horní membrány 20b jsou napnuty v příčném směru.

Jsou-li obě membrány 20a 20b uloženy těsně na sobě, mohou dokonce odpadnout vzájemné přesahy plechů a plechy mohou být kladeny vedle sebe i s malými mezerami 24a. 24b. protože v této sestavě je strop dostatečně těsný proti protékání betonové směsi.

Podélné nosníky 10 jsou u této obměny uloženy v obou směrech na nosných sloupech 30 s konzolovými podporami 32.· No okrajích stropní tabule jsou pak umístěny kotevní příčné nosníky 42a a kotevní podélné nosníky 42b; je-li stropní konstrukce uložena no betonovém skeletu, jako je tomu v příkladu na 'obr. 22 a 23, musí se horní plochy kotevních příčných nosníků 42a a kotevních podélných nosníků 42b opatřit kotevními destičkami, na které se potom pomocí svarů 44 připevní okraje spodních membrán 20a. popřípadě horních membrán 20b. aby se vodorovné tlaky Τ , T. přenesly do nosných sloupů 30 a z nich do podélných nosníků 10.

Nosná stropní konstrukce s předpjatými základními podélnými nosníky 10. jejichž směr je rovnoběžný se směrem tahových reakcí ohebných membrán 20. může být realizována ještě v řadě dalších konkrétních provedení, spadajících do rozsahu předmětu vynálezu, jak je patrno z příkladů provedení, zobrazených na výkresech.

Claims (6)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Vodorovná- nosná stavební konstrukce, sestávající z nosníků, nesoucích nosnou ohebnou membránu, na jejíž horní ploše je uložena nejménš jedna vrstva zátěže, vyznačující se tim, že ohebné membrána (20) je uložena nejménš jednou svou střední částí (23) na střední příčný nosič, nesený hlavními podélnými nosníky (10), a svými taženými konci (22) je upevněna na příčných kotevních nosičích, jejichž konce jsou uloženy na podporách, vodorovné neposuvně spojených s konci hlavních podélných nosníků (10) pod jejich neutrální osou (N).
2. 2. Vodorovná nosná stavební konstrukce podle bodu 1, vyznačující se tím, že střední příčné nosiče ohebných membrán (20) jsou uloženy na středních úchytech (13), upevněných na spodních plochách podélných nosníků (10), a příčné kotevní nosiče na tažených koncích (22) ohebné membrány (20) jsou upevněny na krajních úchytech (13), připojených ke spodním plochám konců podélných nosníků (10).
3. 3. Vodorovná nosná stavební konstrukce podle bodu 1, vyznačující se tím, že ohebná membrána (20) je uložena svými středními částmi (23) na příčných nosnících (40), nesených podélnými nosníky (10), a je upevněna svými konci (22) ke kotevním nosníkům (42), připevněným k nosným sloupům (30), na jejichž konzolových podporách (31) jsou uloženy spodní

   23H04 6 plochy podporových konců podélných nosníků (10), které jsou ke konzolovým podporám (31) pevné připojeny.
4. 4. Vodorovná nosná stavební konstrukce podle bodu 1, vyznačující se tim, že ohebná membrána (20) je uložena svými středními částmi (23) na příčné nosníky (40), nesené podélnými nosníky (10), a je upevněna svými konci (22) ke kotevním nosníkům (42), připevněným k nosným sloupům (30), na jejichž konzolových podporách (31) jsou uloženy podélné nosníky (10), jejichž spodní čelní konce jsou opřeny o nosné sloupy (30) tlakovými vložkami (51), tvořenými zejména rozpěrnými klíny (52).
5. 5. Vodorovné nosná stavební konstrukce podle bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že ohebná membrána (20) je tvořena plechovými pásy, uloženými vedle sebe se vzájemným přese-: hem (24), a na její horní ploše je uložena vrstva betonu.
6. 6. Vodorovná nosná, stavební konstrukce podle bodu 5, vyznačující se tím, že plechové pásy ohebné membrány (20) jsou uloženy ve dvou vrstvách a ve dvou vzájemné kolmých směrech.