CZ19242U1 - Kompozitní nosný prvek pro stavební účely - Google Patents

Description

Oblast techniky

Řešení se týká kompozitního nosného prvku pro stavební účely, vhodného k využití zejména pro sloupy, příčle, zábradlí a jiné konstrukční nosné prvky.

Dosavadní stav techniky

V současné době jsou ve stavebnictví využívány zejména nekompozitní nosné prvky ze železa, železobetonu nebo ocelobetonu. Nevýhodou kovových nosných prvku je vysoká hmotnost, riziko nežádoucího ohnutí nebo zkřivení, nákladnost a elektrická i tepelná vodivost. Nevýhodou je také koroze vlivem povětrnostních vlivů. Tyto materiály mají další nevýhodu v nutnosti ostrahy při ío transportu a skladování z důvodu častých krádeží. Nosné prvky ze železobetonu a ocelobetonu mají rovněž velmi vysokou hmotnost. Značnou nevýhodou je jejich omezená pevnost v tahu. Pro realizaci potřebují nákladné bednění, což zvyšuje pracnost a nákladnost jejich zhotovení.

Jsou známy také kompozitní nosné prvky, obsahující kombinaci vrstev z různých materiálů. Obvykle se jedná o nosný prvek s pláštěm z kovu, jenž je vyplněn výplní, obvykle betonem. Napřít5 klad CZ U 3980 popisuje nosný sloupový kompozitní tubus pro nosné konstrukce s vnějším kovovým pláštěm kruhového průřezu a vnitřním kovovým pláštěm kruhového průřezu. Mezi oběma kovovými plášti se nachází mezikruží vyplněné nosným výplňovým materiálem, kterým je beton.

Vnější kovový plášť je s vnitřním kovovým pláštěm, a zároveň i s výplňovým materiálem, navzájem pevně spojen prostřednictvím ocelových spřahujících trnů. Nevýhodami tohoto řešení

2ϋ jsou omezená pevnost v tahu, materiálová a pracovní náročnost zhotovení, náročnost opracování spojů, koroze kovového materiálu vnějšího pláště a elektrická a tepelná vodivost. Při výrobě kovových plášťů pro tyto nosné prvky je nezanedbatelný problém také v podobě nežádoucích emisí, které jsou doprovodným jevem pri zpracování a výrobě železa.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nevýhody ve značné míře odstraňuje navržené řešení. Jeho podstata spočívá v tom, že kompozitní nosný prvek pro stavební účely, obsahující výplň z materiálu na bázi cementu, obsahuje nosný profil z kombinovaného materiálu jenž je kombinací hmoty na bázi polymerů a vláken, přičemž tento nosný profil je situován v nosném prvku podélně a svým tvarem vymezuje alespoň dvě podélně probíhající vybrání, kde výplní z materiálu na bázi cementu jsou alespoň zčásti vyplněna tato vybrání. Jako vybrání se zde rozumí lože, umožňující vyplnění hmotou výplně, kde toto lože je vytvořeno pomocí tvarování povrchu a rozměrů nosného profilu. Jako nosný profil se rozumí nosník s tvarovaným povrchem. Kombinovaný materiál sestává z kombinace hmoty na bázi polymerů, jako jsou polyamid, pryskyřice aj. a podélně situovaných vláken, jakojsou skleněná vlákna, karbonová vlákna nebo aramid.

S výhodou je použit nosný profil, který má průřez ve tvaru písmene 1 nebo H a je tvořen dvěma rovnoběžnými pásnicemi a mezi nimi napříč situovanou stojinou. Výplní na bázi cementu jsou v tom případě alespoň zčásti vyplněna vybrání, nacházející se po stranách stojiny. Navržené technické řešení je však vhodné i pro nosné profily jiného tvaru, například s průřezem ve tvaru kříže, aj.

Alespoň dvě z výplní, které jsou situovány ve vybráních nosného profilu, jsou s výhodou opatřeny každá alespoň jednou výztuží v podobě pevného prutu, jenž je situován v nosném prvku podélné. Výše zmíněné vyplnění vybrání výplní alespoň zčásti je v tom případě rozuměno tak, že výplň alespoň musí překrývat v ní uložené pruty. Samozřejmě, optimální řešení je výplň vyplňující vybrání nosného profilu úplně.

Jedno nebo více vybrání může být s výhodou opatřeno alespoň dvěma pruty.

S výhodou nosný prvek obsahuje alespoň dvě dvojice navzájem spojených prutů,

CZ 19242 Ul

Pruty jsou s výhodou zafixovány uvnitř prostoru vybrání ve stabilní poloze, každý pomocí alespoň dvou fixačních prvku.

V optimálním případe jsou pruty opatřeny celou soustavou fixačních prvků, ktere jsou rozmístěny na prutech v odstupech mezi sebou, optimálně v pravidelných odstupech.

Fixační prvky prutů mohou být s výhodou vytvořeny jako příčky, spojující navzájem dva pruty mezí nimiž se nachází stojina, V tom případě je stojina opatřena provlékacími otvory a fixační prvky jsou protknuty přes tyto otvory.

Pokud není vhodné nebo výhodné vrtat do stojin otvory, mohou být fixační prvky s výhodou provedeny jako opěrná ramena s jedním koncem upevněným ke stojině. V oblasti svého opačné10 ho konce jsou pak tato opěrná ramena upevněna k prutu.

Navržené řešení je vhodné pro využití ve stavebnictví, pro konstrukční nosné prvky jako sloupy, příčle, zábradlí, výztuhy aj. Má výhody v relativně nízkých výrobních nákladech a ve srovnáni s dosavadními nosnými prvky má větší pevnost v tahu, podstatně menší hmotnost, menší tepelnou vodivost, není elektricky vodivý. Efekt je také ekologický, protože při výrobě vzniká méně nežá15 doucích emisí než při výrobě oceli. Navržené řešení umožňuje také jednodušší spoje mezi stavebními prvky a snazší opracovatelnost při montáži. Vzhledem k nižší hmotnosti umožňuje i snížení nákladů na dopravu. Nekovový povrch omezuje riziko krádeží při dopravě a skladování. Přehled obrázků na výkresech

Navržené řešení je objasněno pomocí výkresů, kde znázorňují obr. 1 příčný řez nosným prvkem :o se dvěma pruty podle navrženého řešení v linii A-A naznačené na obr.3, obr. 2 příčný řez nosným prvkem se čtyřmi pruty podle navrženého řešení v linii B-B naznačené na obr.4, obr. 3 schematické znázornění uložení fixačních prvků a konstrukce nosného prvku podle prvního příkladu provedení, při pohledu na podélný řez vedený nosným prvkem cca uprostřed a obr. 4 schematické znázornění uložení fixačních prvků a konstrukce nosného prvku podle druhého pří25 kladu provedení, při pohledu na podélný řez vedený nosným prvkem v místě výskytu fixačních prvků.

Příklady provedení

Příklad 1

Názorným příkladem provedení navrženého řešení je kompozitní nosný prvek podle obr. 1 a 3.

jo Kompozitní nosný prvek pro stavební účely obsahuje místo klasické kovové konstrukce nosný profil z kombinovaného materiálu, jenž je kombinací hmoty na bázi polymerů a vláken. Tento kombinovaný materiál může být vyroben jako skleněná vlákna, karbonová vlákna nebo aramid, které jsou zality hmotou na bázi polymerů, například některým z ve stavebnictví používaných plastů. Nosný profil je situován v nosném prvku podélně. Je použit nosný profil, který má průřez ve tvaru písmene I až H. Je tvořen dvěma rovnoběžnými pásnieemi £ a mezi nimi napříč situovanou stojinou 2. Svým tvarem a rozměry vymezují pásnice £ se stojinou 2 dvě podélně probíhající vybrání 3, která podélně probíhají na nosném profilu. Tato vybrání 3 jsou vyplněna výplní 4 z materiálu na bázi cementu. Výplně 4 jsou opatřeny každá jednou výztuží tvořenou ocelovým prutem 5, jenž je situován v nosném prvku podélně. Pruty 5 jsou zafixovány uvnitř prostoru vy40 brání 3 ve stabilní poloze pomocí fixačních prvků 6. Fixační prvky 6 jsou rozmístěny na prutech 5 v pravidelných odstupech mezi sebou. Nachází se zde soustava fixačních prvků 6 rozmístěných v celé délce nosného prvku cca pravidelně.

V tomto příkladném provedení jsou předvedeny fixační prvky 6, které jsou provedeny jako opěmá ramena, jejichž jeden konec ÍF je upevněn ke stojině 2 a druhý konec 8^ff má o sebe opřen prut 5 a v místě tohoto opření je upevněn k fixovanému prutu 5, například tmelem nebo svárem.

CZ 19242 Ul

Příklad 2

Jiným příkladem provedení navrženého řešení, optimálního pro větší rozměry, je kompozitní nosný prvek podle obr. 2 a 4.

Kompozitní nosný prvek pro stavební účely obsahuje nosný profil z kombinovaného materiálu, 5 zhotoveného jako podélně nebo nahodile situovaná vlákna zalitá hmotou na bázi polymerů. Tento kombinovaný materiál jsou například skleněná vlákna zalisovaná v plastu. Nosný profil je situován v nosném prvku podélně. Je použit nosný profil, který má průřez ve tvaru písmene H. Je tvořen dvěma rovnoběžnými pásnicemi 1 a mezi nimi napříč situovanou stojinou 2. Svým tvarem a rozměry vymezují pásnice f se stojinou 2 dvě podélně probíhající vybrání 3, která podélně probilo hájí na nosném profilu. Tato vybrání 3 jsou vyplněna výplní 4 z materiálu na bázi cementu. Výplně 4 jsou opatřeny každá dvěma výztužemi tvořenými prutem 5 z polypropylénu, kde tylo pruty jsou situovány v nosném prvku podélně. Na obrázcích znázorněný kompozitní nosný prvek obsahuje dvě dvojice navzájem spojených prutů 5.

Pruty 5 jsou zafixovány uvnitř prostoru vybrání 3 ve stabilní poloze pomocí fixačních prvků 6. 15 Fixační prvky 6 jsou rozmístěny na prutech 5 v pravidelných odstupech mezi sebou, podobně jako příčky na žebříku. Je se zde soustava fixačních prvků 6 rozmístěných v celé délce nosného prvku cca pravidelně, které spojují vždy jednu dvojici prutů 5.

V tomto příkladném provedení jsou předvedeny fixační prvky 6, které jsou vytvořeny jako opěmé příčky prutů 5, spojující navzájem dva pruty 5, mezi nimiž se nachází stojina 2. Stojina 2

2o je opatřena provlékacími otvory 7 a fixační prvky 6 prochází přes tyto otvory 7. Fixační prvky 6 tedy mají oblasti svých obou konců 8 upevněny k fixovaným prutům 5.

Claims (9)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kompozitní nosný prvek pro stavební účely, obsahující výplň (4) z materiálu na bázi cementu, vyznačující se tím, že obsahuje nosný profil z kombinovaného materiálu jenž

   25 je kombinací hmoty na bázi polymerů a vláken, přičemž tento nosný profil je situován v nosném prvku podélně a svým tvarem vymezuje alespoň dvě podélně probíhající vybrání (3), kde výplní (4) z materiálu na bázi cementu jsou alespoň zčásti vyplněna tato vybrání (3).
2. 2. Kompozitní nosný prvek pro stavební účely podle nároku 1, vyznačující se tím, že nosný profil má průřez ve tvaru písmene Ϊ nebo H a je tvořen dvěma rovnoběžnými pásnicemi

   30 (1) a mezi nimi napříč situovanou stojinou (2), přičemž výplní (4) na bázi cementu jsou alespoň zčásti vyplněna vybrání (3), nacházející se po stranách stojiny (2).
3. 3. Kompozitní nosný prvek pro stavební účely podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že alespoň dvě z výplní (4), nacházejících se ve vybrání (3) nosného profilu, jsou opatřeny každá alespoň jednou výztuží v podobě pevného prutu (5), který je situován v nosném prvku

   35 podélně.
4. 4. Kompozitní nosný prvek pro stavební účely podle nároku 3, vyznačující se tím, že alespoň jedno vybrání (3) je opatřeno alespoň dvěma pruty (5).
5. 5. Kompozitní nosný prvek pro stavební účely podle nároku 4, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň dvě dvojice navzájem spojených prutů (5).

   40
6. 6. Kompozitní nosný prvek pro stavební účely podle nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že pruty (5) jsou fixovány ve stabilní poloze každý pomocí alespoň dvou fixačních prvků (6).

   CZ 19242 Ul
7. 7. Kompozitní nosný prvek pro stavební účely podle nároku 6, vyznačující se tím, že pruty (5) jsou opatřeny soustavou fixačních prvků (6), které jsou rozmístěny na prutech (5) v odstupech mezi sebou.
8. 8. Kompozitní nosný prvek pro stavební účely podle nároků 6a 7, vyznačující se 5 t í ni, že fixační prvky (6) jsou vytvořeny jako příčky spojující navzájem dva pruty (5), mezi nimiž se nachází stojina (2), přičemž stojina (2) jc opatřena provlékacími otvory (7) a fixační prvky (6) procházejí přes tyto otvory (7).
9. 9. Kompozitní nosný prvek pro stavební účely podle nároků 6a 7, vyznačující se tím, že fixační prvky (6) jsou vytvořeny jako opěrná ramena s jedním koncem (8') upevněným ío ke stojině (2), která jsou v oblasti svého opačného konce (8) upevněna k prutu (5).

   3 výkresy