CZ2013130A3

CZ2013130A3 - Ztužený stropní trám a způsob ztužení

Info

Publication number: CZ2013130A3
Application number: CZ2013-130A
Authority: CZ
Inventors: Václav Rojík
Original assignee: Václav Rojík
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2014-11-19
Also published as: CZ304822B6

Abstract

Řešením je ztužený stropní trám (1), k jehož boku je připojena soustava prvků s ohybovou tuhostí, sestávající ze dvou prvků (2.2) s menším profilem a jednoho prvku (2.1) s větším profilem. Prvky (2.2) s menším profilem zasahují do prvku (2.1) s větším profilem a vytvářejí v něm svými konci podélné mezery mezi svojí spodní pásnicí a spodní pásnicí prvku (2.1) s větším profilem, u jehož konců jsou umístěny svislé šroubové spoje (4) mezi prvky. K horní ploše je připevněna příložka (8), je prohnuta a rozepřena klíny (11) proti zarážkám (9) a po napřímení pomocí vrutů (12) vytváří v trámu vodorovnou sílu (13). Na klíny (11) je uložen prvek (14) s menším profilem, prohnutý do příložky (8) pomocí vrutu (12). Způsob ztužení stropního trámu spočívá v připevnění předpínací soustavy prvků s ohybovou tuhostí k trámu (1) zboku a následně v připevnění předpínací soustavy k horní ploše trámu (1), přičemž k optimalizaci působení obou soustav přispívá prvek (14) s menším profilem na klíny (11) a prohnutý pomocí vrutů (12).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká ztuženého stropního trámu a způsobu jeho ztužení, určeného zejména pro rekonstrukci a opravy stropů ve starých budovách.

Dosavadní stav techniky

Při rekonstrukci starých budov je většinou nutné provést opravu stropů, především dřevěných trámů, jejichž únosnost se v průběhu desítek až stovek let zmenšuje mnoha vlivy, například vlhkostí, napadením houbou apod. Často jsou v souvislosti s novým využíváním kladeny i nové požadavky na zvýšení únosnosti stropů, z čehož vyplývá nutnost podstatného zvětšení únosnosti stávajících trámů.

Uvedené problémy jsou dosud řešeny například odstraněním starých stropů a jejich nahrazením novou konstrukcí, nabetonováním podlah a zajištěním jejich spolupůsobení se stávajícími trámy, připojením nových dřevěných nebo ocelových prvků v porušených místech, odstraněním poškozených částí trámů a jejich náhradou novými částmi.

U betonových nebo ocelových nosníků je zvětšení únosnosti řešeno buď jejich nahrazením novými nebo zesílením, které se provádí připojováním nových ocelových prvků. Přitom jsou tyto nové prvky namáhané pouze ohybem a při jejich malé ohybové tuhosti jsou nedostatečně využity.

Výhodné je zvětšení únosnosti stávajících nosníků řešeno jejich dodatečným předpětím.

V tomto směru je známo řešení dřevěného vrstveného nosníku, který je prohnut pomocí přiložených šikmých táhel a kotven do ocelové příložky, jak je uvedeno v patentu SU 1761897, nebo jsou k betonovému nosníku připojovány prohnuté ocelové příložky, jejichž prohnutí je vyvoláno rozepírajícími silami, které zmenšují ohybové momenty v nosníku podle patentu KR 100733609 nebo JP 2000204771, nebo je ocelový nosník, vyztužen přiloženou lomenicí vytvořenou z řetězu podle patentu US 4704830.Tato řešení jsou zaměřena buď pouze na jeden i í , , , ., . Jí * . . , j ;· J -♦ > s 4 , ; , 4 1 > ' ♦ < » * ⁵ * ’ ’ * '· *·. * 2 materiál (dřevo, beton, ocel), nebo vyžadují plné odkrytí celého povrchu trámu před osazením příložek, a nezabývají se odezvou trámu na zavedené předpétí, což znemožňuje důležitý úkon - kvantifikovat míru zlepšení statických vlastností trámu. Z patentu CZ 295097 je znám nosník, u něhož zvětšeni únosnosti je řešeno pomocí tří prvků s ohybovou tuhostí připojených k nosníku tak, že nad dvěma prvky, upevněnými na svých koncích u spodní hrany nosníku, je s přesahy uložen třetí prvek, tvořící v místě přesahů podélné mezery. V místě přesahů jsou v blízkosti horního prvku šroubové spoje mezi tímto prvkem a spodními prvky, způsobující v upevňovacích bodech svislé síly vyvolávající v součtu v nosníku ohybové momenty opačného smyslu než momenty od zatížení.Nedostatek tohoto řešení spočívá v tom, že není použitelné pro nosníky s nízkou výškou průřezu.

Tento nedostatek je odstraněn řešením podle užitného vzoru CZ 15534, ve kterém je soustava příložek tvořena jedním prvkem s větším profilem a dvěma prvky s menším profilem, přičemž prvky s menším profilem vytvářejí uvnitř prvku s větším profilem přesahy s podélnou mezerou mezi svojí spodní pásnicí a spodní pásnicí prvku s větším profilem. V upevňovacích bodech uvnitř prvku s větším profilem jsou upevněny společně oba prvky. Svislé šroubové spoje jsou umístěny u konců prvků s větším profilem. Toto řešení se v praxi osvědčilo a je úspěšně používáno. Naráží však na problémy v případech, kdy základní nosník je značně poddimenzovaný a stoupají nároky na dimenze ocelových příložek, protože jsou osazeny nevýhodně v oblasti neutrální osy trámu.

V dalším známém řešení podle CZ patentu $. 303000 je stropní trám opatřen prvkem s ohybovou tuhostí, který je uložen na horní ploše záklopu po délce trámu a na koncích je opřen o čelní plochy zarážek. Prvek s ohybovou tuhosti prohnutý ve svislé rovině pres distanční element je připevněn k nosníku. Po připevnění zarážek na horní plochu trámu, po umístění opěrných čepů a zarážek se dotáhnou stabilizační a napřimovací vruty, čímž se vytvoří v prvku předpětí, které vyvolá v trámu osovou tahovou sílu a negativní moment. Nevýhodou tohoto řešení je to, že teprve po předpětí nosníku se z odezvy na zavedenou předpínací sílu určí kvalita materiálu trámu. Předpětí se proto provádí na základě odhadu modulu pružnosti materiálu trámu, což představuje nehospodárnou rezervu v dimenzi příložky a v hodnotě předpínání.

Podstata vynálezu

Nedostatky dosavadního stavu řeší ztužený stropní trám podle vynálezu, k jehož boku je připojena soustava prvků s ohybovou tuhostí, sestávající ze dvou prvků s menším profilem a jednoho prvku s větším profilem, přičemž prvky s menším profilem zasahují do prvku s větším profilem a vytvářejí v něm svými konci podélné mezery mezi svojí spodní pásnicí a spodní pásnicí prvku s větším profilem, u jehož konců jsou umístěny svislé šroubové spoje mezi prvky, umožňující zavedení svěrných sil, způsobujících v trámu ohybový moment opačného smyslu než moment od zatížení, a k jehož horní ploše je připevněna příložka ve tvaru U, jejíž střední část je prohnuta a rozepřena klíny proti zarážkám a po napřímení vytváří v trámu vodorovnou sílu způsobující v trámu moment opačného smyslu než moment od zatížení. Podstata vynálezu spočívá v tom, že na klíny do střední části příložky je vložen prvek s menším profilem, který prohnutím a připojením k příložce pomocí vrutu způsobuje v trámu ohybový moment opačného smyslu, než moment od zatížení a optimalizuje tak svými dimenzemi a mírou prohnutí poměry mezi všemi faktory ztužujícími trám.

S výhodou je vložený ocelový prvek válcovaný profil ve tvaru U a je do střední části příložky umístěn dnem nahoru.

Svislé stěny střední části příložky a vloženého prvku mohou být spojeny. Způsob ztužení stropního trámu podle vynálezu spočívá v tom, že po připojení soustavy prvků s ohybovou tuhostí zboku trámu, sestávající ze dvou prvků s menším profilem a jednoho prvku s větším profilem, u jehož konců jsou svislé šroubové spoje mezi prvky, se k horní ploše trámu připevní příložka, do jejíž předpjaté střední části se na klíny uloží další ocelový prvek s menším profilem, který se prohne pomocí vrutů.

Stěny ocelového prvku a stěny příložky se mohou spojit slepením.

« «

Důsledkem uvedeného provedení je zvětšení únosnosti a tuhosti trámu čtyřmi faktory:

- působením negativních vnějších sil vyvolaných svěrnými silami v přepínací soustavě připojené k trámu zboku

- působením negativních vnějších sil vyvolaných napřímením vnitřní části předpínací soustavy připojené k trámu shora.

- působením negativního ohybového momentu vyvolaného prohnutím dodatečně vloženého prvku do střední části horní příložky. Dodatečně vložený ocelový prvek umožňuje optimalizovat poměry mezi všemi faktory zvětšujícími únosnost a tuhost trámu

- přenášením ohybového momentu od zatížení trámu předpínacími soustavami připojenými k trámu zboku a shora.

Přehled obrázků na výkresech

Na přiloženém výkrese je na obr. 1 znázorněn pohled na ztužený stropní trám s připojenou soustavou prvků zboku a na horní ploše trámu a na obr. 2 je příčný řez trámem z obr.1.

Příklad provedení vynálezu

V příkladu je ke stropnímu trámu 1 připojena zboku v upevňovacích bodech 3 soustava prvků s ohybovou tuhostí tvořená profily ve tvaru U. Soustava prvků je tvořena prvkem 2.1 s větším profilem, umístěným s přesahy nad roztečí dvou prvků

2.2 s menším profilem. Upevnění prvků 2.1 a 2.2 k trámu l je provedeno u jejich konců v upevňovacích bodech 3 průběžnými šrouby. U konců prvku 2,1 jsou svislými šroubovými spoji 4_ v soustavě prvků vyvolány svěrné síly 6_, které vzbudí v trámu 1 síly 5 . Poté jsou osazeny stabilizační vruty 7 .

Na horní plochu trámu 1 je po prohnutí ve svislé rovině připevněna příložka 8 na svých koncích vruty 10 a po rozepření klíny 11 oproti zarážkám 9 se příložka 8 napřímí pomocí napřimovacího vrutu 12 a vyvolá v trámu 1 síly 13 .

• ‘ ' · *

Po změření průhybu trámu 1, kterým trám na napřímení příložky 8 reagoval, se přistoupí ke kvantifikaci celého procesu ztužování trámu 1.. Z průhybu se vypočte modul pružnosti materiálu trámu l a parametry čtvrtého faktoru vyztužování, které zaručí dokonalé a hospodárné splnění požadavků na sanovaný trám z hlediska deformace a napjatosti, tj. dimenze a míra prohnutí prvku 14 s části příložky 8 . Prohnutí prvku 14 a jeho připojení k příložce 8 pomocí dříve odstraněného a znovu použitého vrutu 12 dále přispěje ke ztužení trámu a k hospodárnému řešení celého procesu menším profilem než je profil příložky 8 , který se uloží na klíny 11 do střední ztužování trámu opřenému o objektivní kvantitativní analýzu.

Nakonec se zpracuje pro každý trám certifikát, ve kterém jsou jednoznačně popsány statické vlastnosti upraveného trámu. Ten poslouží i v budoucnu při změněných požadavcích k úpravě trámu např. pomocí dalšího prvku osazeného do střední části příložky.

Průmyslová využitelnost

Ztužený stropní trám a způsob ztužení podle vynálezu je využitelný při opravách a rekonstrukcích stropů ve starých budovách, zejména při požadavku zvýšení únosnosti stropních trámů.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Ztužený stropní trám (1), k jehož boku je připojena soustava prvků s ohybovou tuhostí, sestávající ze dvou prvků (2.2) s menším profilem a jednoho prvku (2.1) s větším profilem, přičemž prvky (2.2) s menším profilem zasahují do prvku (2.1) s větším profilem a vytvářejí v něm svými konci podélné mezery mezi svojí spodní pásnicí a spodní pásnicí prvku (2.1) s větším profilem, u jehož konců jsou umístěny svislé šroubové spoje (4) mezi prvky, umožňující zavedení svěrných sil, způsobujících v trámu (1) ohybový moment opačného smyslu než moment od zatížení, a k jehož horní ploše je připevněna příložka (8)ve tvaru U, je prohnuta a rozepřena klíny (11) proti zarážkám (9) a po napřímeni pomocí vrutů (12) vytváří v trámu vodorovnou sílu (13) způsobující v trámu moment opačného smyslu než moment od zatížení, vyznačený tím, že na klíny (11) je uložen prvek (14) s menším profilem, prohnutý do příložky (8) pomocí znovu osazeného vrutu (12).
2. Ztužený stropní trám podle nároku 1, vyznačený tím, že prvek (14) je válcovaný profil ve tvaru U.
3. Ztužený stropní trám podle nároku 1, vyznačený tím, že prvek (14) je do střední části příložky (8) umístěn dnem nahoru.
4. Ztužený stropní trám podle nároku 1 až 3, vyznačený tím, že svislé stěny střední části příložky (8) a prvku (14) jsou spojeny.
5. Způsob ztužení stropního trámu podle nároku 1 až 4, vyznačený tím, že po připojení soustavy prvků s ohybovou tuhostí zboku trámu, sestávající ze dvou prvků s menším profilem a jednoho prvku s větším profilem, u jehož konců jsou svislé šroubové spoje mezi prvky, se k horní ploše trámu připevní příložka (8), do jejíž předpjaté střední části se na klíny (11) uloží prvek (14) s menším profilem a prohne se pomocí vrutů (12).
6. Způsob ztužení stropního trámu podle nároku 5, vyznačený tím, že stěny ocelového prvku (14) a stěny příložky (8) se spojí slepením _t