CZ20234U1 - Stavební modul pro demontovatelné prefabrikované stavby - Google Patents

Description

Stavební modul pro demontovatelné prefabrikované stavby

Oblast techniky

Technické řešení se týká stavebního modulu pro lehké demontovatelné prefabrikované stavby, zejména pro vybavení staveniště, dočasné stavby, dočasné obytné kontejnery.

Dosavadní stav techniky

V současné době se pro lehké prefabrikované stavby používají nejčastěji kontejnery se svařeným rámem, do kterého je zabudováno opláštění, podlaha a střecha. Při potřebě většího obestavěného prostoru se spojí potřebný počet kontejnerů s tím, že se demontují některé stěny. Vzhledem k tomu, že se tyto kontejnery nebo přinejmenším jejich rámová konstrukce přepravují ve smonto10 váném stavu, obvykle na kamionech nebo vagónech, činí dopravní náklady na místo určení často větší položku než náklady výrobní. Pro manipulaci s kontejnery a pro instalaci na místě určení je obvykle nutná těžká technika, autojeřáby, hydraulické ruky, a pod. Je proto nutné vždy brát v potaz i terén v místě určení. Lze je instalovat pouze v místě dojezdu těžké techniky a dosahu ramena jeřábu. Tato skutečnost komplikuje jejich využití například v oblastech postižených ži15 velnými katastrofami nebo v rozvojových zemích s nedostatkem těžké techniky.

Jsou známy i moduly s vyšším stupněm demontovatelnosti, jejich využití je však problematické z důvodu nutnosti použití mnoha dílů a montážních prvků, po smontování konstrukce vykazuje množství tepelných mostů, dochází ke snadnému podfouknutí střešní konstrukce, případně krytiny, případně dochází zatékání při prudkých deštích a v neposlední radě je nevýhodou i neestetic20 ký vzhled. Po demontáži obvykle zůstávají v konstrukčních prvcích nevratné změny, například díry po vrutech či šroubech, případně není demontáž možná z důvodu častého použití montážních tmelů a lepidel. Tyto nevýhody demontovatelných konstrukcí značně omezují teritoriální i funkční oblast využití, a proto žádná ze známých konstrukcí není masově využitelná.

Úkolem technického řešení je vyvinout konstrukci modulu pro montované prefabrikované stavby, která by splňovala celou řadu požadavků. V první řadě se očekává její schopnost skladování a přepravy v demontovaném stavu v malém objemu a bez přepravně problematických rozměrů, aby moduly bylo možné přepravovat například v námořních kontejnerech nebo s maximálním využitím prostoru na vagónech nebo kamionech. Základním požadavkem rovněž je demontovatelnost do základních dílů sestavy, které nepřesahují hmotnost 50 kg, tedy umožňují ruční manipulaci. Smontování na místě určení musí být natolik jednoduché, aby jej s minimálním návodem byli schopni provést i méně zručné nekvalifikované pracovní síly za použití běžných jednoduchých pracovních nástrojů, Kromě uvedených základních požadavků by řešení mělo splňovat i určité tepelně-izolační vlastnosti, tedy konstrukce by měla být s minimem tepelných mostů, aby mohla být využita jak v oblastech s extrémně teplým podnebím, tak v oblastech s mrazivými zimami. Moduly musí být mobilní, musí být tedy jednoduše demontovatelné, aniž by došlo ke změnám na konstrukci, a znovu použitelné při zachování všech užitných vlastností prvotně smontované stavby. Požadavkem je rovněž možnost libovolného ekonomického rozšiřování budovy s minimem konstrukčních prvků, alespoň zrcadlově ze dvou stran kolem základního modulu.

Podstata technického řešení

Uvedený úkol splňuje stavební modul pro demontovatelné zejména vícemodulové prefabrikované stavby obsahující alespoň opláštěný ocelový rám a střešní konstrukci, kde rám je tvořen dvojicí kratších čelních profilů a dvojicí delších bočních profilů v podlahové části rámu a tomu odpovídající dvojicí čelních nosníků a bočních nosníků ve stropní části, přičemž podlahová Část a stropní část jsou spojeny rohovými sloupky, který je konstruován podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že;

-1 CZ 20234 Ul boční nosníky jsou opatřeny částečně zašroubovanými nosnými Šrouby, na nichž jsou zavěšeny střešní nosníky, přičemž nosné šrouby jsou po délce vnitřní svislé plochy bočních nosníků umístěny v nestejné výšce tak, že jejich vzdálenost od horní hrany bočního nosníku se ve směru k jednomu z čelních nosníků pro dosažení spádu střechy zvětšuje. Na střešní nosníky je položen trapézový plech spádnicemi rovnoběžně s bočními nosníky. Spoj mezi trapézovým plechem a bočním nosníkem je proveden tak, že k bočním nosníkům je nad okrajem trapézového plechu upevněna střešní lišta, která kopíruje mírný spád střechy vytvořený kaskádovým uložením střešních nosníků. Volná strana střešní lišty kopíruje sklon boční plochy první trapézy trapézového plechu a na styku ploch je opatřena těsnicí vrstvou. Na horní ploše kolmé k bočnímu nosníku je io střešní lišta opatřena navařenými Šrouby. Na trapézovém plechuje ve směru kolmém ke spádnici, a tedy ke střešní liště, položeno několik přítlačných tyčí, které jsou na konci opatřeny montážním úchytem s otvorem pro navařený šroub. Spoj mezi trapézovým plechem a čelním nosníkem na horní straně spádu je proveden tak, že pod okrajem trapézového plechuje k čelnímu nosníku upevněn opěrný úhelník a nad okrajem trapézového plechu je k čelnímu nosníku upevněn přítlačný úhelník s pružným těsněním, které kopíruje svým profilem zvlněný profil trapézového plechu. Spoj mezi trapézovým plechem a čelním nosníkem s odvodem vody, tedy na dolní straně spádu, je proveden tak, že čelní nosník je zde opatřen prostupem pro odvodní trubku a je opatřen na vnitřní straně žlabem, jehož sběrnice je umístěna těsně pod spodním okrajem trapézového plechu. Spodní okraj trapézového plechu je upraven tak, že přesahuje okraj sběrnice vody asi do poloviny její šířky. Okraj odvodní spádové plochy trapézového plechu může být nad sběrnicí vody opatřen okapním prehybem.

Boční nosníky mohou být na spodní ploše v osovém směru opatřeny plochými úchytkami, na které je připevněn směrem do vnitřního prostoru nosný úhelník pro uložení stropních panelů a směrem k vnějšímu plášti budovy, který je tvořen izolačním panelem, je připevněna opěrná lišta, v níž je vytvořen prostor pro izolační hranol.

Stropní panely mohou být na krajním nosném úhelníku, tedy u vnější boční stěny v případě vícemodulové stavby, uloženy s distancí vyplněnou distančním izolačním hranolem.

Přítlačné tyče mohou být na koncové části opatřeny pružnou dosedací vrstvou na trapézový plech.

Základní stavební modul může být doplněn rozšiřujícími moduly, které jsou montovány po jedné nebo obou bočních stěnách v sérii v libovolném počtu, přičemž krajní - styčné rohové sloupky, boční profil a boční nosník základního stavebního modulu a rozšiřujícího modulu jsou společné.

Výhod technického řešení je celá řada. Základní požadavek na skladnost konstrukce z logistického hlediska je ideální, je možné ji rozložit a skladovat či přepravovat v kompaktních balících bez přepravně nevhodných rozměrů a o hmotnosti do 50 kg. Tato výhoda se cení zejména při přepravě a instalaci na místě určení. Další velkou výhodou je možnost montáže na místě určení pouze za pomoci běžných jednoduchých nástrojů, s jednoduchým návodem, i osobami technicky méně zručnými. Pomine-li důvod dočasné stavby, je možné ji opět jednoduchým způsobem demontovat. Vzhledem k tomu, že montáží nevznikají žádné nevratné změny v konstrukci, je za40 chována pro další instalaci její původní neoslabená užitná hodnota. Strop, podlaha i stěny jsou z tepelně-izolačního materiálu, v místech možných tepelných mostů jsou izolační hranoly. Celá stavba je tedy jednoduchým způsobem zateplená, aniž by bylo nutné zateplení provádět dodatečně zvláštní montáží. K. základnímu modulu lze k bočním stěnám základního modulu přidávat libovolný počet rozšiřujících modulů, aniž by docházelo ke zdvojení rohových sloupků nebo čelních nosníků. Vnitřní příčky, které nahrazují uvnitř čelní stěny, mohou být zcela vynechány, aniž by došlo k oslabení pevnosti a nosnosti konstrukce.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je blíže popsáno na příkladu provedení za pomoci doprovodných výkresů. Na obr. 1 je schematicky znázorněný ocelový rám s podlahovými nosníky a se střešními nosníky, na

-2CZ 20234 Ul obr. 2 je spoj dvou částí bočního nosníku s naznačeným uložením střešního nosníku, na obr. 3 znázorňuje uložení podlahových nosníků na boční profil, obr. 4 je detail bočního nosníku s úchytkami a naznačeným upevněním opěrné lišty pro boční izolační panel a nosného úhelníku pro stropní panel. Na obr. 5 je detail řezu spojení podlahy a boční stěny - čelní pohled, na obr, 6 je spojení dvou částí bočního profilu s naznačením ukotvením podlahových nosníků a spoj podlahových panelů, na obr. 7 je detail řezu spojení střechy a čelní stěny - boční pohled, na obr. 8 je detail řezu spojení střechy a boční stěny v horní části spádu střechy - čelní pohled. Na obr. 9 je detail řezu spojení střechy a boční stěny v dolní části spádu střechy s odvodem vody - čelní pohled, na obr. 10 je detail řešení odvodu vody - řez - čelní pohled. Na obr. 11 je detail napojení ío dvou modulů, je zde znázorněn rohový sloupek společný pro dva moduly a na obr. 12 je znázorněn jeden boční nosník společný pro dva moduly, a dále vnitřní příčka.

Příklad provedení technického řešeni

Základní stavební modul má základní rozměry přibližně 4 m Šířka, 7 m hloubka a necelé 3 m výška. Rozměry jsou v tomto příkladu provedení uvedeny pouze pro orientaci, nejsou předmětem ochrany a jejich přiměřená změna nemá na rozsah ochrany vliv. V následujícím popisu je stěna o přibližných rozměrech 4 χ 3 m brána jako stěna čelní a stěna o přibližných rozměrech 7 χ 3 m brána jako stěna boční. Základní stavební modul je konstruován s předpokladem rozšíření budovy o rozšiřující moduly, které je možné montovat po obou bočních stěnách, přičemž krajní styčné nosné prvky základního stavebního modulu a rozšiřujícího modulu jsou společné. V ná20 sledujícím textu bude popsána konstrukce základního stavebního modulu a také spojení základního stavebního modulu s rozšiřujícím modulem.

Základní stavební modul má ocelový rám 1 ve tvaru hranolu, jak ukazuje obr. 1, který je tvořený předním a zadním čelním profilem U, dvojicí bočních profilů 13 a čtveřici rohových sloupků 12. Na horní části rohových sloupků 12 je ukotvena střešní rámová konstrukce tvořená předním a zadním čelním nosníkem j_4 a dvojicí bočních nosníků 15. Bočních profily 13 a bočních nosníky 15 jsou smontovány ze dvou částí. Jde o duté konstrukční prvky, které jsou zaslepené a opatřené montážním otvorem. Spojené jsou v místě zaslepení pomocí spojovacích šroubů. Spoj je patrný na obr. 2 jako spoj dvou Částí bočního nosníku 15.

Boční nosníky 15 jsou opatřeny částečně zašroubovanými nosnými šrouby 1_7, na nichž jsou zavěšeny střešní nosníky 51. Nosné šrouby 17 jsou po délce vnitřní svislé plochy bočních nosníků 15 umístěny v nestejné výšce tak, že jejich vzdálenost od horní hrany bočního nosníku 15 se ve směru k jednomu z čelních nosníků 14 zvětšuje, takže zavěšené střešní nosníky 51 tvoří spád střechy. Vzhledem k celkové konstrukci střechy postačí minimální sklon.

Stejným způsobem jsou na nosné šrouby 17 zašroubované v bočních profilech 13 zavěšeny pod35 lahové nosníky 31, zde však jsou nosné šrouby 17 umístěny ve stejné výšce. Tato situace je zřejmá z obr. 3. Na podlahových nosnících 31 jsou uloženy tepelně-izolační podlahové panely 32 spojené pero-drážka, jak je patrné z obr. 5 a obr. 6.

Boční nosníky 15 jsou dále opatřeny úchytkami 16, na které je připevněn směrem do vnitřního prostoru nosný úhelník 22 pro uložení stropních panelů 23 z tepelně-izolačního materiálu. Situa40 ce je patrná z obr. 4 a obr. 7. Stropní panely 23 jsou na krajním nosném úhelníku 22, tedy u vnější boční stěny v případě vícemodulové stavby, uloženy s distancí vyplněnou distančním izolačním hranolem 24. Směrem k vnějšímu plášti budovy je na úchytkách 16 upevněna opěrná lišta 25, v níž je rovněž vytvořen prostor pro izolační hranol 24. Vnější plášť je tvořen izolačním panelem 4, který je na horní straně přitlačen boční lištou 41 upevněnou k bočnímu nosníku 15 a na spodní straně je ukotven ve spodní podpěrné liště 42 upevněné k bočnímu profilu 13- Vyobrazení je na obr. 5 a obr. 7. Stejným způsobem jsou upevněny izolační panely 4 i na čelních stěnách, které jsou ovšem obvykle opatřeny okny, dveřmi a jinými stavebními otvory.

Konstrukce střechy je patrná z vyobrazení na obr. 7, kde je v řezu přechod mezi střechou a bočním nosníkem 15, obr. 8, kde jev řezu kolmém k předchozímu vyobrazen přechod mezi střechou

-3CZ 20234 Ul a jedním z čelních nosníků 14 a obr. 9, kde je vyobrazen přechod mezi střechou a čelním nosníkem 14 na opačné straně, kde je proveden odtok dešťové vody.

Na střešní nosníky 51 je položen trapézový plech 53 spádnicemi rovnoběžně s bočními nosníky 15. K bočním nosníkům 15 je nad okrajem trapézového plechu 53 upevněna střešní lišta 52, která kopíruje mírný spád střechy vytvořený kaskádovým uložením střešních nosníků 51. Volná strana střešní lišty 52 kopíruje tvar boční stěny trapézy trapézového plechu 53 a na styku ploch je opatřena těsnicí vrstvou 54. Na horní ploše kolmé k bočnímu nosníku 15 je střešní lišta 52 opatřena navařenými šrouby 55. Na trapézovém plechu 53 je ve směru kolmém ke spádnici, a tedy ke střešní liště 52, položeno několik přítlačných tyčí 56, které jsou na konci opatřeny montážním to úchytem 57 s otvorem pro navařený šroub 55. Na spodní straně je konec přítlačné tyče opatřen pružnou dosedací vrstvou 58. Vyobrazení spoje trapézového plechu 53 a bočního nosníku 15 je na obr. 7.

Na obr. 8 je vyobrazení spoje trapézového plechu 53 a čelního nosníku 14 bez odvodu dešťové vody. Pod okrajem trapézového plechu 53 je k čelnímu nosníku 14 upevněn opěrný úhelník 59 a nad okrajem trapézového plechu 53 je k čelnímu nosníku 14 upevněn přítlačný úhelník 58 s pružným těsněním 581, které kopíruje svým profilem profil trapézového plechu 53.

Na obr. 9 a v detailu na obr. 11 je vyobrazení spoje trapézového plechu 53 a čelního nosníku 14 s odvodem vody, tedy na spodní straně spádu. Čelní nosník 14 je zde opatřen prostupem 61 pro odvodní trubku 62 a je opatřen na vnitřní straně žlabem 63, jehož sběrnice 64 je umístěna těsně pod spodním okrajem trapézového plechu 53. Spodní okraj trapézového plechu 53 je upraven tak, že přesahuje sběrnici 64 vody asi do poloviny její šířky. Navíc jsou odvodní spádové plochy trapézového plechu 53 opatřeny okapním přehybem 531· Detail je na obr. 12.

Detaily na obr. 11 a na obr. 12 představují napojení rozšiřujícího modulu k základnímu stavebnímu modulu. Jak je zde patrné, napojení je provedeno bez duplikace rohových sloupků 12, boč25 nich profilů v podlaze a bočních nosníků 15 ve střeše. Na obr. 11 je znázorněn rohový sloupek 12 společný pro dva moduly a na obr. 12 je znázorněn jeden boční nosník 15 společný pro dva moduly, a dále vnitřní příčka 43, která však není nutná, prostor může být libovolně propojený.

Všechny stěny jsou tvořeny izolačními panely 4, z nichž čelní mají obvykle provedeny stavební otvory, boční jsou stěnami krajovými stěnami budovy pri libovolném počtu smontovaných mo30 dulů. Stěny zakrývají celou konstrukci rámu, patrný je jen základový rám, takže celá stavba působí esteticky a nevyvolává dojem krátkodobého čistě funkčního provizoria.

Střecha je provedena s dostatečnou nosností, takže je pochozí, mohou zde být instalována doplňková zařízení, například solární panely. Celková konstrukce dovoluje provedení skrytých rozvodů instalací, na obr. 8 je například znázorněno vedení kabelu.

Uvnitř modulu lze zařídit i sociální zařízení, přepážky pro šatny, pro oddělená pracoviště, atd. Sestavení moduluje natolik jednoduché, že vyplývá z konstrukce, takže není nutné jej uvádět. Průmyslová využitelnost

Stavební modul pro demontovatelné zejména vícemodulové prefabrikované stavby konstruovaný podle technického řešení lze průmyslově vyrábět pro využití jako samostatně stojící i jako zá40 kladní stavební prvek montovaných staveb. Vzhledem k jednoduché montáži i demontáži se uplatní zejména jako dočasná stavba v oblastech postižených přírodními katastrofami nebo válečnými konflikty, ale i jako přechodné ubytovací a kancelářské prostory například na stavbách.

Claims (8)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Stavební modul pro demontovatelné zejména vícemodulové prefabrikované stavby obsahující alespoň opláštěný ocelový rám (1) ve tvaru hranolu a střešní konstrukci, kde rám (1) je tvořen dvojicí kratších čelních profilů (11) a dvojicí delších bočních profilů (13) v podlahové části

   5 rámu (1) a tomu odpovídající dvojicí čelních nosníků (14) a bočních nosníků (15) ve stropní části, přičemž podlahová část a stropní část jsou spojeny rohovými sloupky, vyznačující se t í m , že:

   - boční nosníky (15) jsou opatřeny částečně zašroubovanými nosnými šrouby (17), na nichž jsou zavěšeny střešní nosníky (51), přičemž nosné šrouby (17) jsou po délce vnitřní svislé plochy io bočních nosníků (15) umístěny v nestejné výšce tak, že jejich vzdálenost od horní hrany bočního nosníku (15) se ve směru k jednomu z čelních nosníků (14) pro dosažení spádu střechy zvětšuje,

   - na střešní nosníky (51) je položen trapézový plech (53) spádnicemi rovnoběžně s bočními nosníky (15),

   - spoj mezi trapézovým plechem (3) a bočním nosníkem (15) je proveden tak, že k bočním nos15 níkům (15) je nad okrajem trapézového plechu (53) upevněna střešní lišta (52), která kopíruje mírný spád střechy vytvořený kaskádovým uložením střešních nosníků (51), kde volná strana střešní lišty (52) kopíruje sklon boční plochy první trapézy trapézového plechu (53) a na styku ploch je opatřena těsnicí vrstvou (54), na horní ploše kolmé k bočnímu nosníku (15) je střešní lišta (52) opatřena navařenými šrouby (55), přičemž na trapézovém plechu (53) je ve směru kol20 mém ke spádnici, a tedy ke střešní liště (52), položeno několik přítlačných tyčí (56), které jsou na konci opatřeny montážním úchytem (57) s otvorem pro navařený šroub (55),

   - spoj mezi trapézovým plechem (3) a Čelním nosníkem (14) na horní straně spádu je proveden tak, že pod okrajem trapézového plechu (53) je k čelnímu nosníku (14) upevněn opěrný úhelník (59) a nad okrajem trapézového plechu (53) je k čelnímu nosníku (14) upevněn přítlačný úhelník

   25 (58) s pružným těsněním (581), které kopíruje svým profilem zvlněný profil trapézového plechu (53),

   - spoj mezi trapézovým plechem (53) a Čelním nosníkem (14) s odvodem vody, tedy na dolní straně spádu, je proveden tak, že čelní nosník (14) je zde opatřen prostupem (61) pro odvodní trubku (62) a je opatřen na vnitřní straně žlabem (63), jehož sběrnice (64) je umístěna těsně pod

   30 spodním okrajem trapézového plechu (53) přičemž spodní okraj trapézového plechu (53) je upraven tak, že přesahuje okraj sběrnice (64) vody asi do poloviny její šířky,
2. 2. Stavební modul pro demontovatelné zejména vícemodulové prefabrikované stavby podle nároku 1, vyznačující se tím, že boční nosníky (15) jsou na spodní ploše v osovém směru opatřeny plochými úchytkami (16).

   35
3. 3, Stavební modul pro demontovatelné zejména vícemodulové prefabrikované stavby podle nároku 2, vyznačující se tím, že na úchytky (16) je připevněn směrem do vnitřního prostoru nosný úhelník (22) pro uložení stropních panelů (23).
4. 4. Stavební modul pro demontovatelné zejména vícemodulové prefabrikované stavby podle nároku 2, vyznačující se tím, že na úchytky (16) je připevněna směrem k vnějšímu

   40 plášti budovy, který je tvořen izolačním panelem (4), opěrná lišta (25), v níž je vytvořen prostor pro izolační hranol (24).
5. 5. Stavební modul pro demontovatelné zejména vícemodulové prefabrikované stavby podle nároku 3, vyznačující se tím, že stropní panely (23) jsou na krajním nosném úhelníku (22), tedy u vnější boční stěny v případě vícemodulové stavby, uloženy s distancí vyplněnou

   45 distančním izolačním hranolem (24).

   -5CZ 20234 Ul
6. 6. Stavební modul pro demontovatelné zejména vícemodulové prefabrikované stavby podle nároku 1, vyznačující se tím, že okraj odvodní spádové plochy trapézového plechu (53) je nad sběrnicí (64) vody opatřen okapním přehybem (531).
7. 7. Stavební modul pro demontovatelné zejména vícemodulové prefabrikované stavby podle 5 nároku 1, vyznačující se tím, že přítlačné tyče (56) jsou na koncové části opatřeny pružnou dosedací vrstvou (58).
8. 8. Stavební modul pro demontovatelné zejména vícemodulové prefabrikované stavby podle nároku 1, vyznačující se tím, že základní stavební modul je doplněn rozšiřujícími moduly, které jsou montovány po jedné nebo obou bočních stěnách v sérii v libovolném počtu, io přičemž krajní - styčné rohové sloupky (12), boční profil (13) a boční nosník (15) základního stavebního modulu a rozšiřujícího modulu jsou společné.