CZ25324U1 - Ztužený stropní trám - Google Patents

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.

CZ 25324 Ul

Ztužený stropní trám

Oblast techniky

Technické řešení 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.

Výhodně je zvětšení únosnosti stávajících nosníků řešeno jejich dodatečným předpětím.

Z patentu CZ 295097 je znám nosník, u něhož zvětšení 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 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.

Podstata technického řešení

Uvedený nedostatek řeší ztužený stropní trám, kde se využívá předpínací soustava připojená k trámu zboku, 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, ujehož konců jsou umístěny svislé šroubové spoje mezi prvky pro vytvoření svislých sil v upevňovacích bodech. Tato soustava způsobuje v trámu ohybový moment opačného smyslu, než moment od zatížení. Podstata technického řešení spočívá v tom, že dále je k hornímu povrchu trámu připevněna příložka, což způsobuje zvětšení momentu setrvačnosti průřezu trámu a přispívá k jeho hospodárnosti.

-1 CZ 25324 Ul

Při výhodném provedení je střední část příložky prohnuta a po napřímení vytvoří v trámu moment opačného smyslu než je moment od zatížení podobně jako u předpínací soustavy připojené na trám zboku.

Další využití příložky je možnost vložení pasivního ocelového prvku do vnitřní části příložky, což přispívá k optimalizaci působení obou soustav.

Příložka je s výhodou provedena ve tvaru U.

Pasivní ocelový prvek může být válcovaný profil ve tvaru U a v příložce je umístěn dnem nahoru, přičemž oba prvky mohou být spojeny svislými stěnami.

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

působením negativních vnějších sil vyvolaných svěmými silami v přepínací soustavě připojené k trámu zboku přenášením ohybového momentu od zatížení trámu předpínacími soustavami připojenými k trámu zboku a shora působením negativních vnějších sil vyvolaných napřímením vnitřní části předpínací soustavy připojené k trámu shora.

K optimalizaci poměru mezi těmito třemi faktory přispívá další, pasivní ocelový prvek, uložený do vnitřní části homí příložky.

Přehled obrázků na výkresech

Řešení podle technického řešení je vysvětleno na přiložených výkresech, kde obr. 1 znázorňuje působení negativních sil vyvolaných svěmými silami v předpínací soustavě připojené k trámu zboku, obr. 2 znázorňuje přínos homí příložky ke zvětšení momentu setrvačnosti průřezu trámu, obr. 3 znázorňuje důsledek této úpravy pro zmenšení namáhám trámu, obr. 4 znázorňuje působení negativních sil vyvolaných napřímením prohnuté střední části příložky na homí straně trámu a obr. 5 znázorňuje řez ztuženým stropním trámem s připojenou soustavou prvků zboku a na horní ploše trámu.

Příklad provedení technického řešení

V příkladu znázorněném na obr. 5 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 1 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 svěmé síly 6, které vzbudí v trámu 1 síly 5. Poté jsou osazeny stabilizační vruty 7.

Na homí 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. K příložce 8, která je ve tvaru U, je neposuvně připojen nepředpjatý prvek 14 ve tvaru U s menším profilem v obrácené poloze.

Působení negativních sil vyvolaných svěmými silami v předpínací soustavě je znázorněno na obr. 1, kde

N značí negativní síly, a je vzdálenost šroubu od podpěry, který vyvozuje negativní sílu,

Id je moment setrvačnosti průřezu trámu a σ_Ν je normálové napětí v řezu trámu.

Přínos příložky 8 na homí ploše trámu ke zvětšení momentu setrvačnosti průřezu trámu I je zřejmý na obr. 2 a 3, kde

-2CZ 25324 Ul

Iai je zvětšený moment setrvačnosti vlivem propojení trámu s příložkou na homí ploše trámu,

Io je moment setrvačnosti boční soustavy normálového napětí v průřezu trámu,

Mq je moment zmenšující namáhání trámu, q je zatížení trámu.

Působení negativních sil vyvolaných napřímením prohnuté střední části příložky 8 homí ploše trámu 1 je zřejmý z obr. 4, kde

N je normálová síla vzbuzená napřímením příložky na homí ploše trámu, r je vzdálenost těžiště průřezu trámu a těžiště průřezu příložky.

Průmyslová využitelnost

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

Claims (7)

NÁROKY NA OCHRANU

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 s menším profilem (2.2) zasahují do prvku s větším profilem (2.1) 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 (4) mezi prvky, umožňující zavedení svěmých sil, způsobujících v trámu ohybový moment opačného smyslu než moment od zatížení, vyznačený tím, že k homí ploše trámu (1) je připevněna příložka (8).

2. Ztužený stropní trám podle nároku 1, vyznačený tím, že střední část příložky (8) je prohnuta a rozepřena klíny (11) oproti zarážkám (9) a po napřímení vytvoří v trámu vodorovnou sílu způsobující v trámu moment opačného smyslu než moment od zatížení.

3. Ztužený stropní trám podle nároku 2, vyznačený tím, že do příložky (8) je vložen nepředpjatý ocelový prvek (14) s menším profilem, optimalizující poměr mezi třemi faktory ztužujícími trám (1).

4. Ztužený stropní trám podle nároku 3, vyznačený tím, že příložka (8) je ve tvaru U.

5. Ztužený stropní trám podle nároků 3a 4, vyznačený tím, že nepředpjatý prvek (14) je válcovaný profil ve tvaru U.

6. Ztužený stropní trám podle nároků 3až5, vyznačený tím, že nepředpjatý prvek (14) je do příložky (8) umístěn dnem nahoru.

7. Ztužený stropní trám podle nároků 3až6, vyznačený tím, že svislé stěny příložky (8) a nepředpj atého prvku (14) j sou spoj eny.