CZ26711U1

CZ26711U1 - Connection of supporting sandwich panels of wood constructions

Info

Publication number: CZ26711U1
Application number: CZ2013-28819U
Authority: CZ
Inventors: Jakub Dolejš; Robert Jára
Original assignee: ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze - fakulta stavebnĂ; ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze - UniverzitnĂ centrum energeticky efektivnĂch budov
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2014-03-31

Description

Spoj nosných sendvičových panelů dřevostavebConnection of load-bearing sandwich panels of wooden buildings

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká kotvení sendvičových panelů výztužných stěn vícepodlažních dřevostaveb.The technical solution concerns anchoring of sandwich panels of reinforcing walls of multi-storey wooden buildings.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Dřevo jako organický a obnovitelný materiál má velkou perspektivu v bytové výstavbě. Z hlediska tepelně technických vlastností se klade značný důraz na efektivní skladby obvodových konstrukcí a dostatečnou tepelnou izolaci. Jedním z možných řešení jsou nosné sendvičové panely s polystyrénovým jádrem a pláštěm z OSB desek.Wood as an organic and renewable material has a great perspective in housing construction. From the point of view of thermo-technical properties, great emphasis is placed on effective composition of the perimeter structures and sufficient thermal insulation. One of the possible solutions is load-bearing sandwich panels with polystyrene core and sheath made of OSB boards.

Mezi velké výhody sendvičové konstrukce patří příznivý poměr mezi tuhostí a hmotností panelu, snadná manipulace, možnost provádění přířezů a úprav přímo na stavbě. Mezi nevýhody naopak patří nižší hodnota modulu pružnosti ve srovnání s jinými běžnými konstrukčními materiály a obecně nižší únosnost spojů. Spoje dřevěných konstrukcí se zpravidla provádějí buď mechanickými prostředky, nebo jsou lepené. Mechanické spoje lze rozdělit na klasické (tesařské) a spoje prováděné pomocí ocelových prvků. Ty mohou být kolíkové, svorníkové, hřebíkové, vrutové, hmoždíkové, pomocí desek s prolisovanými tmy a mnohé další.The big advantages of the sandwich construction include a favorable ratio between panel stiffness and weight, easy handling, the possibility of making cuts and adjustments directly on site. The disadvantages, on the other hand, include a lower value of the modulus of elasticity compared to other conventional construction materials, and generally lower load-bearing capacity of the joints. Joints of timber structures are usually made either by mechanical means or glued. Mechanical joints can be divided into classical (carpentry) and joints made using steel elements. These can be dowel, stud, nail, screw, dowel, punched dark and many others.

Spoje sendvičových panelů se dají dle současně nejvíce používaných rozdělit do tří skupin. První typem je spojovací prvek - vložený hraněný profil. Toto řešení napojení panelů je vhodné v místech bodového zatížení konstrukce např. uložení dřevěného průvlaku atd. Polystyrénové jádro panelu je vůči plášti z OSB desek po obvodu panelů zapuštěné o tloušťku propojovacího prvku. Kontaktní plochu OSB desky a spojovacího prvku tvoří lepený spoj. Přítlak lepeného spoje je obvykle zajištěn ocelovými sponkami s předepsanou vzdáleností. Kontakt mezi polystyrénovým jádrem a spojovacím prvkem je zajištěn polyuretanovou pěnou. Tento typ spoje se používá pro olemování panelu např. u okenních a dveřních otvorů. Zároveň je tento detail klíčovým prvkem pro kotvení panelů. Další varianty spoje jsou určeny pro svislé spoje panelů. Druhou variantou spoje je vložený panel o stejných rozměrech jako vložený dřevěný prvek. Toto řešení zajistí nepřerušenou vrstvu polystyrénového jádra. Třetí variantou je spojení panelů pomocí vloženého „I“ nosníku. Tento typ spojení panelu je typický pro střešní plášť.Joints of sandwich panels can be divided into three groups according to the most commonly used currently. The first type is a fastener - embedded square profile. This solution of panel connection is suitable in places of point load of the structure, eg placing of wooden beam, etc. The polystyrene core of the panel is recessed by the thickness of the connecting element with respect to the OSB board sheath. The contact surface of the OSB and the fastener is formed by an adhesive bond. The pressure of the glued joint is usually secured by steel clips with a prescribed distance. Contact between the polystyrene core and the fastener is ensured by polyurethane foam. This type of joint is used for panel edging, eg for window and door openings. At the same time, this detail is a key element for anchoring the panels. Other joint variants are designed for vertical joints of panels. The second variant of the joint is an inserted panel with the same dimensions as the inserted wooden element. This solution ensures an uninterrupted layer of polystyrene core. The third option is to connect the panels using an inserted "I" beam. This type of panel connection is typical of the roof cladding.

Důležitým detailem konstrukce vícepodlažních dřevěných budov je kotvení výztužných stěn, které musí odolávat vodorovnému zatížení a mít dostatečnou tuhost, aby nebyly překročeny limitní vodorovné deformace objektu. Velmi důležitým prvkem výztužných stěn je jejich výztužná tuhost a dostatečná únosnost kotvení k základu. U sendvičových panelů s polystyrénovým jádrem je omezujícím faktorem únosnost vodorovného vloženého dřevěného prvku, přes který je panel přikotven do základového prahu. Tahová napětí v plášti panelu se přenáší přes lepený spoj do vodorovného dřevěného prvku, který je bodově přikotven k základové betonové desce. Vhodnou úpravou detailu kotvení lze zabránit tahovému porušení dřevěného prvku tahem kolmo na vlákna.An important detail of the construction of multi-storey wooden buildings is the anchoring of the reinforcing walls, which must withstand horizontal loads and have sufficient rigidity so that the limit horizontal deformations of the building are not exceeded. A very important element of the reinforcing walls is their reinforcing stiffness and sufficient anchorage capacity to the foundation. For sandwich panels with a polystyrene core, the limiting factor is the load-bearing capacity of the horizontal timber element over which the panel is anchored to the foundation sill. The tensile stresses in the skin of the panel are transmitted through a glued joint to a horizontal wooden element that is anchored to the foundation concrete slab. Appropriate adjustment of the anchoring detail can prevent tensile failure of the wooden element by pulling perpendicular to the fibers.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nevýhody odstraňuje předkládané řešení napojení sendvičových panelů. Panel je tvořen pláštěm s jádrem, kde plášť je po obvodu olemován dřevěnými lemovacími prvky a mezi panely jednotlivých poschodí prochází OSB deska. Podstatou nového řešení je, že nad spodním dřevěným lemovacím prvkem je umístěna první roznášecí deska z materiálu na bázi dřeva a pod horním dřevěným lemovacím prvkem je umístěna druhá roznášecí deska rovněž z materiálu na bázi dřeva. První roznášecí deskou a spodním dřevěným lemovacím prvkem procházejí z vrchního panelu do horního dřevěného lemovacího prvku spodního panelu kolmo a rovnoběžně s podélnou osou panelu symetricky umístěné horní výztužné vruty. Analogicky druhou roznášecí deskou a horním dřevěným lemovacím prvkem procházejí ze spodního panelu do spodního dře- 1 CZ 26711 U1 věného lemovacího prvku horního panelu kolmo a rovnoběžně s podélnou osou panelu symetricky umístěné spodní výztužné vruty, které jsou polohovány mezi horní výztužné vruty. Podélnou osou nad sebou souose uložených panelů prochází přes první roznášecí desku, spodní dřevěný lemovací pásek horního panelu, OSB desku, druhou roznášecí desku a horní dřevěný lemovací pásek spodního panelu závitová tyč opatřená z obou stran podložkami a maticí. Z vnější, tedy externí, strany je přes nad sebou uložené sousední panely umístěn ocelový vyztužující pásek upevněný k plášti těchto sousedních panelů pomocí mechanických spojovacích prvků zasahujících do jádra panelu. Vzdálenosti mezi vruty jsou dány doporučením ČSN EN 1995-1-1.The above disadvantages are overcome by the present solution of sandwich panel connection. The panel consists of a core shell where the shell is bordered by wooden edging elements on the perimeter and an OSB board passes between the panels of the individual floors. The essence of the novel solution is that a first distribution board made of wood-based material is placed above the lower wooden flashing element and a second distribution board made of wood-based material is located below the upper wooden flashing element. The first stiffening plate and the lower timber flashing member extend from the top panel to the upper timber flashing member of the lower panel perpendicularly and parallel to the longitudinal axis of the panel, the upper reinforcing screws. By analogy with the second distribution plate and the upper timber flashing element, the lower reinforcing screws, which are positioned between the upper reinforcing screws, extend from the lower panel to the lower timber of the upper panel perpendicularly and parallel to the longitudinal axis of the panel. A threaded rod provided with washers and a nut on both sides passes through the longitudinal axis of the superimposed panels over the first spacer plate, the lower wooden trim strip of the upper panel, the OSB plate, the second distribution plate and the upper wooden trim strip of the lower panel. From the outside, i.e., the external side, overlying adjacent panels is a steel reinforcing strip attached to the shell of these adjacent panels by means of mechanical fasteners extending into the core of the panel. The distances between the screws are given by the recommendation EN 1995-1-1.

Výhodou nového řešení je, že zde dochází k posílení únosnosti spoje dvojice panelů výztužných stěn v tahu, a dochází ke zvýšení výztužné tuhosti celé stěny. K porušení zpravidla dochází v místě lepené spáry v dřevěném lemovacím prvku panelu, nejčastěji se jedná o porušení tahem kolmo k vláknům dřevěného lemovacího prvku. Oblast koncentrovaného tahového napětí v místě mechanického spojovacího prostředku je proto opatřena roznášecí deskou z materiálu na bázi dřeva a lemovací prvek panelu je doplněn v místě tahových napětí vruty, které jsou zapuštěny až do lemovacího prvku napojovaného panelu. Dalším prvkem nového kotvení výztužných stěn sendvičových panelů je vymezení kontaktní spáry mezi pláštěm panelů a základovým prahem pomocí plastového nebo ocelového pásku. Zajištěním přímého kontaktu je docíleno omezení poklesu panelu při vodorovném zatížení v rovině panelu.The advantage of the new solution is that the tensile strength of the joint of a pair of reinforcing wall panels is strengthened here and the reinforcing stiffness of the whole wall is increased. The failure usually occurs in the place of the glued joint in the wooden flashing element of the panel, most often it is a tensile failure perpendicular to the fibers of the wooden flashing element. The region of concentrated tensile stress at the location of the mechanical fastener is therefore provided with a distribution board of wood-based material and the panel flashing element is supplemented at the point of tensile stress by screws which are embedded in the flashing member of the joined panel. Another element of the new anchoring of the reinforcing walls of sandwich panels is the delimitation of the contact gap between the panel skin and the foundation sill using a plastic or steel strip. By ensuring direct contact, the panel is reduced by horizontal loading in the plane of the panel.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Příklad spojení dvou nad sebou uložených nosných výztužných sendvičových panelů je naznačený v podélném řezu panelu na Obr. 1. Na Obr. 2 je naznačen bokorys s detailem posílení spoje lemovacích prvků panelů roznášecí deskou.An example of joining two superimposed supporting reinforcing sandwich panels is shown in a longitudinal section of the panel in FIG. 1. FIG. 2 shows a side view with detail of the reinforcement of the joint of the panel flashing elements by the distribution plate.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Příklad provedení spoje nad sebou uložených dvou nosných sendvičových panelů dřevostaveb je uveden na Obr. 1. Panel je tvořen pláštěm i s jádrem 2. Plášť i panelu je po obvodu olemován dřevěnými lemovacími prvky. Mezi panely jednotlivých poschodí prochází OSB deska 9. Nad spodním dřevěným lemovacím prvkem 3.1 je umístěna první roznášecí deska 4.1 z materiálu na bázi dřeva. Z druhé strany je pod horním dřevěným lemovacím prvkem 3.2 umístěna druhá roznášecí deska 4.2 rovněž z materiálu na bázi dřeva. První roznášecí deskou 4.1 a spodním dřevěným lemovacím prvkem 3.1 procházejí z vrchního panelu do horního dřevěného lemovacího prvku 3.2 spodního panelu kolmo a rovnoběžně s podélnou osou panelu symetricky umístěné horní výztužné vruty 5.1. Analogicky pak druhou roznášecí deskou 4.2 a horním dřevěným lemovacím prvkem 3.2 procházejí ze spodního panelu do spodního dřevěného lemovacího prvku 3.1 horního panelu kolmo a rovnoběžně s podélnou osou panelu symetricky umístěné spodní výztužné vruty 5.2. Tyto spodní výztužné vruty 5.2 jsou polohovány mezi horní výztužné vruty 5.1. Podélnou osou nad sebou souose uložených panelů prochází přes první roznášecí desku 4.1, spodní dřevěný lemovací prvek 3.1 horního panelu, OSB desku 9, druhou roznášecí desku 4.2 a horní dřevěný lemovací prvek 3.2 spodního panelu závitová tyč 6 opatřená z obou stran podložkami a maticí. Závitové tyče 6 jsou umístěny v oblastech tahového namáhání dřevěného lemovacího prvku 3.1 a 3.2 s maximální osovou vzdáleností dle statického výpočtu. Z vnější externí strany je přes nad sebou uložené navazující panely umístěn ocelový vyztužující pásek 7 upevněný k plášti 1 těchto navazujících panelů pomocí mechanických spojovacích prvků 8 zasahujících do jádra 2 panelu. Vzdálenosti mezi vruty 7 jsou dány doporučením ČSN EN 1995-1-1. Rozměry první roznášecí desky 4.1 a druhé roznášecí desky 4.2 jsou odvozeny na základně tloušťky použitých panelů dle statického výpočtu.An example of an embodiment of a joint of two superimposed sandwich panels of wooden buildings is shown in Fig. 1. The panel consists of a sheath and a core 2. The sheath and the panel are bordered with wooden edging elements around the perimeter. An OSB board 9 extends between the panels of the individual floors. A first distribution board 4.1 of wood-based material is placed above the lower wooden flashing element 3.1. On the other hand, a second distribution plate 4.2, also made of wood-based material, is located under the upper wooden flashing element 3.2. The first stiffening plate 5.1 and the lower timber flashing member 3.1 extend from the top panel to the upper timber flashing member 3.2 of the lower panel perpendicularly and parallel to the longitudinal axis of the panel, the upper reinforcing screws 5.1. Analogously, the lower stiffening screws 5.2 extend from the lower panel to the lower wooden flashing element 3.1 of the upper panel perpendicularly and parallel to the longitudinal axis of the panel by the second distribution plate 4.2 and the upper wooden flashing member 3.2. These lower reinforcement screws 5.2 are positioned between the upper reinforcement screws 5.1. A threaded rod 6 provided with washers and a nut on both sides extends through the longitudinal axis of the superimposed panels over the first distribution plate 4.1, the lower wooden flashing element 3.1 of the upper panel, the OSB plate 9, the second distribution plate 4.2 and the upper wooden flashing element 3.2 of the lower panel. The threaded rods 6 are located in the tensile stress regions of the wood flashing elements 3.1 and 3.2 with a maximum axial distance according to the static calculation. From the outside, a steel reinforcing strip 7 is fastened to the casing 1 of these connecting panels by means of mechanical fasteners 8 extending into the core 2 of the panel. The distances between the screws 7 are given by the recommendation of EN 1995-1-1. The dimensions of the first distribution plate 4.1 and the second distribution plate 4.2 are derived on the basis of the thickness of the panels used according to the static calculation.

Napojení sendvičových panelů se provede následujícím způsobem. Horní dřevěný lemovací prvek 3.2 je v oblastech tahového namáhání opatřen druhou roznášecí deskou 4.2 zajištěnou spodními výztužnými vruty 5.2, a v místě průchodu závitové tyče 6 je opatřen otvorem a podložkou, která zamezí prokluzu matky při upínání. Kontaktní plocha jádra 2 panelu je opatřena poly-2CZ 26711 Ul uretanovou pěnou. Kontaktní plochy pláště i panelu a horního dřevěného lemovacího prvku 3.2 jsou opatřeny polyuretanovým lepidlem. Přítlak druhého lepeného spoje 11.2 je zajištěn druhými ocelovými sponkami 12.2. Do panelu jsou na třmeny připevněny stropní nosníky 10 a z OSB desky 9 je proveden záklop stropu až na exteriérovou hranu panelů. V místech prostupu závitových tyčí 6 je OSB deska 9 opatřena otvory. Na OSB desku 9 je umístěn spodní dřevěný lemovací prvek 3.1 a v místě průchodu závitové tyče 6 je umístěna první roznášecí deska 4.1 zajištěná horními výztužnými vruty 5.1. Závitová tyč 6 je zajištěna maticí s podložkou. Na kontaktní plochy pláště 1 panelu a spodního dřevěného lemovacího prvku 3.1 je naneseno polyuretanové lepidlo a polyuretanová pěna je nanesena na kontaktní plochy jádra 2 panelu a spodního lemovacího prvku 3.1. Homí panel je shora nasunut na spodní dřevěný lemovací prvek 3.1 a první lepený spoj 11.1 je zajištěn prvními ocelovými sponkami 12.1.The sandwich panels are connected as follows. The upper timber flashing member 3.2 is provided in the tensile stress regions with a second distribution plate 4.2 secured by the lower reinforcement screws 5.2, and at the point of passage of the threaded rod 6 it is provided with an opening and a washer to prevent slipping of the nut. The contact surface of the core 2 of the panel is provided with poly-2 26711 U1 urethane foam. The contact surfaces of the skin and the panel and the upper wooden flashing element 3.2 are provided with polyurethane adhesive. The pressure of the second glued joint 11.2 is secured by the second steel clips 12.2. Ceiling beams 10 are fastened to the brackets in the panel and the ceiling is flushed from the OSB board 9 to the exterior edge of the panels. At the points where the threaded rods 6 pass, the OSB plate 9 is provided with holes. On the OSB plate 9 a lower wooden flashing element 3.1 is placed and at the point of passage of the threaded rod 6 there is placed a first distribution plate 4.1 secured by upper reinforcing screws 5.1. The threaded rod 6 is secured with a washer nut. A polyurethane adhesive is applied to the contact surfaces of the panel sheath 1 and the lower wood trim member 3.1 and the polyurethane foam is applied to the contact surfaces of the core 2 of the panel and the lower trim member 3.1. The top panel is slid from above onto the lower wooden flashing member 3.1 and the first glued joint 11.1 is secured by the first steel clips 12.1.

Tímto způsobem je zabezpečeno posílení tahového namáhání spoje panelů při vodorovném zatížení v rovině panelu výztužných stěn. Tahové napění v plášti 1 panelu je roznášeno do posíleného spodního dřevěného lemovacího prvku 3.1 panelu o první roznášecí desku 4.1 s horními vruty 5.1 a opět se přes závitovou tyč 6 tahové namáhání vnáší do horního lemovacího prvku 3.2 a přechází opět do pláště panelu I spodního patra.In this way it is possible to strengthen the tensile stress of the joint of the panels under horizontal load in the plane of the panel of the reinforcing walls. The tensile stress in the panel sheath 1 is distributed to the reinforced lower wood flashing element 3.1 of the panel by a first distribution plate 4.1 with upper screws 5.1 and again through the threaded rod 6 the tensile stress is introduced into the upper flashing element 3.2 and passes back into the panel floor I.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Nový způsob spojení výztužných nosných stěn ze sendvičových panelů je určen pro vícepodlažní dřevostavby. S narůstající výškou objektu se zvyšují nároky na tuhost, ukotvení a spojení panelů výztužných stěn. Nový způsob spojení sendvičových panelů umožňuje přenesení vyšších vodorovných sil působících na konstrukci do základu.The new way of joining reinforcing load-bearing walls of sandwich panels is designed for multi-storey wooden buildings. As the height of the building increases, the demands on stiffness, anchoring and joining of reinforcing wall panels increase. The new way of joining sandwich panels allows the transfer of higher horizontal forces on the structure to the foundation.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

Joint of load-bearing sandwich panels of timber buildings, wherein the panel consists of a sheath (1) with a core (2), and wherein the sheath (1) is hemmed on the periphery with wooden flashing elements, OSB board (9) by placing a first distribution board (4.1) of wood-based material above the lower wooden flashing element (3.1) and a second distribution board (4.2) of wood-based material under the upper wooden flashing element (3.2), wherein the first distribution board the panel (4.1) and the lower timber flashing member (3.1) extend from the top panel to the upper timber flashing member (3.2) of the lower panel perpendicularly and parallel to the longitudinal axis of the panel, the upper reinforcement screws (5.1) and the second distribution plate (4.2) and the wooden flashing element (3.2) extends perpendicularly from the lower panel to the lower wooden flashing element (3.1) of the upper panel Lower reinforcing screws (5.2) symmetrically positioned between the longitudinal axis of the panel and located between the upper reinforcing screws (5.1), the longitudinal axis of the superimposed panels extending over the first distributor plate (4.1), the lower wooden flashing element (3.1) of the upper a threaded rod (6) provided with washers and a nut on both sides, the threaded rods being located in the tensile stress areas of the reinforcing walls with a maximum a steel reinforcement strip (7) attached to the casing (1) of these adjacent panels by means of mechanical fasteners (8) extending into the core (2) of the panel is placed over the superposed adjacent panels by an axial distance according to the static calculation and the distances between the screws (7) are given in the recommendations of EN 1995-1-1.