CZ28798U1 - Dřevěný složený prut - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká nového řešení dřevěného složeného prutu pro stavební konstrukce namáhané osovou normálovou silou nebo ohybovým momentem.

Dosavadní stav techniky

Tlačený, tažený nebo ohýbaný prut je jedním z nejvíce používaných konstrukčních prutů ve výstavbě ze dřeva. Dřevo jako stavební materiál jev současné době čím dál více využíváno. Používá se pro konstrukční pruty bytové a administrativní výstavby, výrobní i nevýrobní haly, mosty a lávky, vyhlídkové rozhledny. Velkými pozitivy dřevěných konstrukčních prutů jsou nenáročná výroba, příznivý poměr mezi hmotností a pevností, možnost dodatečných úprav na stavbě, snadná montáž a manipulace, vhodný materiál pro výrobu kompozitu. Navíc je dřevo obnovitelná surovina. Naopak mezi nevýhody patří nižší hodnota modulu pružnosti ve srovnání s jinými běžnými konstrukčními materiály a hořlavost.

Dosud používané složené pruty se skládají z více jednotlivých, obdélníkových nebo čtvercových, průřezů. Jednotlivé dřevěné dílce složených prutů mohou být spojovány lepením nebo pomocí mechanických spojovacích prostředků. Tyto spoje přenášejí především posouvající síly. V případě mechanických spojovacích prostředků, jako jsou ocelové hřebíky, kolíky a svorníky, je výhodou snadná demontovatelnost výsledného složeného prutu. S tím souvisí také snazší recyklace a přeprava. Na druhou stranu spoje s mechanickými spojovacími prostředky mají větší poddajnost než lepené spoje.

U štíhlých tlačených prutů je jejich únosnost limitována vzpěrem. Zvýšení únosnosti prutů lze docílit především snížením jejich štíhlosti. Toho lze dosáhnout dvojím způsobem, snížením jejich účinné, tedy vzpěmé, délky a zvýšením poloměru setrvačnosti ke kritické ose vzpěru. Zvýšení poloměru setrvačnosti lze dosáhnout zvětšením rozměru prvku nebo použitím složených a členěných tlačených prvků. Nevýhodou je nižší únosnost ve vzpěmém tlaku za předpokladu stejné průřezové plochy v případě čtvercového příčného průřezu.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nevýhody odstraňuje dřevěný složený prut podle předkládaného řešení. Jeho podstatou je, že sestává ze tří dřevěných dílů o shodném příčném průřezu ve tvaru rovnoramenného lichoběžníku s úhlem 60° mezi rameny a delší základnou. Tyto tři dřevěné díly jsou uspořádaných do tvaru rovnostranného trojúhelníka s dutým příčným průřezem. V každém tomto dílu jsou alespoň ve dvou navzájem rovnoběžných průřezových rovinách složeného prutu vytvořeny dva, symetricky vzhledem k těžišti celého složeného průřezu umístěné, průběžné otvory. Těchto šest otvorů je vyústěno do vnitřního dutého trojúhelníkového prostoru složeného prutu. Jejich podélná osa je kolmá na základny lichoběžníku. Do těchto otvorů jsou z vnitřní strany dutého průřezu vloženy svorníky, které jsou uprostřed své délky odkloněny od své podélné osy o 60°. První svorník je vložen do sousedících otvorů prvního a třetího dílu, druhý svorník je vložen do sousedících otvorů prvního a druhého dílu a třetí svorník je vložen do sousedících otvorů druhého a třetího dílu. Konce svorníků jsou opatřeny podložkou a maticí.

V jednom možném provedení jsou otvory na svém vnějším konci opatřeny zapuštěním, ve kterém je uložena podložka s maticí a toto zapuštění je pak zakryto dřevěnou zátkou.

Z hlediska úspory materiálu a tedy i nákladů je výhodné, jsou-li dřevěné díly realizovány z krajinového řeziva, které je obvykle odpadové, například na topení, kdy je jeho cena nižší.

Rozměry příčného lichoběžníkového průřezu dílů, průměr svorníků a počet a umístění rovin, kde jsou vytvořeny otvoiy, je dán statickým výpočtem pro daný složený dřevěný prut a jeho použití.

-1 CZ 28798 Ul

Složené průřezy obvykle vykazují nižší únosnost ve vzpěmém tlaku. Trojúhelníkový průřez je z hlediska momentu setrvačnosti výhodnější nežli průřez čtvercový za předpokladu stejně velkých ploch čtverce a rovnoramenného trojúhelníku. S vyšším momentem setrvačnosti roste také únosnost prutu ve vzpěmém tlaku. Další výhodou je jednoduchá demontáž spojovaných částí a tím i snadná recyklovatelnost. Složený prut oproti klasickému prutu s jádrovou dření není ve velké míře ovlivněn výsušnými trhlinami.

Objasnění výkresů

Složený dřevěný prut bude dále blíže popsán pomocí přiložených výkresů. Obr. 1 představuje příčný řez složeným dřevěným prutem v místě spojení jednotlivých částí prutu. Obr. 2 zobrazuje horní pohled na speciálně upravený svorník. Obr. 3 zobrazuje axonometrický pohled na složený dřevěný prut s příčným řezem v místě spojení jednotlivých částí prutu bez dřevěných zátek. Příklady uskutečnění technického řešení

Dřevěný prut, Obr. 1 a Obr. 3, je složen ze tří průřezově totožných dřevěných dílů la, lb, lc, například z prken nebo hranolů. Příčný průřez těchto dílů la, lb, lc tvoří rovnoramenný lichoběžník s úhlem 60° mezi rameny a základnou lichoběžníku. Tyto díly la, lb, lc jsou uspořádány do tvaru rovnostranného trojúhelníku s dutým příčným průřezem. Spolupůsobení tří dřevěných dílů la, lb, lc zajišťují speciálně upravené ocelové svorníky 2a, 2b, 2c, které jsou uprostřed své délky odkloněny od své podélné osy o 60°, Obr. 2. Pro jejich umístění je potřeba vytvořit v dřevěných dílech la, lb, lc kruhové otvory 7, které by měly mít průměr zhruba o 1 mm větší než je průměr ocelových svorníků 2a, 2b, 2c. Otvory 7 musí mít podélnou osu ve směru kolmém na plochu tvořící základny lichoběžníku a tedy i na podélné rozměry dílů la, lb, lc. Otvory 7 jsou v každém dílu la, lb, lc vytvořeny alespoň ve dvou navzájem rovnoběžných průřezových rovinách složeného prutu, a to symetricky vzhledem k těžišti celého složeného průřezu. Tyto otvory 7 jsou vyústěné do vnitřního dutého trojúhelníkového prostoru složeného prutu. Umístění a četnost rovin, ve kterých jsou otvory 7, stanoví statický výpočet. Nicméně v každém průřezu složeného prutu, kde dochází ke spojení svorníky 2a, 2b, 2c, musí být přesně šest otvorů 7. Do těchto šesti otvorů 7 se z vnitřní strany složeného průřezu vloží tři svorníky 2a, 2b, 2c tak, aby jeden svorník procházel dvěma spojovanými dřevěnými částmi. V daném příkladu je tedy první svorník 2a vložen do sousedících otvorů 7 prvního dílu la a třetího dílu lc, druhý svorník 2b je vložen do sousedících otvorů 7 prvního dílu la a druhého dílu lb a třetí svorník 2c je vložen do sousedících otvorů 7 druhého dílu lb a třetího dílu lc. Z vnější strany složeného prutu se svorníky 2a, 2b, 2c opatří podložkami 3 a maticemi 4. Výsledný složený prut má dutý příčný průřez ve tvaru rovnostranného trojúhelníku.

Při větší tloušťce řeziva jednotlivých částí prutu je možné část svorníků 2a, 2b, 2c s podložkou 3 a maticí 4 zapustit do dřevěného prutu, kde je otvor 7 zakončen zapuštěním 6 a zakrýt zapuštění 6 dřevěnou zátkou 5. Toto řešení je výhodnější z hlediska odolnosti vůči korozi oceli, požární odolnosti a estetické hodnoty.

Při realizaci nově navrženého trojúhelníkového složeného prutu je možné s výhodou využít efektivně krajinového řeziva. Omítáním krajinového řeziva dochází k velkému množství prořezu, tedy ke ztrátám materiálu pro konstrukční použití. V případě nového návrhu se hrany neomítaného krajinového řeziva ofrézují pod úhlem 60° do tvaru lichoběžníku. Tímto způsobem se z neomítaného řeziva odstraní pouze kůra a nej svrchnější dřevní hmota. V takto vzniklém dřevěném dílu la, lb, lc se vyvrtají otvory 7 ve směru kolmém na plochu tvořící základny lichoběžníku a podélné rozměry vrtaných dílů la, lb, lc, případně se vyfrézují zapuštění 6 pro následné vložení speciálně upravených, ocelových svorníků 2a, 2b, 2c. Tři shodné, takto upravené dřevěné díly la, lb, lc se spojí třemi zmíněnými svorníky 2a, 2b, 2c. Z vnější strany složeného prutu se svorníky 2a, 2b, 2c opatří podložkami 3 a maticemi 4. Případně se vyfrézovaná zapuštění s maticemi 4 a podložkami 3 zakryjí dřevěnou zátkou 5. Výsledný složený prut má dutý příčný průřez ve tvaru rovnoramenného trojúhelníku.

-2CZ 28798 Ul

Průmyslová využitelnost

Dřevěný složený prut s trojúhelníkovým příčným průřezem je určený pro nosné prvky občanských, administrativních a průmyslových staveb. Lze ho také použít i pro dopravní stavby jako jsou mosty a lávky.

Claims (4)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Dřevěný složený prut, vyznačující se tím, že sestává ze tří dřevěných dílů (1 a, lb, lc) o shodném příčném průřezu ve tvaru rovnoramenného lichoběžníku s úhlem 60° mezi rameny a delší základnou uspořádaných do tvaru rovnostranného trojúhelníka s dutým příčným průřezem, kde v každém tomto dílu (la, lb, lc) jsou alespoň ve dvou navzájem rovnoběžných průřezových rovinách složeného prutu vytvořeny dva, symetricky vzhledem k těžišti celého složeného průřezu umístěné průběžné otvory (7), které jsou vyústěné do vnitřního dutého trojúhelníkového prostoru složeného prutu a mají podélnou osu kolmou na základny lichoběžníku, kde do těchto šesti otvorů (7) jsou z vnitřní strany dutého průřezu vloženy svorníky (2a, 2b, 2c), které jsou uprostřed své délky odkloněny od své podélné osy o 60° kdy první svorník (2a) je vložen do sousedících otvorů (7) prvního dílu (la) a třetího dílu (lc), druhý svorník (2b) je vložen do sousedících otvorů (7) prvního dílu (la) a druhého dílu (lb) a třetí svorník (2c) je vložen do sousedících otvorů (7) druhého dílu (lb) a třetího dílu (lc), přičemž konce svorníků (2a, 2b, 2c) jsou opatřeny podložkou (3) a maticí (4).
2. 2. Dřevěný složený prut podle nároku 1, vyznačující se tím, že otvory (7) jsou na svém vnějším konci opatřeny zapuštěním (6) pro uložení podložky (3) a matice (4) a jsou zakryty dřevěnou zátkou (5).
3. 3. Dřevěný složený prut podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dřevěné díly (la, lb, lc) jsou z krajinového řeziva.
4. 4. Dřevěný složený prut podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že rozměry příčného lichoběžníkového průřezu dílů (la, lb, lc), průměr svorníků (2a, 2b, 2c) a počet a umístění rovin, kde jsou vytvořeny otvory (7), je dán statickým výpočtem pro daný složený dřevěný prut a jeho použití.