CZ29272U1

CZ29272U1 - Structural beam with wooden flange plates and reinforced composite web

Info

Publication number: CZ29272U1
Application number: CZ2015-31899U
Authority: CZ
Inventors: Ján Šivec; Jan Krupička
Original assignee: Ján Šivec
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2016-03-15
Also published as: DE202015106882U1; AT15300U1

Description

Konstrukční nosník s dřevěnými pásnicemi a vyztuženou kompozitní stojinouStructural beam with wooden flanges and reinforced composite web

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se konstrukčního nosníku, tvořeného dvojicí pásnic z lepeného lamelového dřeva, mezi nimiž je upevněna minimálně jedna stojina z vyztuženého kompozitního materiálu.Technical solution with a structural beam consisting of a pair of flanges made of glued laminated wood, between which at least one web made of reinforced composite material is fixed.

Dosavadní stav technikyPrior art

Ohýbaný plnostěnný nosník je jedním z nejvíce užívaných konstrukčních prvků ve stavebnictví. Pro své užitné vlastnosti jsou oblíbené nosníky dřevěné či s dřevěnými pásnicemi pro lehké montované stropy, střechy, krovové konstrukce nebo pro rošty opláštění budov.The bent full-wall beam is one of the most used structural elements in construction. Due to their useful properties, wooden beams with wooden flanges for light prefabricated ceilings, roofs, truss structures or for building cladding gratings are popular.

Pro málo zatížené a relativně malé délky nosníků se běžně užívají masívní dřevěné trámy či fošny. Velkou výhodou dřevěných trámových nosníků je nenáročná výroba, příznivý poměr mezi hmotností a pevností, snadná manipulace a možnost dodatečných úprav na staveništi. Dřevo je též obnovitelná surovina a odpad při výrobě nosníků je vhodný materiál pro výrobu kompozitu. Naopak mezi nevýhody lze uvést nižší hodnotu modulu pružnosti ve vztahu k nosníkům z jiných materiálů a hořlavost.Massive wooden beams or planks are commonly used for lightly loaded and relatively small beam lengths. The great advantage of wooden beams is easy production, favorable ratio between weight and strength, easy handling and the possibility of additional modifications on the construction site. Wood is also a renewable raw material and waste in the production of beams is a suitable material for the production of composites. On the contrary, disadvantages include a lower value of the modulus of elasticity in relation to beams of other materials and flammability.

Pro větší rozpony stavebních konstrukcí nebo se ve stavební praxi užívají plnostěnné nosníky o průřezovém tvaru I nebo H ze dřeva a dřevěných výrobků. Konstrukčně se jedná o dřevěné pásnice vyrobené převážně ze sušeného hoblovaného smrkového řeziva, které jsou lepeny na stojinu z tvrdé dřevovláknité desky, nejčastěji dřevotřísková deska ze dřevěných štěpků. Stojina z desky je vlepena klínovým spojem do vyfrézovaných drážek v horní a dolní pásnici. Pásnice jsou nastavovány cinkovými spoji. Takovéto nosníky se nejčastěji nazývají I-OSB.For larger spans of building structures or in construction practice, full-wall beams with a cross-sectional shape I or H made of wood and wooden products are used. Structurally, these are wooden flanges made mainly of dried planed spruce lumber, which are glued to a web of hardboard, most often chipboard of wood chips. The web is glued to the milled grooves in the upper and lower flanges. The flanges are adjusted with zinc joints. Such beams are most often called I-OSB.

Na rozdíl od tradičních masívních dřevěných trámů jsou dřevěné nosníky I-OSB tvarově stabilní a lehčí. Navíc jsou schopné přenést značné zatížení i u velkých konstrukčních délek. Prvky se stejně jako u trámových nosníků snadno opracovávají a je s nimi jednoduchá manipulace. Ve stojině je možné v omezené míře vrtat otvory pro vedení instalací kolmo k nosníkům. Nevýhodou těchto nosníků je limitující pevnost stojiny z dřevovláknité desky. Tato pevnost se vlivem dlouhodobě působícího zatížení nebo vlhkosti může snižovat.Unlike traditional solid wood beams, I-OSB wood beams are dimensionally stable and lighter. In addition, they are able to carry considerable loads even at large construction lengths. As with beams, the elements are easy to machine and easy to handle. To a limited extent, it is possible to drill holes in the web for guiding installations perpendicular to the beams. The disadvantage of these beams is the limiting strength of the fiberboard web. This strength may decrease due to long-term loading or moisture.

Další variantou běžně užívaných nosníků na bázi dřeva a dřevěných materiálů jsou bednící nosníky, tj. nosníky pro systémová bednění (například DOKA či PERI) Konstrukční uspořádání je stejné jako u I-OSB nosníků. Dřevěné pásnice jsou z kvalitních mechanicky tříděných dřevěných profilů a stojina ze speciální lisované desky nebo třívrstvého lepeného profilu (DOKA H20, PERI VT). Konce nosníků jsou zesíleny či okovány a zkoseny pro odolnost na mnohokrát opakované použití. Výhodou je vysoká únosnost, ostatní vlastnosti jsou obdobné jako u I-OSB nosníků. Nevýhodou je vysoká pořizovací cena.Another variant of commonly used beams based on wood and wooden materials are formwork beams, ie beams for system formwork (for example DOKA or PERI). The structural arrangement is the same as for I-OSB beams. Wooden flanges are made of high-quality mechanically sorted wooden profiles and the web made of a special pressed board or a three-layer glued profile (DOKA H20, PERI VT). The ends of the beams are reinforced or chamfered and chamfered for resistance to repeated use. The advantage is high load-bearing capacity, other properties are similar to I-OSB beams. The disadvantage is the high purchase price.

Společnost PERI vyvinula speciální variantu bednícího nosníku s příhradovou stojinou z lepených profilů a dřevěnými pásnicemi - nosník PERI GT 24. Nosník má větší statickou výšku a tím i větší únosnost při menší vlastní váze. Ostatní vlastnosti jsou obdobné jako u ostatních bednících nosníků.PERI has developed a special variant of the formwork beam with a lattice web made of glued profiles and wooden flanges - the PERI GT 24 beam. The beam has a higher static height and thus a greater load-bearing capacity at a lower own weight. Other properties are similar to other formwork beams.

V neposlední řadě je nutné ještě uvést kombinovanou variantu ocelodřevěného nosníku z dřevěných pásnic a stojiny z ocelových diagonál (příhradovina z ocelových plechů), tzv. POSI-JOIST nosníky. Nosníky Posi-Joist jsou tvořené dřevěnými pásnicemi a dvěma řadami ocelových diagonál Posi-Strut. Díky spojení lehkosti dřeva a pevnosti oceli je možné překlenout mnohem větší rozpětí, než s ostatními dřevěnými nosníky.Last but not least, it is necessary to mention a combined variant of a steel-wooden beam made of wooden flanges and a web made of steel diagonals (lattice made of steel sheets), the so-called POSI-JOIST beams. Posi-Joist beams are made of wooden flanges and two rows of Posi-Strut steel diagonals. Thanks to the combination of the lightness of the wood and the strength of the steel, it is possible to bridge a much larger span than with other wooden beams.

Dřevěné nosníky nebo nosníky s dřevěnými pásnicemi jsou v praxi velmi užívané, nedosahují však vysoké únosnosti ocelových válcovaných profilů.Wooden beams or beams with wooden flanges are widely used in practice, but they do not achieve high load-bearing capacity of steel rolled profiles.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Podstatou technického řešení je konstrukce ohýbaného plnostěnného nosníku s dřevěnými pásnicemi, který ve spolupůsobení s vyztuženou kompozitní stojinou zaručuje optimální chování průThe essence of the technical solution is the construction of a bent full-wall beam with wooden flanges, which in cooperation with the reinforced composite web guarantees optimal behavior of the

-1 CZ 29272 UI řezu I nosníku a vysokou únosnost prvku, která je vyšší než únosnost běžných nosníků na bázi dřeva.-1 CZ 29272 UI of section I of the beam and high load-bearing capacity of the element, which is higher than the load-bearing capacity of conventional wood-based beams.

Technické řešení se týká konstrukčního nosníku s alespoň dvěma v odstupu od sebe uspořádanými pásnicemi tvaru hranolu, vyrobenými z tvrdého lamelového dřeva, vzájemně spojenými 5 alespoň jednou stojinou, umístěnou kolmo k podélné ose pásnic.The technical solution relates to a structural beam with at least two prismatic flanges spaced apart from each other, made of hard laminated wood, interconnected by at least one web located perpendicular to the longitudinal axis of the flanges.

Stojina je na obou koncích upevněna v pásnicích kónickým rozšířením a lepeným spojem, přičemž stojina a obsahuje ocelové výztuže uložené v podélném směru pásnic.The web is fixed at both ends in the flanges by a conical extension and a glued joint, the web and comprising steel reinforcements placed in the longitudinal direction of the flanges.

Podle výhodného provedení je pásnice složena ze dvou a více dílů shodného tvaru, spojených přímým lepeným spojem nebo obloukovým lepeným spojem nacházejícím se ve středové části io roviny stojiny. Díly pásnice mají shodnou orientaci dřevěných lamel.According to a preferred embodiment, the flange is composed of two or more parts of the same shape, connected by a direct glued joint or an arc glued joint located in the central part as well as by the plane of the web. The flange parts have the same orientation of the wooden slats.

Stojina je tvořena jedním dílem nebo může být tvořena dvěma shodnými díly spojenými plochým lepeným spojem kolmým k podélným osám pásnic. Orientace dřevěných lamel dílu pásnice je shodná. Podle jiného výhodného provedení může být pásnice složena ze tří a více dílů spojených přímými lepenými spoji nebo obloukovými lepenými spoji, přičemž pásnice jsou vzájemně spots jeny dvěma shodnými díly stojin obklopujícími středový díl pásnic ze dvou protilehlých stran.The web is formed in one part or can be formed by two identical parts connected by a flat glued joint perpendicular to the longitudinal axes of the flanges. The orientation of the wooden slats of the flange part is the same. According to another preferred embodiment, the flange may be composed of three or more parts joined by direct glued joints or arcuate glued joints, the flanges being mutually connected by two identical parts of webs surrounding the central part of the flanges from two opposite sides.

Orientace dřevěných lamel dílu pásnice obepnutého díly stojiny je shodná nebo může být jiná než dvou sousedních dílů pásnice.The orientation of the wooden slats of the flange part surrounded by the web parts is the same or may be different from two adjacent flange parts.

Stojina je výhodně vyrobena z kompozitní směsi polyesterové pryskyřice a plniva z dřevěných štěpků. Dřevěné štěpky se získávají ze zpracování odpadu z výroby dřevěných výrobků. Stojina 20 může být také vyrobena z kompozitní směsi sestávající z 30-70 % hmot, dřeva a 70-30 % hmot.The web is preferably made of a composite mixture of polyester resin and wood chip filler. Wood chips are obtained from the processing of waste from the production of wood products. The web 20 may also be made of a composite composition consisting of 30-70% by weight, wood and 70-30% by weight.

polyvinylchloridu nebo z 30-70 % hmot, dřeva a 70-30 % hmot, polyethylenu s vysokou hustotou nebo z 30-70 % hmot, dřeva a 70-30 % hmot, polypropylenu celkové hmotnosti kompozitní směsi.polyvinyl chloride or from 30-70% by weight of wood and 70-30% by weight of high density polyethylene or from 30-70% by weight of wood and 70-30% by weight of polypropylene of the total weight of the composite mixture.

V každé stojině nebo každém dílu stojiny stojině je uložena na každém konci v kónické části 25 alespoň jedna ocelová koncová výztuž procházející stojinou v podélném směru pásnice a alespoň jedna ocelová výztuž procházející stojinou v podélném směru pásnic diagonálně střídavě od jedné okrajové výztuže ke druhé. Podélné okrajové výztuže stojiny jsou s výztuží procházející stojinou diagonálně střídavě od jedné koncové výztuže ke druhé vzájemně spojeny sváry. Výztuže jsou výhodně vyrobeny z betonářské oceli třídy B500B nebo B420B. Díky těmto výztužím jo se zvyšuje statická únosnost konstrukčního nosníku s kompozitní stojinou.At least one steel end reinforcement extending through the web in the longitudinal direction of the flange and at least one steel reinforcement passing through the web in the longitudinal direction of the flanges is arranged diagonally alternately from one edge reinforcement to the other in each web or each web part of the web. The longitudinal edge reinforcements of the web are welded together with the reinforcement passing through the web diagonally alternately from one end reinforcement to the other. The reinforcements are preferably made of reinforcing steel of class B500B or B420B. Thanks to these reinforcements, the static load-bearing capacity of the structural beam with the composite web is increased.

Hlavní výhodou konstrukčního nosníku podle technického řešení je jeho vysoká únosnost při zachovám nízké hmotnosti prvku.The main advantage of the structural beam according to the technical solution is its high load-bearing capacity while maintaining a low weight of the element.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Obr. 1: boční pohled na konstrukční nosník v základním provedení dle obr. 5 se shodnou orien35 taci lamel dílů dřevěných pásnicGiant. 1: side view of the structural beam in the basic design according to Fig. 5 with the same orientation of the lamellas of the parts of the wooden flanges

Obr. 2a: příčný řez nosníkem rovinou A-A pro nosník s jednou stojinou s přímým lepeným spojem pásnicGiant. 2a: cross-section of the beam along the plane A-A for a single-web beam with a direct glued flange joint

Obr. 2b: příčný řez nosníkem rovinou A-A pro nosník s jednou stojinou s obloukovým lepeným spojem pásnicGiant. 2b: cross-section of the beam along the plane A-A for a single-web beam with an arc glued flange joint

Obr. 3a: příčný řez nosníkem rovinou A-A pro nosník se stojinou ze dvou dílů s lepeným spojem a s přímým lepeným spojem pásnicGiant. 3a: cross-section of the beam along the plane A-A for a two-part web with a glued joint and with a direct glued flange joint

Obr. 3b: příčný řez nosníkem rovinou A-A pro nosník se stojinou ze dvou dílů s lepeným spojem a s obloukovým lepeným spojem pásnicGiant. 3b: cross-section of the beam along the plane A-A for a beam with a web of two parts with a glued joint and with an arc glued joint of flanges

Obr. 4a, příčný řez nosníkem rovinou A-A pro nosník obsahující nejméně tři díly pásnice s pří45 mým lepeným spojem a se stojinou ze dvou dílů.Giant. 4a, a cross-section of the beam along the plane A-A for a beam comprising at least three parts of a flange with a straight glued joint and with a web of two parts.

Obr. 4b, příčný řez nosníkem rovinou A-A pro nosník obsahující nejméně tři díly pásnice s obloukovým lepeným spojem a se stojinou ze dvou dílů.Giant. 4b, a cross-section of the beam along the plane A-A for a beam comprising at least three parts of a flange with an arcuate glued joint and with a web of two parts.

-2CZ 29272 UI-2CZ 29272 UI

Obr. 5: axonometrický pohled na část konstrukčního nosníku podle technického řešeníGiant. 5: axonometric view of a part of a structural beam according to the technical solution

Konstrukční nosník s dřevěnou pásnicí a vyztuženou kompozitní stojinou je dále popsán pomocí příkladů provedení, které však žádným způsobem neomezují jiná možná provedení v rozsahu nároků na ochranu.The structural beam with a wooden flange and a reinforced composite web is further described by means of exemplary embodiments, which, however, in no way limit other possible embodiments within the scope of the protection claims.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solution

Příklad 1Example 1

Konstrukční nosník (Obr. 5) je tvořen dvěma v odstupu od sebe uspořádanými pásnicemi tvaru hranolu, kde vnější vzdálenost mezi pásnicemi 1 je 0,2 m a výška pásnic 1 je 0,1 m, vyrobenými z tvrdého lamelového dřeva složenými ze čtyř dílů shodného tvaru, spojenými přímými lepenými spoji 3a (Obr. 3a) nebo obloukovými spoji 3b (Obr. 3b). Díly pásnice 1 mají shodnou orientaci dřevěných lamel. Pásnice 1 jsou spojeny dvěma stojinami 2. Stojiny 2 jsou z jednoho kusu, vyrobeny z kompozitní směsi polyesterové pryskyřice a plniva z dřevěných štěpků a spojují pásnice 1 v místě lepeného spoje 3a, 3b. Stojiny 2 jsou na obou koncích v kónickém rozšíření vyztuženy koncovými výztužemi 4 vedenými v podélném směru pásnic 1 a středovou výztuží 5 vedenou diagonálně střídavě od jedné koncové výztuže 4 ke druhé (Obr. 2). Koncové výztuže 4 stojiny 2 jsou s výztuží 5 procházející stojinou 2 diagonálně střídavě od jedné koncové výztuže 4 ke druhé vzájemně spojeny sváry 6. Výztuže jsou vyrobeny z betonářské oceli třídy B500B.The structural beam (Fig. 5) consists of two spaced prism-shaped flanges, where the outer distance between the flanges 1 is 0.2 m and the height of the flanges 1 is 0.1 m, made of hard laminated wood composed of four parts of the same shape , joined by straight glued joints 3a (Fig. 3a) or by arc joints 3b (Fig. 3b). The parts of the flange 1 have the same orientation of the wooden slats. The flanges 1 are connected by two webs 2. The webs 2 are made in one piece, made of a composite mixture of polyester resin and wood chip filler, and connect the flanges 1 at the location of the glued joint 3a, 3b. The webs 2 are reinforced at both ends in a conical extension with end reinforcements 4 guided in the longitudinal direction of the flanges 1 and a central reinforcement 5 guided diagonally alternately from one end reinforcement 4 to the other (Fig. 2). The end reinforcements 4 of the web 2 are connected to the reinforcement 5 passing through the web 2 diagonally alternately from one end reinforcement 4 to the other by welds 6. The reinforcements are made of reinforcing steel of class B500B.

Příklad 2Example 2

Konstrukční nosník je tvořen dvěma v odstupu od sebe uspořádanými pásnicemi 1 tvaru hranolu, kde vnější vzdálenost mezi pásnicemi 1 je 0,4 m a výška pásnic i je 0,2 m z tvrdého lamelového dřeva složených ze šesti dílů, spojených přímými lepenými spoji 3a (Obr. 4a) nebo obloukovými spoji 3b (Obr. 4b). Pásnice 1 jsou vzájemně spojeny dvěma dvojicemi shodných dílů stojin 2 obklopujícími středový díl pásnic 1, ze dvou protilehlých stran, přičemž orientace dřevěných lamel dílu pásnice 1 obepnutého díly stojiny 2 je jiná než obou sousedních dílů pásnice 1. Stojiny 2 jsou vyrobeny z kompozitní směsi sestávající z 30 % dřeva a 70 % hmot, polyvinylchloridu celkové hmotnosti kompozitní směsi. Každý díl stojiny 2 je na obou koncích v kónickém rozšíření vyztužen koncovými výztužemi 4 z betonářské oceli třídy B420B vedenými v podélném směru pásnic 1 a středovou výztuží 5 vedenou diagonálně střídavě od jedné koncové výztuže 4 ke druhé. Koncové výztuže 4 stojiny 2 jsou s výztuží 5 procházející stojinou 2 diagonálně střídavé od jedné okrajové výztuže 4 ke druhé vzájemně spojeny sváry 6 (Obr. 2).The structural beam is formed by two spaced prism-shaped flanges 1, where the outer distance between the flanges 1 is 0.4 m and the height of the flanges i is 0.2 m of hard laminated timber composed of six parts, connected by direct glued joints 3a (Fig. 4a) or arc joints 3b (Fig. 4b). The flanges 1 are connected to each other by two pairs of identical web parts 2 surrounding the central flange part 1, on two opposite sides, the orientation of the wooden slats of the flange part 1 surrounded by web parts 2 being different from both adjacent web parts 1. The webs 2 are made of a composite mixture consisting of 30% wood and 70% by weight of polyvinyl chloride of the total weight of the composite mixture. Each part of the web 2 is reinforced at both ends in a conical extension by end reinforcements 4 of reinforcing steel class B420B guided in the longitudinal direction of the flanges 1 and by a central reinforcement 5 running diagonally alternately from one end reinforcement 4 to the other. The end reinforcements 4 of the web 2 are welded 6 to the reinforcement 5 passing through the web 2 diagonally alternately from one edge reinforcement 4 to the other (Fig. 2).

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Konstrukční nosník s dřevěnou pásnicí a vyztuženou kompozitní stojinou je určen pro nosné prvky stropních, střešních a krovových konstrukcí a konstrukcí opláštění občanských administrativních a průmyslových staveb. Dále najdou uplatnění jako nosníky systémových bednění. Lze je také použít pro dopravní stavby jako jsou lávky a mosty na malá rozpětí.The structural beam with a wooden flange and a reinforced composite web is intended for load-bearing elements of ceiling, roof and truss structures and cladding structures of civil administrative and industrial buildings. They can also be used as system formwork beams. They can also be used for traffic structures such as footbridges and small span bridges.

Claims

CLAIMS FOR PROTECTION

Structural beam with wooden flanges (1) and a reinforced composite web (2), characterized in that it is formed by at least two prismatic flanges (1) arranged at a distance from each other, interconnected by at least one web (2) of composite material , located perpendicular to the longitudinal axis of the flanges (1), where the web (2) is fixed at both ends by the flanges (1) by a conical extension and a glued joint (3a), the web (2) comprising steel reinforcements (4, 5) housed in the web (2) in the longitudinal direction of the flanges.

Structural beam according to Claim 1, characterized in that the flanges (1) are made of hard laminated timber.

-3CZ 29272 UI

Structural beam according to claims 1 to 2, characterized in that each flange (1) is composed of two or more parts of the same shape, connected by a direct glued joint (3a) located in the central part of the web plane (2).

Structural beam according to claims 1 to 2, characterized in that each flange (1) is composed of two or more parts of identical shape connected by an arcuate glue joint (3b) located in the central part of the web plane (2).

Structural beam according to Claims 3 to 4, characterized in that the web (2) is formed in one piece.

Structural beam according to Claims 3 to 4, characterized in that the web (2) is formed by two identical parts connected by a flat glued joint (3a) perpendicular to the longitudinal axes of the flanges (1).

Structural beam according to claim 1, characterized in that the flange (1) is composed of three or more parts connected by direct glued joints (3a), the flanges (1) being connected to each other by two identical web parts (2) surrounding the central part flanges (1) on two opposite sides.

Structural beam according to claim 1, characterized in that each flange (1) is composed of three or more parts connected by arcuate glued joints (3b), the flanges (1) being connected to each other by two identical parts of webs (2) surrounding the central part of flanges (1) from two opposite sides.

Structural beam according to claim 5, characterized in that at least one steel end reinforcement (4) passing through the web (2) in the longitudinal direction of the flange (1) and at least one steel end reinforcement are accommodated in the conical part at each end in the conical part. reinforcement (5) passing through the web (2) in the longitudinal direction of the flanges (1) diagonally alternately from one end reinforcement (4) to the other.

Structural beam according to Claims 6 to 8, characterized in that at least one steel end reinforcement (4) passing through the web (2) in the longitudinal direction of the flange (1) is arranged at each end in the conical part in each part of the web (2). and at least one steel reinforcement (5) passing through the web in the longitudinal direction of the flanges (1) diagonally alternately from one end reinforcement (4) to the other.

Structural beam according to Claims 9 and 10, characterized in that the end reinforcements (4) of the web (2) are welded (6) to one another diagonally alternately from one end reinforcement (4) to the reinforcement (5) passing through the web.

Structural beam according to Claims 9 to 11, characterized in that the reinforcements (4, 5) are made of reinforcing steel of class B500B or B420B.

Structural beam according to Claims 3 to 4, characterized in that the flange parts (1) have the same orientation of the wooden slats.

Structural beam according to Claims 7 to 8, characterized in that the flange parts (1) have the same orientation of the wooden slats or the orientation of the wooden slats of the part surrounded by the web parts (2) other than the two adjacent flange parts (1).

Structural beam according to claims 1 to 14, characterized in that the webs (2) are made of a composite mixture of polyester resin and wood chip filler.

Structural beam according to claims 1 to 14, characterized in that the webs (2) are made of a composite mixture consisting of 30-70% by weight, wood and 70-30% by weight, polyvinyl chloride or 30-70% by weight, wood and 70-70% by weight. -30% by weight, high density polyethylene or from 30-70% by weight, wood and 70-30% by weight, polypropylene of the total weight of the composite mixture.