CZ304080B6

CZ304080B6 - Coupling of wood-based beams connected by means of steel plates with bilaterally pressed pins with a foundation plate

Info

Publication number: CZ304080B6
Application number: CZ20120048A
Authority: CZ
Inventors: Nechanický@Pavel; Kuklíková@Anna; Kuklík@Petr
Original assignee: Ceské vysoké ucení technické v Praze, Fakulta stavební, Katedra ocelových a drevených konstrukcí
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2013-10-02
Also published as: CZ201248A3

Abstract

The present invention relates to a coupling of wood-based beams (2) connected by means of steel plates (3) with bilaterally pressed pins (3) with a foundation plate (1), wherein a portion of the steel plates (3) overlaps the upper edge of the wood-based beams (2) and these overlapping portions of at least two beams (2) are interconnected by the foundation plate (1). Preferably, at points of transition between the ends of the beams (2) and the foundation plate (1) the steel plates (3) are without pins. The overlapping portions of the steel plate (3) can be embedded in the foundation (1) in the mixture of a high-density concrete to create a composite wood-concrete section.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká spřažení nosníků na bázi dřeva spojených pomocí ocelových destiček s oboustranně prolisovanými tmy se základní deskou. Řešení se týká zejména smykového spojení dřevěných prvků s betonovou deskou za účelem vytvoření kompozitní dřevobetonové konstrukce určené zejména pro nosné stropní a stěnové konstrukce. Řešení je vhodné zejména pro realizaci částečně nebo zcela prefabrikovaných velkoplošných dílců.The invention relates to the coupling of wood-based beams connected by steel plates with double-sided darkness to the base plate. The invention relates in particular to the shear connection of wooden elements with a concrete slab in order to create a composite wood-concrete structure intended especially for bearing ceiling and wall structures. The solution is particularly suitable for the implementation of partially or fully prefabricated large-area components.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Principem působení dřevobetonového spřaženého nosníku je přenos tlakového namáhání železobetonovou deskou, nejčastěji z hutného nebo lehčeného betonu o tloušťce 60 až 250 mm, a tahového namáhání dřevěným průřezem z rostlého nebo lepeného lamelového dřeva. Dřevěný průřez může být obdélníkový nebo tvarovaný různými zářezy, dále pak kulatina nebo křížem lamelované či jiné masivní dřevěné panely. Na materiálovém rozhraní dochází vlivem posouvající síly ke smykovému toku, který je nutné zachytit smykovým spojovacím prostředkem, aby došlo ke kompozitnímu působení obou materiálů. Pro toto spojení se používá tradičních nebo speciálně vyvinutých mechanických spojovacích prostředků. V současnosti je též možné využít moderních chemických prostředků nebo jejich kombinace s mechanickými. Tuhost smykového spojení pak rozhoduje o celkovém chování kompozitní konstrukce. Obecně platí, že tradiční mechanické spojovací prostředky, jako jsou například hřebíky, vruty, hmoždíky, ocelové kolíky, svorníky, apod., jsou více poddajné a celkové spřažení není příliš tuhé. Pro zvýšení tuhosti spojení je možné mechanické prostředky skombinovat s chemickými prostředky, zejména lepidly, například ocelové vlepované tyče, vlepovaná betonářská výztuž s ohyby, apod. Pro vytvoření polotuhého spojení je možné též využít speciálně vyvíjených výrobků, nejčastěji v kombinaci s různě tvarovanými zářezy na styku dřeva a betonu. Pro tuhé spojení se pak používá speciálních systémů, jako jsou průběžné vlepované lišty, nebo čistě chemického spojení dřeva a betonu pomocí speciálních lepidel.The principle of the effect of wood-composite composite beam is the transfer of compressive stress by a reinforced concrete slab, most often from dense or lightweight concrete with a thickness of 60 to 250 mm, and tensile stress by wood cross-section from solid or glued laminated wood. The wooden cross-section can be rectangular or shaped by various notches, then round or cross-laminated or other solid wood panels. The shear flow occurs at the material interface due to the shear force, which must be absorbed by the shear connection means in order to effect the composite action of both materials. Traditional or specially developed mechanical fasteners are used for this connection. At present it is also possible to use modern chemical agents or their combination with mechanical ones. The stiffness of the shear connection then determines the overall behavior of the composite structure. In general, traditional mechanical fasteners such as nails, screws, dowels, steel pins, bolts, and the like are more compliant and the overall coupling is not too rigid. To increase the stiffness of the connection, it is possible to combine mechanical means with chemical means, especially adhesives, for example steel glued rods, glued concrete reinforcement with bends, etc. For the semi-rigid connection it is also possible to use specially developed products, most often in combination with differently shaped notches wood and concrete. Special systems such as continuous glued strips or purely chemical bonding of wood and concrete with special adhesives are then used for rigid joints.

Z hlediska technologie je znám tradiční způsob provádění, kdy se vylije čerstvá betonová směs na záklop dřevěných nosníků. Nosníky jsou předem opatřeny mechanickými spojovacími prostředky, nejčastěji hřebíky nebo vruty. Nevýhodou tohoto postupu je především to, že je třeba ochránit dřevěné prvky od pronikající vlhkosti z čerstvé betonové směsi a ohlídat i chemické složení dřevní hmoty, aby nedošlo vlivem chemických reakcí k znehodnocení kvality betonu. Dalšími nevýhodami jsou nutnost ošetřování čerstvé betonové směsi, nutnost podpírat dřevěné nosníky a technologické pauzy brzdící další výstavbu. Tento způsob se používá především pro zvýšení únosnosti a tuhosti tradičních dřevěných stropů v historických objektech. Výše zmíněné nevýhody lze snadno omezit nebo odstranit pomocí částečně nebo zcela prefabrikovaných konstrukcí. Prefabrikace dřevobetonových kompozitů ovšem není celosvětově příliš prozkoumána a používána, především z důvodů velké pracnosti při výrobě a aplikaci spřahovacích prostředků, jejich umístěním na dřevěné nosníky - mezi ně nebo do nich, a také vlastním betonováním desky.From the technology point of view, a traditional method is known in which fresh concrete is poured onto the timber beams. The beams are pre-fitted with mechanical fasteners, most often nails or screws. The disadvantage of this procedure is, first of all, that it is necessary to protect the wooden elements from penetrating moisture from the fresh concrete mixture and also to monitor the chemical composition of the wood mass so that the quality of the concrete is not impaired due to chemical reactions. Other disadvantages are the necessity to treat fresh concrete mixture, the necessity to support wooden beams and technological pauses hindering further construction. This method is mainly used to increase the load-bearing capacity and stiffness of traditional wooden ceilings in historical buildings. The above-mentioned disadvantages can be easily reduced or eliminated by using partially or completely prefabricated constructions. However, prefabrication of wood-composite composites is not widely explored and used worldwide, mainly because of the laboriousness of manufacturing and applying couplings, placing them on or between wooden beams, and also self-concreting the slab.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Zmíněné nevýhody je možné úspěšně odstranit spřažením nosníků na bázi dřeva spojených pomocí ocelových destiček s oboustranně prolisovanými trny se základní deskou, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že část ocelové destičky přečnívá přes horní okraj nosníků na bázi dřeva a tyto přečnívající části alespoň dvou nosníků jsou navzájem propojeny základní deskou.Said disadvantages can be successfully eliminated by coupling the wood-based beams joined by steel plates with double-sided mandrel-punched plates according to the invention. In essence, a portion of the steel plate protrudes over the upper edge of the wood-based beams and these overlapping portions of the at least two beams are interconnected by the base plate.

- 1 CZ 304080 B6- 1 GB 304080 B6

Ocelové destičky jsou ve výhodném provedení v místě přechodu mezi zakončením nosníků a základní deskou bez trnů. Přečnívající části ocelové destičky jsou s výhodou zality v základní desce ze směsi z hutného betonu pro vznik kompozitního dřevobetonového průřezu.The steel plates are preferably at the point of transition between the end of the beams and the base plate without pins. The protruding parts of the steel plate are preferably embedded in the base plate of a dense concrete mixture to form a composite wood-concrete cross-section.

Nosníky na bázi dřeva mohou být tvořeny konstrukčním řezivem, lepeným lamelovým dřevem, vrstveným dřevem, modifikovaným dřevem nebo inženýrským produktem na bázi dřeva. Základní deska může být z lehčeného betonu, vláknobetonu nebo vysokopevnostního betonu. Základní deska je s výhodou opatřena vyztužením při dolním a/nebo horním okraji tvořeným betonářskou výztuží.The timber-based beams can be structural timber, glued laminated timber, laminated timber, modified timber, or a timber-based engineering product. The base plate can be made of lightweight concrete, fiber concrete or high-strength concrete. The base plate is preferably provided with reinforcement at the lower and / or upper edge formed by the concrete reinforcement.

Pomocí ocelových destiček s oboustranně prolisovanými trny může být spojeno více než dva nosníky. Nosníky jsou s výhodou spojeny pomocnými destičkami v blízkosti dolního okraje nosníků.More than two beams can be connected using steel plates with double-sided mandrels. The beams are preferably joined by auxiliary plates near the lower edge of the beams.

Nosníky jsou ve výhodném provedení opatřeny záklopem z desek na bázi dřeva, sádrokartonových nebo sádrovláknitých desek tvořících bednění pro betonovou desku. Nosníky mohou mít obdélníkový nebo půlkruhový průřez.The beams are preferably provided with a latch of wood-based panels, plasterboard or gypsum-fiber boards forming the formwork for the concrete slab. The beams may have a rectangular or semi-circular cross-section.

Podstata vynálezu spočívá ve spojení alespoň dvojice dřevěných nosníků z rostlého dřeva obdélníkového nebo půlkruhového průřezu pomocí ocelových destiček s oboustranně prolisovanými trny tak, aby část ze šířky ocelové destičky přečnívala přes horní okraj dřevěných nosníků. Tento přesah je následně zalit směsí z hutného betonu, čímž vznikne kompozitní dřevobetonový průřez. Dimenze dřevěných nosníků a tloušťka betonové desky vychází ze statického a dynamického výpočtu konstrukce. Dimenze, počet ocelových destiček a jejich umístění po délce nosníků a výškové umístění destičky v průřezu vychází ze statického a dynamického výpočtu konstrukce. K zalisování ocelových destiček se používá speciálního lisovacího zařízení.SUMMARY OF THE INVENTION The invention is based on joining at least a pair of solid timber beams of rectangular or semicircular cross-section by means of steel plates with double-sided mandrels such that a portion of the width of the steel plate protrudes over the upper edge of the wooden beams. This overlap is then cast with a mixture of dense concrete, which creates a composite wood-concrete cross-section. The dimensions of the timber beams and the thickness of the concrete slab are based on the static and dynamic calculation of the structure. The dimension, number of steel plates and their placement along the length of beams and height placement of the plate in the cross-section are based on the static and dynamic calculation of the structure. A special pressing device is used to press the steel plates.

Nosníky mohou být realizovány z konstrukčního řeziva - KVH, BSH, lepeného lamelového dřeva, vrstveného dřeva, modifikovaného dřeva nebo jiného inženýrského produktu na bázi dřeva. Betonová část průřezu může být z lehčeného betonu, vláknobetonu, vysokopevnostního betonu nebo jiné speciální směsi. Betonová deska může být vyztužena při dolním, horním nebo obou okrajích betonářskou výztuží. Ocelové destičky s oboustranně prolisovanými tmy mají různou úpravu tvaru nebo proliferací v zabetonované části. Pojmem „nosníky“ jsou míněny dřevěné prvky, které v konstrukci působí jako tlačené prvky, nebo prvky namáhané různými kombinacemi tahu, tlaku a ohybu. Výsledná konstrukce tedy může působit jako vodorovná deska, stěna, šikmá deska, šikmá stěna, nebo prostorová konstrukce.The beams can be made of structural timber - KVH, BSH, glued laminated timber, laminated timber, modified timber or other wood-based engineering product. The concrete part of the cross-section can be made of lightweight concrete, fiber concrete, high-strength concrete or other special mixture. The concrete slab can be reinforced at the lower, upper or both edges with concrete reinforcement. Steel plates with double-sided darkness have different shape adjustment or proliferation in the concrete part. The term "beams" refers to timber members which act as compression members in the structure, or members subjected to different combinations of tension, compression and bending. Thus, the resulting structure may act as a horizontal slab, wall, inclined plate, inclined wall, or spatial structure.

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Kompozitní dřevobetonová konstrukce podle tohoto vynálezu bude popsána na konkrétním příkladu pomocí přiložených obrázků. Na obr. 1 a obr. 3 jsou znázorněny příčný a podélný řez základního příkladného řešení. Na obr. 2 a obr. 4 jsou znázorněny příčný a podélný řez pokročilého příkladného řešení s využitím pomocné destičky s oboustranně prolisovanými tmy.The composite wood-concrete structure according to the invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. 1 and 3 show a cross-section and a longitudinal section of a basic embodiment. FIGS. 2 and 4 are cross-sectional and longitudinal cross-sectional views of an advanced exemplary embodiment utilizing an auxiliary panel with dark-sided embossing.

Příklad uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

V základním příkladném provedení jsou oboustranné ocelové destičky 3 s prolisovanými trny zalisovány mezi dvojicí dřevěných nosníků 2 s obdélníkovým průřezem 80 x 240 mm. Destička 3 je vyrobena z plechu tloušťky 1,5 mm a má rozměry 84 x 210 mm, délka trnů je 15 mm. Část ocelové destičky 3 s oboustranně prolisovanými tmy přečnívá přes horní okraj dřevěných nosníků 2 a tvoří tím prostředek pro smykové spojení dřeva a betonu. Betonová část průřezu je tvořena železobetonovou monolitickou základní deskou i tloušťky 80 mm vyztuženou výztuží 4 - KARI sítí položenou na horní hraně ocelových destiček 3.In a basic exemplary embodiment, double-sided steel plates 3 with embossed pins are pressed between a pair of wooden beams 2 with a rectangular cross-section of 80 x 240 mm. The plate 3 is made of sheet metal 1.5 mm thick and has dimensions of 84 x 210 mm, the length of the mandrels is 15 mm. The part of the steel plate 3 with the darkness pressed on both sides protrudes over the upper edge of the wooden beams 2 and thus constitutes a means for skidding the wood and concrete. The concrete part of the cross - section consists of a reinforced concrete monolithic base plate of 80 mm thickness reinforced with 4 - KARI mesh placed on the upper edge of steel plates 3.

-2CZ 304080 B6-2GB 304080 B6

V druhém, pokročilém, provedení je výše popsaná konstrukce doplněna o menší ocelovou pomocnou destičku 5 35 x 84 mm s oboustranně prolisovanými tmy délky 15 mm umístěnou v blízkosti dolního okraje dřevěných nosníků 2, plnící pomocnou funkci při zalisování a bránící případnému oddalování dřevěných nosníků 2.In a second, advanced embodiment, the above-described construction is complemented by a smaller steel sub-plate 5 35 x 84 mm with 15 mm long double-sided darkness located near the lower edge of the wooden beams 2, fulfilling the molding auxiliary function.

V dalších provedeních je možné využít základní desku i v podobě ocelového nebo dřevěného roštu, skla, plastu a podobně.In other embodiments, the base plate may also be used in the form of a steel or wooden grate, glass, plastic, and the like.

Průmyslové využitelnostIndustrial applicability

Vynález je možné využít především pro výrobu velkoformátových prefabrikovaných dřevobetonových nosných i nenosných konstrukcí, zejména stropních a stěnových panelů.The invention can be used in particular for the production of large-format prefabricated wood-concrete load-bearing and non-load-bearing structures, in particular ceiling and wall panels.

Claims

PATENT CLAIMS

Coupling of wood-based beams joined by a steel plate with double-sided darkness to a base plate, characterized in that a portion of the steel plate (3) overlaps the upper edge of the wood-based beams (2) and the overlapping portions of at least two beams (2) ) are interconnected by the base plate (1).

Beam coupling according to claim 1, characterized in that the steel plates (3) are without pins at the transition point between the ends of the beams (2) and the base plate (1).

Beam coupling according to claim 1 or 2, characterized in that the protruding parts of the steel plate (3) are embedded in the base plate (1) of a dense concrete mixture to form a composite wood-concrete cross-section.

Beam coupling according to any one of the preceding claims, characterized in that the wood-based beams (2) consist of structural timber, glued laminated timber, laminated timber, modified timber or a wood-based engineering product.

Beam coupling according to any one of the preceding claims, characterized in that the base plate (1) is made of lightweight concrete, fiber concrete or high-strength concrete.

Beam coupling according to claim 5, characterized in that the base plate (1) is provided with reinforcement at the lower and / or upper edge formed by the concrete reinforcement (4).

Beam coupling according to any one of the preceding claims, characterized in that more than two beams (2) are connected by means of steel plates (3) with double-sided darkness.

Beam coupling according to any one of the preceding claims, characterized in that the beams (2) are connected by auxiliary plates (5) near the lower edge of the beams (2).

Beam coupling according to any one of the preceding claims, characterized in that the beams (2) are provided with a latch of wood-based panels, plasterboard or gypsum-fiber boards forming a formwork for a concrete slab.

-3GB 304080 B6

Beam coupling according to any one of the preceding claims, characterized in that the beams (2) have a rectangular or semi-circular cross-section.

drawing

-4GB 304080 B6 \ 2 /