FI120270B - Seinän runkorakenne - Google Patents

Description

SEINÄN RUNKORAKENNE

Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen seinän runkorakenne.

5

Rakennusten julkisivuja muodostetaan erilaisista elementeistä, kuten lasielementeistä, jotka kootaan metallisten kehysprofiilien varaan. Tyypillisesti nämä kehysprofiilit toimivat seinärakenteen kantavana runkorakenteena. Kehysprofiilien tuleekin olla riittävän lujia ja jäykkiä, mutta 10 mielellään myös mahdollisimman kevyitä. Alumiinista on mahdollista muodostaa kevyitä profiilirakenteita, jotka ovat normaaleihin käyttöolosuhteisiin riittävän lujia ja jäykkiä, mutta muodostettaessa paloturvalli-sia ja osastoivia rakenteita on alumiinin käyttö kuitenkin ongelmallista. Pelkästään alumiinista valmistettu rakenne menettää oleellisesti lu-15 juuttaan korkeissa lämpötiloissa, joita esiintyy tulipaloissa johtuen alumiinin pehmenemisestä ja sulamisesta. Tämän takia suurta paloturvallisuutta vaativissa kohteissa on kehysprofiilien valmistuksessa tyypillisesti käytetty osittain tai kokonaan muita metalleja kuin alumiinia tai alumiinista valmistetut profiilit on varustettu erilaisilla vahvikeprofiileilla. 20 Palonkestävyyttä voidaan edelleen parantaa lisäämällä runkoprofiilin sisään tai ulkopintaan lämpöä sitovaa tai eristävää materiaalia, esimerkiksi kipsilevyä.

Seinän runkorakenteen vahvistamiseksi alumiinisen onteloprofiilin si-25 säpuolelle voidaan asettaa esimerkiksi teräksinen vahvikeprofiili, ns. tukiranka. Kyseisessä rakenteessa käytetään alumiinia ja terästä, joilla on erilainen lämpölaajenemiskerroin ja niillä voi olla erilainen lämpötila. Tästä seuraa sisärakenteen ja ulkorakenteen erilainen lämpölaajeneminen palotilanteissa. Eri materiaaleista valmistettujen rakenteiden liit-30 täminen toisiinsa siten, että materiaalien erisuuruiset lämpöliikkeet eivät aiheuta rakenteeseen ylimääräistä rasitusta ja taipumia on ongelmallista. Normaalin käytön aikana esiintyvät lämpötilavaihtelut eivät aiheuta tällaisia ongelmia, mutta lämpötilan kohotessa tulipalojen sattuessa useita satoja asteita voi käydä niin, että rakenne heikkenee tai 35 hajoaa ennenaikaisesti lämpöliikkeiden johdosta.

2

Nyt esitettävän keksinnön tarkoituksena on esittää seinän runkorakenne, joka vähentää lämpötilan vaihtelusta johtuvaa rakenteen taipumaa ja jota voidaan näin ollen käyttää paloturvallisissa ja osastoivissa rakenteissa.

5 Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle seinän runkorakenteelle, joka käsittää ainakin ensimmäisen alumiinista valmistetun ulkoprofiilin ja sen sisäpuolelle sijoitetun tukirangan sekä ensimmäiseen ulkoprofiiliin oleellisesti kohtisuorasti kiinnitetyn toisen alumii-10 nista valmistetun ulkoprofiilin ja sen sisäpuolelle sijoitetun tukirangan, on pääasiassa tunnusomaista se, että ensimmäisen ulkoprofiilin sisäpuolella olevaan tukirankaan on sovitettu tukilevy, jonka asema tukirangassa voi muuttua tukirangan pituussuunnassa, ja ensimmäiseen ulkoprofiiliin nähden oleellisesti kohtisuorassa olevan toisen ulkoprofii-15 Iin sisäpuolella oleva tukiranka on kiinnitetty mainittuun tukilevyyn lii-toskappaleen avulla.

Muissa, epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty eräitä keksinnön edullisia suoritusmuotoja.

20

Keksinnön perusajatuksena on muodostaa seinän runkorakenne ulkokuoren muodostavasta alumiinisesta ulkoprofiilista ja sen sisällä olevasta tukirangasta siten, että runkorakenteen pystysuuntaiset ja vaakasuuntaiset osat liitetään toisiinsa siten, että ne pääsevät liikkumaan 25 toistensa suhteen tarvittaessa, esimerkiksi lämpötilan noususta johtuvan materiaalien erilaisen lämpölaajenemisen seurauksena. Runkorakenne muodostuu ensimmäisistä ulkoprofiileista eli ns. pääprofiileista ja näihin pääprofiileihin oleellisesti kohtisuorasti kiinnitetyistä toisista profiileista eli ns. poikkiprofiileista. Pääprofiilin tukirangan sisään sijoi-30 tetaan tukilevy siten, että tukilevy voi tarvittaessa liikkua tukirangan sisällä tukirangan pituussuunnassa. Poikkiprofiilin tukiranka kiinnitetään tähän pääprofiilin tukirangan sisässä olevaan tukilevyyn liitoskappaleen avulla. Liitoskappale on muotoiltu siten, että se mahdollistaa poikkiprofiilin tukirangan liikkumisen tarvittaessa poikkiprofiilin pituussuun-35 nassa liitoskappaleessa. Alumiinista valmistettujen ulkoprofiilien sisään asetettavat tukirangat, tukilevy ja liitoskappale on valmistettu materiaa- 3 lista, jonka sulamislämpöinä on korkeampi kuin alumiinin. Näin ollen keksinnön mukaisen runkorakenteen lujuus säilyy riittävänä korkeissa lämpötiloissa, kuten esimerkiksi tulipalossa, koska tukilevyja liitoskap-pale estävät tukirankojen ja alumiiniprofiilien erilaisesta lämpöliikkeestä 5 johtuvat taipumat ja muut rasitukset runkorakenteeseen siten, että tukirangat pääsevät liikkumaan rakenteessa.

Keksinnön mukaisen rakenteen ja kiinnitysmekanismin ansiosta lämpötilan muutos ei aiheuta ulkoprofiilin ja sen sisässä olevan tukirangan 10 välisiä voimia toisin kuin tapauksessa, jossa liitoskappale on kiinnitetty kiinteästi suoraan tukirankaan. Näin ollen lämpötilan vaihtelusta johtuvaa rakenteen taipumaa ei esiinny tai se jää pieneksi keksinnön mukaisessa runkorakenteessa. Tämä ominaisuus parantaa seinän runkorakenteen palonkestävyyttä siten, että rakenne pysyy palotilanteessa 15 koossa riittävän ajan.

Eräässä keksinnön suoritusmuodossa ulkoprofiilin ja sen sisässä olevan tukirangan väliin voidaan asettaa täyteainetta, esimerkiksi kipsi-elementti tai vastaava, hidastamaan lämmönnousua.

20

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää keksinnön mukaisen runkorakenteen osia hajotus-25 kuvana, kuvat 2a-2d esittävät keksinnön mukaisen runkorakenteen osien liittämisen toisiinsa, kuva 3 esittää keksinnön mukaiseen runkorakenteeseen kuuluvan 30 tukirangan ja sen sisässä olevan tukilevyn poikkileikkauk sena, ja kuva 4 esittää keksinnön mukaisen runkorakenteen osien liitoksen sivusta kuvattuna.

35 Selityksessä käytetään termiä pituussuunta, jolla tarkoitetaan sitä suuntaa, joka on ulkoprofiilipalkin tai tukirangan pisimmän sivun suun- 4 täinen. Runkorakenteen ulkoprofiilin ja tukirangan poikkileikkaus on vakio.

Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukaisen runkorakenteen osat ja ku-5 vissa 2a-2d on esitetty rakenteen osien liittäminen toisiinsa. Seinän runkorakenne käsittää pääprofiileja ja niihin oleellisesti kohtisuorasti kiinnitettyjä poikkiprofiileja. Kuvissa on esitetty esimerkinomaisesti yksi pystysuuntainen pääprofiili ja siihen liitetty vaakasuuntainen poikki-profiili. Alan ammattilainen ymmärtää, että seinän runkorakenne voi 10 käsittää pääprofiileja ja poikkiprofiileja vaihtelevan määrän riippuen halutusta seinän runkorakenteesta. Pääprofiili voi olla vaaka- tai pystysuuntainen, johon on kiinnitetty oleellisesti kohtisuorasti ainakin yksi poikkiprofiili. Pääprofiili on yleensä pituudeltaan pidempi kuin siihen oleellisesti kohtisuorasti kiinnitetyt poikkiprofiilit.

15

Kuvissa esitetään runkorakenne, jossa pääprofiili käsittää alumiinisen ulkoprofiilin 2, jonka sisään on asetettu tukiranka 3 ja vastaavasti poikkiprofiili käsittää alumiinisen ulkoprofiilin 8, jonka sisään on asetettu tukiranka 7. Pääprofiilin tukirangan 3 sisään asetetaan tukilevyjä 4 siten, 20 että ne asettuvat pääprofiilin tukirangan 3 pituussuunnassa poikkiprofii-lien liitosten kohdille. Poikki profiili n tukiranka 7 on kiinnitetty tukilevyyn 4 liitoskappaleen 5 avulla siten, että poikkiprofiilin tukiranka 7 sijoittuu oleellisesti kohtisuoraan pääprofiilin ulkoprofiilia 2 vasten. Liitoskappale 5 on kiinnitetty pääprofiiliin kuuluvan ulkoprofiilin 2 läpi tukilevyyn 4 so-25 pivalla yhdellä tai useammalla kiinnityselimellä 10, esimerkiksi ruuvilla.

Alumiinisessa ulkoprofiilissa on muotoja, joiden avulla lasilevyt tai muut julkisivun levymäiset elementit, tiivistenauhat, peitelistat ja muuta vastaavat voidaan kiinnittää runkorakenteeseen. Nämä muodot ja niiden 30 tarkoitus ovat ennestään tunnettua.

Tukirankojen 3, 7 poikkileikkaus muistuttaa oleellisesti l-palkkia ja tuki-levy 4 on sijoitettu tämän l-palkin muotoisen pääprofiilin tukirangan 3 sisään poikkiprofiilien puolelle. Tukilevy 4 sijoittuu l-palkin uraan siten, 35 että se voi lämpötilan muutoksen aiheuttaman materiaalien erilaisen lämpöliikkeen seurauksena liikkua oleellisen vapaasti uran pituussuun- 5 nassa. Pääprofiilin ollessa pystysuuntainen tukilevyn 4 liikkuminen alaspäin on estetty kiinnittämällä tukirankaan 3 jokin estekappale, esimerkiksi ruuvi 9, tukilevyn 4 alapuolelle. Tukilevyjä 4 sijoitetaan pääprofiilin tukirankaan 3 poikkiprofiMien liitosten kohdille, joten niiden si-5 jainti ja lukumäärä pääprofiilin tukirangassa 3 voi vaihdella riippuen halutusta seinän runkorakenteesta.

Liitoskappale 5 on kiinnitetty tukilevyyn 4 kiinnityselimillä 10 pääprofii-liin kuuluvan ulkoprofiilin 2 läpi liitoskappaleen 5 tukilevyn 4 suuntai-10 sesta osastaan. Liitoskappale 5 käsittää myös liitoskappaleen molemmilla sivuilla tukilevyn suuntaa vasten oleellisesti kohtisuorassa olevat laipat, joiden sisäpinnalla on laippoihin nähden kohtisuorassa olevat ulokkeet 6. Poikkiprofiilin tukiranka 7 on asetettu liitoskappaleessa oleviin ulokkeisiin 6 siten, että ulokkeet 6 asettuvat l-palkin muotoisen 15 poikkiprofiilin tukirangan 7 ulkoreunassa oleviin uriin. Poikkiprofiilin ul-koprofiili 8 on asetettu poikkiprofiilin tukirangan 7 ja liitoskappaleen 5 päälle siten, että ne jäävät ulkoprofiilin 8 sisään. Poikkiprofiilin ulkopro-fiili 8 on lisäksi kiinnitetty pääprofiilin ulkoprofiiliin 2.

20 Kuvassa 3 on esitetty pääprofiilin tukiranka 3 ja sen sisään asetettu tu-kilevy 4 poikkileikkauksena. Tukilevy 4 on muodoltaan taivutettu levy, joka asettuu l-palkin muotoisen tukirangan 3 muodostamaan uraan.

Kuvasta 4 nähdään, että poikkiprofiilin tukiranka 7 on asetettu liitos-25 kappaleeseen 5 siten, että liitoskappaleessa 5 olevat ulokkeet 6 asettuvat tukirangan 7 ulkoreunassa oleviin uriin. Poikkiprofiilin tukiranka 7 pääsee tarvittaessa liikkumaan näissä ulokkeissa ulokkeiden pituuden verran. Liitoskappale 5 on kiinnitetty kiinnityselimillä 10 pääprofiilin ulkoprofiilin 2 läpi pääprofiilin tukirangan 3 sisässä olevaan tukilevyyn 4. 30 Poikkiprofiilin ulkoprofiili 8 on asetettu tukirangan 7 päälle.

Pääprofiili voi olla myös vaakasuuntainen, johon on kiinnitetty pystysuuntaisia poikkiprofiileja. Kiinnitysmekanismi on tässä tapauksessa samanlainen edellä kuvatun kanssa. Tukilevyt sijaitsevat pääprofiilin 35 tukirangassa ja mahdollistavat tukilevyihin liitoskappaleen avulla kiinnitettyjen poi kki profiilien tukirankojen liikkumisen tarvittaessa vaaka- 6 suunnassa. Pystysuuntaiset poikkiprofiilien tukirangat liikkuvat tarvittaessa myös liitoskappaleen 5 ulokkeiden 6 sallimissa rajoissa.

Ulkoprofiilit 2, 8 on muodostettu pudottamalla alumiinista. Ulkoprofiilien 5 sisään asetettavat tukirangat 3, 7 ja tukilevy 4 on valmistettu materiaalista, jonka lämmönkestävyys on parempi kuin alumiinin. Edullisesti tukirangat 3, 7 ja tukilevy 4 on valmistettu teräksestä. Myös liitoskappale 5 on valmistettu materiaalista, jonka lämmönkestävyys on parempi kuin alumiinin, edullisesti teräksestä.

10

Nopeassa lämpötilan muutoksessa, kuten esimerkiksi tulipalossa, alumiinista valmistettu ulkoprofiili 2, 8 pehmenee tai sulaa aiemmin kuin alumiiniprofiilin sisässä oleva tukiranka 3, 7. Ennen sulamista alumiini laajenee lämpötilan kohotessa. PoikkiprofiiIin tukiranka 7 on kiinnitetty 15 liitoskappaleen 5 avulla pääprofiilin tukirangassa 3 olevaan tukilevyyn 4, joka liikkuu tukirangan 3 pituussuunnassa samalla kun alumiinissa tapahtuu lämpölaajenemista. Toisin sanoen teräksinen tukilevy liikkuu tukirangassa alumiinin mukana. Näin ollen rakenteen ulkoprofiilin ja sen sisässä olevan tukirangan välisiä voimia ei pääse syntymään ja 20 lämpötilan noususta johtuvia rakenteen taipumia ei esiinny tai ne jäävät pieneksi ja runkorakenne pysyy näin ollen ehjänä määritellyn ajan. Palotilanteessa myös alumiinista valmistettu poikkiprofiilin ulkoprofiili 8 laajenee enemmän kuin sen sisässä oleva tukiranka 7, mutta rakenteeseen vaikuttavia voimia ei pääse syntymään koska tukiranka 7 pää-25 see liikkumaan liitoskappaleen 5 ulokkeiden 6 päällä. Tämä osaltaan tukee seinän runkorakennetta palotilanteissa.

Esimerkiksi tulipalon aiheuttama lämpöliike voi olla jopa 40 mm noin 4 metriä pitkässä pääprofiilissa. Näin ollen edellä kuvatulla pääprofiilien 30 ja poikkiprofiilien kiinnitystavalla saadaan oleellisesti vähennettyä ja estettyä seinän runkorakenteen taipumia ja vääristymiä palotilanteissa ja rakenne säilyy koossa riittävän ajan.

Pääprofiilin ja/tai poikkiprofiilin ulkoprofiilin ja sen sisässä olevan tuki-35 rangan väliin voidaan asettaa täyteainetta, esimerkiksi kipsielementti tai vastaava, hidastamaan lämmönnousua.

7

On luonnollisesti selvää, että keksintö ei ole rajoittunut vain edellä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan esimerkiksi tukiranka ja/tai ulkoprofiili voidaan muotoilla esimerkeistä poikkeavalla tavalla. Tukirangan tar-5 koitus on sama kuin ennestään tunnetuissa ratkaisuissa: säilyttää rakenteen kantavuus ainakin tietty aika siinä tapauksessa, että ulkoprofiili tuhoutuu tai sen lujuus heikkenee palotilanteessa ja toimia yleensä rakennetta lujittavana elementtinä.

10 Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa edellä esimerkinomaisesti esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan keksintöä on tarkoitus laajasti soveltaa seuraavassa määriteltyjen patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (6)

1. Seinän runkorakenne, joka käsittää ainakin - ensimmäisen alumiinista valmistetun ulkoprofiiIin (2) ja sen 5 sisäpuolelle sijoitetun tukirangan (3), ja - ensimmäiseen ulkoprofiiliin (2) oleellisesti kohtisuorasti kiinnitetyn toisen alumiinista valmistetun ulkoprofiilin (8) ja sen sisäpuolelle sijoitetun tukirangan (7), tunnettu siitä, että ensimmäisen ulkoprofiilin (2) sisäpuolella olevaan 10 tukirankaan (3) on sovitettu tukilevy (4), jonka asema tukirangassa (3) voi muuttua tukirangan pituussuunnassa, ja ensimmäiseen ulkoprofiiliin nähden oleellisesti kohtisuorassa olevan toisen ulkoprofiilin (8) sisäpuolella oleva tukiranka (7) on kiinnitetty mainittuun tukilevyyn (4) liitos-kappaleen (5) avulla. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seinän runkorakenne, tunnettu siitä, että liitoskappale (5) on kiinnitetty yhdellä tai useammalla kiinni-tyselimellä (10) ensimmäisen ulkoprofiilin (2) läpi tukilevyyn (4).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen seinän runkorakenne, tunnet tu siitä, että ensimmäiseen ulkoprofiiliin nähden oleellisesti kohtisuorassa olevan toisen ulkoprofiilin (8) sisäpuolella oleva tukiranka (7) on asetettu liitoskappaleeseen (5) siten, että liitoskappaleen ulokkeet (6) on tukirangan (7) ulkoreunassa olevien urien sisässä. 25

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen seinän runkorakenne, tunnettu siitä, että ensimmäisen ulkoprofiilin ollessa pystysuuntainen tukilevyn (4) liikkuminen alaspäin tukirangan (3) pituussuunnassa on estetty kiinnittämällä jokin estekappale (9) tukilevyn (4) alapuolelle. 30

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen seinän runkorakenne, tunnettu siitä, että tukirangat (3, 7) ja tukilevy (4) on valmistettu teräksestä.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen seinän runkorakenne, tunnettu siitä, että ulkoprofiilin (2, 8) ja tukirangan (3, 7) väliin on sijoitettu täytemateriaalia. 5