FI70067B - Dragbandstakstol - Google Patents

Description

1 70067

Vetotankokattotuoli

Esillä oleva keksintö lukeutuu rakennustekniikkaan. Tarkemmin määriteltynä keksintö kohdistuu kattotuoliin, joka on varustettu vetotangolla molempien yläpaarteiden välillä ja harjaosan nivelellä molempien yläpaarteiden välissä.

Rakennustekniikassa käytetään usein suurten jännevälien kattamiseksi kolminivelkehykseksi tai kolminivelkaareksi muotoiltua rakennetta, jossa yksi tai useampi vetopalkki ottaa vastaan tukireaktion vaakakomponentin. Tämä rakenne on taval linen niin teräskehyspuissa kuin liimapuusta valmistetuissa kehyspuissa, mutta se ei voi perusmuodossaan ottaa vastaan ylössuunnattuja kuormia.

Aineskäytön kannalta saavutetaan taloudellisempi rakenne, jos poistetaan harjanivelet ja sen sijaan siirrytään käyttämään kaksinivelkehystä tai kaksinivelkaarta vetopalkilla. Tällä rakenteella on lisäksi se etu, että se voi ottaa vastaan ylössuunnattu ja kuormia ja sitä käytetään, kun rakennuspaikalla voidaan suhteellisen yksinkertaisesti valmistaa jäykkämoment-tinen harjasauma. Sitä käytetään myös pienemmissä liimapuusta valmistetuissa kaarissa. Suurempien liimapuusta valmistettujen kattotuolien osalta kuljetusongelmat vaikeuttavat käyttöä ja tekevät sen mahdottomaksi, sillä on puuttunut käytännöllisesti käyttökelpoinen menetelmä suurempien liimapuusta valmistettujen kehyksien ja kaarien ja muiden hitsaukseen kelpaamattomien aineiden jäykkämomenttiseen jatkamiseen rakennuspaikalla.

SU-patenttijulkaisu 635 197 koskee tämän keksinnön tavoin kattotuolia, jossa on vetotanko molempien yläpaarteiden välissä. Tähän rakenteeseen on järjestetty kaksi vinotukea, joihin kuormituksen aikana kohdistuu ainoastaan puristusta. Näillä vinotuilla on huomattava ulottuvuus. Tarkemmin sanottuna vino-tukien ulottuvuus vastaa puolta jänneväliä.

2 70067 SE-kuulutusjulkaisu 304 591 esittää ristikkorakennetyyppistä ansasta. Sellaisen rakenteen rajoituksena on, ettei se kykene siirtämään seinään kohdistuvia, tuulivoimien tapaisia vaakasuoria puristusvoimia kattotuolin kautta vastakkaiseen, mahdollisesti tuettuun seinään.

Keksinnöistä, jotka eivät koske vetotangolla varustettuja kattotuoleja, mainittakoon GB-patentti 593 422 ja US-patenttijulkaisu 2 688 167. Näissä tunnetuissa ratkaisuissa vaakasuorat liitokset korvaavat tämän keksinnön mukaisen, kattotuolissa olevan vetotangon. Jotta nämä liitokset toimisivat, yläpaar-teisiin täytyy olla staattisesti toimiva yhteys. Siksi saattaa vaakasuoraan liitoksen syntyä positiivisia momentteja, jotka johtuvat sen omasta painosta ja lumen kuormituksesta. Yleisesti voidaan sanoa, että nämä kaksi tunnettua rakennetta pyrkivät aikaansaamaan täysin jäykät liitokset yläpaarteiden välille vaakasuoran, yläpaarteisiin kiinteästi kiinnitetyn liitoksen avulla.

Keksinnön päämääränä on tarjota parannettu rakenne, johon ei liity yllämainittuja haittoja tai rajoituksia. Tarkemmin sanottuna keksinnön tarkoituksena on tarjota harjaliitos, joka sallii momenttijäykän liittämisen rakennuspaikalla.

Nämä ja muut tarkoitukset voidaan saavuttaa keksinnöllä, jolle on tunnusomaista, että harjaliitos olennaisesti koostuu harjapalkista, joka ulottuu yläpaarteesta toiseen, ja pääasiallisesti pystysuorasta liitoksesta harjan ja harjapalkin välillä, joka liitos ulottuu harjalinjan läpi kulkevan pystyta-son molemmin puolin, sekä se, että harjapalkin pituus on 5-20 S, etupäässä 10-15 % kattotuolin jännevälistä.

Voidaan myös ajatella tapausta, että harjapalkin ja seinäpui-den kosketus ei ole täydellinen, mikä voi olla kiinostava tapaus, sillä lumikuorman rasitus on harjapalkin mitoituksen kannalta tärkeä.

il 70067 3

Myös vastakkainen tapaus on ajateltavissa - esijännitetty harjaliitos - joka siten on kiinnostava ensi kädessä, koska ylössuunnatut tuulivoimat ovat rakenteen mitoituksen kannalta tärkeitä ja täten halutaan käyttää hyväksi alassuunnattu-jen kuormitusten suhteen ylimitoitettua harjaliitosta yläpaar-teiden koon tai muodonmuutosten pienenemisen lisäämiseksi.

Keksinnön lisänäkökohdat ja tunnusmerkit sekä edut ilmenevät patenttivaatimuksista ja seuraavaksi esitetystä toteutusmuodon kuvauksesta.

Seuraavaksi esitetyssä toteutusmuodon kuvauksessa viita- 70067 4 taan liitteenä seuraaviin piirustuskuvioihin, joista kuvio 1 esittää poikkileikkauksen hallirakennuksesta, jossa keksinnön mukaista vetotankokattotuolia käytetään hyväksi.

Kuvio 2 esittää yksityiskohtaisemmin kuvion 1 mukaiseen kattotuoliin sisältyvän harjaliitoksen.

Kuvio 3 on leikkaus III-III kuviossa 1.

Kuvio 4 esittää sivunäkymän vetopalkin ankkuroinnin toisesta päästä kattotuolin yhden selkäpuun jalkaosassa.

Kuvio 5 on näkymä V-V kuviossa 4.

Kuviossa 1 esitetty rakennuspoikkipinta voi esim. olla urheiluhallin, varasto- tai teollisuushallin tms. poikkipinta. Myös pienemmissä rakennuksissa voivat toki samankaltaiset rakennelmat tulla kysymykseen, kuten myös muussa kuin talonrakennuksessa. Keksinnön mukaista kattotuolia merkitään kuviossa 1 yleisesti numerolla 1. Kuten kuviosta ilmenee sillä on matala profiili. Toteutusmuodon mukaan katon kaltevuus on 14°. Pari vläpaarretta 2, 3, jotka muodostavat rakennelman kehyksen tai kaaren, vetopalkki 4 sekä harjaliitos, jota yleisesti merkitään numerolla 5, muodostavat kattotuolin 1 tärkeimmät osat. Yläpaarteet 2, 3 koostuvat liimapuusta valmistetuista palkeista. Veto-palkki 4 riippuu yläpaarteissa 2, 3 vaijereilla 6. Poikittain katon kaltevuutta vastaan on asetettu orret 7, jotka totunnaisella tavalla liittävät rakennuksen kattotuolit, samaan aikaan kun ne muodostavat alustan katon peitteelle 8. Y'lapaarteiden 2, 3 kantapisteet lepäävät seinäpylväiden 9, 10 päällä ja ne kiinnitetään peltikappaleeseen 11 pystysuuntaisten nostovoimien ja sivusuuntaisten vaakavoimien varalta, kuvio 5. Kannatinpalkki 12 seisomapaikkaparvek-keelle on esitetty kuviossa 1 kuvatakseen kattotuolin käyttöä esim. urheiluhalleissa, joissa kannatinpalkki 12 pilarin 9 ja kattotuolin 1 kautta vakaannuttaa koko rakennuksen. Maanpinnan taso on merkitty numerolla 13.

il 5 70067

Vetopalkki 4 koostuu neljästä terästangosta 4a-d, jotka on järjestetty suorakulmion muotoisesti, kuvio 3. Tangot 4a-d on järjestetty litteään suorakulmaiseen kankeen, jonka päät on yhdistetty kannatinvaijeriin 6. Kangen läpi kulkee pultti ylimpien terästankojen kannattamiseksi. Vetopalkit 4a-d ulottuvat päistään molempien selkäpuiden kantapisteiden ohitse ja edelleen vastaavaan selkäpuuhun 2, 3 tunkeutuvan kumpaankin päähän järjestetyn päätepel-lin 15 lävitse. Vetopalkkien 4a-d päät ovat kierteitetty-jä, joten mutterit 16 täydentävät ruuviliitosta.

Kuviossa 2 yksityiskohtaisesti esitetty harjaliitos 5 sisältää vaakasuuntaisen harjapalkin 17, joka on hyvin lyhyt verrattuna kattotuolin jänneväliin. Toteutusmuodon mukaan on harjapalkin 17 pituus ainoastaan 12 % kattotuolin jännevälistä. Harjapalkin 17 molemmat ylimmät reunat on särmätty siten, että saadaan kosketuspinnan 18, jotka kosket-taavat yläpaarteiden 2, 3 alapintaa.

Kattotuolin 1 kokoamisen helpottamiseksi järjestetään asennusapuvälineitä harjapalkin 17 kummankin pääteosan lävitse kohtisuoraan kosketuspintaan 18 ja edelleen ylös yläpaarteen 2 taikka 3 lävitse ulottuvan pitkän pultin 19 muodossa. Osat voidaan sitten kiertää yhteen muttereilla 20. Jotta pultit 19 ja liimapuuosat 2, 3 ja 17 eivät vahingoittuisi, jos yläpaarteet liikkuvat hieman suhteessa har-japalkkiin 17, on harjapalkin lävistysreikiä tangolle 19 laajennettu kosketuspintoja 18 lähinnä. Tämä on merkitty numerolla 21. Myös kiinnittämättömällä harjaosassa si-jaisevalla teräsvaarnalla 22 on pääasiallisesti väliaikainen tehtävä asennuksen yhteydessä. Vaarna 22 on kiinnittä-mättömästi järjestetty vaakasuoriin reikiin 23, jotka ulottuvat kumpaankin v!äpaarteeseen yläpaarteiden kosketuspinnan 24 alueella harjassa. Kosketuspinnan 24 ala- ja yläpuolella sijaitsevat toisen yläpaarteen 3 otsapinnan syvennykset 25.

* 70067

Harjaliitos 5 pysyy muuten koossa pääasiallisesti pystysuoralla liitoksella 2o lähellä kattotuolin harjalinjaa. Tarkemmin määriteltynä muodostuu toteutusmuodon mukainen liitos 26 ruuviliitoksesta, joka koostuu kuudesta harja-pultista 26a-f niihin kuuluvine muttereineen 27 sekä vaakasuorista aluslaatoista, alemmista 28 ja kahdesta ylemmästä 29, 30. Molemmat viimeksi mainitut on järjestetty yläpaarteille 2 taikka 3 ja niitä voi siirtää suhteessa toisiinsa. Harjapultit 26a-f ulottuvat harjalinjan läpi kulkevaan pystytasoon nähden symmetrisesti harjapalkkiin 17 järjestettyjen vaakasuorien reikien läpi. Vasemmat harjapultit 26a-c ulottuvat edelleen vasemman vläpaarteen läpäisevien reikien lävitse likelle vasemman vläpaarteen 2 kohti oikeata yläpaarretta 3 käännettyä otsapintaa sekä ylemmän vasemman aluslaatan 29 läpi. Vastaavasti kolme oikean-puolimmaista harjapulttia 26d-f ulottuvat oikean vläpaar-teen 3 ja oikean aluslaatan 30 lävitse.

Toteutusmuodon mukaan on edelleen järjestetty harjatuki 31 etäisyyselementiksi kattoharjan alemman sivun ja harja-pultin 17 välille. Harjatuki 31 muodostaa symmetrisen prisman, jonka alempi sivu muodostaa tason ja ylempi sivu on satulanmuotoinen, kaltevuuskulmiltaan yhtäpitävä katon kaltevuuden kanssa. Molemmat keskimmäiset harjapultit 26c-d ulottuvat läpäisevien pystysuorien reikien kautta harjatukeen 31. Reiät 32 ovat tällöin tarpeeksi laajoja salliakseen pienehköjen harjanivelissä tapahtuvien kulma-liikkeiden aiheuttamat liikkeet harjapulteissa 26c, 26d.

Täten esitetty kattotuoli 1 toimii lyhyesti selostettuna seuraavalla tavalla. Selkäpuut 2, 3 koskettavat harjapalkin 17 päitä vailla staattisesti toimivaa liitosta. Harjaan kiinnitetyt harjapultit 26a-f kannattavat harjapalkkia 17. Alassuunnatussa kuormituksessa, kuten katon oman painon sekä esim. mahdollisen lumikuorman vaikutuksesta, siirtyvät momenttivoimat harjapalkkiin 17 pystysuorien harjapulttien 26a-f ja kosketuspintojen 18 välityksellä. Tämä poistaa 7 70067 niveltoiminnan harjassa koska harjapalkissa 17 muodostuvat negatiiviset momentit tällöin siirtyvät vläpaarteisiin 2, 3, pienenevät positiiviset kenttämomentit yläpaarteissa, mikä mahdollistaa siromman rakenteen.

Ylössuunnatuissa tuulivoimissa ei vetotanko 4 tässä tapauksessa vaikuta systeemiin ja se voidaan jättää huomioon ottamatta. Harjaliitos 5 sitä vastoin vaikuttaa nytkin siten, että negatiivisia momentteja muodostuu harjapalkkiin 17. Saadaan siis samankaltainen kuormitustilanne kuin vapaasti vasrastoidulla bumerangipalkilla esiintyy ylös-suunnatussa kuormituksessa, mikä mm. merkitsee, että vaakasuuntaisesta voimakomponentista sivupilareissa 9, 10 tulee hyvin pieni.

Epäsymmetrisissä kuormitustilanteissa, joita usein voi esiintyä tuulivoimien tai epätasaisen lumikuormituksen johdosta, harjatuki 31 täyttää tehtävän poikittaisvoimien siirtämiseksi systeemissä. Harjatuki 31 korvaa tällöin poikittaisvoimien vastaanottamiseksi aikaisemmin vaaditut harj araudakkeet.

Keksinnön mukaista vetoankkurikattotuolia voidaan vaihdella keksintöäjatuksen puitteissa jäljempänä seuraavien patenttivaatimusten määrittelemillä tavoilla. Harjaliitok-sen 5 ei näin ollen tarvitse muodostua vaakasuorasta liima-puusta valmistetusta harjapalkista, harjapalkkia yläpaar-teita vastaan pingoittav ista harjan läpi kulkevista pystysuorista harjapulteista ^ekä harjapulttien välillä sijaitsevasta harjatuen muodostavasta etäisyvselementistä. Voidaan näin ollen hyvinkin ajatella näiden osien korvaamista esim. hitsatulla rakenteella, jossa pultit valinnaisesti voidaan säilyttää kuten esitetyssä toteutusmuodossa tai esim. korvataan tangolla tai peltielementeillä, jotka kääriytyvät selkäpuiden ympärille molemmilla puolilla harjalinjaa tai ovat kiinnitettyjä muulla tavalla, esim. poikittaisilla vaakasuorilla pulteilla yläpaarteiden läpi 8 70067 lähellä otsapintoja harjaosassa, jolloin pulttien kiinnityksen lähtökohtana on vaakasuorat raudat, jotka sijaitsevat harjapalkin ja yläpaartoiden ulkosivulla harjapalkin ja harjan välillä. Yksinkertaisessa toteutusmuodossa voidaan myös pohtia harjapulttien korvaamista pystysuorilla laudoilla tai vastaavilla, jotka kierretään tai naulataan kiinni harjapalkin ja yläpaarteiden ulkosivuille molemmin puolin pystytasoa harjalinjan lävitse. Vaihtelumahdollisuudet keksintöäjatuksen puitteissa ovat siten hyvin suuret.

Tietenkään keksintö ei ole myöskään sidottu ehdotettuun vetoankkurin muotoiluun, kuten ei myöskään yksinkertaisten, aivan suorien liimapuupalkkien valintaan vläpaarteille. Myös kaarimuotoiset ylapaarteet ovat näin ollen periaatteessa ajateltavissa myös keksinnön mukaisessa rakenteessa. Keksinnön selonteossa on myös esitetty se muunnos, että har-japalkki ei kuormittamattomassa tilassa kokonaan kosketa vläpaarteita, kuten se muunnos, että harjaiiitosta on esi-kiristetty.

Esitetyssä toteutusmuodossa kehys ja kattotuoli 1 ovat symmetrisiä. Voidaan myöskin pohtia tapausta, että toinen selkäpuu on toista pidempi. Tässä tapauksessa harjapalkki voidaan järjestää kaltevaksi, kun taas se symmetrisessä tapauksessa mieluiten on vaakasuora.

li

Claims (7)

9 70067

1. Kattotuoli (1), jossa on vetotanko (4) molerrpien yläpaarteiden (2, 3) välillä ja harjaosan nivel molempien yläpaarteiden välissä, tunnettu harjaliitoksesta (5) olennaisesti koostuen harjapalkista (17), joka ulottuu yläpaarteesta (2) toiseen (3), ja pääasiallisesti pystysuorasta liitoksesta (26) harjan ja harjapalkin välillä, joka liitos ulottuu harjalinjan läpi kulkevan pystytason molemmin puolin, sekä siitä, että harjapalkin pituus on 5-20 %, etupäässä 10-15 %, kattotuolin jännevälistä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kattotuoli, tunnettu siitä, että yläpaarteet (2, 3) koskettavat harjapalkin päitä (18) vailla staattisesti vaikuttavaa liitosta kuormittamattomassa tilassa, jolloin harjaliitos antaa kattotuolille (1) jäykkyyden, joka olennaisesti vastaa sitä, mikä olisi saavutettu saumaamatto-malla kehysrakenteella ts. kaksinivelkehyksellä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kattotuoli, tunnettu määrätystä etäisyydestä yläpaarteiden (2, 3) ja harjapalkin päiden (18) välillä kuormittamattomassa tilassa siten, että paarteet koskettavat harjapalkkia (17) vasta alaspäin kattotuolia vastaan suunnatun kuormituksen aiheuttaman nivelien pienehkön kulmamuutoksen vaikutuksesta, ja että liitos harjassa vasta tämän jälkeen muuttaa muotoaan kimmoisasti mainitun kuormituksen johdosta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kattotuoli, tunnettu siitä, että harjapalkki (17) pidetään yläpaarteissa (2, 3) kiinni mainitulla liitoksella.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen kattotuoli, tunnettu siitä, että pystysuora liitos (26) sisältää erillisiä elementtejä (26a-c, tai 26d-f) , jotka yksittäisesti tai ryhmissä liittävät harjapalkin harjaan harjalinjan läpi kulkevan mainitun pystytason molemmin puolin siten, että mainittu liitos ei estä kulmaliikkeitä harjanivelessä. 10 70067

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen kattotuoli, tunnettu harjatuesta (31), joka muodostaa etäisyyselementin harjapalkin (17) ja yläpaarteiden (2, 3) välille harjalinjassa.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen kattotuoli, tunnettu siitä, että kattotuolin kaltevuus vastaa 10° ja 20° välistä katon kaltevuutta.