FI81164B - En baerande konstruktion av betongplatta. - Google Patents

Description

1 8 Ί164

Kantava betoni Laattarakenne

Keksinnön kohteena on kantava betonilaattarakenne, joka on muodostettu latomalla betoniharkkoja metallilevystä tehtyjen profiilien päälle ja valamalla näin syntyneen aluerakenteen päälle betonia, jolloin valusta ja tukiprofiileista syntyvät lujitetut betonipalkit. Keksintö koskee myös menetelmää tälLaisen laattapohjarakenteen valmistamiseksi.

On olemassa lukuisia erilaisia teräsbetonisia kantavia Laattarakenteita ja erilaisia tapoja valmistaa betonisia teräksellä lujitettuja laattarakenteita.

Tavanomaisinta valutekniikkaa, jossa betoniteräkset valetaan betonin sisään ja jossa samalla syntyy sekä itse välipohja että kantava palkkirakenne, on esitetty mm. FI-patenttijulkaisussa 70445. Siinä on käytettävä erillistä muottirakennetta, joka ei muodosta lopullisen välipohjan osaa.

FI-patenttijulkaisuissa 5530 ja 63465 sekä patenttihakemuksessa 1782/68 on esitetty ratkaisu, jossa koko välipohjava-lun alapinta muodostuu metallilevystä, joka siis toimii sekä muottina että valmiin rakenteen lujittavana osana.

FI-patenttijulkaisussa 50443 on taas esitetty ratkaisu, jossa on laatasta lähes erilliset teräspalkit kantavana rakenteena ja näiden päällä betonilaatta, joka valetaan paikan päällä. Tässäkin tarvitaan erillinen muottirakenne betonointia varten.

Rakenteita, joita tehtäessä käytetään harkkoelementtejä, on myöskin olemassa. Esimerkiksi FI-patenttijulkaisussa 3286 on esitetty yksiaukkoinen ontelolaattaa vastaava harkko. Julkaisun mukaan näitä onteloharkkoja ladotaan varsin jä- 2 81164 reiden I-palkkien väliin, jonka jälkeen I-palkki valetaan betonin sisään. Tästä ontelolaattaa vastaavasta harkosta on olemassa muunnoksena useampireikäisiä malleja, mutta kyse on aina ontelorakenteesta, jossa on sekä ylä- että alakuo-ripinta, kuten patenttijulkaisun 3286 Fig l:ssä ja Fig 2:ssa kohdat 2 ja 3. Eräänä muunnoksena on vielä tunnettua käyttää teräksisen I-palkin sijaan valmista teräsbetoni-palkkia, jonka varaan edellä mainitut onteloharkot ladotaan. Näissä kaikissa ontelorakenteissä ontelot on sijoitettu kantavien palkkien suuntaisiksi.

Edellä esitetyillä menetelmillä ja rakenteilla on lukuisia haittapuolia.

Erillistä muottirakennetta käytettäessä, itse muotin raken-neaineet, muotin tuenta, muotin rakennus- tai asennustyö sekä muotin purku valun jälkeen aiheuttavat sekä rakennustöiden pitkittymistä että kustannusten nousua ja vaatii korkeaa ammattitaitoa. Erillisten kantavien teräspalkkien käyttöönotto FI-patenttijulkaisun 50443:n mukaan ei juurikaan tilannetta auta.

Ne rakenteet, joissa käytetään koko välipohjan kattavaa, metallilevystä tehtyä alustaa, jonka päälle betonivalu tehdään, ovat kalliita, koska tarvitaan suuria, painavia ja monimutkaisia metallilevyjä. Näiden käsittely käsivoimin on lisäksi hankalaa tai mahdotonta. Rakenteen kokonaispaino tulee myös helposti suureksi, koska varsinkin yksinkertaisemmilla levyrakenteilla ja -muodoilla betonivalun osuudesta tulee hyvin massiivinen.

Harkkorakenteisessa menetelmässä FI-patenttijulkaisun 3286 mukaan on joitakin edellä mainituista haitoista voitu eliminoida. Jäljelle jäävinä ongelmina on kuitenkin edelleen sekä I-palkkien että näitä vastaavien teräsbetonipalkkien suuri paino, jolloin niitä ei voida siirrellä ja asentaa I, 3 81164 käsivoimin, vaan tarvitaan nosturia. Lisäksi onteloharkon kokonaispaksuus, toisin sanoen pintojen 2 ja 3 välimatka Fl-patenttijulkaisun 3286 Fig l:ssä ja Fig 2:ssa on suurehko, jolloin esimerkiksi alapuolisen hyötytilan korkeus jää pienehköksi. Lisäksi pitkittäin asennettu onteloharkko on lujuusopinisesti epäedullinen, mikä johtaa rakenteen suureen painoon.

Mikään edellä esitetyistä menetelmistä ei sovellu vähän ammattitaitoa omaavan tai yksin esimerkiksi omakotitaloa rakentavan henkilön käytettäväksi.

Keksinnön mukaisen rakenteen ja menetelmän avulla saadaan oleellinen parannus edellä esitettyjen epäkohtien suhteen. Tämän aikaansaamiseksi on keksinnön mukaiselle rakenteelle tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1, kun taas keksinnön mukaisen menetelmän tunnusmerkit selviävät vastaavasti vaatimuksesta 9.

Keksinnön mukaisella rakenteella ja menetelmällä saadaan seuraavat edut a) erillistä, purettavaa muottia ei tarvita, vaan asennettavat rakenneosat muodostavat muotin ja jäävät rakenteen osiksi, b) käsiteltävät rakenneosat ovat kaikki sen kokoisia ja painoisia, että yksi henkilö pystyy niitä käsittelemään ja asentamaan, c) valmis välipohja on hinnaltaan edullinen, koska rakenteen joka kohdassa on siihen parhaiten soveltuvaa rakennemateriaalia, eikä tarvita kalliimpia materiaaleja turhaan eikä monimutkaisia muotoiluja, d) välipohjan alapuolelle saadaan tarvittaessa lisää tehollista korkeutta, koska käytetään paksuudeltaan ohuita, kaarenmuotoisia harkkoja.

4 81164

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viittaamalla: kuvio 1 esittää keksinnön erästä toteutusmuotoa pääpalkkien pituussuunnassa katsottuna, mikä on samalla leikkaus B-B kuviosta 2, kuvio 2 esittää keksinnön samaa toteutusmuotoa kuvion 1 suuntaa vastaan kohtisuorassa suunnassa, toisin sanoen leikkausta A-A, kuvio 3 esittää keksinnön erästä toista toteutusmuotoa pääpalkkien pituussuunnassa katsottuna, kuvio 4 esittää meta1Lilevystä tehtävien profiilien eräitä edulLisiä toteutusmuotoja.

Välipohjan rakennustyö etenee seuraavalla tavalla.

Ensin sijoitetaan rakennuksen sokkelin varaan tai muun kerroksen kohdalla kyseisen seinäosan varaan lähinnä kaksois-L-muotoon metallilevystä tehtyjä lujitusprofiileja, jotka on yleisesti merkitty numerolla 3 siten, että pystysuorat levyosat 4 ovat toisiaan vasten ja vaakasuorat osat 5 ovat toisistaan poispäin. Profiilien viimeistelemiseksi J-muotoi-siksi voi lisäksi vaakasuoran osan 5 toisessa reunassa olla pienehkö taitos 6 samaan suuntaan kuin pystysuora osa 4. Rakennuksen reunaan tulee yleensä vain toispuoleinen profiili 3 siten, että pystysuora osa 4 on ulospäin ja vaa-kaosa 5 sisäänpäin.

Tämän jälkeen ladotaan harkot 2 profiilien 3 varaan aloittaen niiden toisesta päästä. Harkot 2 on edullisesti muotoiltu kaareviksi ja varustettu sopivalla jäykistehar-janteella 7 siten, että harkko pystyy kantamaan kourujen välimatkalla harkon kohdalle tulevan kuormituksen F, joka vallitsee kulloisessakin käyttötapauksessa. Kuvioista 1 ja 2 selviää eräs edullinen harkon toteutusmuoto. Tässä tapauksessa harkkojen asettelu tapahtuu erittäin mittatarkasti 5 81164 ilman varsinaisia mittaustoimenpiteitä, koska harkon 2 jal-kaosan 8 alapinta 10 on samanlevyinen kuin profiilin 3 harkon alustana oleva vaakasuora osa 5. Jalkaosan 8 pohja 10 siis tulee profiilin 3 pystyosien 4 ja 6 väliin. Toisessa toteutusmuodossa (kuvio 3) jalkaosan 8 alapinta 10 on kapeampi kuin profiilin 3 harkon alustana oleva vaakasuora osa 5 jättäen välitilan 16 profiilin pystyosan 4 ja harkon alapinnan 10 väliin. Tällöin harkkojen asennus sallii mm. suuremman toleranssin sokkelille.

Lopuksi valetaan harkkojen sivupintojen 15 väliin, metalli-levyprofiilin 3 pystyosan 4 ympärille, ts. välitiloihin 11, betoni ja samalla tasataan rakenteen yläpinta 12 betonilla. Tällöin muodostavat välitilaan 11 valettu betoni, harkkojen jalkaosat 8 sekä profiili 3 yhden palkin 1, jonka korkeus on H ja leveys B. Asennuksen ja valun aikana rakenne tarvitsee vain paikoittaisen tuennan, koska metalliprofiilit kantavat yksistäänkin huomattavan osan kuormaa.

Mikäli jalkaosan 8 alapinta 10 on kapeampi kuin profiilin 3 vaakasuora osa 5, kuten kuviossa 3, ulottuu betonivalu välitilan 16 avulla aivan profiilin vaakasuoraan osaan 5 asti, mikä edelleen parantaa lujuutta.

Valmis rakenne on lujuusopillisesti ja kustannuksien kannalta erittäin edullinen, koska palkin yläreunassa, jossa vallitsee kuormitustilanteessa puristusjännitys, on rakenne lähinnä betonia, joka kestää palkin pituussuuntaisia puristusjännityksiä hyvin; palkin alareunassa on terästä, joka kantaa hyvin kyseessä olevassa kohdassa kuormitustilanteessa vallitsevan vetojännityksen.

6 81164

Kokonaisuutena rakenne muodostuu valmiista pitkittäisistä betonipalkeista 1, jotka kantavat pääkuormat edellä kuvatulla tavalla, sekä harkoista 2, jotka kantavat palkkien 1 välisen kuorman F ja siirtävät sen betonipalkkeihin 1.

Jos ajatellaan rakenteen mitoitusta eri käyttötilanteisiin, tulee harkko 2 mitoittaa palkiksi, jonka tukipisteet ovat betonipalkkien 1 profiilien 3 laippojen 5 päällä. Kuvioissa esitetty T-muotoinen harkko, jossa pystysuora osa on melko lyhyt ja vaakasuora osa pyöristyy runsaasti kulmistaan 13 muuttuessaan jalkaosaksi 8 on erityisen edullinen, koska se pystyy kantamaan suuria kuormia, mutta jättää kantavien palkkien väliin alhaalta päin katsottuna ylimääräistä hyö-tykorkeutta, mitä muut rakennemuodot eivät tuo. Mikäli kuorma on hyvin suuri tai muista vaatimuksista lähtien voidaan käyttää myös ontelopalkkia vastaavaa harkkoa, mutta tällöin ontelot sijoitetaan poikittain palkkeihin 1 nähden. Tällöin kantavuus on oleellisesti suurempi kuin tunnetuissa ratkaisuissa, joissa ontelot ovat pitkittäin.

Mitä tulee palkkeihin 1, ne tulee mitoittaa taas niihin siirrettyjen voimien ja käytetyn tukivälin ja palkin epähomogeenisen poikkipinnan perusteella. Samat ulkomitat omaavaa palkkia voidaan soveltaa eri kuormitustilanteisiin betonilla täytettävän välitilan 11 pohjalle harkon alaosan 10 päälle asetettavilla betoniraudoilla 17. Pienellä kuormituksella betonirautoja ei käytetä tässä lainkaan ja suuremmilla kuormituksilla rautoja 17 lisätään tarpeen mukaan tai käytetään paksumpia rautoja.

Metalliprofiili 3 muodostuu perusmuodossaan kaksois-L-muotoontaivutetusta metallilevystä (esim. 1 mm sinkitystä teräslevystä, jonka ylöspäin suunnatussa kaksinkertaisesta levystä muodostuvassa osassa 4 on sinänsä tunnettuja tartuntoja, kuten läpi lyötyjä liuskamaisia ulokkeita 14 sinänsä tunnetulla tavalla sen tartuttamiseksi tehokkaasti 7 81164 välitilaan 11 valettavaan betoniin. Profiilin vaakasuoran osan 5, jonka päälle harkot ladotaan, reuna voi olla edullisesti taivutettu ylöspäin särmäksi 6, jolloin muoto muistuttaa edellä mainittua J-muotoa. Tällöin harkkojen asennus ja kohdistus edelleen helpottuu. Kuvion 4 osakuvassa A on esitetty edellä käsitelty tavanomaisin profiilin 3 poikki-leikkausmuoto. Tällöin profiili on tehty taivuttamalla metallilevystä. Kuvion 4 osakuvassa B on esitetty toinen edullinen profiilin 3 poikkileikkausmuoto sisältäen yläosan putkimaisen laajennuksen 18, joka antaa profiilille 3 ja siten myös betonipaIkilie 1 suuremman jäykkyyden. Tämäkin profiili on tehty levystä taivuttamalla. Osakuvassa C taas on esitetty sellainen edullinen profiilin 3 muoto, joka on tehty kahdesta osasta, jolloin vaakaosa 5 ja pystyosa 4 ovat eri kappaletta, jotka on liitetty toisiinsa hitsaamalla tai muulla sinänsä tunnetulla tavalla kohdasta 19. Tässä ratkaisussa C ei jää mitään levyjen välistä rakoa, johon esim. korroosio voisi kohdistua. Myös levyosien 4 ja 5 paksuus-suhde ja pintakäsittely (kuten galvanointi tms.) voidaan valita vapaasti käyttökohteen mukaan.

Harkon jalkaosaan 8 on edullista valaa harkon valmistuksen yhteydessä laippamainen uloke 9, jonka varaan voidaan valmiissa rakenteessa asentaa verhouslevyjä ulkonäön tai ääneneristyksen vuoksi tai sen varaan voidaan asentaa johdo-tuksia, putkituksia, tms. Verhouslevyasennuksen ulkonäön parantamiseksi ja verhouksen keikkumisen estämiseksi on edullista tehdä profiilin särmä 6 pystysuunnassa korkeammaksi kuin uloke 9, kuten kuviossa 3, jolloin verhous tulee profiilin 3 varaan, mutta samalla ulokkeen 9 päälle.

Edellä mainitun keksinnön mukaisella rakenteessa ja sen asennustavalla on saavutettavissa kaikki tarkoitetut edut; jokainen rakenne-elementti on riittävän pieni ja kevyt yhden henkilön käsiteltäväksi, tuloksena oleva rakenne on tiivis ja yhtenäinen sekä lujuustekniseltä kannalta aina a 81164 edullinen, rakenne jättää suurimman mahdollisen hyötykor-keuden käyttöön, kustannukset ovat alhaiset.

Keksinnön mukaista rakennetta ja sen osia ei ole rajoitettu edellä eikä kuviossa esitettyihin ratkaisuihin, vaan esitetyn periaatteen puitteissa a) metalliprofiilin materiaalipaksuuksia, mittasuhteita, tartuntoja, vaaka- ja pystyosien muotoilua pitkittäin ja poikittain voidaan vaihdella, b) harkkojen mitoitusta, poikkileikkausmuotoa ja muotoa palkkien 1 väiiilä voidaan vaihdella sekä palkkien 1 välisen kuorman kantamiseksi edullisesti että palkkien 1 poikkileikkausmuodon muuttamiseksi, c) voidaan jättää jokin harkko välistä pois ja tehdä sen tilalle poikittaispalkki.

Claims (10)

1. Kantava betonilaattarakenne, joka käsittää kantavat, lujitetut ja paikalla valetut betonipalkit (1) sekä niiden varassa olevat betoniharkot (2), joiden päällä on paikalla valettu pintakerros (12), tunnettu siitä, että palkkien lujituksen muodostaa pitkittäinen metallilevystä muodostuva profiili (3), jossa on alhaalla sivuille ulottuvat laipat (5) sekä keskellä ylöspäin suunnattu osa (4), joka on varustettu tartuntaelimillä (14) paikalla valettavaa betonia varten, että harkot (2) on asetettu niin, että niiden pal-kinsuuntaiset alareunat (10) pääosiltansa lepäävät metal-liprofiilin laippojen (5) päällä ja niiden ulkopuoliset sivupinnat (15) sijaitsevat välimatkan päässä metalliprofiilin ylöspäin suunnatusta osasta (4) ja, että palkkien (1) valu on suoritettu metalliprofiilin ylöspäin suunnatun osan (4) ympärille ja harkkojen sivupintojen (15) väliseen tilaan (11) .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laattarakenne, tunnettu siitä, että harkon jalkaosan (8) alareuna (10) on kapeampi kuin metalliprofiilin (3) laippa (5), ja harkon jalkaosan (8) sekä metalliprofiilin ylöspäin suunnatun osan (4) väliin on jätetty välitila (16) siten, että paikalla valettu betonipalkki (1) ulottuu alas metalliprofiilin laippaan (5) asti.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laattarakenne, tunnettu siitä, että harkon jalkaosan alareuna (10) on pieneltä, ylöspäin suunnatulta matkalta likipitäen yhtä leveä kuin metalliprofiilin laippa (5).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laattarakenne, tunnettu siitä, että metalliprofiilin (3) laipan (5) vapaa alareuna (6) on taitettu jonkin matkaa ylöspäin ja harkon alareunan (10) lähinnä viereisestä harkosta poispäin oleva sisäsivu on asetettu tätä ylöspäin taitettua reunaa (6) vasten. ίο 81164

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laattarakenne, tunnettu siitä, että harkon alareunassa (10) on sisäänpäin harkon keskiosaa kohti suunnattu laippamainen uloke (9), joka voi toimia olennaisesti palkin alasivun tasoon sijoitetun peitelevyn kannattamiseksi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laattarakenne, tunnettu siitä, että metalliprofiilin (3) laipan ylöspäin taitettu reuna (6) on pystysuunnassa korkeampi kuin harkon (2) alareunassa oleva laippamainen uloke (9) olennaisesti palkin alasivun tasoon sijoitetun peitelevyn kannattamiseksi metalliprofiilin varassa.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laattarakenne, tunnettu siitä, että metalliprofiilien (3) ylöspäin suunnatun osan (4) yläosaan on tehty putkimainen laajennus (18).

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laattarakenne, tunnettu siitä, että metalliprofiili (3) on tehty liittämällä yhteen profiilin pystysuoran osan (4) muodostava pitkänomainen kappale ja vaakasuoran osan (5) muodostava pitkänomainen kappale.

9. Menetelmä kantavan laattarakenteen valmistamiseksi, jossa käytetään yhdensuuntaisia, välimatkan päähän toisistaan sijoitettuja betonipalkkeja (1) sekä näiden varaan ladottuja itsekantavia betoniharkkoja (2), joiden päälle sijoitetaan pintakerros (12), tunnettu siitä, että raken-netilan yli sijoitetaan ensin yhdensuuntaiset pääasiassa itsekantavat metalliset lujitusprofiilit (3), jotka ovat ainakin päistään kannatettuja ja joissa on alaosassa sivusuuntaan ulottuvat laipat (5) sekä keskellä ylöspäin suunnattu osa (4), jossa on tartuntaelimet (14), että metallip-rofiilien (3) väliin ladotaan betoniharkkoja (2) siten, että harkkojen profiilin (3) suuntaisen jalkaosan (8) alareuna (10) tulee metalliprofiilin (3) sivusuuntaisen laipan (5) I; 11 81164 päälle ja, että harkkojen sivupinnat (15) sijaitsevat välimatkan päässä metalliprofiilin ylöspäin suunnatusta osasta (4) ja että metalliprofiilin ylöspäin suunnatun osan (4) ympäri, mainittujen sivupintojen (15) väliin valetaan betonia palkiksi, jonka oleellisen lujituksen metalliprofiili (13) muodostaa.

9 81164

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että metalliprofiileja (3) tuetaan tarpeen mukaan paikoittain myös niiden keskiosalla harkkojen latomisen ja betonivalun ajaksi.