FI83121B - Anordning vid baerande konstruktioner. - Google Patents

Description

1 83121 Järjestely kantavissa rakenteissa Tämä keksintö koskee järjestelyjä kantavissa rakenteissa, joihin kuuluu esijännitetty laminoitu puupalkki, jolla on 5 suorakulmainen poikkileikkaus.

Yleisenä tavoitteena on parantaa kantavia rakenteita parantamalla rakenteen materiaalitilavuuden hyödyksikäyttöä.

10 Johtuen siitä, että puuaineesta puuttuu homogeeninen lujuus ja luonnonmukaiset koot, on tavallista, että puupalkit valmistetaan siten, että useita suhteellisen ohuita helposti taipuvia (muotoiltavia) lamelleja liimataan yhteen palkille haluttuihin mittoihin. Tämän tyyppisiä palkkeja nimitetään 15 liimapuupalkeiksi ja niitä tuotetaan erikokoisina hyvin huomattavat dimensiot omaaviin palkkeihin saakka. Liimapuu-palkit saavat likimain homogeenisen puulaadun ja saavat tällöin suhteellisen suuren ja lisätyn kannatuskyvyn. Näillä palkeilla on tavallisesti suorakulmainen poikkileikkaus.

20 Paloteknisesti tämä on edullinen muotoilu. Kun sen sijaan on kyseessä palkkien lujuus, tämä perustuu ominaisuuteen vastustaa puristus- ja vetojännityksiä sekä ylä- että alaosassa, kun taas leikkausjännitys poikkileikkauksen keskialueella jää suhteellisen pieneksi. Suorakulmainen poikki-25 leikkaus ei sen vuoksi ole teknisesti tai taloudellisesti ihanteellinen muoto, koska materiaalitilavuus poikkileikkauksen keskialueella saa huonon hyväksikäyttöasteen.

On myös tunnettua, että erilaisia rakenteita on valmistettu 30 sellaisten metallipalkkien poikkileikkauksen jäljittelemi seksi, joissa on pienennetyt keskialueet. Nämä palkit on usein yhdistetty erilaisiin puuosiin, myös käyttäen yhtä tai kahta suhteellisen ohutta ristivaneriosaa keskialueella.

35 On myös tunnettua, että on suoritettu erilaisia kokeita tavallisten puuainepalkkien ja liimapuupalkkien vahvistamiseksi asentamalla samanaikaisesti teräsvahvisteita palkkien sekä ylä- että alareunaan.

2 83121

On myös tunnettua aikaansaada liimapuupalkkeihin esijännityksiä siten, että rakenneosat, esim. suorat tai kaarevat liimapuupalkit taivutetaan (muotoillaan) puristimessa tai niille annetaan lisä- tai vastakkaisia kaarevuuksia, samalla 5 kun palkit asennetaan toisiinsa esim. liima-aineita käyttäen. Liimapuupalkkeja voidaan myös taivuttaa puristimissa samanaikaisesti kuin joukko helposti muotoiltavia lamelleja liimataan päälle. Taivutusprosessin aikana tulee muodostumaan jännityksiä palkinosissa. Kun palkinosien asennus on 10 suoritettu käyttäen esim. kovettuvia liima-aineita ja kantavat rakenteet on poistettu puristimista, tulee näissä kantavissa rakenteissa esiintymään pysyviä esijännityksiä. Kun lamelleja liimataan taivutettuihin palkkeihin puristimessa, tulee myös muodostumaan esijännityksiä uudessa laminoidussa 15 palkinosassa, kun kantava rakenne poistetaan puristimesta liima-aineen kovetuttua.

Edellä mainitut kokeet puuainepalkkien parantamiseksi eivät kuitenkaan näytä aikaansaaneen haluttuja teknis-taloudelli-20 siä etuja, koska nelisärmäiset tavalliset liimapuupalkit näyttävät hallitsevan markkinoiden suurinta osaa.

Tämän keksinnön erikoisena tarkoituksena on parantaa esijännitettyjä liimapuupalkkeja ottamalla käyttöön järjestely, . 25 joka voi tehokkaasti lisätä kannatuskykyä ja/tai jäykkyyttä sekä materiaalitilavuuden hyödyksikäyttöä.

Keksinnön mukaisesti esijännitetyn palkin sille puolelle, johon kohdistuu vetojännityksiä, on kiinnitetty yksi tai 30 useampia esijännittämättömiä vahvistavia elementtejä, joiden lujuus on suurempi kuin puun lujuus, jolloin mainitut elementit ovat esim. terästä. Näillä vahvistavilla elementeillä on olennainen merkitys kannatuskyvyn, jännitysjakaantuman ja jäykkyyden suhteen ja ne siirtävät neutraalia akselia 35 huomattavan edullisessa määrässä jännitysjakaantuman suhteen .

3 83121

Vahvistavien elementtien lujuudella ja sijainnilla on merkitystä siihen, miten esijännitykset vaikuttavat ja miten lopullisessa kuormitetussa palkissa esiintyvät kuormitusjännitykset vaikuttavat näihin esijännityksiin. Kuten kuvioiden 5 venymädiagrammeissa on esitetty, edellä selostettu järjestely aiheuttaa sen, että palkkien poikkileikkauksen keskialueet saavat olennaisesti suuremman hyödyksikäyttöasteen.

Keksinnön mukanaan tuomien monien mahdollisuuksien selittä-10 aliseksi on seuraavissa kuvioissa esitetty eräitä esimerkkejä liimapuuteollisuudesta, miten kyseisiä kantavia rakenteita voidaan valmistaa. Kantavat rakenteet näissä kuvioissa esitetyissä esimerkeissä rakennetaan liimapuupalkeista, joissa on vahvistavia elementtejä, joiden lujuus on suurempi kuin 15 puun lujuus, ja jotka ovat esim. terästä.

Se, että rakenneosat tai kantavat rakenneyksiköt sijaitsevat puristimessa ja niitä muotoillaan, on esitetty nuolilla, jotka on suunnattu rakenteiden ylä- ja alareunaan. Kuormi-20 tustilanteissa on valittu kantavien rakenteiden esittäminen tuettuina kummastakin päästään ja tasaisen kuormituksen alaisena, mikä samoin on osoitettu nuolilla.

Poikkileikkaukset ja venymädiagrammit, jotka edustavat kes-25 kialueita, on selvyyden vuoksi esitetty suurennetussa muodossa verrattuna itse rakenteiden kuvioihin.

Venymädiagrammien tarkka muoto riippuu suhteesta kokoonpantujen rakenneosien ja lopullisen kuormituksen välillä.

30 Esitetyt venymädiagrammit esittävät kussakin valituista esimerkeistä yleensä muodostuvia venymätyyppejä sekä miten nämä muuttuvat erilaisten kuormitusten alaisina.

Keksinnön selostamiseksi tarkemmin viitataan siis seuraavas-35 sa oheisiin piirustuksiin.

Kuvio 1 esittää palkkia, joka muotoillaan taivuttamalla 4 83121 puristimessa samalla kun uusia helposti muotoiltavia lamel-leja liimataan päälle ja vahvistava osa asennetaan.

Kuvio 2 esittää palkkia, joka muotoillaan taivuttamalla puristimessa samalla kun uusia helposti muotoiltavia lamel-5 leja liimataan päälle, minkä jälkeen asennetaan vahvistava osa.

Kuvio 3 esittää palkkia, joka muotoillaan taivuttamalla puristimessa samalla kun vahvistava osa asennetaan palkin yläreunaan.

10

Kuvio IA esittää suoraa tai kaarevaa rakenneosaa 1, tässä tapauksessa liimapuupalkkia, joka muotoillaan keskialueeltaan puristimessa. Samanaikaisesti asennetaan joukko helposti muotoiltavia rakenneosia 2, ns. lamelleja, liima-aineita 15 käyttäen ja rakennetaan tällä tavalla uusi rakenneosa 3 osan 1 yläreunaan. Vahvistava elementti 4 asennetaan osan 3 yläosaan. Elementti 4 ja osat 2 kiinnitetään ilman oleellista esijännitystä.

20 Rakenneosa 1 (palkki) saa puristimessa vetojännityksiä yläreunaan ja puristusjännityksiä alareunaan.

Kuvio IB esittää, että kun liima-aine on kovettunut ja kun rakenneosista 1 ja 3 sekä vahvistavasta elementistä 4 koos-25 tuva kokoonasennettu kantava rakenne 5 on otettu ulos puristimesta, on muodostunut pysyviä esijännityksiä vapaaseen rakenteeseen 5. Nämä esijännitykset esiintyvät vedon muodossa rakenneosan 1 yläreunassa ja puristuksen muodossa sen alareunassa, kun taas rakenneosa 3 on puristuksessa, 30 joka lisääntyy yläreunaa kohti. Vahvistava elementti 4 on puristuksessa.

Kuvio 1C esittää kokoonasennetun kantavan rakenteen 5 kuormitustilanteessa. Vahvistava elementti 4 ja rakenneosa 3 35 ovat edelleen puristusjännitysten alaisena, kun taas koko alaosa 1 saa vetojännityksiä, jotka suurenevat alareunaa kohti.

5 83121

Venymädiagrammi osoittaa, että materiaalitilavuutta kokoon-asennetun kantavan rakenteen 5 poikkileikkauksen keskialueella käytetään huomattavasti paremmin hyväksi kuin vastaavassa tavanmukaisessa puupalkissa. Sitäpaitsi kokoonasennet-5 tu kantava rakenne 5 on jäykempi kuin vastaava tavanmukainen puupalkki.

Kuvio 2A esittää rakenneosaa 1, esim. liimapuupalkkia, joka on asetettu puristimeen ja joka muotoillaan pitkin keski-10 aluetta, samalla kun sen yläreunaan asennetaan joukko hel posti muotoiltavia rakenneosia 2, esim. puulamelleja, liima-aineita käyttäen. Nämä muodostavat uuden rakenneosan 3. Rakenneosa 1 saa vetojännityksiä yläreunaan ja puristusjännityksiä alareunaan. Osat 2 kiinnitetään ilman olennaista 15 esijännitystä.

Kuvio 2B esittää, että liima-aineiden kovettumisen sekä puristimesta poisoton jälkeen osista 1 ja 2 koostuva ko-koonasennettu palkki on saanut pysyviä esijännityksiä. Ne 20 ovat veto osan 1 yläreunassa ja puristus sen alareunassa sekä yläreunaa kohti lisääntyvä puristus koko yläosassa 3.

Kuvio 2C esittää, että vahvistava elementti 4 on asennettu kokoonasennetun palkin yläosaan.

25

Kuvio 2D esittää kokoonasennetun kantavan rakenteen 5 kuormitustilanteessa. Ylempi rakenneosa 3 ja vahvistava elementti 4 ovat puristusjännitysten alaisina, kun taas koko alempi osa 1 on vetojännitysten alaisena.

30

Myös tässä esimerkissä venymädiagrammi osoittaa, että materiaalitilavuutta käytetään hyvin edullisella tavalla poikkileikkauksen keskialueella. Kokoonasennettu kantava rakenne 5 kestää suurempia kuormituksia sekä on jäykempi kuin vas-35 taava tavanmukainen puupalkki.

Kuvio 3A esittää rakenneosaa 1, esim. liimapuupalkkia, joka puristimessa muotoillaan keskialueeltaan samalla kun esim.

6 83121 terästä oleva vahvistava elementti 4 asennetaan sen yläreunaan ilman mainittavaa esijännitystä. Rakenneosa 1 saa veto-jännityksiä yläreunaan ja puristusjännityksiä alareunaan.

5 Kuvio 3B esittää, että kun rakenneosasta 1 ja vahvistavasta elementistä 4 koostuva kokoonasennettu kantava rakenne 6 on poistettu puristimesta (poistettu muotoiluprosessista), esiintyy pysyviä esijännityksiä puristusjännityksenä vahvistavassa elementissä 4 sekä vetojännityksenä rakenneosan 10 1 yläosassa ja puristusjännityksenä sen alaosassa.

Kuvio 3C esittää, että kun kokoonasennettua kantavaa rakennetta 6 kuormitetaan, vahvistava elementti 4 on edelleen puristusjännityksessä, kun sen sijaan rakenneosa 1 on nyt 15 saanut puristusjännityksiä pienempään yläosaansa ja vetojän-nityksiä vastaavaan suurempaan alaosaansa.

Tämä kokoonasennettu kantava rakenne 6 on myös jäykempi, kestää suurempia kuormituksia sekä käyttää materiaalitila-20 vuutta tehokkaammin hyväkseen kuin samat dimensiot omaava tavanmukainen puupalkki.

Claims (3)

7 83121

1. Anordning vid bärande konstruktioner som bestär av en förspänd laminerad träbalk med rektangulärt tvärsnitt, 20 kännetecknad av att pä den sida av den förspända balken som utsätts för dragkrafter har fästats ett eller flera ej-förspända förstärkande element (4) med en styrka större än hos trä, varvid nämnda element utgöres t.ex. av stäl.

1. Järjestely kantavissa rakenteissa, jotka käsittävät esijännitetyn laminoidun puupalkin, jolla on suorakulmainen poikkileikkaus, tunnettu siitä, että esijännitetyn palkin 5 sille puolelle, johon kohdistuu vetojännityksiä, on kiinnitetty yksi tai useampia esijännittämättömiä vahvistavia elementtejä (4), joiden lujuus on suurempi kuin puun lujuus, jolloin mainitut elementit ovat esim. terästä.

2. Anordning enligt patentkravet 1, kännetecknad av att de förstärkande elementen utgöres av trä och stäl.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että vahvistavat elementit ovat puuta ja terästä.

3. Patenttivaatimuksien 1 ja 2 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että teräksinen vahvistava elementti (4) on 15 asennettu myös palkin (1) vastakkaiselle puolelle.

3. Anordning enligt patentkraven 1 och 2, kännetecknad av att ett förstärkande element (4) av stäl har fästats 30 även pä den motsatta sidan av balken (1).