FI89092C - Foerfarande foer framstaellning av en armerad betongkonstruktion - Google Patents

Description

1 89092

Menetelmä raudoitetun betonirakenteen valmistamiseksi -Förfarande för framställning av en armerad betongkonstruk-tion.

Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä raudoitetun betonirakenteen valmistamiseksi erilaisia rakenteita varten.

Aikaisemmassa patenttihakemuksessamme F1 894586 on esitetty menetelmä liittorakenteen valmistamiseksi muotolevyn, tavallisesti teräksisen profiililevyn ja betonin yhdistelmänä siten, että muotolevyyn ruiskutetaan betonia. Samassa patenttihakemuksessa on esitetty liittorakenteen tartunnan tekeminen ja eri levyjen liittäminen levypoimuja muovaamalla. Teräsohutlevystä venyttämällä valmistettava pienisilmäinen leikkoverkko on tunnettu US-patentista 1 864 598 ja GB-patentista 1409482. Paksummasta metallilevystä leikkaamalla valmistettu, yleispiirteisesti diagonaalinen ja isompisil-mäinen verkkoristikko on tunnettu mm. US-patentista 3 570 086. Toisessa patenttihakemuksessamme FI 902487 on esitetty menetelmä rakennusten betonivälipohjien valmistamiseksi .

Tunnettujen rakenteiden valmistusmenetelmien haittana on mm. se, että rakennustyömaalle joudutaan tuomaan suuria ja painavia elementtejä, jotka vaativat tehokasta nostokalustoa. Elementtirakenteilla ei tavallisesti päästä kuitenkaan halutun pituisiin jänneväleihin. Vaihtoehtoisesti rakenne tehdään usein paikalla valaen. Tämä puolestaan edellyttää isoja muotti- ja telinerakennelmia. Paikalla valettavissa rakenteissa joudutaan käyttämään tilapäisiä tukia tuoreen betonimassan kannattamiseksi. Näiden tekeminen ja purkaminen hidastaa huomattavasti työn edistymistä. Ruiskubetonointi raudoituskerrosten läpi on tunnetuin menetelmin hankalaa ja erityisesti terästen taustojen täyttyminen on usein puutteellista. Ruiskubetonoinnin toteuttaminen pitkiin jänneväleihin tarkoitetuissa rakenteissa on hankalaa ja vaatii tavallisesti erillisiä tukia.

2 89092 Tämän keksinnön tarkoituksena on vähentää edellä mainittuja haittoja ja saada aikaan menetelmä, jolla ruiskubetonointi saadaan onnistumaan raudoituskerrosten läpi ja erityisesti terästen taustojen täyttyminen paranee. Tämä saadaan aikaan keksinnön mukaisella menetelmällä siten, että ruiskubetoni ruiskutetaan kahdesta tai useammasta suuttimesta eri suunnista samaan paikkaan.

Keksinnölle on löydettävissä suuri määrä erilaisia sovel-1utusmuotoja. Seuraavat kuvat on tarkoitettu vain esimerkeiksi ja havainnollistamaan keksinnön toimintatapaa. Rakenteiden asennot ovat valittavissa mielivaltaisesti. Havainnollisuuden vuoksi kuvien selityksissä puhutaan mm. ala- ja yläpuolesta, vaikka kysymys voi olla myös eri sivusuunnista.

Kuvio 1 esittää perspektiivikuvaa eräästä keksinnön mukaisesta raudoitusristikon osasta ennen betonin lisäystä.

Kuvio 2 esittää osaa kuvion 1 mukaisesta raudoitusristi-kosta alapinnan 1 isäjäykisteiden kiinnittämisen jälkeen.

Kuvio 3 esittää kuvion 1 tai kuvion 2 mukaista raudoitus- ristikkoa hetonikerroksen lisäyksen jälkeen taustan pää 11ä.

Kuvio 4 esittää betonin ruiskuttamista raudoituskerrosten läpi taustaa vasten eri suunnista tulevilla suihkui11a.

3 39092

Kuvio 5 esittää havainnekuvaa eräästä 1 eikkoverkkomuodosta, jossa ohutlevystä leikatut diagonaaliset suikaleet muodostavat pukkimaisia tukia.

Kuvio 6 esittää havainnekuvaa kuvion 5 mukaisesta leik-koverkkorakenteesta alapinnan poikkisuuntaisten jäykisteiden kiinnittämisen jälkeen.

Kuvio 7 esittää havainnekuvaa kuvion 6 mukaisesta leik-koverkkorakenteesta alapinnan pituussuuntaisten jäykisteiden kiinnittämisen jälkeen.

Kuvio 8 esittää havainnekuvaa kuvion 6 tai kuvion 7 mukaisesta rakenteesta alaosan betonin lisäyksen jälkeen.

Kuvio 9 esittää havainnekuvaa kuvion 5 mukaisesta leik-koverkkorakenteesta yläpinnan pituussuuntaisten jäykisteiden kiinnittämisen jälkeen.

Kuvio 10 esittää leikkausta, missä kuviota 5 vastaava leikko-verkkorakenne on taivutettu kaarelle ja jäykistetty ennen betonointia.

Kuvio 11 esittää havainnekuvaa alustaan kiinnitetystä leikko-verkosta, joka on osittain leikattu ja taivutettu pystyyn betonoinnin alkaessa taustan päällä.

4 89092 Tämän keksinnön keskeisenä tavoitteena on saada muodostetuksi itsekantava liittorakenne betonin ja teräksen yhdistelmänä mahdollisimman tehokkaasti ja vähällä ihmistyöllä erityisesti pitkiin jänneväleihin sopivaksi. Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan tehdä rakenteita, joilla on suuri taivutus-jäykkyys. Näin voidaan lyhyilläkin jänneväleillä välttää rakennustyön aikaisia tuentoja. Keksinnön tavoitteena on myös vähentää raskaiden osien kuljetuksia ja siirtoja työmaalla, kun lopullinen raskas rakenne muodostetaan yleensä vasta pysyvällä paikallaan tai lähellä sitä.

Kuviossa 1 nähdään osa pitkänomaisesta raudoitusristikosta, joka on tehty teräsohutlevystä leikkaamalla ja venyttämällä valmistetusta niin sanotusta leikkoverkosta. Leikkoverkon säikeet 86 muodostavat ristikon, jossa säikeet 86 sijaitsevat diagonaalisesti rakenteen pituussuuntaan nähden. Säikeet 86 sijoittuvat yleispiirteisesti toistensa jatkeiksi, joten ne välittävät tehokkaasti voimia. Diagonaaliset säikeet 86 siirtävät tehokkaasti esim. palkkimaisen rakenteen leikkaus-voimia. Leikkoverkon kaikki säikeet 86 ovat lujasti kiinni toisisaan solmukohdissa, jolloin koko verkko on luja. Leikkoverkon valmistuksessa säikeet 86 usein kiertyvät hieman pituusakselinsa ympäri, jolloin tasomaisellakin leikkoverkol-la on jossakin määrin taivutusjäykkyyttä. Kuviossa 1 pitkänomaisen rakenteen taivutusjäykkyyttä on parannettu muovaamalla leikkoverkko keskeltä poimuharjänteeksi. Leikkoverk-ko voidaan poimuttaa eri muotoisiin profiilimuotoihin jäykkyyden parantamiseksi. Lujuuden kannalta ovat edullisia esim. kolmio- ja puolisuunnikas- ja suorakaidemuodot poikkileikkauksena. Kuviota 1 vastaava rakenne voidaan tehdä myös tavanomaisista raudoitetangoista esim. hitsaamalla niitä yhteen ja taivuttamalla.

Kuviossa 1 on esitetty vain osa hyvinkin pitkästä rakenteesta, jolla päästään pitkien jännevälien ylittämiseen. Sovellu-

II

5 89092 tuskohteita voivat olla esim. sillat ja rakennusten välipohjat ja sen tyyppiset muut rakenteet. Pystyrakenteena voidaan toteuttaa mm. erilaisia seiniä ja pilareita. Rakenne on kevyt ilman betonin painoa. Lisäämällä betonia rakenteeseen saadaan muodostetuksi liittorakenne, joka kestää vieläkin suurempia rasituksia. Kuvion 1 mukainen rakenne on kevyt, mutta jäykkä moniin tarkoituksiin.

Kuviossa 2 profiloitu verkkoristikko 86, 86a on jäykistetty alaosastaan lisäraudoitteilla 50 sekä pituus- että poikki-suunnassa. Vaakasuuntaisessa palkissa vetojännitykset keskittyvät alaosaan, joten lisäraudoitusta tarvitaan erityisesti siellä. Lisäraudoitusta voidaan kiinittää myös muualle verk-koristikkoon tarpeen mukaan. Lisäraudoitteet voidaan kiinnittää esim. hitsaamalla verkkoristikkoon 86, 86a lujuuden parantamiseksi ennen betonointia. Lisäraudoitteet 50 voidaan sijoittaa tarpeen mukaan myös muihin suuntiin, esim. diago-naalisesti. Verkkoprofiilin pystytasossa oleva osa 86a on samaa verkkoa kuin vaakasuuntainenkin osa 86. Selvyyden vuoksi kuvassa on käytetty eri tunnusnumeroa. Raudoitusraken-ne 86, 86a, 50 säilyttää hyvin muotonsa jo ennen betonointia. Raudoiterakenne 86, 86a, 50 voidaan nostaa esim. pitkäänkin jänneväliin ilman erityisiä tilapäistuentoja niin, että rakenne kantaa itsensä.

Kuviossa 3 on lisätty betonikerros 6 kuvion 1 tai 2 mukaisen raudoiteverkon alaosaan. Raudoiteverkon harjanteen yläosa on betonikerroksen 6 yläpuolella. Betonointi on tehty alustan 27 päälle. Sileäpintaisen alustan 27 avulla saadaan betonikerroksen 6 alapinta tasaiseksi. Ruiskubetonoimalla aluksi vain ohut betonikerros 6 saadaan lisäraudoitteet tehokkaasti kiinnitetyksi rakenteeseen, mutta rakenteen paino pysyy vielä pienenä. Betonikerroksen 6 kovetuttua rakenteen lujuus paranee ja se kestää entistä suurempia kuormia. Betonikerroksen 6 päälle voidaan lisätä uusia betonikerroksia lujuuden lisäännyttyä. Alusta 27 voi olla jonkinlainen levy, joka voidaan myöhemmin poistaa tai jättää rakenteeseen pysyväksi osaksi, esim. lämpöeristeeksi. Raudoitusristikko 86, 86a voidaan peittää kokonaan betonikerroksilla. Poimun sisäosa voidaan 6 89092 haluttaessa jättää onteloksi sijoittamalla poimun 86, 86a pintaan betonia oleellisesti läpäisemätöntä tihempää verkkoa.

Kuviossa 4 esitetään ruiskubetonoinnnin suoritusta kahta betonisuutinta 5 käyttäen siten, että betoni ruiskutetaan samaan kohtaan eri suunnista samanaikaisesti. Eri suunnista saapuvat betonisuihkut 4 törmäävät toisiinsa raudoitteiden 50 takana ja täyttävät tehokkaasti raudoitteiden taustan. Eri betonisuihkut 4 täydentävät toisiaan siten, että toisen suihkun mahdollinen katvealue tulee korvatuksi toisella suihkulla. Toisiinsa osittain vastakkain törmäävät betoni-suihkut 4 synnyttävät pakkautumista sivusuunnassa ja osittain raudoitteen 50 takaa kohti raudoitetta 50. Raudoitteen taustan täyttymistä edistää kimpoilu mahdollisesta taustasta 27. Tällä tavoin voidaan ruiskubetonointia tehdä paksujenkin raudoitekerrosten läpi. Kahden betonisuihkun 4 sijasta voidaan käyttää useampiakin eri suunnista tulevia betonisuihku-ja, jos käytetään useita suuttimia 5 eri suunnissa. Eri suuttimet 5 voidaan kytkeä toisiinsa tukien 82 avulla. Jos tuet 82 on tehty toisiinsa nähden liikuteltaviksi esim. nivelen 89 avulla, voidaan suihkujen törmäyskulmaa ja keskinäistä etäisyyttä muutella eri tilanteisiin sopivaksi. Esitetyllä periaatteela voidaan betonoida erilaisten raudoi-tetyyppien taustoja tehokkaasti. Eri suuttimiin 5 voi tulla yhteinen syöttö, joka jaetaan haarakappaleilla tarpeellisiin osavirtoihin. Vaihtoehtoisesti voi jokaiseen suuttimeen tulla erillinen syöttöletku. Kahden tai useamman suuttimen muodostama ryhmä voi olla käsin liikuteltava tai tukivarteen sijoitettu robotti tyyppinen laite. Kauko-ohjauksella voidaan siirrellä pitkänkin varren päässä raskastakin suutinryhmää tarkasti ja tehokkaasti.

Kuviossa 5 esitetty leikkoverkkotyyppi on taipuisa sekä pituus- että poikkisuunnassa. Diagonaalit 86 muodostavat yläpintoja 58 tukevia pukkeja molemmissa suunnissa. Alatuet 33 sitovat diagonaalit 86 toisessa suunnassa toisiinsa.

Kuviossa 6 on kuvion 5 mukainen leikkoverkko jäykistetty alapinnan poikkijäykisteellä 57, joka voi olla esim. hitsattu 7 89092 alatukiin 33 kiinni alapinnan vetojännityksiä vastaan poikki-suunnassa. Diagonaalitukien 86 sisäpintaan voidaan kiinnittää esim. tiheäsilmäinen verkko niin, että pukkitukien 58, 86 sisäpinta saadaan jäämään tyhjätilaksi myöhemmin tapahtuvan betonoinnin aikana.

Kuviossa 7 on alapinta jäykistetty alapinnan tuilla 57 sekä pituus- että poikkisuunnassa.

Kuviossa 8 on kuvion mukaisen raudoitteen alaosa vahvistettu ohuella betonikerroksella 6. Betonikerroksen 6 päälle voidaan tehdä uusi betonikerros 8. Eri betonikerrosten 6, 8 läpi kulkevat diagonaalit 86 sitovat betonikerrokset yhteen mahdollisen irtoamisen estämiseksi eri betonointiajankohdista riippumatta. Diagonaalit 86 voidaan varustaa erilaisilla tartuntaelimillä betonin ja teräksen välisen tartunnan varmistamiseksi. Betonikerroksia voidaan tehdä ruiskuttamalla suuri määrä niin, että edelliset kerrokset ehtivät kovettua ja lujittua ennen seuraavien kerrosten tekoa. Näin saadaan rakenteen lujuus ja paino kasvamaan samassa rytmissä.

Kuviossa 9 on esitetty leikkoverkon yläpinnan vahvistaminen tuilla 52 pituussuunnassa. Vastaavasti voidaan yläpinta vahvistaa myös poikkisuunnassa.

Kuviossa 10 on esimerkiksi kuviota 5 vastaava leikkoverkkora-kenne taivutettu poikkisuunnassa kaarevaksi. Ennen alapinnan jäykisteen 57 ja yläpinnan jäykisteen 52 kiinnittämistä diagonaaleja 86 sisältävään raudoitteeseen on suoritettu kaarelle taivutus. Esim. hitsaamalla kiinnitetyt jäykisteet tekevät kaaren jäykäksi, jolloin se voidaan sijoittaa esim. holvirakenteen rungoksi. Ruiskuttamalla ensin ohut alin betonikerros 6 saadaan pienellä painon lisäyksellä poikit-taisjäykkyys lisääntymään suureksi. Pituussuuntaista jäykkyyttä voidaan parantaa pituussuuntaisilla raudoitteilla 50. Alin betonikerros voidaan ruiskuttaa esim. pienisilmäistä leikkoverkkoa 10 vasten tai käyttää jotakin tilapäistä taustaa tasaisen pinnan tekemiseksi. Alimman betonikerroksen lujituttua voidaan ruiskuttaa uusia betonikerroksia 8 tarpeen mukaan. Usein holvirakenteissa kaikki raudoitteet peitetään 8 89092 betonikerroksella korroosion estämiseksi raudoitteissa. Betonin kovettumista voidaan nopeuttaa erilaisilla kiihdyttimillä niin, että edelliset kerrokset alkavat nopeasti kantaa seuraavia kerroksia. Raudoitekerros voidaan läpäistä suikut-tamalla kahdesta tai useammasta suuttimesta eri suunnista samaan pisteeseen. Vastaavalla tavalla leikkoverkkorakenne voidaan taivuttaa haluttaessa myös pituussuunnssa, jolloin saadaan syntymään kupolimaisia muotoja.

Kuviossa 11 on esitetty tasomainen diagonaalinen leikkoverkko 86, josta on leikattu ja taivutettu osa 86 a kohtisuoraan suuntaan eri betonikerrosten välistä tartuntaa varten. Alusta 27 on kiinnitetty hakasilla 13 raudoiteverkkoon 86. Alusta 27 voi esim. riippua verkosta 86 sopivalla etäisyydellä be-tonikerroksen pinnan muodostamista varten. Eri suunnista tapahtuva ruiskutus läpäisee helposti raudoiteverkon 86.

Suurien tai korkealla olevien kohteiden ruiskutus voidaan suorittaa tehokkaiden ruiskutusrobottien avulla. Niissä itse työpisteeseen tulee pitkän varren päässä olevat ruiskutus-suuttimet, joita voidaan kauko-ohjata ilman ihmisten läsnäoloa varsinaisessa työpisteessä.

Claims (5)

9 89092

1. Menetelmä raudoitetun betonirakenteen valmistamiseksi, jossa menetelmässä raudoitusristikko (86, 86a, 50) jäykistetään oleellisesti itsensä kantavaksi ja sen jälkeen vahvistetaan ruiskubetoni11 a (6, 8), tunnettu siitä, että ruisku-betoni (4) ruiskutetaan kahdesta tai useammasta suuttimesta (5) eri suunnista samaan paikkaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raudoitusristikko (86, 86a, 50) muodostetaan oleellisesti toisiinsa kiinnitetyistä diagonaalisistä raudoitteista.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raudoitusristikko (86, 86a, 50) muodostetaan oleellisilta osin ohutlevystä leikkaamalla ja venyttämällä valmistetusta 1eikkoverkosta (86, 10).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raudoitusristikko muovataan poikkileikkaukseltaan poimutetuksi.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että diagonaaliseen raudoitusverkkoon (86, 86a) kiinnitetään jäykistäviä 1isäraudoitteita (50, 57, 52). 10 89092