NL1018822C2 - Verbindingsconstructie voor een staal skelet. - Google Patents

Description

Verbindingsconstructie voor een staal skelet.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verbindingsconstructie tussen een verticale kolom en een of meer horizontale liggers omvattende een in de kolom 5 aangebrachte sleuf en een aan het uiteinde van de ligger aangebracht uitsteeksel, waarbij dat uitsteeksel uitgevoerd is om door de sleuf ingebracht te worden en met een aan de sleuf grenzend wanddeel van de kolom in aangrijping te komen, waarbij die sleuf bij het vrije bovenuiteinde van dat kolomdeel aangebracht is en naar het vrije uiteinde open is.

10 Uit US-3971179 is een constructie bekend waarbij op I-profielen bouten gelast zijn. Op deze wijze worden horizontale liggers verwezenlijkt. In verticale staanders zijn sleuven aangebracht waarin dergelijke bouten zich uitstrekken en door de koppen van de bouten worden de horizontale liggers ten opzichte van de verticale staanders gepositioneerd. Echter blijft daarbij het bezwaar bestaan dat bevestigingskenmerken 15 van de constructie niet volledig uit het zicht zijn.

Staalskeletten worden in de bouw toegepast als dragende constructie waaraan gevels, vloeren en dergelijke bevestigd worden om een gebouw te construeren. Knooppunten, dat wil zeggen de plaats waar horizontale liggers en verticale kolommen bij elkaar komen, zijn zwaar belast en daaraan worden hoge eisen gesteld. Deze 20 belasting bestaat behalve uit de statische belasting uit een dynamische belasting.

Voorbeelden van dynamische belasting zijn windbelasting, trillingen door verkeer en dergelijke.

In de stand der techniek werden de knooppunten waar verticale kolommen en horizontale liggers verbonden werden, met bouten uitgevoerd. Een dergelijke 25 constructie is omslachtig te produceren en indien een dergelijk knooppunt niet volledig weggewerkt wordt, ontstaat een aanzicht dat door veel architecten als niet acceptabel beschouwd wordt.

Daarom is in de stand der techniek een constructie voorgesteld waarbij de bouten door pennen vervangen zijn. Bovendien is de constructie aanzienlijk slanker doordat 30 het aantal ondersteunende schetsplaten niet langer toegepast is.

Hoewel hiermee de constructie een beter aanzien krijgt, worden steeds hogere eisen gesteld en blijft het samenvoegen nog steeds gecompliceerd.

f 'J : ·; .·· r V' 2

Het is het doel van de onderhavige uitvinding in een eenvoudig te assembleren verbindingsconstructie te voorzien die voldoet aan de genoemde gestelde eisen, waarbij de uiteindelijke verbinding strak uitgevoerd is, dat wil zeggen waarbij geen uitstekende bout- of pendelen zichtbaar zijn en de overgang van verticale kolom naar horizontale 5 ligger een doorlopend geheel omvat.

Bovendien is het een doel van de onderhavige uitvinding een dergelijke verbinding voldoende sterkte te geven.

Dit wordt bij een hierboven beschreven verbindingsconstructie verwezenlijkt doordat het kopse vlak van de ligger in aangebrachte toestand de sleuf in hoofdzaak 10 volledig bedekt en in het verticale kolomdeel uitsluitend ter plaatse van het vrije uiteinde een verstevigingselement is aangebracht.

Volgens de uitvinding bevindt de sleuf zich nabij het vrije einde van het betreffende verticale kolomdeel. Daardoor kan op eenvoudige wijze het uitsteeksel van de ligger in de sleuf geplaatst worden waarbij de sleuf volledig door het aan het 15 uitsteeksel grenzende deel van het oppervlak van de ligger en/of door een deel van het uitsteeksel bedekt wordt. Daardoor is de sleuf volledig buiten zicht. Bovendien is het met deze constructie mogelijk op eenvoudige wijze liggers aan te brengen. In tegenstelling tot constructies die bekend zijn voor het vervaardigen van stellingen is het niet noodzakelijk een uitsteeksel in een rondom gesloten opening in te brengen.

20 Immers, pas nadat het uitsteeksel respectievelijk de ligger verbonden is met kolomdelen aan weerszijden, en wordt een volgend kolomdeel en een volgende ligger aangebracht.

Volgens de uitvinding wordt tussen aangrenzende kolomdelen een verstevigingselement gebruikt. Dit verstevigingselement wordt in de kolomdelen 25 aangebracht. Daarbij kan het verstevigingselement eveneens van sleuven voorzien zijn. Deze sleuven kunnen uitgevoerd zijn voor het opnemen van het eerste deel of van het tweede deel van het uitsteeksel van de verbindingsconstructie. In het eerste geval omvat het eerste deel zowel de wanddikte van de kolom als de wanddikte van het verstevigingsprofiel.

30 Na het verwezenlijken van de verbinding tussen kolomdeel en horizontale ligger is geen uitwendige verbindingsconstructie meer zichtbaar. Dat wil zeggen een gladde overgang tussen horizontale ligger en verticale kolomdeel wordt verkregen. Bovendien 1 0 1 8822 3 zijn geen bouten en dergelijke nodig waardoor een dergelijke verbinding bijzonder snel opgebouwd (en afgebroken) kan worden.

Het uitsteeksel kan op verschillende wijzen uitgevoerd worden en de vorm van de sleuf zal dienovereenkomstig aangepast kunnen worden.

5 Volgens een eerste variant heeft het eerste deel van het uitsteeksel de vorm van een zich verticaal uitstrekkend lijf. De afmetingen van de onderbegrenzing zijn verhoudingsgewijs beperkt. Hoewel een dergelijke verbinding eenvoudig te vervaardigen is, is de druk op de verbindingsplaats verhoudingsgewijs hoog. Daarom wordt volgens een andere uitvoering van de uitvinding voorgesteld het eerste deel 10 plaatvormig uit te voeren waarbij het vrije benedenuiteinde een verhoudingsgewijs grote afmeting heeft, dat wil zeggen een verhoudingsgewijs lange lijn is met een lengte van bijvoorbeeld 40 mm. Deze lengte steunt op de onderbegrenzing van de sleuf.

Om een zoekend effect te verkrijgen kan de onderbegrenzing van dat eerste deel cirkel- of ellipsvormig uitgevoerd worden, of worden afgeschuind. Voor een dergelijk 15 zoekend effect kan ook de bovengrenzing van de sleuf een cirkel- of ellipsvormige afwerking krijgen, of worden afgeschuind.

Het tweede deel van het uitsteeksel kan als simpele platte plaat uitgevoerd zijn. Deze kan echter verlengd zijn zich uitstrekkend voorbij het eerste deel in neerwaartse richting en enigszins gekromd zijn om daarmee een zoekend effect te creëren tussen 20 uitsteeksel en sleuf. Immers, beoogd wordt de toleranties zodanig te bemeten dat bij het perfect in elkaar geschoven zijn van de horizontale ligger in de sleuf, de getolereerde speling beperkt blijft van enkele tiende millimeters tot hoogens 1-1,5 mm. Dit kan problemen bij de montage geven.

De constructie is zoals hierboven aangegeven in staal uitgevoerd. De horizontale 25 liggers hebben bij voorkeur een hoogte van ten minste ongeveer 200 mm terwijl de verticale kolom een breedteaffneting heeft van 100 mm. De wanddikte is bijvoorbeeld 6 mm.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een staalskelet waarbij een verticale kolom opgebouwd wordt uit de hierboven beschreven kolomdelen met de hierboven 30 beschreven verbindingsconstructies.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een gebouw omvattende een staalskelet zoals hierboven beschreven.

10 1 8 3 2 2 4

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van in de tekening afgebeelde uitvoeringsvoorbeelden verduidelijkt worden. Daarbij tonen.

fig. 1 schematisch in perspectief de opbouw van een staalskelet volgens de uitvinding; 5 fig. 2 in perspectief in detail een detail van een verbindingsconstructie in een eerste uitvoering; fig. 3 de constructie volgens fig. 2 volgens de dwarsdoorsnede II-II; fig. 4 een variant van de in fig. 3 getoonde constructie; fig. 5 een verdere uitvoering van de verbindingsconstructie volgens de uitvinding 10 met uiteengenomen delen en een perspectief; fig. 6 de bij de verbindingsconstructie volgens fig. 5 te gebruiken ligger in zijaanzicht; fig. 7 de ligger volgens fig. 6 in kops aanzicht; fig. 8 de bij de verbindingsconstructie volgens fig. 5 te gebruiken sleuf in 15 vooraanzicht; en fig. 9 een verdere uitvoering van het verstevigingselement in combinatie met een kolomdeel volgens de uitvinding.

De onderhavige uitvinding kan gebruikt worden voor het bouwen van een staalskelet 10, zoals getoond in figuur 1, waarbij het staalskelet 10 zich op een daarvoor 20 geschikte ondergrond 11 bevindt. Onderdelen van het staalskelet 10 zijn via ankers 12 aan de ondergrond 11 bevestigd. Het staalskelet 10 wordt opgebouwd uit langgerekte stalen elementen, die zowel een verticale oriëntatie kunnen hebben, de zogenaamde kolommen 13, als een horizontale oriëntatie kunnen hebben, de zogenaamde liggers 14. De hier geïllustreerde uitvoering is een uitvoering waarbij de liggers m rechte hoeken 25 ten opzichte van elkaar georiënteerd zijn, maar het is ook mogelijk een uitvoering te maken waarbij liggers willekeurige andere oriëntaties in het horizontale vlak ten opzichte van elkaar aannemen. Het staalskelet kan het dragende raamwerk van een woning, kantoor of dergelijke zijn.

De uitvinding biedt een oplossing om de liggers 14 op eenvoudige en snelle wijze 30 aan de kolommen 13 te kunnen bevestigen zodat er een verbinding 15 ontstaat die gebruikt kan worden bij de constructie van gebouwen en kan voldoen aan de daarbij gestelde eisen van sterkheid en stijfheid.

1 J:· I wj ύχ> r..

5

Een eerste uitvoering van een dergelijke verbinding 15 wordt getoond in figuur 2, waarbij de liggers 14 aan de uiteinden voorzien zijn van een uitsteeksels 16 die zich door het middenpunt van het uiteinde in verticale richting uitstrekt en aan het verst van de ligger verwijderde gedeelte een verbreding 17 heeft zodanig dat vanuit het 5 bovenaanzicht en onderaanzicht aanschouwd een T-vormig uitsteeksel 18 ontstaat, (fig. 3).

De kolommen 13 zijn zodanig uitgevoerd dat zij aan bepaalde, vooraf te bepalen zijden, in dit voorbeeld aan alle vier de zijden, in staat zijn om het T-vormige uitsteeksel 18 van de liggers 14 te ontvangen. Hiertoe zijn in de wanden van de kolom 10 13 sleuven 19 gemaakt met een breedte die overeenkomt met de breedte van het smalle gedeelte 16 van het T-vormige uitsteeksel 18 zodat deze nauw omsloten kunnen worden. De lengte van de sleuven 19 is zodanig dat deze wanneer zij het T-vormig uitsteeksel 18 van de ligger 14 ontvangen, de ligger 14 op de gewenste hoogte komt te liggen.

15 Nadat een gewenst aantal liggers 14 op boven beschreven manier met de kolom 13 verbonden is, kan er een verbindingsstuk 20 van boven in de kolom 13 gestoken worden. Dit verbindingsstuk 20 heeft een soortgelijke vorm als de kolom 13 maar heeft een kleinere omtrek, zodanig dat deze nauw door de kolom 13 omsloten kan worden. In vooraf bepaalde zijden van het verbindingsstuk 20, in dit geval in alle vier de zijden, 20 zijn sleuven 21 aangebracht, met een breedte gelijk aan de breedte van het bredere gedeelte 17 van het T-vormige uitsteeksel 18, zodanig dat deze het brede gedeelte 17 van het T-vormige uitsteeksel 18 nauw kunnen omsluiten. Figuur 3 toont een bovenaanzicht van de dan ontstane verbinding 15. De lengte van het smalle gedeelte 16 van het T-vormige uitsteeksel 18 is gelijk aan de wanddikte van de kolom 13, zodanig 25 dat het T-vormige uitsteeksel 18 het verbindingsstuk 20 en de kolom 13 nauw omsluit.

Een andere mogelijkheid voor het uitvoeren van bovenbeschreven verbinding 15, wordt in bovenaanzicht getoond in figuur 4. Bij deze uitvoering zijn de sleuven 21 van zodanige breedte dat deze het smalle gedeelte 16 van het T-vormige uitsteeksel 18 nauw omsluiten. De lengte van het smalle gedeelte 16 van het T-vormige uitsteeksel 18 30 is nu gelijk aan de som van de wanddikte van de kolom 13 en de wanddikte van het verbindingsstuk 20, plus de tolerantie zodanig dat het T-vormige uitsteeksel 18 het verbindingsstuk 20 nauw omsluit.

1018822 6

Het verbindingsstuk 20 loopt door naar boven en op dit naar bovengerichte gedeelte kan aan een volgende kolom 13 geschoven worden.

Een andere mogelijkheid om een eenvoudig en snel te monteren verbinding 35 te realiseren wordt getoond in figuur 5. In deze uitvoering is het T-vormige uitsteeksel 18 5 vervangen door een haak 32. Hiertoe moet het uiteinde van de doorgaans holle liggers 44 afgedicht worden met een plaat 23 waaraan de haak 32 bevestigd kan worden.

Figuur 5 toont een mogelijke realisatie van een dergelijke afdichting, waarbij er een U-vormige plaat 27 in de ligger 44 geschoven kan worden die met bouten 24 aan de ligger 44 bevestigd kunnen worden, waartoe de bouten in daarvoor bestemde gaten 25, 10 26 gestoken worden. Deze gaten 25, 26 zijn zodanig gepositioneerd dat de afdichtplaat 23 op de gewenste positie ten opzichte van het uiteinde van de ligger 44 komt. De bevestigingsmethode met de bouten kan vervangen worden door een bevestigingsmanier die gebruik maakt van lassen. De U-vormige plaat kan dan vervangen worden door een rechte plaat.

15 Aan de afdichtplaat 23 kan nu een kleinere plaat 30 bevestigd worden, met een dikte die gelijk is aan de wand van kolom 43. Op deze plaat 30 kan vervolgens een tweede plaat 31 bevestigd worden die zich verder naar beneden uitstrekt dan de eerste plaat 30. Op deze manier ontstaat er een haak 32. Beide platen 30 en 31 kunnen met behulp van bouten 33 aan de afdichtplaat 23 bevestigd worden.

20 Met behulp van deze haak 32 kan de ligger 44 aan de kolom 43 bevestigd worden.

Hiertoe zijn de kolommen 43 zodanig uitgevoerd dat zij aan bepaalde, vooraf te bepalen zijden, in dit geval alle vier de zijden, in staat zijn om de haak 32 van de ligger 44 te ontvangen. Hiertoe zijn in de wanden van de kolom 43 sleuven 49 gemaakt met 25 een breedte die overeenkomt met de breedte van de eerste plaat 30 zodat deze nauw omsloten kan wprden. De lengte van de sleuven 49 is zodanig dat deze wanneer zij de haak 32 van de ligger 44 ontvangen, de bovenzijde van de ligger 44 zich op gelijke hoogte bevindt als de bovenkant van de kolom 43.

Daar de haak 32 de kolom 43 nauw moet omsluiten zal de haak 32 niet eenvoudig 30 in de sleuf 49 gebracht kunnen worden. Om dit bevestigen te vereenvoudigen en zodoende het bouwproces te versnellen, kunnen er enkele wijziging aan het boven beschreven ontwerp doorgevoerd worden.

10188 2 2.

7

In de eerste plaats kan de tweede plaat 31 zodanig gemaakt worden dat deze in het gedeelte dat onder de eerste plaat 30 uitsteekt, wijkt in een richting die zich verwijdert van de ligger 44. Deze wijking moet echter pas aanvangen op een voldoende grote afstand onder de onderste rand van de eerste plaat 30, daar er anders geen nauwe 5 omsluiting met de wand van de kolom 43 ontstaat. Door deze aanpassing kan speling in de lengterichting van de ligger 44 opgevangen worden. Een dergelijke realisatie wordt geïllustreerd in figuur 6.

Uitwijkingen in de breedterichting van de ligger 44 kunnen worden opgevangen door de eerste plaat 30 aan de onderkant een enigszins ronde vorm te geven, zie figuur 7. De 10 onderzijde van de sleuf 49 zal dan een soortgelijke vorm moeten krijgen om een groot contactoppervlak tussen de eerste plaat 30 en de onderkant van de sleuf 49 te bewerkstelligen.

Een betere, eenvoudigere methode om uitwijkingen in de breedterichting te kunnen opvangen is om de sleuven 49 aan de bovenzijde een ronde of afgeschuinde vorm te 15 geven, zodat zij de van boven komende haak geleidelijk in de juiste positie kunnen dwingen. Een dergelijke realisatie van de sleuf is te zien in figuur 8.

Nadat de ligger 44 met de haak 32 in de sleuf 49 van de kolom 43 is aangebracht kan er een volgende kolom 43 op de verbinding geplaatst worden. Om beide kolommen met elkaar te verbinden kan een plaat 35 vooraf diagonaal in de onderste kolom 43 20 bevestigd worden, bij voorkeur door lassen, die zich uitstrekt tot boven deze kolom 43. Deze diagonale plaat heeft in het zich boven de onderste kolom 43 uitstrekkende gedeelte een horizontale sleuf 36. Als de bovenste kolom 43 in positie gebracht is, kan er door een hiertoe gemaakt gat in de wand van de bovenste kolom 43 een bout 38 gestoken worden die zich door de sleuf 36 in de diagonale plaat 35 uitstrekt. Op deze 25 manier zijn de beide kolommen 43 aan elkaar bevestigd op een manier die ook in staat is trekkrachten in verticale richting te doorstaan. Een illustratie hiervan is te zien in figuur 9.

In plaats van een diagonale plaat kan er ook gebruik gemaakt worden van twee diagonale platen, die samen een kruis vormen.

Het staalskelet 10 wordt middels ankers 12 op de ondergrond 11 gefixeerd.

Het anker bestaat uit een voetplaat met daarop een diagonale plaat 35, en een hulpstuk in de vorm overeenkomstig de bovenkant van kolom 43.

8

Hierbij is het van belang dat de afstanden van de ankers 12 onderling precies overeenkomen met de lengte van de liggers 44. Hiertoe werden de ankers 12 aan de ondergrond 11 bevestigd, met daartussen liggers 44, zodat hun onderlinge afstand exact bepaald was. Deze liggers droegen niet bij aan de stevigheid van de constructie, maar 5 dienden slechts om de juiste maatvoering te garanderen. Met de gebruikelijke bevestigingsmethoden was het echter lastig deze onderste laag liggers 14, 44 weer te verwijderen. Met dit huidige systeem is het echter mogelijk om na het monteren van de ankers 12 met behulp van liggers 14, 44 deze liggers 14, 44 weer te verwijderen. Op deze manier hoeft er geen onderste laag liggers in de uiteindelijke constructie achter te 10 blijven.

1018822

Claims (15)

1. Verbindingsconstructie tussen een verticaal kolomdeel (13, 43) en een of meer horizontale liggers (14,44) omvattende een in de kolom (13, 43) aangebrachte sleuf (19, 5 49) en een aan het uiteinde van de ligger (14, 44) aangebracht uitsteeksel (18,32), waarbij dat uitsteeksel (18, 32) uitgevoerd is om door de sleuf (19,49) ingebracht te worden en met een aan de sleuf (19 49) grenzend wanddeel van de kolom (13,43) in aangrijping te komen, waarbij die sleuf (19, 49) bij het vrije boven uiteinde van dat kolomdeel (13, 43) aangebracht is en naar het vrije uiteinde open is, met het kenmerk, 10 dat het kopse vlak van de ligger (14,44) in aangebrachte toestand de sleuf (19,49) in hoofdzaak volledig bedekt, en in het verticale kolomdeel (13, 43) uitsluitend ter plaatse van het vrije uiteinde een verstevigingselement (20, 35) is aangebracht.

2. Verbindingsconstructie volgens conclusie 1, waarbij de hoogte van het uitsteeksel 15 (18, 32) dat op de wand van de kolom (13, 43) draagt, overeenkomt met de hoogte van de sleuf (19, 49).

3. Verbindingsconstructie volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat uitsteeksel (18, 32) omvat een eerste direct aan de ligger grenzend deel (16, 30), met 20 een afmeting die in hoofdzaak overeenkomt met de afmetingen van die sleuf (19, 49) en een met dat eerste deel (16, 30) verbonden tweede deel (17, 31), met ten minste een afmeting groter dan de afmeting van die sleuf (19, 49) uitgevoerd om in aangrijping te komen met de wand van dat kolomdeel (13, 43).

4. Verbindingsconstructie volgens conclusie 3, waarbij dat tweede deel (17, 3 l)een grotere breedte heeft dan de breedte van die sleuf (19, 49).

5. Verbindingsconstructie volgens conclusie 3 of 4, waarbij dat tweede deel (31,17) in gebruikspositie zich voorbij de onderbegrenzing van dat eerste deel (16, 30) 30 uitstrekt. 1 0 1 88 2 2.

6. Verbindingsconstructie volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de uitwendige vorm van het verstevigingselement (20) overeenkomt met de inwendige vorm van het kolomdeel (13).

7. Verbindingsconstructie volgens conclusie 6, waarbij dat verstevigingselement (20) een sleuf (21) omvat met een breedte die overeenkomt met de sleuf (19) in het kolomdeel (13) en dat de dikte van het eerste deel (16) van het uitsteeksel (18) ten minste overeenkomt met de dikte van de wand van dat kolomdeel (13) en de wand van dat verstevigingselement (20).

8. Verbindingsconstructie volgens conclusie 6, waarbij dat verstevigingselement (20) een sleuf (21) omvat met een breedte die overeenkomt met de breedte van het tweede deel (17) van dat uitsteeksel (18).

9. Verbindingsconstructie volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het uitsteeksel (18, 32) en/of de sleuf (19, 49) zoekend zijn uitgevoerd.

10. Staalskelet (10) omvattende ten minste twee kolomdelen (13,43) met daartussen een ligger (14, 44) omvattende een verbindingsconstructie tussen die verticale 20 kolomdelen (13, 43) en die liggers, omvattende een in die kolom (13, 43) aangebrachte sleuf (19,49) grenzend wanddeel van de kolom (13,43) in aangrijpint te komen, waarbij die sleuf (19,49) bij het vrije boven uiteinde van dat kolomdeel (13,43) aangebracht is en naar het vrije uiteinde open is, met het kenmerk, dat het kopse vlak van de ligger (14, 44) in aangebrachte toestand de sleuf (19, 49) in hoofdzaak volledig 25 bedekt en dat tussen aangrenzende kolomdelen (13,43) zich een verstevigingselement (20,35) uitstrekt.

11. Staalskelet volgens conclusie 10, waarbij dat verstevigingselement (35) een zich diagonaal uitstrekkend schot omvat. 30

12. Staalskelet volgens conclusie 10 of 11, waarbij de uitwendige vorm van het verstevigingselement (20) overeenkomt met de inwendige vorm van de aangrenzende kolomdelen (13, 43).. 7 0 1

13. Staalskelet (10) volgens conclusie 10, waarbij de hoogte van die ligger (14, 44) ten minste 150 mm omvat.

14. Staalskelet (10) volgens een van de conclusies 11-13, waarbij de breedte van die kolom (13,43) ten minste 70 mm bedraagt.

15. Staalskelet (10) volgens een van de conclusies 11-14, waarbij de ligger (14, 44) de maat van het staalskelet bepaalt. 1018822