NO141694B - Forbindelse mellom prefabrikerte byggeelementer - Google Patents

Description

•Oppfinnelsen vedrører en forbindelse mellom prefabrikerte byggeelementer, særlig av stålbetong, hvor et av byggeelementene, eksempelvis en søyle, har et lagerhode med mot den frie ende avtagende tverrsnitt, hvilket hode griper inn i en i samsvar med lagerhodets form utformet motlagerutsparing i et annet byggeelement, eksempelvis en plate.

De kjente løsninger for oppnåelse av bøyestive forbindelser ved hjelp av punktformet opplagring av byggeelementer på kjegle- eller pyramidestumformede hoder har vist seg ugunstige, da den oppnådde innspenningsgrad er relativ liten. Torsjonskrefter i forbindelsesstedet vil forårsake en parallelt med fugen virkende løsgjørende kraft som bare delvist kan opptas av friksjonsmotstanden i fugeområdet.

Med hensyn til oppnåelsen av en bøyestiv forbindelse fore-ligger det altså visse grenser, fordi størrelsen av den for likevektstilstanden nødvendige friksjonskraft ikke kan be-stemmes generelt.

En ytterligere ulempe ved den koniske elementopp-lagring skyldes den av vertikallasten tilveiebragte, horisontalt rettede spaltkraft, som alt etter konusvinkelens størrelse kan utgjøre et multiplum av vertikallasten. Spaltkraftens størrelsesorden er medbestemmene for spiralarmeringen rundt fatningen eller for tykkelsen til mantelflaten i en tapp-muffeforbindelse eller for størrelsen av de horisontalt rettede skjærspenninger og berører dermed i avgjørende grad konstruk-tive og økonomiske faktorer.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å til-veiebringe en forbindelse som er mer tilpasset krefteforløpet i forbindelsesområdet enn tilfellet er ved de hittil anvendte

konstruksjoner.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette ved at vertikalsnittet til fugen mellom de to elementer (lagerhode, motlager)

i det minste delvist har et forløp svarende til ortogonaltrajektoriene til hovedspenningslinjene i fugeområdet. Den nye for-bindelsesutførelse bygger på det faktum at en krummet flate lar seg slik utforme med hensyn til form og stilling at dens gradient i ethvert punkt svarer til en av de to loddrett på hverandre stående hovedspenningslinjer. Dersom man utformer en slik krummet flate som fuge mellom byggeelementer, får man en statisk gunstig.opplagringsform med bøyestiv forbindelse. Friksjonskreftene i fugen trekkes ikke inn i forbindelse med kraftoverføringen. De øker bare i tillegg bæreevnen til forbindelsen, henholdsvis dens. sikkerhet. Også spaltkraften redu-seres noe.

Alt etter hensikten med forbindelsen og den statiske påkjenning kan den i rommet krummede kontaktflate være utformet ved fotpunktet, ved hodet eller på siden av et byggeelement som lager eller motlager. Rues de motliggende fugeflater så får man en ekstra sikkerhet mot utilsiktet løsgjøring, eksempelvis også med hensyn på torsjonsbelastninger. Fugen kan også ut-fylles med et fugeelement, eksempelvis av neopren, eller med mørtel eller klebemiddel. I tillegg til den oppnådde bøye-stive forbindelse får man da også en i den opprinnelige montasjeretning uløsbar forbindelse.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til de skjematiske tegninger.

Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en forbindelse mellom to byggeelementer 1 og 2. Et anlegg på elementet 1 er betegnet med 3, og fugen er betegnet med 4. Byggeelementet kan være orientert horisontalt, vertikalt eller skrått. Byggeelementet 2 er anordnet tilsvarende. Byggeelementet 1 kan være såvel et statisk element som et kompressjons- eller strekk-element.

Byggeelementet 2 kan for eksempel være orientert horisontalt og kan eksempelvis utgjøre et tak- eller gulv-element. Alternativt kan det være orientert vertikalt og for eksempel utgjøre et veggelement i en silo eller et veggelement som påkjennes av jordtrykk.

Rommet 4 mellom elementene 1 og 2 kan forbli tørt og/eller forsynes med et prefabrikert element f.eks. neopren (reg.varemerke) eller kan utstøpes med en mørtel eller et binde-middel . Fig. 2 viser et tverrsnitt av elementet 1 i fig. 1, med anlegget 3 sett i grunnriss nedenfra. Tverrsnittformen til elementet som skal understøttes kan f.eks. være rund eller firkantet.

Fig. 3 viser et lengdesnitt gjennom en skjøt som

er motstandsdyktig mot strekk og trykk og også bøyestiv. Skjøt-en er tilformet mellom prefabrikerte forsterkede betongelementer, "s5.eks. i en bygning. Bæreelementene 5 og 7, som i dette til-felle er vertikalt orientert, strekker seg over en etasje. De er hule 6 og dette hulrom kan avhengig av størrelsen benyttes som en egnet sjakt for ulike formål. Det horisontalt orient-erte takelement 8 kan være en bæreflate eller en bjelke. Bæreelementet 7 er svingbart forbundet i høyde med den øvre kanten til bæreelementet 5. Forskyvninger i horisontalretningen hindres av et stålrør 11 som er forankret i bæreelementet 5 og har en ikke-positiv kontakt via en utstøpt klaring med bæreelementet 7.

På de to elementene 5 og 8 kan det eksempelvis være anordnet innbyrdes motliggende utsparinger i området ved klaringen 4, hvilke utsparinger etter utstøpingen med mørtel øker klaringens styrke for spesielle formål.

Fig. 4 viser et horisontalt snitt gjennom elementet

5 i fig. 3, sett nedenfra.

Fig. 5 viser et lengdesnitt gjennom en bøyestiv skjøt mellom et bæreelement 12 og en betongfundamentplate 13. Fig. 6 viser et vertikalsnitt gjennom en betong-vegg 14 og en horisontalt utragende bjelke 15. Her tilveiebringes kraften loddrett på veggen av en mekanisk forbindelse 16, f.eks. en boltforbindelse. Fig. 7 viser et vertikalsnitt gjennom et sjaktlig-nende konstruksjonselement 17 hvortil to horisontalt motliggende konstruksjonskomponenter 18 er fastklemt på en bøyestiv måte. Den kraft perpendikulært på elementet 17 som mangler i denne konstruksjon erstattes av en mekanisk skjøtforbindelse 19, f.eks. en strekkfisk. Fig. 8 viser et horisontalt snitt gjennom en kon-struksjons enhet i form av en kubeformet celle 20. Konstruksjons-elementene 21, som er horisontalt orientert og er forskjøvet 90° i forhold til hverandre, danner sammen med cellen en bøyestiv forbindelse. De perpendikulære krefter som her mangler, erstattes med de mekaniske skjøteforbindelser 19. Når cellen 20 plass-eres sentralt i et skjelettbæresystem kan så godt som ubegrens-ende variasjoner av enetasjes eller fleretasjes bærekonstruk-sjoner i skjelettform tilveiebringes. En kubeformet celle i et sentralt punkt i et system utgjør f.eks. en bøyestiv forbindelse med hensyn til de seks kartesiske koordinater i rommet.

Et annet alternativ er f.eks. en sentral celle med sfærisk form. Avhengig av valget av materiale i klaringsrommet eller av klaringselementet utføres alle de forannevnte skjøter eller forbindelser slik at de kan demonteres på en enkel måte.

Fig. 9 viser et grunnriss nedenfra av en takenhet. Takenheten prefabrikeres på oppstillingsstedet, f.eks. som

et armert betongtak eller et ribbetak, og monteres deretter på fire bæreelementer som utgjør en bærekonstruksjon som er bøyestiv i rommet. Bærebetingelsene herfor er beskrevet og vist i fig.

1 og 3.

I fatningsområdene 22 er ribbetakenheten utført mass-iv. Teknologiske og økonomiske fordeler oppnås som følge av den lave konstruksjonsvekt, de enkle forbindelser, den gjennomgående virkning til de utragende bjelkekonstruksjoner såvel som den ikke-positive bæreforbindelse mellom tak og bæreelementer. Fig. 10 viser analogt med fig. 9 en takenhet med tre-punkts understøttelse. De mellomliggende konstruksjonskomponenter 23 kan fremstilles på konvensjonell måte. Fig. 11 viser et grunnriss sett nedenfra av to tak-elementenheter 24 med topunkts understøttelse, som i området ved skjøtene 22 er utført massivt (sammenlign fig. 28,29).

Takenheten 24 tjener samtidig som bæreelementer for de konvensjonelle mellomkomponenter 25 og 26 som er forbundet med takenhetene 24 på en helt eller delvis bøyestiv måte. Fig. 12 viser et vertikalsnitt av fig. 11. Bæreelementene 1, 5 kan enten utføres som massive elementer 1 i samsvar med utførelsen i fig. 1, eller som hulelementer 5 som vist i fig. 3.

Fig. 13 viser et vertikalsnitt gjennom den foran

nevnte takenhet 24.

Fig. 14 viser bæreelementene 1, 5 i individuelle oppriss. Disse bæreelementer kan f.eks. anvendes i utførelsen i fig. 9 og 12.

Fig. 15 viser eksempelvis et åkformet bæreelement.

Fig. 16 viser eksempelvis et flateformet bære-

element .

Fig. 17 viser eksempelvis et grunnriss av to celle-lignende etasjeenheter 27 (sammenlign fig. 28 og 29). Dette cellesystem som f.eks. kan benyttes for konstruksjon av hus,

har forholdsvis tynnveggede gulv og tak (sammenlign med delen 28 i fig. 28).

Mellom de skottlignende bære- og veggelementer 29,

som forbinder gulv- og takplater, er anordnet i en gulv- eller takforsterkning 30 der hvor den tilhørende utsparing er anordnet. Selv med tynnveggende gulv- eller veggelementer får man således

en bøyestiv forbindelse med tilhørende bæreelement. Etasjeenhetene 27 kan samtidig tjene som understøttelse for konvensjonelle mellomkonstruksjonselementer 25 og.26 som er forbundet med etasjeenhetene 27 på en helt eller delvis bøyestiv måte ( se og-så fig. 28, 29).

Fig. 18 viser et vertikalsnitt av fig. 17.

Fig. 19 viser et vertikalsnitt av etasjeenheten 27

i fig. 17 og 18.

Fig. 20 viser et bæreelement fra den type som bruk-

kes i fig. 17 og 18.

Fig. 21 viser et vertikalsnitt av en takkonstruksjon med enpunkts understøttelse, hvor skjøten mellom bæreelementet og taket tilfredsstiller betingelsene ifølge oppfinnelsen. Ved foten er bæreelementet innspent på vanlig måte ved betonginn-støping i et fundament.

Alternativt kan nevnte figur representere en brovei.

Fig. 22 og 23 viser konstruksjoner som er analoge

med utførelsen i fig. 21, i tunnelutførelse.

Fig. 24 viser en terrasert fleretasjes skjelett-bygning i snitt. Man ska her klart se fordelene ved de enkle,

men effektive bøyestive forbindelser. Takenheten understøttes av bæreelementer og man får en konstruksjon som er fri for

underliggende bjelker, samtidig som det muliggjøres en utragende konstruksjon 31. Man får således en progressiv og økonomisk gjennomgående virkning på takenheten, og samtidig blir det mulig med en artistisk tilforming av fasaden.

Den kritikk som like, brakkelignende konstruksjoner møter, kan således imøtekommes med enkle midler. Fig. 25 viser i snitt en fleretasjes bygning hvor bæreelementene 22 er montert på en sentral del. Man får her en stabil konstruksjon også under monteringen. Når bæreelementene 32 utføres som hule legemer kan servicekanaler og lig-nende opptas i disse. Særlig ved en varierbar utførelse av grunnplanet er det av avgjørende viktighet at man har mulighet for en senere endring eller montering av forskjellige install-asjoner. Fig. 26 viser et snitt gjennom aksen til en bære-enhet som er utført som en services jakt. Ved foten 33 er bære-konstruksjonen dreibart opplagret, men er hindret mot vertikale og horisontale bevegelser. For å øke bæreevnen i det uforsterk-ede rom i området ved fundamentet er bæreelementet nederst ut-ført massivt.

For å forbedre bygningens romstivhet er det i den øvre tredjedel av den andre etasje anordnet en bæreskjøt 34. Horisontalkrefter opptas av et stålrør 35. En varierende ser-vice-innstallasjonsmulighet for de enkelte etasjer i fra området mellom taket og den øverste etasje. Fig. 27 viser et snitt gjennom bæreaksen til en fleretasjes bygning som i fig. 17, 18, 19 og 20. Bæreelementet er ved fundamentet 26 utført ifølge oppfinnelsen, slik at man her får en bøyestiv forbindelse.

Fig. 28 viser et vertikalsnitt av systemet i fig.

11 og 12 , i området ved mellomkomponentene 25.

Fig. 29 viser et vertikalsnitt av systemet i fig.

11 og 12, i mellomområdet 26, med forbindelser utført av konvensjonelle stålforsterkninger 37 som er innstøpt i betongen.

Sammenfattende skal det bemerkes at oppfinnelsen

gir særlig økonomiske, universelt anvendbare, demonterbare og varierbare og plassbesparende forbindelser i en konstruksjon, hvor skjøtene er motstandsdyktige mot sprekk og trykk og også er bøyestive.

Claims (1)

1. Forbindelse mellom prefabrikerte byggeelementer, særlig av stålbetong, hvor et av byggeelementene, eksempelvis en søyle, har et lagerhode med mot den frie ende avtagende tverrsnitt, hvilket hode griper inn i en i samsvar med lagerhodets form utformet motlagerutsparing i et annet byggeelement, eksempelvis en plate, karakterisert ved at vertikalsnittet til fugen (4) mellom de to elementer (lager-hodet 3, motlager) idet minste delvist har et forløp svarende til ortogonaltrajektoriene til hovedspenningslinjene i fugeområdet.