NO173459B

NO173459B - Varmemotstandsdyktige tak- og veggkonstruksjoner samt prefabrikerte elementer for bruk ved fremstilling av de varmemotstandsdyktige tak og vegger

Info

Publication number: NO173459B
Application number: NO87874643A
Authority: NO
Inventors: Otto Sande Kathrud
Original assignee: Rockwool As
Priority date: 1987-11-09
Filing date: 1987-11-09
Publication date: 1993-09-06
Also published as: ATE83975T1; DE3877144T2; NO173459C; EP0316126A2; EP0316126B1; ES2037240T3; NO874643L; EP0316126A3; DE3877144D1; NO874643D0

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører varmemotstandsdyktige tak og vegger samt prefabrikerte elementer for bruk ved fremstilling av de varmemotstandsdyktige tak og vegger.

Kravene som stilles til varmemotstandsdyktighet av tak- og veggkonstruksjoner for offshore plattformer er meget strenge. Det kreves at tak- og veggkonstruksjoner på offshore plattformer på den norske kontinentalsokkelen skal kunne motstå en hydrokarbon brann i minst to timer. Dette innebærer at tak- og veggkonstruksj onene må kunne motstå en temperatur av ca 1100°C i minst to timer. I tillegg til varmemotstandsdyktighet kreves det også at tak- og veggkonstruksj onene skal oppfylle en rekke andre krav slik som f.eks. hindring av kondens. Endelig kreves det at takkonstruksjoner på offshorekonstruksjoner skal kunne tåle en viss mekanisk belastning slik at takene f.eks. skal kunne benyttes som lagerområder.

De eksisterende varmemotstandsdyktige tak- og veggkonstruksjoner for offshoreplattformer har en rekke ulemper. Tak- og veggkonstruksjonene kan ikke prefabrikeres i noen vesentlig grad, men må bygges opp på stedet. Montering er avhengig av tilfredsstillende tempeatur- og værforhold og maskering av omgivelsene er nødvendig. Monteringskostnadene blir derved høye og monteringstiden blir lang. Endelig tilfredsstiller ikke de eksisterende varmemotstandsdyktige tak- og veggkonstruksjoner alle de øvrige krav som stilles til en tak- eller veggkonstruksj on. Således er det kjent at det ofte oppstår kondens i forbindelse med de kjente takkonstruksjonene.

Tak i offshore konstruksjoner er fremstilt ved at et varmemotstandsdyktig tak er oppbygget på en takplate av stål, hvilken takplate er anbragt på bærende bjelker i selve bygningskonstruksjonen. Den foreliggende oppfinnelse vedrører de varmemotstandsdyktige tak- og veggkonstruksjoner som monteres på den nevnte takplate eller på utsiden av tilsvarende veggplater.

Det er således et formål med den foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en tak- og veggkonstruksjon som oppfyller de strengeste krav som stilles til varmemotstandsdyktighet og som dessuten tilfredsstiller alle øvrige krav som stilles til slike konstruksjoner.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelse å fremskaffe prefabrikerte elementer for bruk ved fremstilling av varmemotstandsdyktige tak- og veggkonstruksjoner.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således en tak- og veggkonstruksjon for bruk på offshore installasjoner og omfattende et yttersjikt av et materiale som er motstandsdyktig mot mekaniske påkjenninger og varme, og et innenforliggende sjikt av et varmeisolerende materiale, hvilken oppfinnelse er kjennetegnet ved at konstruksjonen utgjøres av å forhånd fremstilte elementer bestående av en ytre plate av et materiale som er motstandsdyktig for mekaniske påkjenninger og varme, et indre sjikt av betong samt et sjikt av varmemotstandsdyktig isolerende materiale, hvilke elementer er plassert oppå, henholdsvis på utsiden av, en plan tak- eller veggkonstruksjon og er tett sammenføyet ved sveising, liming e.l. av de ytre plater i elementene, idet man unnlater å anvende bolter og lignende festelementer som kan virke som varmebroer.

Ifølge en foretrukket utførelsesform utgjøres den ytre plate av en stålplate, fortrinnsvis en plate av rustfritt stål. Laget av betong utgjøres fortrinnsvis av lettbetong med en densitet mellom 0,5 og 1 kg/dm^ og laget av varmemotstandsdyktig isolerende materiale utgjøres fortrinnsvis av steinull.

Ytterligere trekk ved tak- og veggkonstruksj onen fremgår av de etterfølgende krav.

Foreliggende oppfinnelse vedrører videre prefabrikerte elementer for bruk ved fremstilling av varmemotstandsdyktige tak og vegger for bruk på offshore installasjoner omfattende et yttersjikt av et materiale som er motstandsdyktig mot mekaniske påkjenninger og varme og et innenforliggende sjikt av et varmeisolerende materiale, hvilken oppfinnelse er kjennetegnet ved at elementene består av en ytre plate av et materiale som er motstandsdyktig mot mekaniske påkjenninger og varme, et indre lag av betong samt et lag av et varmemotstandsdyktig isolerende materiale, idet elementene ikke er innrettet til å oppta bolter eller lignende festeelementer som kan virke som varmebroer.

Ifølge en foretrukket utførelsesform utgjøres den ytre plate av en stålplate, fortrinnsvis en plate av rustfritt stål. Det indre lag av betong utgjøres fortrinnsvis av lettbetong med en densitet mellom 0,5 og 1 kg/dm^. Laget av varmemotstandsdyktig materiale utgjøres fortrinnsvis av steinull. Den ytre stålplate er fortrinnsvis utformet som et trau, slik at den ytre stålplate ved fremstilling av elementet utgjør en støpeform for det indre lag av lettbetong.

Ifølge en ytterligere utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er laget av varmemotstandsdyktig isolerende materiale sideveis forskjøvet i forhold til den ytre plate og det indre lag av betong.

Ytterligere trekk ved de prefabrikerte elementer fremgår av kravene.

Tak- og veggkonstruksjonen i henhold til den foreliggende oppfinnelse har en rekke fordeler i forhold til de eksisterende varmemotstandsdyktige tak- og veggkonstruksjoner. I tillegg til at tak- og veggkonstruksjonen kan motstå en hydrokarbonbrann i minst to timer og således oppfyller de strengeste krav til varmemotstandsdyktighet, kan elementene som benyttes prefabrikeres på en økonomisk gunstig måte og med en enhetlig og høy kvalitet. Elementene har en lav vekt, hvilket er vesentlig i forbindelse med offshore oljeplattformer. Elementene kan monteres hurtig idet de eneste nødvendige arbeidsoperasjoner utgjøres av utlegging av elementene, sammensveising av de ytre varmemotstandsdyktige plater i elementene, samt tilpassing ved avslutning mot hjørner etc. Montering kan foretas uavhengig av temperatur- og værforhold og maskering av omgivelsene er ikke nødvendig. Annet arbeide kan foregå samtidig med monteringen av tak- og veggkonstruksjonen. Videre kan takkonstruksjonen i henhold til foreliggende oppfinnelse ha tilstrekkelig styrke til at taket kan benyttes som lagerområde. Ved tak-og veggkonstruksjonen er det ikke nødvendig med montering av termisk eller akustisk tilleggsisolasjon, idet selve tak- og veggkonstruksjonen i henhold til foreliggende oppfinnelse har meget gode termiske og akustiske isolasjonsegenskaper.

En av årsakene til den meget høye varmemotstandsdyktigheten av tak- og veggkonstruksjoner i henhold til foreliggende oppfinnelse er at det ikke er noen stålforbindelse mellom den ytre overflate og den indre plane tak- eller veggkonstruksjon. Man unngår derved helt problemet med såkalte "hot spots".

Tak- og veggkonstruksjonen i henhold til foreliggende oppfinnelse er videre meget fleksibel idet de prefabrikerte elementene lett kan skjæres ut og flyttes hvis dette er nødvendig. Da de prefabrikerte elementer fullstendig forsegler de underliggende stålkonstruksjoner hindres korrosjon på disse konstruksjonene. Endelig er tak- og veggkonstruksjonen i henhold til foreliggende oppfinnelse praktisk talt vedlikeholdsfrie.

Oppfinnelsen ifølge foreliggende oppfinnelse vil nå bli nærmere beskrevet med henvisning til tegningene, hvor Figur 1 viser et snitt gjennom en første utførelsesform av en takkonstruksjon i henhold til foreliggende oppfinnelse, og hvor, Figur 2 viser et snitt gjennom en andre utførelsesform i henhold til foreliggende oppfinnelse.

På figur 1 er det vist et utsnitt av en takkonstruksjon for en boligmodul for en offshore plattform. Selve det bærende tak i boligmodulen er fremstilt på konvensjonell måte f.eks med avstivningsbjelker 1 på hvilke bjelker det er sveiset en bærende takplate 2 av stål. På takplaten 2 er det plassert prefabrikerte varmemotstandsdyktige elementer i henhold til oppfinnelsen. Elementene er oppbygget av tre forskjellige lag. Det ytre laget utgjøres av en plate av sterkt varmemotstandsdyktig materiale 3, fortrinnsvis en stålplate. Stålplaten 3 utgjøres f.eks. av en rustfritt stål med en tykkelse av minst 1,5 mm. Stålplaten 3 er langs alle endeflatene falset slik stålplaten 3 har form av et omvendt trau med sidekanter 4. Et indre lag av betong 5 er festet til stålplaten 3. Betonglaget 5 utgjøres fortrinnsvis av lettbetong med en densitet mellom 0,5 og 1 kg/dm^. For å sikre god heft mellom stålplaten 3 og betonglaget 5 kan stålplaten 3 hensiktsmessig utstyres med et antall armeringsjern, sveisepinner eller lignende (ikke vist). For å sikre god varmemotstandsdyktighet bør betonglagets 5 tykkelse være minst 15 mm, og fortrinnsvis minst 20 mm. På betonglaget 5 er det anordnet et lag av varmemotstandsdyktig isolerende materiale 6. Som varmemotstandsdyktig materiale 6 er det foretrukket å anvende matter av steinull f.eks. 100 mm tykk steinullmatte med en romvekt av 100 kg/m^, og helst ca. 150 kg/m3. Laget av varmemotstandsdyktig isolerende materiale 6 er fortrinnsvis sideveis forskjøvet i forhold til den ytre stålplate 3 og det indre betonglag 5 som vist på figur 1.

De ovenfor beskrevne elementer plasseres side ved side på den bærende takplate 2 og elementene sammenføyes til en enhet ved sammensveising av de mot hverandre liggende kanter av stålplatene 3 i elementene. På denne måte oppnås det et ensartet, tett tak.

Den ovenfor beskrevne takkonstruksjon tåler en jevnt fordelt belastning på opptil 15 KN/m<2>.

Den ovenfor nevnte takkonstruksjon er som nevnt meget enkel å fremstille. Elementene kan lett kuttes for å tilpasses hjørner, gjennomføringer for ventiler o.l.

På figur 2 er det vist en andre utførelsesform av en takkonstruksjon i henhold til foreliggende oppfinnelse. Hensikten med takkonstruksjonen ifølge utførelsesformen vist på figur 2 er å oppnå et tak med øket lastbærende evne, slik at taket kan anvendes som lagerområde.

Det prefabrikerte element er bygget opp med tilsvarende lag som ifølge utførelsesformen vist i figur 1. Elementet i figur 2 adskiller seg fra elementet i figur 1 ved at den ytre stålplaten 3 som fortrinnsvis har en tykkelse av minst 6 mm, strekker seg ut forbi det indre lag av betong 5 og laget av varmemotstandsdyktig isolsjonsmateriale 6. For å øke bæreevnen er det foretrukket å benytte en 100 mm tykk steinullmatte med en romvekt av 320 kg/m^. Flattstål 7 er påsveiset undersiden av stålplaten 3 og danner sammen med stålplaten 3 en form for det indre lag av betong 5. Bjelker av lettbetong 8 for avstivning av den varmemotstandsdyktige takkonstruksjonen er anordnet mellom hvert element. Bjelkene 8 er fortrinnsvis anordnet i en u-profil 9 av stål. Ved utførelsesformen ifølge figur 2 sammensveises de enkelte elementer på samme måte som angitt i forbindelse med utførelsesformen i henhold til figur 1. Det oppnås således også ifølge denne utførelsesformen et tett ensartet tak. På grunn av bjelkene 8, tykkelsen av den ytre stålplate 3 og romvekten av isolasjonsmaterialet oppnås det en betydelig bedre bæreevne for taket i henhold til utførelsesformen ifølge figur 2 enn for taket i henhold til utførelsesformen ifølge figur 1. Således tåler takkonstruksjonen i henhold til utførelsesformen ifølge figur 2 en jevnt fordelt belastning på minst 25 KN/m<2> og en konsentrert belastning på 40 KN på en 0,09 m<2> flate. Dette innebærer at taket tåler belastningen av en gaffeltruck av middels størrelse.

Det har vist seg at betongbjelkene 8 kun i ubetydelig grad svekker takkonstruksjonens varmemotstandsdyktighet.

For å teste varmemotstandsdyktigheten av tak- og veggkonstruksjonen i henhold til foreliggende oppfinnelse ble en tak- og veggkonstruksjon i henhold til oppfinnelsen testet for forhold tilsvarende en hydrokarbonbrann. Tak- og veggkonstruksjonen var oppbygget av prefabrikerte elementer bestående av en ytre rustfri stålplate med en tykkelse av 1,5 mm, et indre lag av lettbetong med en tykkelse av 20 mm og et lag av steinullmatte med en tykkelse av 100 mm og en romvekt av 150 kg/m<3>. De ytre stålplatene av elementene var sammensveiset og konstruksjonen ble plassert på en stålplate med 6 mm tykkelse. Konstruksjonen ble på utsiden utsatt for en temperatur av 1100 - 1150°C i en oljefyrt ovn som ble oppvarmet med fyringsolje med en densitet på 0,80 kg/l og temperaturen på den ueksponerte side av takkonstruksjonen ble målt på i alt 8 punkter. Etter 120 minutters prøvingstid var det ikke konstatert gjennomtrengning av røyk eller flammer på ueksponert side. Den midlere temperaturstigning på ueksponert side var etter 120 minutter ca. 121°C og høyeste punkttemperaturstigning var målt til ca. 143°C.

Kriteriet for varmemotstandsdyktighet mot hydrokarbonbranner for slike tak- og veggkonstruksjoner er at det i løpet av 120 minutters prøvningstid ikke skal forekomme gjennomtrengning av røyk eller flammer på ueksponert side. I løpet av denne tiden skal den midlere temperaturstigning på overflaten ikke være mer enn 139°C og ikke i noe punkt på overflaten tillates temperaturstigningen å overskride 180°C. Tak- og veggkonstruksjonen i henhold til foreliggende oppfinnelse tilfredsstiller således de betingelser soms tilles til varmemotstandsdyktighet mot hydrokarbonbranner.

Claims

1. Varmemotstandsdyktig tak- og veggkonstruksjon for bruk på offshore installasjoner og omfattende et yttersjikt (3) av et materiale som er motstandsdyktig mot mekaniske påkjenninger og varme, og et innenforliggende sjikt (6) av et varmeisolerende materiale, karakterisert ved at konstruksjonen utgjøres av på forhånd fremstilte elementer bestående av en ytre plate (3) av et materiale som er motstandsdyktig mot mekaniske påkjenninger og varme, et indre sjikt (5) av betong samt et sjikt (6) av varmemotstandsdyktig isolerende materiale, hvilke elementer er plassert oppå, henholdsvis på utsiden av, en plan tak- eller veggkonstruksjon (2) og er tett sammenføyet ved sveising, liming e.l. av de ytre plater (3) i elementene, idet man unnlater å anvende bolter og lignende festeelementer som kan virke som varmebroer.

2. Tak-og veggkonstruksjon i henhold til krav 1, karakterisert ved at den ytre plate (3) utgjøres av en stålplate.

3. Tak- og veggkonstruksjon i henhold til krav 2, karakterisert ved at stålplaten (3) har en tykkelse på minst 1,5 mm.

4. Tak- og veggkonstruksjon i henhold til krav 1-3, karakterisert ved at laget av betong utgjøres av lettbetong med en densitet mellom 0,5 og 1 kg/dm^.

5. Tak- og veggkonstruksjon i henhold til krav 4, karakterisert ved at laget av varmemotstandsdyktig ildfast materiale utgjøres av steinull.

6. Tak- og veggkonstruksjon i henhold til krav 5, karakterisert ved at det anvendes matter av steinull med en tykkelse av minimum 100 mm og en romvekt av minst 100 kg/nA fortrinnsvis 320 kg/m^.

7. Tak-og veggkonstruksjon i henhold til krav 1, karakterisert ved at det mellom hvert element er anbragt en bjelke (8) av betong hvor den ytre stålplate (3) i elementene strekker seg ut over toppflaten av bjelken (8).

8. Prefabrikerte elementer for bruk ved fremstilling av varmemotstandsdyktige tak og vegger for bruk på offshore installasjoner og omfattende et yttersjikt (3) av et materiale som er motstandsdyktig mot mekaniske påkjenninger og varme, og et innenforliggende sjikt (6) av et varmeisolerende materiale, karakterisert ved at elementene består av en ytre plate (3) av et materiale som er motstandsdyktig mot mekaniske påkjenninger og varme, et indre lag (5) av betong samt et lag (6) av varmemotstandsdyktig isolerende materiale, idet elementene ikke er innrettet til å oppta bolter og lignende festeelementer som kan virke som varmebroer.

9. Element i henhold til krav 8, karakterisert ved at laget (6) av varmemotstandsdyktig materiale er sideveis forskjøvet i forhold til den ytre plate (3) og det indre lag (5) av betong.

10. Element i henhold til krav 8-9, karakterisert ved at den ytre plate (3) utgjøres av en stålplate med en tykkelse av minst 1,5 mm.

11. Element i henhold til krav 8-9, karakterisert ved at laget (5) av betong utgjøres av lettbetong med en densitet mellom 0,5 og 1 kg/dnA

12. Element i henhold tilkrav 8-9, karakterisert ved at laget av varmemotstandsdyktig materiale (6) utgjøres av steinullmatter med en tykkelse av minst 100 mm og en romvekt av minst 150 kg/nA

13. Element i henhold til krav 8-12, karakterisert ved at den ytre stålplate (3) er utformet som et trau slik at den ytre stålplate (3) ved fremstilling av elementet utgjør en støpeform for det indre lag av lettbetong.