NO300784B1 - Prefabrikkert komposittbjelke av armert betong - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en prefabrikkert komposittbjelke av armert betong anordnet for å virke sammen med betong som en lastbærende komposittkonstruksjon for forskjellige betongdekkplatesammenstillinger og med stegpartier og horisontalt ragende flenspartier som strekker seg på utsiden av stegpartiene, hvor stegpartiene er anbrakt med innbyrdes mellomrom ved siden av hverandre og innbyrdes forbundet i en kant av hvert stegparti ved hjelp av et horisontalt topparti, og stegpartiene og det horisontale topparti er anordnet for å avgrense et rom som kan fylles med betong.

Oppfinnelsen dreier seg om en bjelke som benytter en komposittkonstruksjon av armert betong. Slike bjelker er i dag velkjent i elementkonstruksjoner. Et eksempel på den kjente teknikk er løsningen beskrevet i finsk patentsøknad 882 186. Komposittkonstruksjonen gjør stålbjelken lettere, og bjelken kan anvendes over lengre spennlengder enn det som har vært mulig tidligere. Stålbjelken ifølge finsk patentsøknad 182 186 reduserer omfanget av sveisearbeid da bjelken er laget av profilseksjoner som er preformet med varmerulling. Bjelkekon-struksjonen ifølge finsk patentsøknad 882 186 er imidlertid komplisert å fremstille da forbindelsesstykker ved hjelp av hvilke komposittkonstruksjonen oppnås øker omfanget av sveising. Håndteringen av flere små stykker som sådan kompliserer fremstil-lingen av bjelken.

Et annet eksempel på den kjente teknikk er løsningen beskrevet i finsk publisert beskrivelse 85 745 som eliminerer ulempene med løsningen vist i finsk patentsøknad 882 186. En ulempe ved finsk patentsøknad 85745 er imidlertid at dersom løsningen anordnes uten en nedre flens eller uten en brannsikker nedre flens vil styrken av konstruksjonen ikke være best mulige i tilfelle brann. En liknende situasjon skjer når styrken av den nedre flens svekkes betydelig under en brann. Betongen som rommes i bjelken får derved en tendens til å bli presset ut, og konstruksjonen vil ikke virke på en ønsket måte.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en prefabrikkert komposittbjelke av armert betong som eliminerer ulempene i den kjente teknikk. Dette oppnås ved hjelp av en bjelke ifølge oppfinnelsen som er kjennetegnet ved at minst én plateliknende del er anbrakt i det vesentlige vertikalt i rommet avgrenset mellom stegpartiene og det horisontale topparti, hvor den plateliknende del er forsynt med åpninger anbrakt med innbyrdes mellomrom suksessivt i lengderetningen av bjelken, og er festet ved øvre kant til den nedre overflate av det horisontale topparti.

En fordel med den prefabrikkerte bjelke ifølge oppfinnelsen er hovedsakelig at utstøtingen av betongen ut av bjelken hindres, for eksempel når den nedre flens har mistet sin evne til å virke ved høye temperaturer. En annen fordel er at oppfinnelsen er enkel og derfor fordelaktig å ta i bruk. En ytterligere fordel ved oppfinnelsen er dens allsidighet da den kan anvendes både med forspente bjelker og med bjelker som ikke er forspent.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med noen utførelseseksempler og under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et perspektivriss av et stålpart av en bjelke ifølge oppfinnelsen, fig. 2 er et sideriss av bjelken ifølge oppfinnelsen, fig. 3 er et snittriss av bjelken vist på fig. 2, og fig. 4 er et snittriss av en annen foretrukket utførelsesform av bjelken ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 til 3 viser en foretrukket utførelsesform av bjelken ifølge oppfinnelsen. Figurene viser en prefabrikkert bjelke anordnet til å virke sammen med betong som en lastbærende komposittkonstruksjon i forskjellige betongdekkplatesammenstillinger. Bjelken omfatter to stegpartier 1 og horisontalt ragende flenspartier som strekker seg på utsiden av stegpartiene. Stegpartiene 1 er anbrakt med et innbyrdes mellomrom ved siden av hverandre og innbyrdes forbundet i en kant av hvert stegparti ved hjelp av et horisontalt topparti 3. Stegpartiene 1 og det horisontale topparti 3 er anordnet for å avgrense et rom som kan fylles med betong 4. Stegpartiene 1 kan være anbrakt i en hellende stilling eller vinkelrett på de utragende flenspartier på en slik måte at de heller mot hverandre ved den øvre eller nedre kant, eller er parallelle med hverandre i nærliggende parallelle plan.

Anvendelsen av bjelken beskrevet ovenfor som en komposittkonstruksjon er innlysende for fagfolk på området, og skal derfor ikke beskrives nærmere her. For nærmere detaljert beskrivelse vises det for eksempel til finsk publisert beskrivelse 85 745.

Det har imidlertid blitt funnet at dersom løsningen vist for eksempel i finsk publisert beskrivelse 85 745 anvendes uten den nedre flens, dvs. uten flensen som forbinder de nedre kanter av stegpartiene 2, har betongen som rommes i bjelken en tendens til å bli utstøtt, og konstruksjonen vil ikke virke på en ønsket måte. En liknende situasjon skjer for eksempel når den nedre flens har mistet sin evne til å virke ved høye temperaturer. Utstøtingen av betong ut av bjelken finner sted særlig ved enden av bjelken, hvor kraften som bevirker fenomenet er på sitt største.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en løsning ved hjelp av hvilken dette ufordelaktige fenomen elimineres. Et vesentlig trekk ved oppfinnelsen er at minst én plateliknende del 5 er anbrakt i det vesentlige vertikalt i rommet avgrenset av stegpartiene 1 og det horisontale topparti 3. Delen 5 er forsynt med åpninger 6 anbrakt med innbyrdes mellomrom suksessivt i lengderetningen av bjelken. Den plateliknende del 5 er festet ved den øvre kant til den nedre overflate av det horisontale topparti 3. Den plateliknende del 5 vises særlig tydelig på fig. 1; dens posisjon i bjelken fremgår av fig. 2 og 3.

Den plateliknende del 5 kan strekke seg over hele lengden av bjelken, men det har vist seg å være særlig fordelaktig å anvende to deler 5 anbrakt i hver ende av bjelken, dvs. ved punkter hvor den ufordelaktige utstøting av betong er mest problematisk. Den plateliknende del 5 kan strekke seg fra bjelkeendene for eksempel over en lengde på 1 til 1,5 m, avhengig av lengden av bjelken og belastningene. Det er også mulig å anbringe flere av for eksempel to, tre, osv., plateliknende deler parallelle med hverandre ved bjelkeendene, dersom dette anses nødvendig. Tilsvarende kan bjelken ha flere av for eksempel to, tre, osv., parallelle plateliknende deler som strekker seg over hele lengden av bjelken.

Strekkforsterkningen av den nedre overflate av bjelken kan også være forankret i den plateliknende del 5. Strekkforankringen av den nedre overflate kan omfatte for eksempel anordninger 7 av armert betong festet til området ved den nedre kant av den plateliknende del, en tilleggsplate 8 festet til den nedre kant av delen 5, osv.

Komposittvirkningen mellom den plateliknende del 5 og betongen kan være mer effektiv ved å anvende forskjellige tilleggsstoppere 9, 10. Tilleggsstopperne kan være av et hvert passende materiale, for eksempel plate, deformert forsterknings-stang, osv.

I bjelken ifølge oppfinnelsen virker den plateliknende del 5 også som vertikal forsterkning og som forankringsanordning for strekkforsterkning som nevnt ovenfor. Den plateliknende del har derfor de følgende egenskaper som er vesentlige for virkningen av konstruksjonen: den plateliknende del 5 holder betongen sammen i bjelken, virker som vertikal forsterkning, forankrer strekkforsterkning, og forbedrer samvirket mellom betong og stål.

Virkningen av den plateliknende del 5 kan vises med en såkalt fagverkanalogi (truss analogue). Fagverksanalogi betyr at kreftene som vil virke på de forskjellige partier av fagverket beregnes når oppbyggingen konstrueres. Samvirket mellom forskjellige partier krever at konstruksjonen vil holde sammen. Dette betyr blant annet strekkforankringen er forankret riktig ved bjelkeenden og at betongen i bjelken ikke vil bli utstøtt. Når den nedre flens av stålbjelken virker som strekkforsterkningen av den nedre overflate av komposittb jelken, virker den sammen med resten av bjelken og er som sådan fast forankret i bjelkeenden, og hindrer derfor også utstøtingen av betong. Stegene, øvre flens og betongen virker som beskrevet for eksempel i finsk publisert beskrivelse 85 745. Fig. 2 viser virkningen av den plateliknende del 5 ved å benytte fagverkanalogien. En skrå trykkraft som virker på betongen diagonalt er forankret i åpningene 6 av delen 5 og betongstålet 7 tilveiebrakt ved den nedre kant av delen 5, tilleggsplaten 8 og de andre mulige tilleggsstoppere 9, 10, de faste partier av den plateliknende del 5 mellom åpningene 6 virker som vertikal forsterkning. Strekkforsterkningen virker når den nedre flens er forankret i den nedre kant av den plateliknende del 5. Toppflensen 3 og betongen 4 virker som den øvre flens. Fig. 4 viser en annen foretrukket utførelsesform av bjelken ifølge oppfinnelsen. Utførelsesformen på fig. 4 svarer i det vesentlige til utførelsesformen på fig. 1 til 3. De samme henvisningstall er brukt som i fig. 1 til 3 på tilsvarende punkter på fig. 4. En vesentlig forskjell mellom utførelsesformen på fig. 1 til 3 og den på fig. 4 er at bjelken vist på fig. 4 er forspent. Forspenningen øker bjelkens kapasitet vesentlig. Forspent stål er vist på fig. 4 med henvisningstall 4. Henvisningstall 12 angir betongstål som sikrer samvirke med betong.

Begge de to utførelsesformer beskrevet ovenfor kan være fordelaktig prefabrikkert til komplette bjelker, dvs. stålpar-tiene er maskinert, betong er støpt inn i rommet mellom stegpartiene og toppartiet, osv., på fabrikken, som er fordelaktig da det reduserer arbeidet som må utføres utendørs på byggestedet. Også et bedre resultat vil oppnås på denne måten.

Utførelsesformene beskrevet ovenfor er ikke ment å begrense oppfinnelsen på noen måte, men oppfinnelsen kan modifiseres innenfor rammen av kravene etter ønske. Følgelig er det innlysende at bjelken ifølge oppfinnelsen eller dens detaljer ikke nødvendigvis må være slik som vist på tegningene, men andre løsninger er også mulig. For eksempel kan tilleggsstopperne være fullstendig forskjellig fra de som er vist på tegningene. Stegpartiene, utragende flenspartier og horisontalt topparti kan også være formet på enhver passende måte, for eksempel beskrevet i finsk publisert beskrivelse 85 745, osv. Utførelsesformene vist på tegningene er såkalte åpne komposittb jelker, dvs. bjelkene har ingen nedre flens som forbinder de nedre kanter av stegpartiene. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til denne type bjelke, men den kan også anvendes i bjelker som har den nedre flens, som allerede nevnt ovenfor med henvisning til brannsituasjoner.

Claims (7)

1. Prefabrikkert komposittbjelke av armert betong til å virke sammen med betong som en lastbærende komposittkonstruksjon for forskjellige betongdekkplatesammenstillinger og med to stegpartier (1) og horisontalt ragende flenspartier (2) som strekker seg på utsiden av stegpartiene, hvor stegpartiene (1) er anbrakt med et innbyrdes mellomrom ved siden av hverandre og forbundet i en kant av hvert stegparti (1) ved hjelp av et horisontalt topparti (3), og stegpartiene (1) og det horisontale topparti (3) er,anordnet til å avgrense et rom som kan fylles med betong (4), KARAKTERISERT VED at minst én plateliknende del (5) er anbrakt i det vesentlige vertikalt i rommet avgrenset mellom stegpartiene (1) og det horisontalt topparti (3), den plateliknende del er forsynt med åpninger (6) anbrakt med innbyrdes mellomrom suksessivt i lengderetningen av bjelken, og er festet ved den øvre kant til den nedre overflate av det horisontale topparti (3).

2. Komposittbjelke ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at minst én plateliknende del (5) er tilveiebrakt i området ved hver ende av bjelken.

3. Komposittbjelke ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den eller de plateliknende deler (5) er anordnet til å strekke seg over hele lengden av bjelken.

4. Komposittb jelke ett av kravene 1 til 3, KARAKTERISERT VED at strekkf orsterkninger (7, 8) på den nedre overflate av bjelken er forankret i den plateliknende del (5).

5. Komposittbjelke ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at strekkforsterkningen omfatter anordninger (7) laget av betongstål.

6. Komposittbjelke ifølge krav 4 eller 5, KARAKTERISERT VED at strekkforsterkningen omfatter en tilleggsplate (8).

7. Komposittbjelke ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at tilleggsplaten (8) er festet til den nedre kant av den plateliknende del (5).