NO840032L - Sammensatt byggeelement - Google Patents

Description

'Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt strukturelle elementer og mere spesielt forspente, sammensatte strukturelle elementer.

Bygningsingeniører har vist at sammensatte materialer kan om-fatte de gode egenskaper tixl hvert av materialene som det sammensatte element er fremstilt av. Således gir f.eks. ar-merte betongbjelker trykkegenskapene til betong' og strekkegen-skapene til stål.

Det er kjent at egenskapene til strukturelle elementer sammensatt av stål og betong forbedres ved forspenning av de metalliske stenger som inngår i betongbjelkene. Forspenningen ut-øver f.eks. en strekkspenning i metallstangen som inngår i betongbjelken, hvilken i sin tur bevirker en trykkspenning i betongen. Denne reaksjonsspenning i betongen forbedrer bl.a. Poissons forhold for de sammensatte elementer.

Ingeniører og vitenskapsmenn søker kontinuerlig etter nye og forbedrede sammensatte materialer. Ett av problemene ved dagens bjelker er at mens de er svært motstandsdyktige mot strekkspenninger og trykkspenninger, har de en tendens til å knekke under spesielle uheldige betingelser. Det har således lenge vært et problem å finne en bjelke som er mer motstandsdyktig mot knekking enn de tidligere tilgjengelige sammensatte strukturer.

Det er således et formål.med foreliggende oppfinnelse å til-veiebringe nye og forbedrede sammensatte strukturelle elemen-

ter hvor ovennevnte ulemper er overvunnet eller redusert i stor grad. Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveie-bragt et sammensatt strukturelt element, hvilket element omfatter :

en åpen hul struktur,

hvilken struktur defineres av vegger,

hvilke vegger har indre sider og ytre sider,

en første skjærspenning påført nevnte ytre sider, og

i et fyllmateriale i strukturen som har en motvirkende skjærforspenning.

<:>Et ytterligere trekk ved foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for fremstilling av en slik struktur. Fremgangsmåten omfatter de trekk å:

danne en hul struktur,

anbringe den hule struktur under et første trykk,

innføre et herdbart fyllmateriale under et andre

trykk inn i den hule struktur, og

stort sett opprettholde nevnte trykk mens fyllmaterialet herder.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen tilveiebringer et sammensatt strukturelt element med periferispenning.

Ifølge et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse er de ytre vegger av strukturen metalliske, mens det' herdbare fyllmateriale er betong.

Enda et trekk ved oppfinnelsen tilveiebringer en sandwich-konstruksjon for nevnte sammensatte element med periferispenning, hvor forspente metallstenger er innsatt i det sammensatte element og hvor veggene av strukturen er metalliske og fyllmaterialet er betong, hvilke vegger er forspente periferi-elt mens betongen også er .forspent. For å oppnå ovennevnte ønskede resultater, må injeksjonstrykket for fyllmaterialet være en funksjon av slike ting som': a) elementets tverrsnittsprofil; b) tykkelsen av metallveggen;

c) lengden av elementet; og

d) injeksjonstrykkets variasjon med tiden - fra null

til det endelige nominelle trykk.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen medfører en perforert ytre vegg som fyllmaterialet kan ekstruderes gjennom og herde som dendritter festet til elementets yttervegg. Den indre del av elementet fremstilles som de tidligere viste ■ elementer .

Foreliggende oppfinnelse vil fremgå tydeligere av følgende beskrivelse av de utførelseseksempler som er vist på vedføyede

.'tegninger.

Fig. 1 viser perspektivisk et utførélseseksempel på et sammensatt strukturelt element ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et tverrsnitt av et annet utførélseseksempel på et sammensatt strukturelt element som omfatter en stang. Fig. 3 er et tverrsnitt av et annet utførélseseksempel på et sammensatt strukturelt element som omfatter en foring mellom fyllmaterialet og skallet. Fig. 4 er et tverrsnitt av et utførélseseksempel på en sammensatt struktur som omfatter dendrittforankring. Fig. 5 illustrerer perspektivisk en fremgangsmåte for fremstilling av sammensatte strukturelle elementer. Fig. 6 viser skjematisk et annet utførélseseksempel som har en flerhet forskjellige trykk. Fig. 7 viser perspektivisk et sammensatt element som har hovedsakelig T-fasong.

Det sammensatte strukturelle element angitt perspektivisk på fig. 1 er vist som. en rektangulær bjelke 11. Bjelken består av en veggforsynt hul struktur som er fylt med et herdbart fyllmateriale 12. Den veggforsynte struktur har en toppvegg 13, bunnvegg 14, sidevegg 16 og en motstående sidevegg 17. Veggene er fortrinnsvis av stål, og det herdbare materiale er fortrinnsvis betong. Imidlertid kan andre materialer benyttes innenfor oppfinnelsens ramme. I tillegg skal det bemerkes at selv om figuren er en rektangulær blokk, kan sylindriske eller annerledes utformede sammensatte strukturelle elementer falle innenfor oppfinnelsens ramme.

Tverrsnittet vist på fig. 2 omfatter en sentral stang 18, som også kan være forspent. Selv om også stangen 18 her er rektangulær, kan både stangen og strukturen like gjerne være

■'sylindrisk. Mens én stang er vist i strukturen 19 på fig.

2, kan det benyttes mer enn én stang. Plasseringen av stangen eller stengene kan også variere. Den sammensatte struktur kan også f.eks. benytte betong armert med metalliske fibre eller betong armert med andre fibre.

I 19 er fyllmaterialet■ angitt med 21, toppveggen er vegg 22, bunnveggen er vegg.23, sideveggene er veggene 24 og 26. Det vil forstås at også her kan en sylindrisk, trekantet eller annerledes utformet struktur benyttes.

På fig. 3 omfatter det sammensatte element et ytre skall 41, fortrinnsvis av metall. En foring eller foringer 42 forløper langs den indre periferi av skallet. Fyllmaterialet er beteg-net med 43. Fyllmaterialet under trykk tvinger foringen mot innsiden av skallet slik at det dannes en bindingsflate mellom skallet og fyllmaterialet. Denne fremgangsmåte kan beskytte det ytre skall- mot kjemisk innvirkning av fyllmaterialet, og omvendt. F6ringen gir dessuten sandwich-egenskaper til det ytre, spente skall. Det kan foreligge én eller flere foringer laget av samme eller forskjellig materiale. Bindingen mellom f6ringen og skallet, eller foringen og andre foringer, kan oppnås ved hjelp av andre midler såvel som ved hjelp av trykkene vist på fig. 1.

Fig. 4 viser en interessant variasjon av det sammensatte strukturelle element 45 og bruken av dette. Det ytre skall er vist ved 46. Det foreligger en flerhét åpninger 47 i det ytre skall. Fyllmaterialet 48 innføres i det ytre skall under trykk P^. Det ytre skall er imidlertid først plassert i bak-ken 49, som utøver et trykk PE mot elementet 45. Når fyllmaterialet utsettes for trykket Pj, tvinges fyllmaterialet ut gjennom åpningene slik at det dannes dendrittlignende røtter. Denne utførelse er spesielt nyttig for forankring av pilarer ' i meget fuktig, løs jord, såsom f.eks. sand.

På fig.' 5 er det perspektivisk vist et trykkammer 27 hvor et sammensatt strukturelt element fremstilles. Midler er anordnet i kammeret for trykksetting. av. kammeret. Nærmere bestemt.

'fører en innløpsventil 28 fra en høytrykksledning med trykk P£. Høytrykksledningen er vist som ledningen 29. Høytrykks-kammeret er vist med en toppvegg 31, en bunnvegg 32 og side-vegger 33 og 34. Den sammensatte anordning 36 i kammeret 27 har sylindrisk form. Et fyllmateriale 37 tvinges inn i det hule sylindriske element 36 ved hjelp av et stempel 38 som påvirkes via en stempelstang 39. Stempelet utøver et trykk P-j- mot fyllmaterialet 37. Stempelet opprettholder. trykket på fyllmaterialet mens dette herder. Videre opprettholdes trykket P„ hii kammeret 27 under fremstilling av det sammensatte element 36 .

Utførelsen på fig. 6 viser et sammensatt element 56 som fremstilles ved bruk av en flerhet forspenningstrykk. Det sammensatte element omfatter et ytre skall, som utsettes for et tversgående trykk P£og et langsgående trykk P^. Skallet om-gir et første rom 58 fylt med fyllmateriale som utsettes for et langsgående trykk P^ under fyllingen og herdingen. Et indre skall 59 danner et ytterligere rom 61. Skallet 59 er fortrinnsvis av metall og utsettes for et trykk P^/som kan være likt eller større enn trykkene P-^og/eller V^ i eller det kan til og med være negativt. Det indre rom inneholder et fyllmateriale eller en stang ved trykk P^, som kan være negativt eller mindre enn, større enn eller likt de andre trykk.

Således benytter det sammensatte element fyllmateriale som

er svært motstandsdyktig mot trykk og et eksternt materiale som er meget motstandsdyktig mot strekkspenninger. Materialene forenes mens trykk utøves i den hule beholder og mot fyllmaterialet i hovedsakelig perpendikulære retninger. Resultatet er et sammensatt strukturelt element som er meget motstandsdyktig mot knekking og er dessuten i stand til å motstå meget høye trykk- og strekkrefter. Det strukturelle element fremstilles ved å opprettholde en skjærspenning i den hule kon-struksjon mens det opprettholdes en trykkspenning i fyllmaterialet mens dette herder. Videre kan en armerende stang- eller stenger under strekkspenning innsettes i fyllmaterialet og holdes der under herdeprosessen.

Strukturen kan om nødvendig utsettes for spenningsutløsende behandling. Det T-formede sammensatte element på fig. 7 er spesielt nyttig for å forbinde andre sammensatte elementer. Elementet på fig..7 er også et sammensatt element ifølge oppfinnelsen. Andre koblingsformer kan naturligvis benyttes.

Selv om prinsippene ved oppfinnelsen er blitt beskrevet oven-for i forbindelse med spesielle apparater og anvendelser, vil det forstås at beskrivelsen kun er ment som eksempler og ikke for å begrense oppfinnelsens ramme.

Claims (14)

1. Sammensatt strukturelt element, karakterisert ved at det omfatter: en hul struktur, hvilken struktur dannes av vegger, hvilke vegger har indre og ytre sider, en første skjærspenning på nevnte ytre sider, og et herdbart fyllmateriale i strukturen som har trykkspenning.

2. Sammensatt strukturelt element ifølge krav 1, karakterisert ved at den hule struktur har sylindrisk tverrsnitt.

3. Sammensatt strukturelt element ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den hule struktur er laget av metallisk materiale og at fyllmaterialet er sement.

4. Sammensatt strukturelt element ifølge krav 3, karakterisert ved at én eller flere armerende stenger er anbragt i det herdede fyllmateriale.

5. Sammensatt strukturelt element ifølge kravene 1, 3 eller 4, karakterisert ved at den hule struktur har rektangulært tverrsnitt.

6. Sammensatt strukturelt element ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at en foring er anordnet mellom den hule struktur og fyllmaterialet.

7. Sammensatt strukturelt element ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at sideveggene omfatter åpninger som muliggjør dannelse av dendritter ved ut-øvelse av trykkspenningen.

8. Sammensatt strukturelt element ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at den hule struktur er delt av en flerhet vegger i separate og adskilte hule I 'rom, fyllmateriale i i det minste noen av rommene, og en flerhet trykkspenninger på rommene og veggene som adskiller rommene.

9. Fremgangsmåte for fremstilling av sammensatte strukturelle elementer ifølge et av de foregående krav, hvilken fremgangsmåte er karakterisert ved de trinn å: danne en hul struktur, plassere den hule struktur under et første trykk, innføre et herdbart fyllmateriale under et andre trykk inn i den hule struktur, og opprettholde trykket mens fyllmaterialet herder.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at nevnte første og andre trykk står vinkel-rett på hverandre.

11. Fremgangsmåte for fremstilling av et sammensatt strukturelt element ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte første trykk er omtrent 80 kp pr. cm 2og at nevnte andre tryko k er omtrent 100 kp pr. cm <2> .

12. Fremgangsmåte ifølge krav 9 ,■ karakterisert ved at det første trykk utøves perpendikulært på sidene, toppen og bunnen av den hule struktur, og at nevnte andre trykk utøves perpendikulært på tverrsnittet av åpningen av den åpne hule struktur.

13. Fremgangsmåte for fremstilling av et sammensatt strukturelt element ifølge krav 9, karakterisert ved at den åpne hule struktur er fremstilt av stål og at fyllmaterialet er betong.

14. Sammensatt strukturelt element ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at elementet er inn-rettet til å forbinde andre sammensatte strukturelle elementer. i