PL208701B1 - Element szalunku z profilowanej blachy stalowej do wykonania stropu ze współpracującymi pojemnikami metalowymi oraz strop ze współpracującymi pojemnikami metalowymi - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest element szalunku z profilowanej blachy stalowej do wykonywania stropu ze współpracującymi pojemnikami metalowymi oraz strop ze współpracującymi pojemnikami metalowymi wykonanymi z betonu zbrojonego wylewanego do takiego szalunku. Ten typ stropu wylewanego do szalunku utworzonego z zespołu metalowych elementów kształtowych stosowany jest w dziedzinie budownictwa takiego jak mieszkania, hotele, budynki przemysłowe lub parkingi.

Obecnie stosuje się wiele postaci geometrycznych profili z różnymi postaciami odkształceń miejscowych zwanych tłoczeniami, do wykonywania szalunków współpracujących.

Przez szalunki współpracujące rozumie się takt, że szalunek pozostaje na stałe i wnosi do budowanego stropu własności mechaniczne na rozciąganie i ugięcie stali, z której jest wykonany, w konstrukcji ogólnej betonu zwanego betonem zbrojonym. Proporcje geometryczne blachy i rozmieszczenie tłoczeń, mają duży wpływ na wytrzymałość szalunku w fazie budowy, w chwili montażu zwanego szalowaniem, w fazie zalewania jak również i na skuteczność współpracy między elementami szalunku ze stali, z wypełnieniem z betonu, po jego stwardnieniu.

Z punktu widzenia kształ tu geometrycznego, rozróżnia się w zasadzie dwa typy profili:

- profil zwany otwartym, w którym profil omega ma kształt na ogół trapezowy lub prostokątny,

- profil zwany zamknię tym, w którym profil omega ma kształt na ogół z zaokrąglonym końcem.

Jeśli chodzi o tłoczenia, stanowią one miejscowe odkształcenia wykonane na płaskich powierzchniach profilu, przy czym te odkształcenia tworzą wytłoczenia zwłaszcza typu gałki okrągłej lub owalnej, porzecznego rowka, wycięcia, krokwi lub każdego innego wzoru.

Tłoczenia mogą być wykonane na wierzchołkach profilu, na półkach, jak również na ramionach omegi. Istniejące rozwiązania są na ogół oparte na dowolnym wyborze kształtu geometrycznego tłoczeń, to jest motywu odkształceniowego, jak również rozmieszczenia na powierzchni tych motywów, które mogą być rozmieszczone w różny sposób zarówno, jeśli chodzi o ilość, geometrię jak i gęstość. Otrzymany wynik jest na ogół zmienny, to jest taki, że niekoniecznie prowadzi do optymalnego kompromisu między różnymi kryteriami parametrów z punktu widzenia wytrzymałości materiałów.

Należy zauważyć, że kryteria parametrów mogą być często sprzeczne w takim sensie, że polepszenie jednego z kryteriów może prowadzić do pogorszenia drugiego z tych kryteriów. Na przykład, tłoczenia usytuowane na półkach lub blisko kątów półki-ramiona, polepszają często współpracę z betonem, ale prowadzą do osłabienia skutecznego przekroju i w rezultacie, do straty parametrów po wylaniu betonu. Tłoczenia w postaci ciągłego wybrania tworzą w przekroju pofałdowania lub wytłoczenia niewystarczająco nachylone i/lub oddalone, które zwiększają wytrzymałość na odkształcenia ramion na podporach, ale zmniejszają przekrój skuteczny wywołując szkodliwe naprężenia wewnętrzne od ściskania w częściach płaskich, powodując niestabilność miejscową taką jak wypaczenie lub przedwczesne pęknięcie.

W innym przykł adzie, zmniejszenie nachylenia ramion z jednej strony umoż liwia zwiększenie szerokości użytecznej pojemnika, ale z drugiej strony zmniejsza skuteczność współpracy między blachą i betonem.

Celem wynalazku jest wykonanie elementu szalunku ze stalowej blachy kształtowej do wykonania stropu z metalowymi zbiornikami współpracującymi, który wykonany byłby z betonu zbrojonego wylewanego do tego szalunku podczas wykonywania stropu, dającego korzyść zasadniczą z punktu widzenia parametrów fazy mieszanej w porównaniu z istniejącymi stropami typu o otwartym profilu, konkurencyjnymi w zakresie parametrów fazy wylewania, jak również ciężaru powierzchniowego elementu i szalunku.

Cel ten osiągnięto przez wykonanie elementu szalunku z profilowanej blachy stalowej do wykonywania stropu ze współpracującymi pojemnikami metalowymi wykonanymi z betonu zbrojonego wylewanego do tego szalunku, mającego profil utworzony z kolejnych form w kształcie omegi, zawierających wierzchołek.

Z obydwu stron, którego usytuowane są dwa ramiona nachylone wzglę dem płaszczyzny wierzchołka, i dwie półki zasadniczo równoległe do płaszczyzny ogólnej stropu, przy czym połączenie elementów przez skrajne półki tworzy pojemniki metalowe szalunku. Zgodnie z wynalazkiem ten element na ramionach zawiera, podłużne wytłoczenia usytuowane na przekątnej prostokąta mającego bok zasadniczo równy szerokości ramienia, przy czym kształt ogólny każdego wytłoczenia zawierającego motyw zawarty jest tylko w tym prostokącie.

Korzystnie, przekrój formy w kształcie omegi jest trapezowy.

PL 208 701 B1

Korzystnie, podłużne wytłoczenia tworzą wiele motywów na metrze bieżącym, w funkcji szerokości ramienia i kąta nachylenia przekątnych, który zawarty jest między 20° i 45°.

Korzystnie, podłużne wytłoczenie tworzy występ od strony pojemników metalowych szalunku.

Korzystnie, podłużne wytłoczenie tworzy żłobek.

Korzystnie, półki i wierzchołek zawierają, co najmniej jedną fałdę wzdłużną tworzącą rowek usztywniający i/lub połączenie dwóch elementów. Korzystnie, element kształtowy jest galwanizowany.

Wynalazek obejmuje również strop ze współpracującymi pojemnikami metalowymi, wykonany z betonu zbrojonego, wylewany w szalunku utworzonym z elementów, z których co najmniej jeden zawiera na ramionach podłużne wytłoczenia usytuowane na przekątnej prostokąta mającego bok zasadniczo równy szerokości ramienia, przy czym kształt ogólny każdego wytłoczenia zawierającego motyw zawarty jest tylko w tym prostokącie.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1a przedstawia strop, według wynalazku, w przekroju poprzecznym, fig. 1b przedstawia część elementu o kształcie omegi, w przekroju poprzecznym, fig. 1c przedstawia zespół dwóch skrajnych skrzydeł stanowiący połączenie dwóch elementów, w przekroju poprzecznym, fig. 2a przedstawia drugi przykład wykonania elementu według wynalazku, w przekroju poprzecznym, fig. 2b przedstawia drugi przykład wykonania zespołu dwóch skrajnych skrzydeł stanowiący połączenie dwóch elementów, w przekroju poprzecznym, fig. 3 przedstawia schemat zasady pomiaru cech mechanicznych stropu z współpracującymi pojemnikami metalowymi, a fig. 4 przedstawia krzywe cech mechanicznych stropu według wynalazku w porównaniu z cechami mechanicznymi znanego stropu.

Wynalazek obejmuje element 1 szalunku 2 z kształtowej blachy stalowej (fig. 1a, 1b, 1c), ewentualnie galwanizowany, do wykonania stropu 3 z współpracującymi pojemnikami metalowymi 4 wykonanymi z betonu zbrojonego 5 odlewanego w tym szalunku 2, przy czym element i ma kształt utworzony z kolejnych form 7 w kształcie omegi, zawierających wierzchołek 8, z obydwu stron, którego znajdują się dwa ramiona 9 nachylone w stosunku do płaszczyzny wierzchołka 8, i dwie półki 10 zasadniczo równoległe do płaszczyzny ogólnej 11 stropu 3, zaś połączenie elementów przez skrajne półki tworzy pojemniki metalowe 4 szalunku 2. Element I zawiera na ramionach 9, podłużne wytłoczenia 12 usytuowane na przekątnej 13 prostokąta mającego bok 14 zasadniczo równy szerokości ramienia 9, przy czym kształt ogólny każdego podłużnego wytłoczenia 12 przedstawiający motyw usytuowany jest tylko na tym prostokącie.

Podłużne wytłoczenia 12 tworzą liczne motywy tworzące wycięcia nachylone tak, że przekrój poprzeczny przechodzi tylko przez jeden motyw na bardzo małej długości i nie powoduje znacznej straty wytrzymałości przekroju. Ilość motywów na metr bieżący jest funkcją szerokości ramienia i nachylenia przekątnych jak to przedstawiono na fig. 1b. Korzystnie, liczba motywów wynosi około 25 na metr bieżący każdego ramienia w kształtu omegi.

W tym przykładzie wykonania, wytłoczenia w postaci żłobka są występami od strony pojemników metalowych 4 szalunku 2.

Forma 7 w kształcie omegi, pokazana na fig. 1b, stanowi część elementu 1 szalunku 2, przy czym w tym przykładzie wykonania występuje ona, jako forma trapezowa, ale może być także prostokątna lub z zaokrąglonym końcem.

Na fig. 1b i 1c przedstawiono półki 10 i wierzchołek 8 formy 7, na której wykonana jest, co najmniej jedna wzdłużna fałda 15 tworząca rowek usztywniający i/lub łączący, którego rolą jest zwiększenie wytrzymałości na wyboczenie.

Na fig. 1c przedstawione zostało natomiast łączenie za pomocą ramion usytuowanych na końcach dwóch elementów 1, w celu montażu szalunku 2.

Inny przykład wykonania przedstawiony został na fig. 2a i 2b, w którym wzdłużne fałdy 15 skrzydeł wykonane są przy kącie środnik-półka tak, aby umożliwić mocowanie łączników we wgłębienia fałd na belkach podporowych.

Zespół cech elementu, według wynalazku, który dotyczy kształtu geometrycznego przekroju korzystnie w kształcie omegi, oraz kształtu połączeń, ich rozmieszczenia, oddalenia i nachylenia, umożliwia otrzymanie lepszych parametrów mechanicznych stropu od 70% do 100% w stosunku do znanych stropów, minimalizując jednocześnie ciężar szalunku na jednostkę powierzchni.

Należy podkreślić, że głównym celem podczas badań nad nowym kształtem było uzyskanie stropu umożliwiającego polepszenie parametrów, zarówno w fazie wylewania jak i w fazie mieszanej, zachowując korzystnie jego kształt trapezowy, i zmniejszając jednocześnie jego masę powierzchniową.

PL 208 701 B1

W tym celu, zostały przeprowadzone badania różnych kształtów pojemnika i wycięcia, których wyniki przedstawione są w niżej podanym przykładzie wykonania.

Z prób okreś lone zostały parametry obliczeniowe płyty w fazie mieszanej, sposobem zwanym „m” i „k”, i wykorzystane do analizy technicznej stropu.

Stan ograniczony obsługi według sposobu „m” i „k” polega na respektowaniu nierówności dotyczącej naprężenia ścinającego ślizgania pomiędzy elementem z blachy i betonem, przy czym naprężenia siły dociskającej są mniejsze od naprężeń siły oporowej stropu.

Określenie parametrów „m” i „k” wykonane zostało na przęśle izostatycznym uwzględniając wielkość I rozstawu dwóch zwykłych podpór przęsła.

Urządzenie doświadczalne przedstawione zostało na fig. 3, która przedstawia schemat prób statycznych z rozmieszczeniem obciążeń i urządzeń pomiarowych.

Strop 3, pokazany na fig. 3, umieszczony na dwóch zwykłych podporach 6, poddany został naciskowi dźwignikiem 17. Pomiarowi podlega strzałka ugięcia stropu za pomocą jednego instrumentu pomiarowego 18 oraz przesunięcie pomiędzy elementem 1 i betonem 5 za pomocą dwóch urządzeń 19.

Na fig. 4 przedstawiono zespół krzywych porównania wytrzymałości dwóch stropów, przy czym krzywe przedstawiają wartości wytrzymałości ograniczone do przesuwu i do granicznego obciążenia dla stropu według wynalazku i dla stropu porównawczego, w funkcji różnych oddaleń przedstawionych przez wartość 41_s.

W przypadku dowolnego rozdziału obciążeń, takich jak obciążenia skupione, należy uwzględnić równoważne oddalenie fikcyjne I przedstawione przez wyrażenie 41_s.

Strop zwany porównawczym jest stropem, którego element ma kształt złożony z kolejnych form trapezowych w kształcie omegi, zawierających jeden wierzchołek i dwie półki zasadniczo równoległe do płaszczyzny ogólnej stropu, przy czym połączenie elementów przez półki tworzy pojemniki metalowe szalunku, element ten na środnikach zawiera podłużne wytłoczenia, zaś połączenia tworzą wgłębienie wzdłuż przekroju wzdłużnego środnika.

Dzięki elementowi według wynalazku zauważono pewną poprawę w zakresie wytrzymałości pod obciążeniem przy przesuwie, reprezentowane przez krzywe A i B, odpowiednio dla stropu według wynalazku i dla stropu porównawczego, a obciążenie graniczne przedstawiono za pomocą krzywych C i D, odpowiednio dla stropu według wynalazku i dla stropu porównawczego.

Poniższa tablica przedstawia dla stropu według wynalazku i dla stropu porównawczego ciężar właściwy płyt dla różnych ich grubości.

Ciężar (daN/m2)
	Blacha o grubości 0,75 mm	Całkowita grubość stropu (cm)
10	12	14	16	20
Porównanie	8,83	156	204	252	300	396
Strop według wynalazku	8,42	155	203	251	299	395

Zysk na obciążeniach granicznych otrzymany dla stropu wykonanego z elementów według wynalazku zawarty jest między 70% i 100%, przy zmniejszonym ciężarze elementu o 3,5% w stosunku do stropu porównawczego. Dla tego samego obciążenia, niezbędna grubość stropu porównawczego, jest wyższa od 30% do 50%.

Przy takim stwierdzeniu należy szczególnie podkreślić fakt, że wykonane stropy miały grubość 24 cm, co potwierdza całkowicie bardzo dobrą wytrzymałość. W rezultacie, element według wynalazku może umożliwić wykonanie stropów osiągających grubość całkowitą z poszerzeniem o 28 cm.

Claims (8)

Zastrzeżenia patentowe

1. Element szalunku z profilowanej blachy stalowej do wykonywania stropu ze współpracującymi pojemnikami metalowymi wykonanymi z betonu zbrojonego wylewanego do tego szalunku, mający profil utworzony z kolejnych form w kształcie omegi, zawierających wierzchołek, z obydwu stron, którego usytuowane są dwa ramiona nachylone względem płaszczyzny wierzchołka, i dwie półki zasadniczo równoległe do płaszczyzny ogólnej stropu, a połączenie elementów przez skrajne półki tworzy pojemPL 208 701 B1 niki metalowe szalunku, znamienny tym, że na ramionach (9) zawiera podłużne wytłoczenia (12) usytuowane na przekątnej (13) prostokąta mającego bok (14) zasadniczo równy szerokości ramienia (9), przy czym kształt ogólny każdego wytłoczenia (12) zawierającego motyw zawarty jest tylko w tym prostokącie.

2. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że przekrój formy (7) w kształcie omegi jest trapezowy.

3. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że podłużne wytłoczenia (12) tworzą wiele motywów na metrze bieżącym, w funkcji szerokości ramienia (9) i kąta nachylenia przekątnych, który zawarty jest między 20° i 45°.

4. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że podłużne wytłoczenie (12) tworzy występ od strony pojemników metalowych szalunku.

5. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że podłużne wytłoczenie (12) tworzy żłobek.

6. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że półki (10) i wierzchołek (8) zawierają, co najmniej jedną fałdę wzdłużną tworzącą rowek usztywniający i/lub połączenie dwóch elementów.

7. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że element kształtowy jest galwanizowany.

8. Strop ze współpracującymi pojemnikami metalowymi wykonany z betonu zbrojonego, wylewany w szalunku utworzonym z elementów według zastrz. 1 do 7, znamienny tym, że co najmniej jeden element (1) szalunku (2) zawiera na ramionach (9) podłużne wytłoczenia (12) usytuowane na przekątnej (13) prostokąta mającego bok (14) zasadniczo równy szerokości ramienia (9), przy czym kształt ogólny każdego wytłoczenia (12) zawierającego motyw zawarty jest tylko w tym prostokącie.