PL236879B1 - Prefabrykowany dwuwęzłowy słup konstrukcyjny - Google Patents

Abstract

Prefabrykowany dwuwęzłowy słup konstrukcyjny charakteryzuje się tym, że składa się z profilu żelbetowego (1), stanowiącego główną część słupa oraz połączonych z nim dwóch profili w postaci kształtowników stalowych, profilu (2) prowadzącego dolnego i profilu (3) prowadzącego górnego, przy czym zewnętrzna płaszczyzna profilu (2) prowadzącego dolnego pokrywa się z wewnętrzną płaszczyzną profilu (3) prowadzącego górnego, natomiast w profilu (2) prowadzącym dolnym umieszczone są startery dolne, a w górnym profilu (3) prowadzącym, umieszczone są startery (5) górne, a na zewnętrznej powierzchni profilu prowadzącego górnego (3) zamocowane są blachy (6) węzłowe. Profil żelbetowy (1) ma w dolnej części rozmieszczone otwory iniekcyjne (7).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest prefabrykowany dwuwęzłowy słup konstrukcyjny oraz sposób wznoszenia za jego pomocą budynków o konstrukcji szkieletowych. Zarówno konstrukcja słupa jak i sposób wznoszenia budynków może zostać wykorzystany do budowy obiektów przemysłowych, mieszkaniowych wielorodzinnych jak i jednorodzinnych oraz do budowy wszelkich obiektów komercyjnych/użyteczności publicznej takich jakim sklepy, pawilony handlowe stacje paliw, biura. Obiekty mogą być jednokondygnacyjne, wielokondygnacyjne w częściach podziemnych i nadziemnych. Zatem wynalazek przeznaczony jest do stosowania przy budowie obiektów należących do każdej kategorii budowlanej zgodnie z załącznikiem ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. „Prawo Budowlane” (Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z dnia 12 kwietnia 2002 r.)

Znany jest sposób wznoszenia konstrukcji szkieletowych polegający na indywidualnym zaprojektowaniu a następnie wykonaniu konstrukcji z żelbetu w kolejności następujących robót /czynności na budowie: szalowanie, zbrojenie i betonowanie na budowie. Zgodnie z tą technologią najpierw wykonujemy zbrojenie konstrukcji - szkielet, z uwzględnieniem procesów betonowania i przerw technologicznych a następnie zadajemy jej kształt poprzez wykorzystanie elementów szalunkowych. Stworzony cały ustrój szalunkowy - nie całej konstrukcji - uzupełnia się betonem dostarczonym na budowie w fazie ciekłej. Pracę można kontynuować po związaniu betonu i uzyskaniu przez niego wymaganej wg. dokumentacji projektowej nośności. Czyli wykonanie kolejnych kondygnacji może nastąpić po osiągnięciu przez beton odpowiedniej wytrzymałości kondygnacji niższych. Żeby zachować ciągłość zbrojenia po lub w trakcie wykonania szalunków konstrukcję uzupełnia się tak zwanymi starterami czyli zbrojeniem które będzie połączone z później wykonanym zbrojeniem kondygnacji wyższej.

Znany jest również sposób prefabrykacji konstrukcji szkieletowej lub szkieletowopłytowej przy pomocy prefabrykatów żelbetonowych, których wznoszenie, montaż jak i nośność całej konstrukcji uzyskuje się dopiero po zabetonowaniu miejsc łączeń. Następnie po uzyskaniu wymaganej nośności betonu uzupełnionych częściach kontynuuje się prace konstrukcji znajdującej się na wyższych kondygnacjach (poziomach).

Prefabrykacja konstrukcji może polegać również na wykonaniu/prefabrykacji konstrukcji nośnej budynku z profili stalowych a następnie montażu jej na budowie. Następnie tak wykonaną konstrukcję obciąża się płytami dachowymi lub stropami. Niestety, metoda ta ze względu na mniejszą nośność konstrukcji niż jej żelbetowego wyżej opisanego odpowiednika używana jest w większości do konstrukcji wielkopowierzchniowych jednokondygnacyjnych.

Z polskiego zgłoszenia wynalazku nr 299680 znany jest sposób wznoszenia budynków szkieletowych poprzez użycie powtarzalnych elementów stalowego ustroju przestrzennego, z których połączenia tworzy się samonośną kratownicę przestrzenną, polega na tym, że do pionowych krawędzi prostopadłościennych szkieletów stalowych mocuje się elementy narożnikowe, a następnie szkielety te rozmieszcza się na fundamencie tak, aby pomiędzy pionowymi krawędziami sąsiednich szkieletów pozostawała pionowa przestrzeń ograniczona z boków elementami narożnikowymi, którą wypełnia się betonem i układa poziomo prefabrykowane belki betonowe tak, aby ich płaszczyzny czołowe stanowiły ograniczenie przedłużenia w górę tej powstałej uprzednio pionowej przestrzeni, a po uzyskaniu pierwszej kondygnacji buduje się na niej w ten sam sposób następną kondygnację. Konstrukcja zawiera powtarzalne elementy stalowego ustroju przestrzennego w postaci prostopadłościennych szkieletów stalowych powiązanych wzajemnie, przy czym pionowe krawędzie tych szkieletów zaopatrzone są na całej swej długości w elementy narożnikowe mające postać kształtowników o przekroju poprzecznym zbliżonym do litery W, których ramiona są do siebie prostopadłe. Oba wewnętrzne ramiona przylegają do szkieletu, a pozostałe ramiona są do niego prostopadłe. Element narożnikowy posiada na końcach obu zewnętrznych ramion prostokątne wybrania (6) dla pomieszczenia końców poziomych belek betonowych, a na końcach obu wewnętrznych ramion wybrania dla pomieszczenia nakładki zaopatrzonej w otwór centrujący. W wyżej wymienionym zgłoszeniu 299680 tworzona za jego pomocą konstrukcja a dokładniej kontynuacja kolejnego jej piętra lub poziomu następuje po związaniu betonu tj. osiągnięciu wytrzymałości uzupełnianego w węzłach betonu.

Znany jest też ze zgłoszenia P. 403386 budowlany modularny system stalowy i sposób wznoszenia obiektów budowlanych na bazie stalowych modułów przestrzennych przeznaczony do stosowania w budownictwie szkieletowym małych domów lub niewielkich lekkich pawilonów. Budowlany modularny system stalowy złożony jest z czterech podstawowych elementów składowych: nośnej ramy stalowej

PL 236 879 B1 podstawy, zbudowanej z kształtowników stalowych, słupów stalowych, stanowiących konstrukcję nośną ścian i części dachu, zbudowanych z profili stalowych stalowej ramy ryglowej, stanowiącej usztywnienie w płaszczyźnie poziomej szkieletu konstrukcyjnego, zbudowanej z profili stalowych oraz stalowych elementów krokwiowych, stanowiących konstrukcję dachu, zbudowanych z profili stalowych. Sposób wznoszenia obiektów polega na tym, że po wypoziomowaniu, na wcześniej wykonanych prefabrykowanych fundamentowych słupkach żelbetowych ramy nośnej podstawy, złożonej z segmentów z fabrycznie wykonanymi gniazdami mocowania słupów, montuje się z dużą precyzją słupy ścienno-dachowe, połączone uprzednio z częścią rygla dachowego. W narożach skręca się rygle dachowe, co usztywnia i usamodzielnia montowaną konstrukcję. Po zmontowaniu konstrukcji ścian, rygle tworzą kwadratową lub prostokątną ramę ryglową, na której montuje się następnie elementy krokwiowe zadaszenia. Elementy stalowe konstrukcji modularnej przeznaczone są do obudowania co najmniej z jednej strony okładzinami płytowymi na ruszcie metalowym lub drewnianym.

Według wynalazku prefabrykowany dwuwęzłowy słup konstrukcyjny składa się z profilu żelbetowego stanowiącego główną część słupa oraz połączonych z nim dwóch profili w postaci kształtowników stalowych profilu prowadzącego dolnego i profilu prowadzącego górnego. Zewnętrzna płaszczyzna profilu prowadzącego dolnego pokrywa się z wewnętrzną płaszczyzną profilu prowadzącego górnego, natomiast w profilu prowadzącym dolnym umieszczone są startery dolne, a w górnym profilu prowadzącym, umieszczone są startery górne. Na zewnętrznej powierzchni profilu prowadzącego górnego zamocowane są blachy węzłowe. Profil żelbetowy ma w dolnej części rozmieszczone otwory iniekcyjne.

Wznoszenie całego budynku powstałego poprzez połączenie powtarzalnych prefabrykowanych dwuwęzłowych słupów konstrukcyjnych ze stropem prefabrykowanego nie jest uzależnione od uzyskania nośności betonu umieszczonego w węzłach konstrukcji, przy czym elementy mogą być również łączone w dowolnej konfiguracji, przez co efekt końcowy - kształt budynku a wcześniej konstrukcji uzależniony jest od położenia elementów względem siebie.

Wynalazek pozwala na uzyskanie nośności monolitycznej, żelbetowej konstrukcji nośnej budynku po zakończeniu montażu nawet całej konstrukcji budynku. Połączenia węzłów prefabrykowanych dwuwęzłowych słupów konstrukcyjnych budynku zapewniają jej nośność montażową przed uzyskaniem przez beton jakiejkolwiek wytrzymałości co umożliwia prowadzenie i budowanie kolejnych - wyższych kondygnacji mimo nie osiągnięcia przez beton w węzłach niższych kondygnacji nawet fazy stałej. Sam beton może być uzupełniony z opóźnieniem nawet kilku kondygnacji. Na przykład zalanie węzłów kondygnacji pierwszej może być wykonanie po montażu konstrukcji kondygnacji trzeciej.

Wynalazek pozwala na:

- znaczne przyspieszenie robót polegających na wykonaniu konstrukcji nośnej budynku,

- umożliwienie wcześniejszego rozpoczęcia wykonania kolejnych kondygnacji jeszcze przed uzupełnieniem i uzyskaniem nośności węzłów kondygnacji niższej,

- powtarzalność prefabrykowanych elementów konstrukcji sprawia, że ryzyko błędu montażowego ograniczone jest do minimum,

- możliwość dowolnego projektowania jak i zestawiania ze sobą powtarzalnych modułów konstrukcji sprawia, że mamy nieograniczone możliwości kształtowania bryły budynku jak i jego późniejszej rozbudowy,

- możliwość dowolnego kształtowania pomieszczeń wyznaczonych przez ścianki działowe jak i instalacje budynku,

- możliwość dowolnego prowadzenia instalacji sanitarnej jak i elektrycznej, brak ograniczenia związanego z pionami i ścianami między lokalami, instalacja przebiega w płaszczyźnie poziomej łącząc się na zewnątrz konstrukcji,

- umożliwienie prowadzenia robót montażowych w warunkach zimowych,

- wymiary modułów przeznaczone są do transportu a następnie szybkiego przeprowadzenia montażu,

- skrócenie czasu pracy rusztowań np. przy elewacjach.

Przedmiot wynalazku zostanie przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 to widok z górny na słup konstrukcyjny, fig. 2 to widok z dołu na sług konstrukcyjny, fig. 3 to widok zmontowanych słupów wraz z płytami.

Prefabrykowany dwuwęzłowy słup konstrukcyjny składa się z profilu żelbetowego 1 stanowiącego główną część słupa, oraz dwóch profili w postaci kształtowników stalowych profilu 2 prowadzącego dolnego i profilu 3 prowadzącego górnego. W profilu 2 prowadzącym dolnym umieszczone są startery 4 dolne. W górnym profilu 3 prowadzącym, umieszczone są startery 5. Profil prowadzący górny 3 ma na

PL 236 879 B1 zewnętrznej powierzchni zamocowane blachy 6 węzłowe. Zewnętrzna płaszczyzna profilu 2 prowadzącego dolnego pokrywa się z wewnętrzną płaszczyzną profilu 3 prowadzącego górnego. Profil żelbetowy 1 ma w dolnej części rozmieszczone otwory iniekcyjne 7.

Profil żelbetowy 1 prefabrykowanego dwuwęzłowego słupa konstrukcyjnego stanowiącego główną część słupa przenosi obciążenia ze stropów na fundamenty. Profil ten w przekroju może mieć różne kształty - kołowy lub prostokątny. Zbrojenie i klasa betonu wynika z projektu konstrukcyjnego budynku. W trakcie montażu profil 2 prowadzący dolny przesuwa się po płaszczyźnie wewnętrznej profilu 3 górnego w dół. Profile dolny i górny dwóch słupów mogą być dodatkowo (po obsadzeniu) połączone ze sobą w trakcie montażu przed zabetonowaniem węzła poprzez zespawanie punktowe. Żeby to zrobić nawiercamy otwór w profilu prowadzącym górnym 3 i go obspawujemy z już osadzonym profilem prowadzącym dolnym 2. Po montażu słupa wyższej kondygnacji na słupie niższej kondygnacji uzupełnia się przestrzeń betonem poprzez otwór iniekcyjny 7. Startery łączące 4 i 5 zapewniają ciągłość konstrukcyjną profilu żelbetowego 1 oraz usztywniają węzeł górny jak i dolny w profilach prowadzących górnym 3 i dolnym 2. Profil prowadzący górny 3 i dolny 2 przed zalaniem betonem są połączone ze sobą za pomocą blach 6 węzłowych poprzez ich spawanie lub poprzez połączenia śrubowe. Obciążenia z płyt 8 stropowych przenoszone są na słup za pomocą belek z nim połączonych. Płyty 8 leżą na belkach zgodnie z dokumentacją projektową. Obciążenia z płyt 8 stropowych przenoszone są na słup za pomocą belek z nim połączonych. Słupy połączone są z belkami podtrzymującymi płyty 8 stropowe za pomocą węzłów i połączeń śrubowych czyli blach 6 węzłowych. Zgodnie z rysunkiem blachy 6 węzłowe są to blachy prostopadle przyspawane do każdej bocznej ścianki profilu 3 prowadzącego górnego. Blachy 6 z otworami łączone są z blachami przyspawanymi do belek opartych na słupach w węźle górnym. Połączenie śrubowe belki podtrzymującej strop powinno być tak zaprojektowane żeby pasowało do blachy 6 węzłowej.

Mimo iż siły i nośność ustroju przenosi żelbet powstający poprzez uzupełnienie przestrzeni węzłów betonem to do samego montażu konstrukcji beton w tych miejscach nie jest wymagany w związku z czym nie jest też wymagane uzyskanie przez niego na etapie budowy fazy stałej.

Wynalazek przewiduje również iż konstrukcja składa się z powtarzalnych modułów - słupy prefabrykowane oraz stropy prefabrykowane. Elementy zostają połączone na budowie w węzłach w sposób śrubowy lub są spawane, a następnie węzły zostają wzmocnione betonem samozagęszczalnym lub dwuskładnikowym. Końcowy kształt budynku wynika z umiejscowienia względem siebie tych modułów, a ich ułożenie może być różne pod warunkiem ulokowania profilu 3 prowadzącego górnego w miejscu przewidzianym na słup kondygnacji wyższej i jego profilu 2 prowadzącego dolnego.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Prefabrykowany dwuwęzłowy słup konstrukcyjny znamienny tym, że składa się z profilu żelbetowego (1) stanowiącego główną część słupa oraz połączonych z nim dwóch profili w postaci kształtowników stalowych, profilu (2) prowadzącego dolnego i profilu (3) prowadzącego górnego, przy czym zewnętrzna płaszczyzna profilu (2) prowadzącego dolnego pokrywa się z wewnętrzną płaszczyzną profilu (3) prowadzącego górnego, natomiast w profilu (2) prowadzącym dolnym umieszczone są startery (4) dolne, a w górnym profilu (3) prowadzącym, umieszczone są startery (5) górne, a na zewnętrznej powierzchni profilu prowadzącego górnego (3) zamocowane są blachy (6) węzłowe.
2. 2. Prefabrykowany dwuwęzłowy słup według zastrz. 1 znamienny tym, że profil żelbetowy (1) ma w dolnej części rozmieszczone otwory iniekcyjne (7).