PL248024B1

PL248024B1 - Curvilinear roof

Info

Publication number: PL248024B1
Application number: PL446965A
Authority: PL
Inventors: Jolanta Dźwierzyńska; Patrycja Lechwar
Original assignee: Politechnika Rzeszowska Im Ignacego Lukasiewicza
Priority date: 2023-12-04
Filing date: 2023-12-04
Publication date: 2025-10-06
Also published as: PL446965A1

Abstract

Zadaszenie charakteryzuje się tym, że rygle pierwsze (1), rygle drugie (2) oraz krokwie (4) są zwrócone swoimi wierzchołkami do góry, a z krokwiami (4) bezpośrednio przy każdym z rygli pierwszych (1) są połączone płatwie skrajne, z których każda ma jedną płaszczyznę nośną skrajną, która jest współpłaszczyznowa względem najbliżej niej usytuowanej płaszczyzny nośnej płatwiowej.The roof is characterized in that the first girts (1), the second girts (2) and the rafters (4) are directed upwards, and the extreme purlins are connected to the rafters (4) directly at each of the first girts (1), each of which has one extreme load-bearing plane, which is coplanar with the nearest purlin load-bearing plane.

Description

Przedmiotem wynalazku jest zadaszenie krzywoliniowe, mające zastosowanie zwłaszcza w wiatach pokrytych szklanymi panelami dachowymi w tym fotowoltaicznymi.The subject of the invention is a curved roof, applicable especially in shelters covered with glass roof panels, including photovoltaic panels.

Ze stanu techniki znane są rozwiązania fotowoltaicznych przekryć budowlanych integrowane bezpośrednio z budynkami - BIPV (ang. Building Integrated Photovoltaics), w których panele fotowoltaiczne stanowią zamiennik dla tradycyjnych materiałów budowlanych wykorzystywanych w pokryciach dachowych. W szczególności znane są wiaty solarne o płaskich dachach wypełnionych prostokątnymi panelami PV.The state of the art includes building integrated photovoltaic (BIPV) solutions, which utilize photovoltaic panels as a replacement for traditional roofing materials. Solar canopies with flat roofs filled with rectangular PV panels are particularly well-known.

Z polskiego opisu zgłoszeniowego P.427279 znana jest wiata fotowoltaiczna wyposażona w przednie i tylne słupy nośne o różnych wysokościach, skośną konstrukcję dachową i moduły fotowoltaiczne, zaopatrzona w izolację umieszczoną pomiędzy modułami fotowoltaicznymi, mocowanymi do konstrukcji dachu. Stelaż dachu jest osadzony na co najmniej czterech nośnych słupach, a ponadto są do niego zamocowane fotowoltaiczne panele, pomiędzy którymi zamocowane są łączeniowe moduły o kształcie dwóch połączonych odwróconych teowników wyposażone na spodniej ścianie w dwie równoległe prowadnice wykonane wzdłuż osi łączeniowego modułu prostopadłej do osi górnych i dolnych ramion modułu, usytuowane pomiędzy górnymi i dolnymi ramionami modułu współpracującymi z ramkami przyłączonych do modułu fotowoltaicznych paneli. Na spodniej stronie ramion jest zamocowana uszczelka łączeniowego modułu. W prowadnicach osadzone są przewody fotowoltaiczne paneli, a do co najmniej jednego nośnego słupa zamocowane jest co najmniej jedno złącze elektryczne i falownik współpracujący z akumulatorem.Polish application description P.427279 describes a photovoltaic shelter equipped with front and rear support poles of varying heights, a sloped roof structure, and photovoltaic modules, with insulation placed between the photovoltaic modules attached to the roof structure. The roof structure is supported by at least four support poles, and photovoltaic panels are attached to it. Between these poles are attached connecting modules in the shape of two connected inverted T-beams. These modules are equipped on the bottom wall with two parallel guides, running along the axis of the connecting module perpendicular to the axes of the upper and lower module arms. These guides are positioned between the upper and lower module arms, which cooperate with the frames of the photovoltaic panels connected to the module. A seal for the connecting module is mounted on the underside of the arms. The photovoltaic cables of the panels are embedded in the guides, and at least one electrical connector and an inverter cooperating with the battery are attached to at least one supporting pole.

Z polskiego opisu ochronnego wzoru użytkowego PL 70699 Y1 znana jest inteligentna wiata fotowoltaiczna zbudowana z modułów opartych na ramowych konstrukcjach drewnianych.The Polish utility model description PL 70699 Y1 describes an intelligent photovoltaic shelter built of modules based on wooden frame structures.

Z polskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku P.441449 znana jest wiata parkingowa na samochody z dachem o kształcie powierzchni siodłowej, na którym zamocowane są płaskie panele. Wiata charakteryzuje się tym, iż przekrycie uformowane jest za pomocą dwóch grup kształtowników, przy czym wierzchołki łuków kształtowników jednej grupy są zwrócone ku górze, a wierzchołki łuków kształtowników pozostałej grupy zwrócone są ku dołowi. Ponadto każdy kształtownik ułożony jest wzdłuż krzywej łamanej o ułożonych wzdłuż łuku równych odcinkach. Każdy panel zamocowany jest do dwóch sąsiadujących segmentów kształtowników. Natomiast każdy kształtownik charakteryzuje się tym, że ma na swojej górnej ściance dwie powierzchnie nośne. W wariancie wykonania szklane panele czworokątne są zamocowane do segmentów za pomocą uchwytów punktowych.Polish patent application P.441449 describes a carport with a saddle-shaped roof supported by flat panels. The roof is characterized by the roof covering formed by two groups of sections, with the arc apexes of one group facing upwards and the arc apexes of the remaining groups facing downwards. Furthermore, each section is arranged along a broken curve with equal segments arranged along the arc. Each panel is attached to two adjacent section segments. Each section is characterized by having two supporting surfaces on its upper wall. In a variant, the rectangular glass panels are attached to the segments using point brackets.

Z polskiego opisu wynalazku P.443762 znane jest solarne zadaszenie o kształcie paraboloidy hiperbolicznej, w którym każda z krokwi ma kształt parabolicznego łuku, a ponadto są one usytuowane w płaszczyznach pionowych równoległych względem siebie oraz prostopadłych względem płaszczyzn usytuowania rygli. Pomiędzy każdą parą sąsiadujących ze sobą krokwi są z nimi połączone płatwie pośrednie, rozmieszczone w równych odstępach, a ponadto każda z płatwi pośrednich od góry, po stronie jednej ze swoich dłuższych krawędzi ma płaszczyznę nośną pierwszą a od strony swojej drugiej dłuższej krawędzi ma płaszczyznę nośną drugą, przy czym każdy rygiel zawiera na górnej powierzchni każdego ze swoich segmentów co najmniej jedną płatew ryglową, usytuowaną wzdłuż danego segmentu, która od góry ma płaszczyznę nośną ryglową. Każda z płaszczyzn nośnych danej płatwi pośredniej jest nachylona względem pozostałej z płaszczyzn nośnych tej płatwi pośredniej, a jednocześnie jest współpłaszczyznowa z najbliżej niej położoną płaszczyzną nośną usytuowanej naprzeciwko sąsiedniej płatwi pośredniej albo płatwi ryglowej. Na każdej parze sąsiadujących ze sobą współpłaszczyznowych płaszczyzn nośnych ułożony jest połączony z nimi płaski czworokątny panel fotowoltaiczny.Polish patent description P.443762 describes a solar roof in the shape of a hyperbolic paraboloid, in which each rafter has the shape of a parabolic arch, and is arranged in vertical planes parallel to each other and perpendicular to the planes of the girts. Between each pair of adjacent rafters, intermediate purlins are connected, spaced at equal intervals. Furthermore, each intermediate purlin has a first supporting plane on the top of one of its longer edges and a second supporting plane on the other longer edge. Each girt includes at least one transom purlin on the upper surface of each of its segments, positioned along the given segment, which has a transom supporting plane on the top. Each bearing plane of a given intermediate purlin is inclined relative to the other bearing plane of that intermediate purlin, and is simultaneously coplanar with the nearest bearing plane located opposite the adjacent intermediate purlin or transom purlin. A flat, quadrangular photovoltaic panel is connected to each pair of adjacent coplanar bearing planes.

Ze stanu techniki nie są znane rozwiązania pozwalające na budowę translacyjnych przekryć dachowych, o kształtach zbliżonych do kopuły, przystosowanych do montowania na nich szklanych paneli, zwłaszcza fotowoltaicznych, a ponadto na ogół nie pozwalają one na zastosowanie wszystkich rygli oraz krokwi w kształcie łuku.There are no known solutions in the state of the art that would allow for the construction of translational roof coverings with shapes similar to a dome, adapted to the installation of glass panels, especially photovoltaic ones, and, moreover, they generally do not allow the use of all transoms and rafters in the shape of an arch.

Zadaszenie krzywoliniowe, zawierające parę krzywoliniowych rygli pierwszych usytuowanych równolegle naprzeciwko siebie oraz parę krzywoliniowych rygli drugich usytuowanych równolegle naprzeciwko siebie, każdy z rygli jest ukształtowany wzdłuż symetrycznego łuku oraz jest usytuowany w płaszczyźnie pionowej, a rygle w ramach danej pary mają takie same wymiary, przy czym z ryglami pierwszymi połączone są krzywoliniowe krokwie, z których każda jest ukształtowana wzdłuż łuku oraz jest usytuowana w płaszczyźnie pionowej, a pomiędzy krokwiami oraz pomiędzy krokwiami a ryglami drugimi są usytuowane prostoliniowe płatwie pośrednie, przy czym każda z płatwi pośrednich zawiera dwie nachylone względem siebie płaszczyzny nośne płatwiowe, a jedna z powierzchni nośnych płatwiowych jest od strony jednej z sąsiadujących z nią płatwi pośrednich usytuowanych naprzeciwko, zaś druga jest od strony sąsiadującej z nią płatwi pośredniej usytuowanej naprzeciwko, przy czym usytuowane naprzeciwko siebie płaszczyzny nośne dwóch sąsiadujących płatwi są względem siebie współpłaszczyznowe, a na każdej parze sąsiadujących ze sobą współpłaszczyznowych płaszczyzn nośnych ułożony jest, połączony z nimi, płaski czworokątny szklany panel, a panele szklane zamocowane są do elementów konstrukcyjnych zadaszenia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że rygle pierwsze, rygle drugie oraz krokwie są zwrócone swoimi wierzchołkami do góry, a z krokwiami bezpośrednio przy każdym z rygli pierwszych są połączone płatwie skrajne, z których każda ma jedną płaszczyznę nośną skrajną, która jest współpłaszczyznowa względem najbliżej niej usytuowanej płaszczyzny nośnej płatwiowej.A curvilinear roof comprising a pair of curvilinear first girts arranged parallel to each other and a pair of curvilinear second girts arranged parallel to each other, each girt being formed along a symmetrical arc and being arranged in a vertical plane, and the girts within a given pair having the same dimensions, wherein curvilinear rafters are connected to the first girts, each of which is arranged along an arc and being arranged in a vertical plane, and rectilinear intermediate purlins are arranged between the rafters and between the rafters and the second girts, wherein each of the intermediate purlins comprises two inclined purlin bearing surfaces, and one of the purlin bearing surfaces is on the side of one of the adjacent intermediate purlins arranged oppositely, and the other is on the side of the adjacent intermediate purlin arranged oppositely, wherein the oppositely arranged bearing surfaces of two adjacent purlins are arranged relative to each other coplanar, and on each pair of adjacent coplanar load-bearing planes there is placed and connected a flat quadrangular glass panel, and the glass panels are attached to the roof construction elements, according to the invention is characterized in that the first girts, the second girts and the rafters are turned with their tops upwards, and the extreme purlins are connected to the rafters directly at each of the first girts, each of which has one extreme load-bearing plane, which is coplanar with the purlin load-bearing plane located closest to it.

Korzystnie szklane panele są fotowoltaiczne.Preferably the glass panels are photovoltaic.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli każda z płatwi pośrednich jest w postaci dwóch kształtowników o zamkniętym prostokątnym przekroju poprzecznym, a płaszczyzny nośne płatwiowe są ustanowione przez górne ścianki tych kształtowników, zaś każda z płatwi skrajnych jest w postaci jednego kształtownika o zamkniętym przekroju poprzecznym a jego płaszczyzna nośna skrajna jest ustanowiona przez górną ściankę tych kształtowników.Further advantages are obtained if each of the intermediate purlins is in the form of two sections of closed rectangular cross-section and the purlin bearing planes are formed by the upper walls of these sections, and each of the extreme purlins is in the form of one section of closed cross-section and its extreme bearing plane is formed by the upper walls of these sections.

Rozwiązanie pozwala na uzyskanie translacyjnego przekrycia dachowego o kształcie zbliżonym do kopuły i jednocześnie przystosowanym do montażu na nim płaskich czworokątnych paneli fotowoltaicznych, dzięki czemu na jego bazie można tworzyć rozwiązania systemowe dotyczące m.in. fotowoltaicznych wiat parkingowych. Ponadto w rozwiązaniu możliwe jest zarówno stosowanie krokwi i rygli o kształcie łuków, jak i o kształcie krzywych łamanych poprowadzonych wzdłuż łuku, dzięki czemu jest ono bardziej uniwersalne w wykonaniu.This solution allows for the creation of a dome-like, translational roof covering that is also adapted to accommodate flat, quadrangular photovoltaic panels. This allows for the creation of system solutions, including photovoltaic parking shelters. Furthermore, the solution allows for the use of both arch-shaped rafters and transoms, as well as broken curves along the arch, making it more versatile in design.

Zadaszenie krzywoliniowe, według wynalazku, zostało bliżej wyjaśnione w przykładach wykonania przedstawionych na rysunku, na którym fig. 1, 2 i 3 - przedstawiają zadaszenie w pierwszym przykładzie wykonania, odpowiednio wrzucie izometrycznym, z boku oraz z góry, fig. 4 - zadaszenie w drugim przykładzie wykonania w rzucie z boku, fig. 5 - szczegół montażu paneli szklanych do płatwi pośredniej, fig. 6 - szczegół montażu panelu szklanego do płatwi skrajnej.The curved roofing according to the invention has been explained in more detail in the embodiment examples shown in the drawing, in which fig. 1, 2 and 3 - show the roofing in the first embodiment, respectively in an isometric view, from the side and from above, fig. 4 - the roofing in the second embodiment in a side view, fig. 5 - detail of the assembly of glass panels to the intermediate purlin, fig. 6 - detail of the assembly of the glass panel to the extreme purlin.

Zadaszenie krzywoliniowe, w pierwszym przykładzie wykonania, zawiera parę krzywoliniowych rygli pierwszych 1, usytuowanych równolegle naprzeciwko siebie, oraz parę krzywoliniowych rygli drugich 2, które również są usytuowane równolegle naprzeciwko siebie. Każdy z rygli 1, 2 jest ukształtowany wzdłuż krzywej łamanej o usytuowanych wzdłuż symetrycznego łuku odcinkach wyznaczających prostoliniowe segmenty ryglowe 3, przy czym z ryglami pierwszymi 1 połączone są krzywoliniowe krokwie 4, o kształcie łuku. Rygle pierwsze 1 oraz drugie 2 są zwrócone swoimi wierzchołkami ku górze oraz są usytuowane w płaszczyznach pionowych. Każda para sąsiadujących ze sobą krokwi 4 jest ponadto połączona płatwiami pośrednimi 5, każda z krokwi 4 sąsiadująca z jednym z rygli drugich 2 jest ponadto połączona płatwiami pośrednimi 5 z tym ryglem drugim 2. Płatwie pośrednie 5 są prostoliniowe, a każda z nich zawiera dwa kształtowniki o zamkniętych przekrojach poprzecznych. Ponadto naprzeciw każdego z segmentów ryglowych 3 usytuowana jest płatew skrajna 6, a każda para sąsiadujących ze sobą krokwi 4 jest połączona ze sobą tymi płatwiami skrajnymi 6, a każda z krokwi 4 sąsiadujących z jednym z rygli drugich jest ponadto połączona z płatwią skrajną 6 z tym ryglem drugim 2. Każda z płatwi pośrednich 5 ma dwie płaszczyzny nośne płatwiowe 7, z których każda jest ustanowiona przez górną powierzchnię jednego z kształtowników płatwi pośredniej 5. Każda z płatwi skrajnych 6 na swojej górnej powierzchni zawiera płaszczyznę nośną skrajną 8, a każda z płaszczyzn nośnych płatwiowych 7 danej płatwi pośredniej 5 jest nachylona względem pozostałej z płaszczyzn nośnych płatwiowych 7 tej płatwi pośredniej 5 i jest współpłaszczyznowa względem najbliżej niej położonej płaszczyzny nośnej płatwiowej 7 usytuowanej na położonej naprzeciwko sąsiedniej płatwi pośredniej 5, przy czym płaszczyzna nośna płatwiowa 7 sąsiadująca bezpośrednio z płaszczyzną nośną skrajną 8 jest współpłaszczyznowa z tą płaszczyzną skrajną 8. Na każdej parze sąsiadujących ze sobą współpłaszczyznowych płaszczyzn nośnych 7, 8 ułożony jest połączony z nimi płaski czworokątny szklany panel 9 fotowoltaiczny, który jest zamocowany na swoich rogach do tych płaszczyzn nośnych 7, 8 za pomocą śrub 10 przechodzących przez otwór w szklanym panelu 9 oraz osadzoną w nim uszczelkę 11 zawierającą górny i dolny kołnierz a pomiędzy uszczelką 11 a daną powierzchnią nośną 7, 8 jest podkładka 12. Pomiędzy krawędziami sąsiadujących ze sobą szklanych paneli 9 jest klej silikonowy. Zadaszenie jest osadzone na czterech słupach 13, tak że od góry z każdym słupem 13 połączony jest jeden koniec jednego z rygli pierwszych 1 oraz jeden koniec z rygli drugich 2. Kształtowniki płatwi pośrednich są ze sobą połączone łącznikami 14. Rygle 1, 2 oraz krokwie 4 mają kształt krzywych łamanych złożonych z prostoliniowych segmentów ukształtowanych wzdłuż symetrycznych łuków o jednakowych cięciwach oraz odległościach pomiędzy środkami cięciw a wierzchołkami łuku.The curved roof, in the first embodiment, comprises a pair of curved first beams 1, arranged parallel to each other, and a pair of curved second beams 2, also arranged parallel to each other. Each of the beams 1, 2 is shaped along a broken curve with segments arranged along a symmetrical arc defining rectilinear beam segments 3, with curved arc-shaped rafters 4 connected to the first beams 1. The first beams 1 and second beams 2 have their apices facing upwards and are arranged in vertical planes. Each pair of adjacent rafters 4 is further connected by intermediate purlins 5, each rafter 4 adjacent to one of the second beams 2 is further connected by intermediate purlins 5 to this second beam 2. The intermediate purlins 5 are rectilinear and each of them comprises two sections with closed cross-sections. Furthermore, opposite each of the beam segments 3 there is an extreme purlin 6, and each pair of adjacent rafters 4 is connected to each other by these extreme purlins 6, and each of the rafters 4 adjacent to one of the second beams is further connected to the extreme purlin 6 with this second beam 2. Each of the intermediate purlins 5 has two purlin bearing planes 7, each of which is formed by the upper surface of one of the intermediate purlin 5 profiles. Each of the extreme purlins 6 on its upper surface comprises an extreme bearing plane 8, and each of the purlin bearing planes 7 of a given intermediate purlin 5 is inclined in relation to the remaining of the purlin bearing planes 7 of this intermediate purlin 5 and is coplanar with the closest purlin bearing plane 7 situated on the opposite adjacent intermediate purlin 5, wherein the plane the supporting purlin 7 directly adjacent to the end supporting plane 8 is coplanar with this end plane 8. On each pair of adjacent coplanar supporting planes 7, 8 there is arranged a flat quadrangular glass photovoltaic panel 9 connected to them, which is attached at its corners to these supporting planes 7, 8 by means of screws 10 passing through an opening in the glass panel 9 and a gasket 11 embedded therein, comprising an upper and a lower flange, and between the gasket 11 and the given supporting surface 7, 8 there is a washer 12. Between the edges of the adjacent glass panels 9 there is a silicone adhesive. The roof is mounted on four pillars 13, so that from the top, each pillar 13 is connected to one end of one of the first girts 1 and one end of the second girts 2. The intermediate purlin sections are connected to each other by connectors 14. The girts 1, 2 and the rafters 4 have the shape of broken curves composed of rectilinear segments formed along symmetrical arcs with identical chords and distances between the centers of the chords and the apex of the arc.

Zadaszenie krzywoliniowe, w drugim przykładzie wykonania, zawiera rygle 1, 2 oraz krokwie 4 w kształcie symetrycznych łuków o jednakowych cięciwach oraz odległościach pomiędzy środkami cięciw oraz wierzchołkami łuku. Płatwie skrajne 6 są usytuowane bezpośrednio przy ryglu drugim 2. W pozostałym zakresie wykonanie jest takie samo, jak w przykładzie pierwszym.The curved roof, in the second embodiment, comprises girts 1, 2 and rafters 4 in the shape of symmetrical arcs with identical chords and distances between the chord centers and the arc apices. The outer purlins 6 are located directly next to the second girt 2. The remaining design is the same as in the first embodiment.

Claims

1. A curvilinear roof comprising a pair of curvilinear first girts (1) situated parallel to each other and a pair of curvilinear second girts (2) situated parallel to each other, each girt (1, 2) being formed along a symmetrical arc and being situated in a vertical plane, and the girts (1, 2) within a given pair having the same dimensions, and the first girts (1) being connected to curvilinear rafters (4), each of which is formed along an arc and is situated in a vertical plane, and between the rafters (4) and between the rafters (4) and the second girts (2) there are rectilinear intermediate purlins (5), and each of the intermediate purlins (5) comprises two inclined purlin bearing surfaces (7) with respect to each other, and one of the purlin bearing surfaces (7) is on the side of one of the adjacent intermediate purlins (5) located oppositely, and the second one is on the side of the adjacent intermediate purlin (5) located oppositely, wherein the oppositely located load-bearing planes of two adjacent purlins (5) are coplanar with each other, and on each pair of adjacent coplanar load-bearing planes (7) there is arranged and connected a flat quadrangular glass panel (9), and the glass panels are attached to the roof construction elements, characterized in that the first girts (1), the second girts (2) and the rafters (4) are turned with their tops upwards, and the extreme purlins (6) are connected to the rafters (4) directly at each of the first girts (1), each of which has one extreme load-bearing plane (8) which is coplanar with the closest located purlin load-bearing plane (7).

2. Roofing according to claim 1, characterized in that the glass panels (9) are photovoltaic.

3. Roofing according to claim 1 or 2, characterized in that each of the intermediate purlins (5) is in the form of two sections with a closed rectangular cross-section, and the purlin bearing planes (7) are formed by the upper walls of these sections, and each of the extreme purlins (6) is in the form of one section with a closed cross-section, and its extreme bearing plane (8) is formed by the upper wall of these sections.