RO121654B1 - Construcţie acoperiş-tavan, compozită, dublu pretensionată, cu intrados plan, pentru construcţii industriale cu deschidere mare - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un element de construcţie de formă alungită, conceput pentru a susţine sarcini, format din beton combinat cu o structurămetalică cu zăbrele, respectiv la o construcţie compusă, acoperi? ?i tavan, dublu pretensionată, cu intrados plan, utilizată la construcţiile industriale cu deschidere mare. Construcţia are în alcătuire o grindă din oţel (2), superioară, înclinată sau de formă arcuită, separatăîn două părţi simetrice, fixată pe ni?te elemente verticale (3) care sunt încorporate într-o placă din beton (1) pretensionată centric într-un cofraj (6), cele două părţi simetrice ale grinzii din oţel (2) fiind pretensionate prin intermediul unei pene (7) amplasate, prin împingere ?i depărtare, în deschizătura centrală dintrecele două părţi ale grinzii din oţel (2) ?i fixată de acestea prin sudură.

Description

Invenția se referă la un element de construcție de formă alungită, conceput pentru a susține sarcini, format din beton combinat cu o structură metalică cu zăbrele, respectiv la o construcție compusă, acoperiș și tavan, dublu pretensionată, cu intrados plan, utilizată la construcțiile industriale cu deschidere mare.

Construcțiile acoperiș-tavan, compozite, dublu pretensionate, având tavane cu intradosuri plane, sunt elemente prefabricate de susținere plane spațiale, pentru realizarea de construcții industriale cu deschidere mare, care rezolvă mai multe probleme tehnice, parțiale, intenționând să realizeze următoarele: să construiască intradosuri plane, în construcții cu deschidere mare, eliminând în general o vedere inestetică a acoperișului construcției din interiorul clădirii; să elimine spațiul inutil dintre grinzile înclinate ale acoperișului; să reducă volumul încălzit inutil al interiorului; să formeze spații ventilate în mod natural între tavan și acoperiș, lucru care economisește energia pentru încălzire; să permită ghidarea instalațiilor în mod invizibil prin spațiul mic din pod; să rezolve siguranța muncii la înălțime și să crească viteza de construire a acoperișurilor-tavane, cu deschideri mari, prin utilizarea de elemente panouri mari, dar relativ ușoare.

Soluția problemelor tehnice menționate mai sus este concentrată pe soluția problemei tehnice constructive de a asigura capacitatea portantă, caracteristici adecvate de folosință și durabilitatea construcției, prevenind încovoieri și lățimi prea mari ale crăpăturilor plăcii de beton subțiri a intradosului.

Utilizarea de plăci intrados obișnuite din beton armat va reduce deschiderea acestor construcții subțiri și va determina nefiabilitatea caracteristicilor de folosință pe termen lung, ale construcției.

încovoierile prea mari ale plăcii intrados din oțel armat pot fi reduse prin aplicarea unei construcții superioare mai rigide sau pot fi compensate prin contra-încovoiere în formă, dar aceasta ar fi doar un mod neeconomic și nefiabil de a reduce încovoierile și, prin aceasta, problema crăpăturilor ar rămâne nerezolvată.

Placa intrados de beton armat, aplicată la o deschidere mare, suferă o mare tensiune, care provoacă crăpături și continuarea acestora datorită cedării lente și micșorării betonului, prin aceasta mărimea încovoierii crește interactiv pe măsură ce lățimea crăpăturilor crește. Crăpătura inițială din placa intradosului datorată combinației dintre o forță axială de tensiune și momente de încovoiere locale mici, concentrate local în puncte unde construcția superioară este conectată la placa intradosului, care cresc în lățime în timp, în loc să se distribuie în lungul întregii lungimi a plăcii intradosului, care ar fi mult mai de dorit în comportamentul betonului armat.

Problema este concentrată, prin urmare, asupra metodei adecvate de pretensionare, care poate contracara fiabil și durabil încovoierile mari și elimina sau reduce crăparea betonului în placa intrados puternic tensionată, metodă de pretensionare care provoacă încovoierea ascendentă a plăcii intrados de beton și introduce în aceasta o forță de compresie.

Această problemă nu poate fi rezolvată de metodele obișnuite de pretensionare a betonului, datorită specificității acestor construcții, unde forța de pretensionare centrică aplicată centrului de greutate a plăcii intradosului, datorită excentricității mici față de centrul de greutate al secțiunii transversale globale, poate doar să influențeze crăpăturile din placa intradosului și, practic, nu influențează încovoierile.

Tehnicile obișnuite de pretensionare introduc forța de compresie într-o construcție din grinzi sau grinzi cu zăbrele și beton sub centrul de greutate al secțiunii transversale a betonului care, datorită geometriei specifice, determină încovoierea ascendentă a elementului, rezolvând simultan problema încovoierilor și problema crăpării betonului.

RO 121654 Β1

Construcția de acoperiș-tavan, compozită, cu intrados plan, specifică, datorită faptului 1 că centrul de greutate al secțiunii transversale globale este plasat cu o excentricitate mică, neglijabilă, față de placa intrados, nu poate fi pretensionată prin metoda de pretensionare 3 obișnuită, introducând forța de compresie în corpul de beton pentru a obține contra-încovoierea ascendentă a plăcii intradosului și închiderea simultană a crăpăturilor 5 acesteia.

Introducerea unei asemenea forțe de pretensionare la o excentricitate sub centrul de 7 greutate al secțiunii transversale ar necesita poziționarea centrului de greutate al toronului sub nivelul plăcii intrados, care ar distruge intradosul plan. 9

Aplicarea pretensionării centrice, care ar introduce forța de compresie în centrul de greutate al plăcii intrados, datorită excentricității mici, va influența doar crăpăturile, dar nu in- 11 fluențează deloc încovoierile. Problema tehnică suplimentară, la deschiderile mari, este stabilizarea construcției superioare zvelte, împotriva flambajului lateral, pe întreaga sa lungime, 13 care poate provoca instabilitatea acesteia și dărâmarea întregii construcții.

Prezenta invenție se referă la construcții acoperiș-tavan, compozite, specifice, unde 15 nu sunt cunoscute soluții similare. Toate avantajele date de prezenta invenție sunt permise datorită soluției de pretensionare care le face aplicabile la deschideri mari, adecvate pentru 17 construirea de clădiri industriale.

Toate metodele obișnuite de pretensionare a betonului sunt adaptate la specificități 19 ale betonului cu forme adaptate ale secțiunii transversale, unde introducerea forței de pretensionare în zona inferioară a grinzilor, grinzilor cu zăbrele sau plăcilor, datorită forței de 21 compresie, care acționează la o excentricitate sub centrul de greutate al secțiunii transversale, rezolvă simultan problema încovoierilor și crăpăturilor. în construcția clădirilor 23 din oțel sunt obișnuite mai multe moduri de pretensionare, unde anumite elemente ale grinzilor cu zăbrele sunt forțate mecanic sau termic să introducă efecte de pretensionare. 25

Metodele de pretensionare menționate mai sus sunt cunoscute și sunt aplicate construcțiilor dintr-un singur material, adaptate astfel la caracteristicile specifice ale acestora. 27 Aceste construcții, datorită specificității lor, rezultată din faptul că au drept material compozit elemente făcute din beton și oțel, nu pot fi comparate, sub criteriul efectelor pretensionării, 29 cu cele obișnuite, unde sunt aplicate mai multe soluții tehnice în același sens, pentru a introduce forța de pretensionare sub centrul de greutate al secțiunii transversale. 31

Prezenta invenție rezolvă pretensionarea construcțiilor de acoperiș-tavan, compozite, cu intrados plan, specifice, pentru construirea de clădiri industriale cu deschidere mare cu 33 anumite avantaje.

Prezența intradosului plan în construcții cu deschidere mare elimină în general o ve- 35 dere inestetică către acoperișul construcției, dinspre interiorul clădirii, aceste construcții, mai puțin la utilizarea generală pentru industria grea și depozite, devin adecvate pentru industria 37 ușoară, magazine și altele asemenea. Intradosurile prefabricate sunt finisate și nu necesită muncă suplimentară la poziție. 39

Spațiul inutil dintre grinzile înclinate ale acoperișului, eliminat, reduce volumul încălzit al interiorului și economisește energia pentru încălzire. 41

Podul ventilat natural, care este simplu termoizolat cu carton în suluri, îmbunătățește izolația acoperișului și este permisă ghidarea invizibilă a tuturor instalațiilor prin spațiul mic 43 din pod, cu acces asigurat pentru întreținerea lor, în loc să fie ghidate, ca de obicei, în mod vizibil, pe pereți și alte părți interioare. 45

Siguranța muncii la înălțime în timpul asamblării, a muncilor de acoperire a acoperișului este îmbunătățită, deoarece toate operațiunile sunt realizate pe o suprafață plană 47 a plăcilor intrados, unde este permis lucrul într-o poziție naturală, în picioare.

RO 121654 Β1

Utilizarea elementelor panou mari, tip placă, care acoperă porțiuni mari ale acoperișului dintr-o dată, au multe avantaje în comparație cu multe metode de construcție obișnuite, unde sunt utilizate grinzi principale și secundare.

Pentru a realiza avantajele menționate mai sus, ale acestor construcții cu deschidere mare, problema este concentrată pe soluția tehnică constructivă a modului în care se poate asigura capacitatea portantă, caracteristicile adecvate de folosință și durabilitatea construcției. Problema este rezolvată de dubla pretensionare prin combinația a două metode independente de pretensionare, unde una reduce încovoierile plăcii intrados de beton a construcției, iar cealaltă elimină sau reduce crăparea acesteia datorită tensiunii mari.

Pentru o mai bună înțelegere a problemei tehnice, care este rezolvată de această invenție, pe modelul simplificat din fig. 1 și 2, metoda de pretensionare obișnuită este comparată cu pretensionarea aplicată construcțiilor cu tavan-acoperiș compozite cu intrados plan.

Prin metode obișnuite de pretensionare a grinzilor sau grinzilor cu zăbrele, arătate în fig. 1, forța de compresie Po este introdusă sub centrul de greutate al centrului de greutate al betonului T, la excentricitatea e, în zona de tensiune sau în afara ei, împingând capetele grinzii către poziția de mijloc a deschiderii, producând prin aceasta momentul negativ de torsiune M = e x Po, care provoacă încovoierea ascendentă a grinzii u. Printr-o asemenea pretensionare, încovoierea ascendentă reduce încovoierea descendentă a încărcării exterioare aplicate și, prin aceasta, simultan, forța de compresie aplicată Nt închide crăpăturile din zona de tensiune a grinzii.

Această metodă nu este aplicabilă la construcțiile specifice, compozite, acoperiș-tavan, care cuprind placa intrados largă, cu centrul de greutate al întregii secțiuni transversale poziționat jos. Aplicarea plăcii intrados grele din beton, pentru partea inferioară a construcției cu părți superioare din oțel, ușoare, pare să fie ilogică, deoarece oțelul, care adesea are probleme de stabilitate, suferă o compresie ridicată, iar betonul, care poate susține doar o mică parte din tensiune, este expus unei tensiuni considerabile. Cu toate acestea, această alegere este prețul care trebuie plătit pentru realizarea intradosului plan și a avantajelor acestuia. Din cauza unei asemenea alegeri ilogice pentru încărcare-portanță, această pretensionare va necesita mai multe cheltuieli decât pretensionarea obișnuită a betonului. Introducerea forței de pretensionare Po sub centrul de greutate al secțiunii transversale va necesita coborârea toronului sub placa intrados ceea ce va strica efectul intradosului plan.

Principiul de pretensionare al prezentei invenții, arătat în fig. 2, prezintă un fel de inversare a celui obișnuit.

Efectul încovoierii ascendente u este obținut prin împingerea părții superioare a construcției separate în mijloc, din porțiunea de mijloc către capete, prin aceasta forța de pretensionare de compresie Po acționând la excentricitatea e față de centrul de greutate al betonului cu secțiune transversală T.

în ambele metode comparate, a fost realizat momentul negativ de încovoiere M = e x Po, care produce o încovoiere ascendentă u a plăcii intrados. Dar deoarece prin pretensionarea obișnuită se introduce în placa intrados forța de compresie dorită aplicată Nt, în alt caz, prin împingerea părții superioare a construcției către capetele acesteia, s-a introdus forța de tensiune nedorită Nv, care trebuie redusă sau eliminată printr-o pretensionare suplimentară și acesta este prețul care trebuie plătit pentru a realiza intradosul plan.

Fig. 3 arată, la același model, această a doua pretensionare centrică, suplimentară, care introduce forța de compresie Nt1 în placa intrados, prin care elimină tensiunea, datorită atât încărcării exterioare, cât și a primei pretensionări, arătate în fig. 2. Această a doua

RO 121654 Β1 pretensionare nu produce momente de încovoiere, deoarece acționează la o excentricitate 1 neglijabilă față de centrul de gravitate al betonului și nu corespunde încovoierilor realizate de pretensionarea anterioară. 3

Astfel, problema tehnică a controlului crăpăturilor și încovoierilor din construcție este rezolvată prin două metode independente de pretensionare. 5

Pe modelul real din fig. 4, este ilustrată executarea practică a ambelor metode de pretensionare. 7

Construcția acoperiș-tavan, compozită, dublu pretensionată, cu intrados plan, pentru construcții industriale cu deschidere mare, are în alcătuire o grindă din oțel, superioară, 9 înclinată sau de formă arcuită, separată în două părți simetrice, fixată pe niște elemente verticale care sunt încorporate într-o placă din beton pretensionată centric într-un cofraj, cele 11 două părți simetrice ale grinzii din oțel fiind pretensionate prin intermediul unei pene amplasate, prin împingere și depărtare, în deschizătura centrală dintre cele două părți ale grinzii 13 din oțel și fixată de acestea prin sudură.

Se prezintă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu 15 fig.1...7, care reprezintă:

- fig. 1 ilustrează, pe modelul simplificat, principiul metodei de pretensionare obiș- 17 nuită, prin introducerea forței de pretensionare de compresie sub centrul de greutate al secțiunii transversale și arată forțele interne dezvoltate: 19

- fig. 2 ilustrează, pe modelul simplificat, principiul metodei de pretensionare prin introducerea forței de pretensionare de compresie prin împingerea și depărtarea construcției 21 superioare, deasupra centrului de greutate al secțiunii transversale și arată forțele interne dezvoltate; 23

- fig. 3 arată, pe modelul simplificat, pretensionarea suplimentară centrică în placa intrados de construcție și arată forțele interne dezvoltate; 25

- fig. 4 este vederea laterală a unui model real, arătând metodele de pretensionare necesare de ilustrat și elementele constitutive; 27

- fig. 5 este secțiunea transversală a construcției cu elementele constitutive ale acesteia; 29

- fig. 6 este detaliul construcției superioare întrerupte unde se aplică forța de pretensionare; 31

- fig. 7 prezintă modul în care se previne flambajul construcției superioare.

Construcția acoperiș-tavan cuprinde o grindă din oțel 2, superioară, despărțită la ju- 33 mătatea deschiderii și fixată pe niște elemente verticale 3 de asamblare, care sunt încorporate într-o placă din beton 1. La punctul de rupere din mijlocul deschiderii, există un re- 35 per cu o pană 7 verticală prin care se pretensionează partea superioară a construcției și apoi se interconectează. Ambele jumătăți ale construcției superioare sunt poziționate mai întâi pe 37 un cofraj 6 pentru turnarea plăcii din beton 1.

Niște toroane 4 din oțel, ce servesc la susținerea la distanță a plaselor de armătură 39 sudate, sunt pretensionate în cofrajul 6, fiind trecute mai întâi prin niște găuri 5 prevăzute la capetele inferioare ale elementelor verticale 3 pentru a lega elementele verticale 3 de placa 41 din beton 1, după care placa 1 se betonează. După ce betonul s-a întărit, toroanele 4 pretensionate sunt eliberate din cofrajul 6, astfel încât placa din beton 1 devine supusă forței de 43 compresie. Construcția este acum pretensionată cu prima etapă.

Grinda din oțel 2 este încorporată acum în placa intrados din beton 1 și este protejată 45 împotriva flambajului prin niște elemente laterale 9 ancorate în placa din beton 1. Placa din beton 1 este acum sub eforturi de compresie, așa cum este arătat în fig. 1, dar nu suferă 47 încovoiere ascendentă.

RO 121654 Β1

Acum trebuie aplicată pretensionarea suplimentară, prin intermediul principiului arătat în fig. 2. La jumătatea deschiderii grinzii din oțel 2, superioare, se poziționează pana 7, din oțel, în canalele de legătură încorporate în ambele capete ale părților separate și se pregătește un dispozitiv de acționare 8 care împinge pana 7.

Acționarea penei 7 din oțel în interiorul reperului provoacă împingerea ambelor părți separate ale grinzii din oțel 2, superioare, către capetele plăcii din beton 1, introducând forța de tensiune în aceasta, dar placa din beton 1 este supusă deja compresiei anterioare datorită primei pretensionări.

Prin acționarea penei 7 în interiorul reperului, ambele părți separate ale grinzii din oțel 2 sunt pretensionate și, prin aceasta, se controlează forța introdusă prin măsurarea încovoierii ascendente a plăcii din beton 1 la mijlocul deschiderii și măsurarea forței de acționare a penei 7 prin presiunea manometrică asupra dispozitivului de acționare 8. Din rezultatele acestor două măsurători, poate fi calculată cu fiabilitate forța introdusă.

Forța de compresie introdusă de prima pretensionare trebuie să fie într-o asemenea măsură, încât după scăderea tensiunii datorate celei de-a doua pretensionări, să mai rămână suficientă rezervă de compresie, unde după scăderea tensiunii datorită încărcării exterioare aplicate, în placa din beton 1 rămâne tensiune sub limita admisă sau este eliminată către zero.

Construcțiile acoperiș-tavan compozite, dublu pretensionate, cu intrados plan se intenționează a fi folosite pentru construirea de clădiri industriale cu deschideri mari și construcții cu deschidere mare, similare. Datorită soluțiilor lor specifice, sunt multe avantaje atunci când se compară cu anumite sisteme de construcție uzuale, cum ar fi: elementele mari tip placă rezolvă deodată atât acoperișul, cât și tavanul cu intrados finisat. Un intrados estetic închide spațiul neutilizat dintre grinzile înclinate ale acoperișului și reduce volumul încălzit al interiorului, care duce la economisirea energiei de încălzire.

Se formează un spațiu ventilat natural dintre acoperiș și tavan, care permite ghidarea invizibilă a tuturor tipurilor de instalații care trebuie ghidate prin spațiul mic din pod, în loc să fie ghidate prin interiorul construcției și care este mai scump.

Utilizarea elementelor mari panou, tip placă, care acoperă porțiuni mari ale acoperișului dintr-o dată are multe avantaje comparativ cu multe metode de construcție obișnuite, unde se utilizează grinzi principale și secundare. Un intrados estetic închide spațiul inutil dintre grinzile înclinate ale acoperișului și reduce volumul încălzit al interiorului, care economisește energia de încălzire.

Este asigurată siguranța muncii la înălțime în timpul construirii, după ce plăcile intrados sunt asamblate, unde izolația termică poate fi plasată pe placa plană largă, fiind permis lucrul în poziție în picioare, fără a mai fi nevoie urcatul pe grinzi. Costurile reduse ale acestor construcții este datorat faptului că plăcile acoperiș-tavan care cuprind intrados finisat final sunt simultan construcția de susținere, cu puțin material consumat. Metoda de pretensionare cu împingere și depărtare este ieftină, construcția acoperiș-tavan cu panouri largi, care sunt asamblate repede, acoperă porțiuni mari din acoperiș dintr-o dată, iar raportul dintre suprafață și volum al acestor elemente este adecvat pentru întărirea rapidă a betonului cu abur, care permite o producție rapidă.

Datorită avantajelor menționate mai sus, ale intradosurilor plane pe care poate fi plasată o termoizolație cu adâncime arbitrară, aproape de spațiul îngust, ventilat natural al podului, aceste construcții sunt adecvate pentru clădiri cu interioare bine climatizate, cum ar fi industrie precisă, piețe mari și clădiri similare.

Claims (4)

1. Revendicări 1

   1. Construcție acoperiș-tavan, compozită, dublu pretensionată, cu intrados plan, 3 pentru construcții industriale cu deschidere mare, caracterizată prin aceea că are în alcătuire o grindă din oțel (2), superioară, înclinată sau de formă arcuită, separată în două părți 5 simetrice, fixată pe niște elemente verticale (3) care sunt încorporate într-o placă din beton (1) pretensionată centric într-un cofraj (6), cele două părți simetrice ale grinzii din oțel (2) 7 fiind pretensionate prin intermediul unei pene (7) amplasate, prin împingere și depărtare, în deschizătura centrală dintre cele două părți ale grinzii din oțel (2) și fixată de acestea prin 9 sudură.
2. 2. Construcție acoperiș-tavan, compozită, dublu pretensionată, cu intrados plan, con- 11 form revendicării 1, caracterizată prin aceea că elementele verticale (3) sunt prevăzute, la capetele inferioare, cu niște găuri (5) prin care sunt fixate niște toroane (4) pretensionate, ce 13 servesc la susținerea la distanță a plaselor de armătură sudate în cofraj (6).
3. 3. Construcție acoperiș-tavan, compozită, dublu pretensionată, cu intrados plan, con- 15 form revendicării 1, caracterizată prin aceea că grinda din oțel (2) este protejată împotriva flambajului prin niște elemente laterale (9) ancorate în placa din beton (1). 17
4. 4. Construcție acoperiș-tavan, compozită, dublu pretensionată, cu intrados plan, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că pana (7) induce o forță de pretensionare 19 (Po)în grinda din oțel (2) care acționează la o excentricitate (e) deasupra centrului de greutate al secțiunii transversale totale (T) a construcției compozite. 21