SE442756B

SE442756B - BERLAG

Info

Publication number: SE442756B
Application number: SE8008275A
Authority: SE
Inventors: L I Ingvarsson
Original assignee: Dobel Ab
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1980-11-26
Publication date: 1986-01-27
Also published as: FI70445C; NO813935L; DK501481A; FI813593L; DK152552C; SE8008275L; DK152552B; FI70445B

Abstract

A floor 1 or floor element 16, specifically for smaller houses and industrial premises, constructed from parallel lightweight girders 2 at a distance apart and gas concrete 3. The lightweight girders 2 serve as a load- absorbing element, whilst the gas concrete 3 acts as bulk- forming and surface-forming material. The lightweight girders 2 are wholly embedded in the gas concrete 3. This means that the risk of bulging of part-surfaces and rotation of the lightweight girders 2 is eliminated. The load-absorbing capacity of the girders is in this case limited only by the strength characteristics of the incorporated material. By choosing gas concrete 3 with low specific gravity and hence low heat transmission coefficient and girders with reduced cold bridge effect, a heat-insulating floor can be obtained.

Description

sooszvs-3 2 10 15 20 25 30 35 40 Att bocka balkar av tunnplåt har vunnit mer och mer terräng inom framför allt de områden där belastningarna är begränsade. Enligt Statens Stålbyggnads- kommittës "Normer för tunnplåtkonstruktioner 79", StBK-5, avses med tunnplåt stål- och aluminiumplåt med en tjocklek mindre än 4 mm. sózvs-3 2 10 15 20 25 30 35 40 Bending sheet metal beams has gained more and more ground, especially in areas where loads are limited. According to the Swedish Steel Construction Committee's "Standards for sheet metal structures 79", StBK-5, sheet metal refers to steel and aluminum sheet with a thickness of less than 4 mm.

Tunnplåtkonstruktionens lastupptagande förmåga begränsas oftast i mindre grad av materialets hållfasthetsegenskaper utan fast mera av tendensen till buckling av delytor. En konventionell Z- eller U-formad tunnplåtbalk löper exempelvis stor risk för buckling både i liv och tryckt fläns långt innan mate- rialets sträckgräns överskrids. Aven vridning av balkarna förekommer. Även andra s k lättbalkar kan komma till användning i bärlag där materia- let ej helt utgörs av plåt i liv. Som exempel kan nämnas board. Även dessa är utsatta för buckling både i board och plåt.The load-bearing capacity of the sheet metal structure is usually limited to a lesser extent by the strength properties of the material but more firmly by the tendency to buckle of partial surfaces. A conventional Z- or U-shaped sheet metal beam, for example, runs a high risk of buckling both in the web and in the printed flange long before the yield strength of the material is exceeded. Twisting of the beams also occurs. Other so-called light beams can also be used in base layers where the material does not consist entirely of sheet metal in life. An example is board. These are also prone to buckling in both board and sheet metal.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN: Det har nu överraskande visat sig att man praktiskt taget kan eliminera risken för buckling i bärlag eller bärlagselement genom att som material runt balkarna i bärlaget använda sig av porbetong. Därmed kan belastningen på bär- laget ökas betydligt samtidigt som man erhåller bärande ytor, viss värme- och ljudisolering m m. Använder man skumbetong, d v s porbetong med slutna porer, erhålls dessutom tillräcklig fuktspärr. Uppfinningen kommer närmare att be- skrivas i efterföljande mer utförliga beskrivning, exempel, patentkrav samt i bifogade 4 figurer, varav figur 1 visar i genomskärning ett bärlag bestående av ytarmerad porbetong och Z-balkar av tunnplåt och figur 2 en genomskärning av ett bärlagselement bestående av skumbetong och balkar enligt svenska patent- ansökan 7906353-3, figur 3 och 4 "nakna" tunnplåtbalkar respektive ett bärlags- element uppbyggt av två tunnplåtbalkar och porbetong under provbelastning.SUMMARY OF THE INVENTION: It has now surprisingly been found that the risk of buckling in base layers or base elements can be virtually eliminated by using aerated concrete as the material around the beams in the base layer. Thus, the load on the substructure can be significantly increased while obtaining load-bearing surfaces, some heat and sound insulation, etc. If foam concrete is used, ie aerated concrete with closed pores, a sufficient moisture barrier is also obtained. The invention will be described in more detail in the following more detailed description, examples, claims and in the attached 4 figures, of which figure 1 shows in cross-section a base layer consisting of reinforced aerated concrete and Z-beams of sheet metal and figure 2 a cross-section of a base layer element consisting of foam concrete and beams according to Swedish patent application 7906353-3, figures 3 and 4 "bare" sheet metal beams and a base element made up of two sheet metal beams and aerated concrete under test load.

UTFURLIGARE BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN: Det är ett känt faktum att vid lättbalkar, 2, där liven, 5, eller flänsar- na, 6, utgörsav tunnplåt, board eller dylika material, en utbuckling av dessa sker innan den teoretiska materialbrottspänningen för materialet ifråga upp- nås. Det är också känt att det behövs relativt små krafter för att förhindra utbucklingen. Enligt uppfinningen hindras utbucklingen i livet, 5, och flänsar- na, 6, genom att man runt balken, 2, gjuter porbetong, 3. Porbetongen, 3, får dessutom helt fylla området mellan balkarna, 2, i bärlaget, 1, eller bärlags- elementet, 16. Huruvida man skall konstruera bjälklaget i element eller ej beror på omständigheterna och den sorts porbetong man använder. Skall porbe- I tongen, 3, tillverkas genom jäsning, såsom högtrycksånghärdad gasbetong, är givetvis enda möjligheten att sammanfoga bjälklaget av bärlagselement, 16, som tillverkas i fabrik i avsedda längder och sedan monteras på plats.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION: It is a known fact that in light beams, 2, where the webs, 5, or the flanges, 6, consist of sheet metal, board or similar materials, a bulging of these takes place before the theoretical material breaking stress of the material in question. reached. It is also known that relatively small forces are needed to prevent buckling. According to the invention, the bulging in the web, 5, and the flanges, 6, is prevented by casting aerated concrete around the beam, 2, 3. The aerated concrete, 3, may also completely fill the area between the beams, 2, in the base layer, 1, or base layer - the element, 16. Whether or not to construct the floor in elements depends on the circumstances and the type of aerated concrete used. Should the aerated concrete, 3, be manufactured by fermentation, such as high-pressure vapor-hardened aerated concrete, the only possibility is of course to join the floor of supporting elements, 16, which are manufactured in the factory in the intended lengths and then assembled on site.

Ett annat sätt att tillverka porbetong, 3, är att använda ett luftporbil- dande tillsatsmedel i cement-vattenblandningen och sedan piska in luft i denna .--.-_ 10 15 20 25 30 35 40 a 8008275-3 blandning till lämplig mängd. Vill man ha en hållfastare porbetong, 3, mins- kas luftinblandningen och vice versa. Densiteten kan vid lämpliga tillsatser och med lämplig maskin nedbringas till 200 kg/m3 men kan också fås att stiga till 900 kg/m3. Det säger sig självt att om man vill åstadkomma så lågt värme- genomgångstal som möjligt skall man hålla nere densiteten, men då på bekostnad av hållfastheten. Porbetong, 3, framställd genom luftinblåsning i cement-vatten- blandning med luftbildande tillsatsmedel, brukar benämnas skumbetong. Skumbe- tongen, i motsats till den värmeexpanderande porbetongen, har helt slutna porer.Another way of making aerated concrete, 3, is to use an air pore-forming additive in the cement-water mixture and then whip air into this mixture to a suitable amount. If you want a stronger aerated concrete, 3, the air mixture is reduced and vice versa. The density can be reduced to 200 kg / m3 with suitable additives and with a suitable machine, but can also be made to rise to 900 kg / m3. It goes without saying that if you want to achieve as low a heat transfer rate as possible, you must keep the density down, but then at the expense of the strength. Aerated concrete, 3, produced by air blowing in a cement-water mixture with air-forming additives, is usually referred to as foam concrete. The foam concrete, in contrast to the heat-expanding aerated concrete, has completely closed pores.

Detta kan vara till fördel då denna inte släpper igenom fukt, och eventuell be- handling av bjälklaget för att åstadkomma en fuktspärr blir därför onödig.This can be advantageous as it does not let moisture through, and any treatment of the floor to achieve a moisture barrier therefore becomes unnecessary.

Bärlag, 1, av skumbetong kan sammansättas av bärlagselement, 16, eller gjutas hela på plats. Formsättningen blir p g a bärlagets, 1, lätthet enkel, och till- verkningen av skumbetong är lätt och fordrar inga mer komplicerade hanterings- anordningar. För att motverka ytsprickor brukar porbetongen, 3, ytarmeras, 4.Base layer, 1, of foam concrete can be composed of base layer elements, 16, or cast whole in place. Due to the lightness of the base layer, 1, the design is simple, and the production of foam concrete is light and does not require any more complicated handling devices. To counteract surface cracks, the aerated concrete, 3, is usually reinforced, 4.

Hos vissa bjälklag önskar man att värmegenomsläppligheten skall vara så låg som möjligt. Detta gäller till exempel vid källar- eller vindbjälklag i villor. För att undvika köldbryggor använder man sig av tunnplåtbalkar, 2, med genombrutna liv, såsom exempelvis balk enligt svenska patentansökan 7700181-8 eller 7601416-1. Porbetongens, 3, tjocklek får också avstämmas mot dess densitet och lagrets bärighet och krav på värmeisolation. En annan lätt- balkskonstruktion med mycket liten köldbryggeeffekt omnämns i svenska patentan- sökan 7906353-3.Denna är uppbyggd såsom ett rektangulärt rör, 7, med de två li- ven, 5, av board och flänsarna, 6, av tunnplâtprofiler. För att öka denna balks, 1, bärighet genom att eliminera bucklingsrisken fylls här håligheten i röret, 7, också med porbetong.In some floors, it is desired that the heat permeability be as low as possible. This applies, for example, to basement or attic floors in villas. To avoid cold bridges, sheet metal beams, 2, with openwork webs are used, such as, for example, beams according to Swedish patent application 7700181-8 or 7601416-1. The thickness of aerated concrete, 3, may also be adjusted to its density and the bearing capacity of the layer and the requirement for thermal insulation. Another light beam construction with very little cold bridge effect is mentioned in Swedish patent application 7906353-3. This is constructed as a rectangular pipe, 7, with the two webs, 5, of board and the flanges, 6, of sheet metal profiles. To increase the bearing capacity of this beam, 1 by eliminating the risk of buckling, the cavity in the pipe, 7, is also filled here with aerated concrete.

EXEMPEL: För att jämföra hur mycket ett bärlagselement, 16, med 2 i porbetong, 3, ingjutna balkar, 2, tål i förhållande till 2 balkar, 2, som ej var ingjutna gjordes följande försök, figur 3 och 4. 4 st Z-formade lättbalkar, 2, tillverkades av 2 mm stâlplât. balkarna, 2, var 200 mm och längden 5000 mm.EXAMPLE: To compare how much a base course element, 16, with 2 in aerated concrete, 3, cast-in beams, 2, can withstand in relation to 2 beams, 2, which were not cast in, the following experiments were made, figure 3 and 4. 4 pcs Z- shaped light beams, 2, were made of 2 mm steel plate. the beams, 2, were 200 mm and the length 5000 mm.

I första, figur 3, försöket lades 2 balkar, 2, upp symmetriskt och hori- sontellt på 2 stöd, 8, av fyrkantrör vinkelrätt mot stödens, 8, parallella längdriktning. Avståndet mellan stöden, 8, var 4700 mm och mellan balkarna, 2, 600 mm. Mitt på balkarna, 2, med ett inbördes avstånd av 2250 mm och paral- lellt med stöden, 8, lades först två lastreglar, 9, och ovanpå dessa i balkar- nas, 2, riktning och mitt emellan dessa en I-balk, 10. I-balken, 10, belasta- des mitt emellan lastreglarna, 9, successivt med vikter, 11, samtidigt som maxi- mala nedböjningen av balkarna, 2, uppmättes. Nedböjningen växte i stort sett rätlinjigt med lasten, 11, från 0 till 40 mm vid 34,0 kN. Vid 38,0 kN kollap- sade balkarna, 2, genom utbuckling.In the first, Figure 3, experiment, 2 beams, 2, were laid symmetrically and horizontally on 2 supports, 8, of square tubes perpendicular to the parallel longitudinal direction of the supports, 8. The distance between the supports, 8, was 4700 mm and between the beams, 2, 600 mm. In the middle of the beams, 2, with a mutual distance of 2250 mm and parallel to the supports, 8, two load bars, 9, were first laid, and on top of these in the direction of the beams, 2, and between them an I-beam, 10 The I-beam, 10, was loaded midway between the load bars, 9, successively with weights, 11, while the maximum deflection of the beams, 2, was measured. The deflection grew substantially rectilinearly with the load, 11, from 0 to 40 mm at 34.0 kN. At 38.0 kN, the beams, 2, collapsed due to buckling.

Höjden på 8008275-3 10 I andra försöket, figur 4, ingöts balkarna symmetriskt i porbetong, 3, till ett element, 12, med bredden 1200 mm och höjden 250 mm. Porbetongen, 3, hade en volymvikt av 516 kg/m3 och var framställd genom att i en blandning av vatten, cement och skumbildare inblåsts luftbubblor med hjälp av en för ända- målet speciellt utformad maskin. Såväl vid över-, 13, som underytan, 14, av elementet, 16, ingöts armeringsnät, 15, ca 5 mm under ytan, 13, 14. Provbe- lastningen utfördes på samma sätt som vid nakna balkar, 2, enligt ovan. Påpekas bör att såväl stöd, 8, som lastreglar, 9, var 1200 mm långa och således räckte över hela elementets, 16, bredd. Även här växte nedböjningen i stort sett rät- linjigt med lasten från 0 till 17 mm vid 34,0 kN och 27 mm vid 49 kN last.The height of 8008275-3 In the second experiment, figure 4, the beams were cast symmetrically in aerated concrete, 3, into an element, 12, with a width of 1200 mm and a height of 250 mm. The aerated concrete, 3, had a bulk density of 516 kg / m3 and was produced by blowing air bubbles into a mixture of water, cement and foam former by means of a machine specially designed for the purpose. Both at the upper, 13, and lower surface, 14, of the element, 16, reinforcement mesh, 15, approx. 5 mm below the surface, 13, 14 were cast. It should be pointed out that both the support, 8, and the load bars, 9, were 1200 mm long and thus extended over the entire width of the element, 16. Here, too, the deflection grew almost rectilinearly with the load from 0 to 17 mm at 34.0 kN and 27 mm at 49 kN load.

Skjuvbrott uppstod vid stöden, 8, vid 64,0 kN.Shear fracture occurred at the supports, 8, at 64.0 kN.

Exemplet visar att balkar, 2, ingjutna i porbetong, 3, tål en last som är nära dubbelt så stor son nakna balkar, 2, vid en nedböjning som är ungefär hälf- ten så stor. Lättbalkarnas, 2, teoretiska sträckgränslast vid oreducerat tvär- snitt har framräknats till 72,6 kN. Porbetongen, 3, förstyvar således lättbal- ken, 2, så att stålets sträckgränsområde i deﬂß fall utnyttjades till 88 % mot 52 % vid nakna balkar, 2, där utbucklingen ej förhindrades på något sätt.The example shows that beams, 2, cast in aerated concrete, 3, can withstand a load that is close to twice as large as bare beams, 2, at a deflection that is about half as large. The light beams', 2, theoretical yield strength at unreduced cross-section has been calculated to be 72.6 kN. The aerated concrete, 3, thus stiffens the lightweight beam, 2, so that in the stål ß cases the tensile strength of the steel was utilized to 88% against 52% for bare beams, 2, where the bulging was not prevented in any way.

Claims

5 8008275-3 Patent claim

Base layer (1) or base layer element (16), made up of parallel light beams (2) at a distance from each other and made of sheet metal, the wall thickness of which does not exceed 4 mm, characterized in that as surface and volume-forming means between the light beams ( 2) aerated concrete (3) is used with a density between 200 and 900 kg / m3 and where the light beams (2) are enclosed in the aerated concrete (3) for buckling and rotation prevention purposes.

Base layer (1) or base layer element (16) according to claim 1, characterized in that the aerated concrete (3) consists of foam concrete, i.e. aerated concrete (3) with closed pores.

Base layer (1) or base layer element (16) according to claim 1 or 2, characterized in that the webs (2) of the lightweight beams (2) made of sheet metal are pierced in order to reduce the cold bridge action of the beams (2).

Base layer (1) or base layer element (16) according to claim 2, characterized in that the density of the foam concrete is at most soo kg / m3.