SE457364B - Brandmotstaandskraftig bjaelklagsbalk av staal i samverkan med betong - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 457.364 ~ ~ 2 malt klaras erforderligt brandskydd genom att balkarnas un- derflänsar brandskyddsmâlas. En nackdel med detta utförande är att balkens konstruktionshöjd begränsas av bjälklagstjock- leken. I vissa fall kan detta innebära svårigheter att uppnå tillräcklig styvhet vid längre spännvidder. Den största nack- delen är dock svårigheten att montera bjälklagselementen, eftersom elementens ändar måste stickas in mellan balkflän- Sârna .

För att undanröja främst sistnämnda problem har bjälklags- balkar med sluten lâdprofil och utstickande underflänsar ut- vecklats. Dessa tillverkas genom att fyra plåtar svetsas ihop med kontinuerliga svetsar. En nackdel med dessa balkar är att de blir dyrare i tillverkning än valsade I- eller H- balkar med samma vikt eller samma bärighet, bland annat be- roende på att tillverkningen kräver dyrbara specialmaskiner för svetsningen. En vidareutveckling av sistnämnda balk är den stâlbalk som visas och beskrives i svenska utläggnings- skriften SE 448 897. överfläns och en underfläns svetsas fast till en H-profils Denna balk tillverkas genom att en fyra flänskanter. H-profilens flänsar kommer då att utgöra liv i den nya lâdbalken samt H-profilens liv en mellanfläns.

Denna balk kan tillverkas med vanliga svetsautomater och är därför billigare i tillverkning än ovannämnda balk med van- lig lâdprofil. Å andra sidan blir materialekonomin i regel sämre eftersom de förhållandevis tjocka liven samt mellan- flänsen icke är optimala från statisk synpunkt. Balkens vikt för en given styvhet eller bärförmâga torde därför i regel bli högre. Brandmotstândsförmågan är eventuellt något bättre än för den vanliga lâdbalken beroende på att de förhållandevis grova liven där temperaturökningen vid brand begränsas, svarar för en större del av bärförmågan. A andra sidan måste balkens undersida ändå brandskyddsmålas om brandmotstândstider på en timme ska uppnås alternativt att balken statiskt inte utnyt- tjas upp till tillåtna värden, vilket då även ytterligare försämrar materialekonomin. vid samtliga ovan redovisade utföringsformer är det svårt att 10 15 20 25 30 3 457 '364 ' åstadkomma någon högre grad av statisk samverkan mellan balk och betongpågjutning, eftersom denna blir mycket be- gränsad kring balken. En statisk samverkan skulle kunna öka brandmotståndet samt bärförmågan och styvheten. Det senare är mycket viktigt, eftersom just styvheten kan vara ett pro- blem för balkar som ska rymmas inom bjâlklagstjockleken på grund av den begränsade konstruktionshöjden som finns till- gänglig.

Föreliggande uppfinning har till ändamål att åstadkomma en förtillverkad stålbalk av inledningsvis nämnt slag, vilken undanröjer ovannämnda problem genom att balkens utformning medför att en väsentlig statisk samverkan med betong erhålls och att utformningen i övrigt gör att underflänsen icke be- höver brandskyddsmâlas ens vid mycket höga krav på brandmot- stånd.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar, av vilka Fig. 1 visar en tvärsektion av en förtillverkad balk enligt föreliggande uppfinning, Fig. 2 Fig. 3 _visar balken enligt Fig. 1 i en sidovy, . visar en tvärsektion av balken enligt Fig. 1 och 2 då denna är monterad på en byggarbetsplats och upp- bär två bjälklagselement, Fig. 4 visar en tvärsektion av en andra utföringsform av balken enligt uppfinningen uppbärande två bjälk- lagselement, Fig. 5 visar en tvärsektion av en tredje utföringsform av - balken enligt uppfinningen uppbärande två bjälk- lagselement, Fig. 6 visar en schematisk, längsgående tvärsektion genom en fjärde utföringsform av en balk enligt uppfinning- en och Fig. 7 visar en ändvy delvis i sektion av den i Fig. 6 vi- sade balken. 101 15 20 25 30 35 457 364 - -4 Såsom framgår av Fig. 1 visar denna en balk enligt före- liggande uppfinning i en tvärsektion. Balken innefattar tvâ valsade U-profiler 1 placerade bredvid varandra med sina öppna sidor vettande mot varandra på sådant sätt att ett av- stånd bildas mellan respektive profils 1 ändkanter. U-pro- filens 1 liv 2 bildar liv i denna nya balkprofil och mate- rialekonomiskt innebar detta fördelar jämfört med balken enligt SE 448 897 , eftersom U-profilens 1 liv är tunnare än H-profilernas flänsar. U-profilerna 1 är med sina under- flänsar 3 fastsvetsade mot en upplagsfläns 4 av plåt. Till U-profilernas 1 överflänsar 5 och vinkelrätt mot U-profiler- nas 1 längdriktning är på förutbestämda avstånd från varan- dra organ 6 fastsvetsade för skjuvkraftöverföring och sta- tisk samverkan mellan stâlbalken och en senare utförd be- tongigjutning. Dessa organ 6 kan exempelvis utgöras av små vinkeljärnsprofiler eller armeringsjärn. Avståndet mellan dessa bestäms av aktuella belastningar. I balkens ändar är en ändplât 7 fastsvetsad vilken överför balkens belastning till exempelvis ett pelarunderlag. Balken enligt uppfinning- en kan tillverkas mycket enkelt eftersom vanliga svetsauto- mater kan användas. I motsats till ovan beskrivna balkar av I lådbalkstyp krävs endast två längsgående svetsar i stället för fyra. För fastsvetsning av organen 6 till överflänsen 5- krävs endast korta kälsvetsar. Balken kan förtillverkas på verkstad och monteras på byggarbetsplatsen. Efter montaget fav bjälklagselementen 8 (Fig. 3) mot balkens upplagsfläns 4 sker en betongpågjutning 9 av bjälklagselementen 8. Samti- digt fyller man då balkens hålrum och det utrymme som finns mellan bjälklagselement 8 och balk med betong 10. Genom or- ganen 6 erhålles en effektiv statisk samverkan mellan stål- _balken och betongigjutningen som avsevärt ökar konstruktion- ens bärförmåga och styvhet jämfört med balkar av inlednings- vis beskrivet slag och som har samma Stålvikt eller k0flStIUk- tionshöjd.

Utformningen av balken enligt föreliggande uppfinning är ock- så gynnsam vid brandpåverkan. En väsentlig del av bärförmågan representeras av U-profilernas 1 underflänsar 3. Dessa ligger 10 15 20 25 30 35 I 4757, 364 skyddade av upplagsflänsen 4. Även om stål har en hög värme- ledningsförmâga utgör ändå upplagsflänsen 4 ett direkt strål- ningsskydd för U-profilens 1 flänsar 3 och detta i kombina- tion med betongigjutningen med hög värmekapacitet gör att temperaturstegringen i U-flänsarna 3 är långsammare än för exempelvis underflänsarna i konventionella balkar av låd- balkstyp. Detta förhållande samt att betongigjutningen vid brand kommer att ta över allt större del av bärförmågan, gör att balken får ett väsentligt brandmotstând utan att upplagsflänsen 4 överhuvudtaget behöver brandisoleras.

En utföringsform av föreliggande uppfinning för att ytter- ligare öka bärförmågan och brandmotstândet är att i balkens hålrum anordna ett eller flera armeringsjärn 11, såsom fram- går av Fig. 4. Armeringsjärnen 11 infästes i balken innan organen 6 fastsvetsas och kan lämpligen hängas upp i dessa.

Armeringsjärnen 11 placeras på sådant avstånd från balkens undersida att de bibehålles tillräckligt svala för erforder- lig brandmotståndstid samtidigt som avståndet till balkens översida väljs tillräckligt stort för att ge en effektiv in- re hävarm. Armeringsjärn 12 kan också anordnas i närheten av U-profilernas 1 överflänsar 5 för att därigenom öka stål- arean även inom balkens övre delar.

Ytterligare en utföringsform av balken enligt föreliggande uppfinning visas i Fig. 5 och vilken kan ge extremt låga brandmotståndstider. Ett tunnt värmeisoleringsskikt 13 är anordnat mellan upplagsflänsen 4 och U-profilernas 1 under- flänsar 3. Trots att denna isolering är tunn ger den till- sammans med betongigjutningens höga värmekapacitet en radi- kal-fördröjning av temperaturstegringen vid brand i U-pro- filernas 1 underflänsar 3, vilka har stor betydelse för balkens bärförmåga och därmed brandmotstånd.

En ytterligare utföringsform av balken enligt föreliggande uppfinning visas i Fig. 6 och 7, där armeringen 11 utnytt- jas för förspänning av balken, vilket därmed ger balken en överhöjning. Förspänningen kan exempelvis avpassas så att 457 364 -' 's ' den kompenserar nedböjningen av bjälklagskonstruktionens egenvikt. Förspänningen kan exempelvis uppnås genom att ett armeringsjärn f1 görs något längre än avståndet mellan balk- ens tvâ ändplâtar 7 och att armeringsjärnet 11 uppvisar gängor i sina ändpartier medelst vilka gängor muttrar 14 är samverkbara i och för fastspänning av armeringsjärnet 11 mellan ändplåtarna 7. För âstadkommande av en enkel placering av armeringsjärnet 11 mellan ändplåtarna 7 kan dessa vara försedda med avlånga spår 15. f»

Claims (6)

10 15 20 25 30 7 ~4s1 364 Patentkrav

1. Brandmotstândskraftig, förtillverkad bjälklagsbalk av stål i samverkan med betong och innefattande två vertikala liv (2) och en på undersidan utanför liven (2) utskjutande -horisontell upplagsfläns (4) för uppbärande av motliggande bjälklag, vars översida efter färdiggjutning ligger ovan- k ä n n e t e c k n a d a v för stålbalkens översida, att liven (2) utgör liv i vardera två U-profiler (1), som är fixerade till upplagsflänsen (4) med sina öppna sidor vett- ande mot varandra och med ett avstånd mellan de bägge U- profilernas (1) flänskanter samt att vid U-profilernas (1) överflänsar (5) är från dessa utskjutande organ (6) fix- erade på förutbestämnda avstånd från varandra längs balken, varvid genom nämnda avstånd mellan de bägge U-profilernas flänskanter âstadkommes ett öppet utrymme mellan U-profilerna (1) för fyllning av balken med betong (10) vid betonggjutning i och för uppnâende av en statisk samverkan genom organen (6) mellan stålbalken och betongen.

2. Bjälklagsbalk enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a d a v att minst ett armeringsjärn (12) är anordnat strax intill U-profilernas (1) överflänsar (5).

3. Bjälklagsbalk enligt patentkrav 1 eller 2, k äwn n e - t e c k n a d järn (11) är anordnat a v att minst ett längsgående armerings- i utrymmet mellan U-profilerna (1) ovanför upplagsflänsen (4) men under den sammansatta pro- filens tyngdpunkt.

4. Bjälklagsbalk enligt något av föregående patentkrav, k ärn n e t e c k n a d a v att balken innefattar ett tunnt värmeisoleringsskikt (13) mellan upplagsflänsen (4) och U-profilernas (1) underflänsar (3).

5. Bjälklagsbalk enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a_d a v att armeringsjärnet (11) är förlängt en sträcka varvid dess totala längd är något större 457 364 ~ * a än avståndet mellan ändplåtarna (7), varigenom det kan för- ,spännas mellan ändplåtarna (7) medelst muttrar (14) mot änd- plåtarnas (7) utsida som samverkar med gängor utformade i armeringsjärnets (11) ändpartier.

6. Bjälklagsbalk enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att ett avlångt spår (15) finns i ändplâtarna (7) för underlättande av införande av armeringsjärnen för förspänning av balken medelst ändplåt- arna (7). (f 4