SK10008Y1 - Strešný väzník zosilnený externou oceľovou konštrukciou - Google Patents

Abstract

Strešný väzník (V1) zosilnený externou oceľovou konštrukciou má na železobetónovej priehradovej konštrukcii usporiadané horné kotvy (A1), ktoré sú zvarené a zostavené z plechov (01, 02, 03) a profilov (04) s otvormi (12) a dolné kotvy (A2), ktoré sú zvarené a zostavené z ďalších plechov (05, 06) a ďalších profilov (07, 08, 09, 10, 11) s otvormi (13, 14). Do otvorov (12, 13, 14) sú vložené oceľové šikmé ťahadlá (15), ktorých konce sú vybavené závitmi (17, 18) a vodorovné ťahadlá (16), ktorých konce sú vybavené závitmi (19), pričom závity (17, 18, 19) sú vybavené maticami (20, 21, 22) na zabezpečenie predpätia v oceľových šikmých ťahadlách (15) a oceľových vodorovných ťahadlách (16) proti konštrukcii železobetónového priehradového strešného väzníka (V1). Na zavesenie vodorovných ťahadiel (16) na dolný pás železobetónového strešného väzníka (V1) slúžia závesné zariadenia (A3), ktoré obsahujú horný profil (23) a dolné plechy (24, 25). Navzájom sú tieto dielce prepojené závitovými tyčami (26), ktoré slúžia na výškovú rektifikáciu vodorovných ťahadiel (16).

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka riešenia statického zosilnenia strešného väzníka externou predpínacou oceľovou konštrukciou.

Doterajší stav techniky

V Českej republike bolo po 2. svetovej vojne až do súčasnosti vybudované veľké množstvo priemyselných železobetónových hál. Medzi tie staršie, budované od 60. rokov minulého storočia, patrí železobetónový stĺpový prefa skelet, s priestorovo vsadenými železobetónovými stĺpmi do základových atypických monolitických železobetónových základových pätiek. Na stĺpoch sú ukotvené v pozdĺžnom smere železobetónové plnostenné, prípadne priehradové, prievlaky s rozpätím L = 12 m a v priečnom smere väzníky s rozpätím väzníkov 18 m alebo 24 m. Na väzníkoch sú potom uložené strešné rebierkové panely, strešné žľabovky a strecha je uzavretá zatepleným strešným plášťom. Všetky horizontálne strešné prvky, t. j. prievlaky, väzníky, strešné panely a žľabovky, sú staticky navrhnuté ako prosté nosníky.

Vlastná konštrukcia strešných väzníkov je realizovaná ako zopnutá. Každý väzník bol na montáži zložený z troch alebo štyroch dielcov, v ktorých boli už počas výroby zabetónované predpínacie kanáliky, pomocou ktorých bol až na montáži zopnutý do jedného uceleného, 18 m alebo 24 m, dlhého prvku. Takto zopnuté a patentovanými lanami predpäté prefa väzníky boli pomocou žeriavovej techniky uložené a ukotvené k železobetónovým prievlakom.

Predpokladaná životnosť hál z prefabrikovaných železobetónových skeletov bola stanovená na 40 až 50 rokov. Väčšina týchto hál je prakticky za svojou teoretickou životnosťou.

V priebehu životnosti skeletových hál bola veľmi zanedbávaná základná stavebná údržba, predovšetkým čo sa týka opráv alebo výmen strešných plášťov. Výpočty tepelného odporu, kondenzácie vodných pár, kapacity a veľkosti strešných žľabov a strešných vpustov sa vykonávali neprofesionálne alebo dokonca vôbec. Do hál zatekalo, najmä v úžľabiach striech. Skladba strešných plášťov bola vlhká, niekedy až mokrá. Vznikali tzv. korózne hniezda a ich príčiny sa neodstraňovali. V čase výstavby hál pred 50 až 60 rokmi sa podľa ČSN 73 0035 uvažovalo s normovým zaťažením snehom do 75 kg/m². To však bolo na základe niekoľkých snehových kalamít po roku 2006 revidované a zaťaženiu snehom sa uznali podstatne vyššie hodnoty ako predtým, a to vo všetkých snehových oblastiach SR. Navyše v priebehu životnosti hál dochádzalo veľmi často k dodatočnému zaťažovaniu (preťažovaniu) nosnej konštrukcie technológiami a technologickými rozvodmi pod strechou i nad strechou. Najnebezpečnejšia ale, z pohľadu statiky, je pri predpínaných väzníkoch dlhodobá hĺbková korózia predpätej výstuže, umiestnenej v predpínacích kanálikoch vnútri väzníkov. Tieto kanáliky neboli pri montáži zainjektované dostatočne alebo dokonca vôbec. Hĺbková korózia predpínacej výstuže spôsobuje značné zníženie únosnosti väzníkov.

Uvedené skutočnosti viedli v niektorých halách z prefabrikovaných stĺpových skeletov k deštrukcii väzníkov a následne aj k deštrukcii častí železobetónových striech objektov.

Podstata technického riešenia

Riešením, ktoré odstraňuje uvedené nedostatky, je zosilnenie väzníka pomocnou externej predpínacej oceľovej konštrukcie z oceľových ťahadiel. Podstatou tohto riešenia je, že na železobetónovú priehradovú konštrukciu väzníka sú namontované styčníky, ktoré sú zvárané z oceľových prvkov, t. j. oceľových konštrukčných profilov a oceľových plechov s otvormi. Do otvorov sú vložené oceľové ťahadlá - guľatiny, na koncoch ktorých sú vyfrézované závity. Pomocou napínacích matíc na koncoch ťahadiel sú potom oceľové ťahadlá aktivované, t. j. predopnuté proti železobetónovej konštrukcii väzníka.

Zosilnenie väzníka externou predpínacou oceľovou konštrukciou minimálne zaťaží strešnú konštrukciu haly a reakcia od vlastnej externej predpínacej oceľovej konštrukcie sa prenáša priamo do prievlakov a následne do stĺpov prefabrikovaného skeletu. V priebehu životnosti môže byť v prípade nutnosti, napr. montáž slnečných kolektorov, inštalácia zelenej strechy a iné, externá predpínacia oceľová konštrukcia zosilnená jednoduchou výmenou oceľových ťahadiel za oceľové ťahadlá s väčšou dimenziou alebo pridaním ďalších ťahadiel. Externá predpínacia oceľová konštrukcia môže byť montovaná postupne na ktorýkoľvek strešný väzník nezávisle od seba. V prípade dilatačných väzníkov sa montuje súbežne. Investícia do externej predpínacej oceľovej konštrukcie je podstatne nižšia pri kompletnej výmene celej strechy. Rýchlosť zabezpečenia strešných väzníkov pomocou externej predpínacej oceľovej konštrukcie je niekoľkokrát vyššia

SK 10008 Υ1 ako pri výmene celej strechy, čo minimálne obmedzuje plynulosť prevádzky alebo jej pozastavenie. Využitie externej predpínacej oceľovej konštrukcie umožní podstatné predĺženie životnosti všetkých starých a starších hál z prefabrikovaných železobetónových skeletov.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Strešný väzník zosilnený externou oceľovou konštrukciou podľa tohto technického riešenia bude podrobnejšie opísaný na konkrétnom príklade uskutočnenia pomocou priložených výkresov, kde na obr. 1 je zobrazená konštrukcia železobetónového priehradového strešného väzníka pred zosilnením externou predpínacou oceľovou konštrukciou a na obr. 2 je zobrazené podrobné riešenie uvedeného zariadenia, pričom je znázornená ľavá strana väzníka po zosilnení externou predpínacou oceľovou konštrukciou, neznázornená pravá strana väzníka je symetrická a je zosilnená identickou externou predpínacou oceľovou konštrukciou.

Príklady uskutočnenia

Na konštrukciu železobetónového priehradového strešného väzníka VI je namontovaná oceľová horná kotva Al, ktorá je zvarená z plechov 01, 02, 03 a profilu 04. Ďalej je namontovaná oceľová dolná kotva A2, ktorá je zvarená a zostavená z plechov 05, 06 a profilov 07, 08, 09, 10, 11. Profily 04, 07, 08 sú vybavené otvormi 12,13,14. Otvory 12,13,14 slúžia na vsunutie oceľových šikmých ťahadiel 15 a vodorovných ťahadiel 16. Na konci týchto šikmých ťahadiel 15 a vodorovných ťahadiel 16 sú vyfrézované závity 17,18,19. Aktivácia, t. j. predpätie oceľových šikmých ťahadiel 15 a vodorovných ťahadiel 16 proti konštrukcii železobetónového strešného väzníka VI, je zabezpečená maticami 20, 21, 22.

Na zavesenie vodorovných ťahadiel 16 na dolný pás železobetónového strešného väzníka VI slúži závesné zariadenie A3, ktoré sa skladá z horného profilu 23 a dolných plechov 24, 25. Navzájom sú tieto dielce prepojené závitovými tyčami 26, ktoré slúžia na výškovú rektifikáciu vodorovných ťahadiel 16.

Neznázornená pravá strana strešného väzníka VI je symetrická a je zosilnená identickou externou predpínacou oceľovou konštrukciou.

Vďaka skrutkovým spojom na všetkých ťahadlách je možné vykonávať priestorovú rektifikáciu všetkých dielov externej oceľovej konštrukcie a vykompenzovať výrobné a montážne nadmerné tolerancie železobetónových väzníkov.

Priemyselná využiteľnosť

Priemyselná využiteľnosť strešného väzníka zosilneného externou oceľovou konštrukciou spočíva v zosilnení strešných potenciálne nebezpečných väzníkov externou predpínacou oceľovou konštrukciou. Ponúka sa možnosť opravy, t. j. záchrany, všetkých existujúcich starých a starších hál z prefabrikovaných železobetónových skeletov a zaistenie bezpečnosti statiky hál podľa novo platných noriem, tzv. eurokódov s podstatne vyššími hodnotami stáleho a náhodného zaťaženia, predovšetkým snehom a snehovými návejmi.

Claims (2)

1. Strešný väzník (VI) zosilnený externou oceľovou konštrukciou, vyznačujúci sa tým, že na železobetónovej priehradovej konštrukcii strešného väzníka (VI) sú usporiadané horné kotvy (Al), ktoré 5 sú zvarené a zostavené z plechov (01,02,03) a profilov (04) s otvormi (12) a dolné kotvy (A2), ktoré sú zvarené a zostavené z ďalších plechov (05, 06) a ďalších profilov (07, 08, 09, 10, 11) s otvormi (13, 14), pričom do otvorov (12, 13, 14) sú vložené oceľové šikmé ťahadlá (15), ktorých konce sú vybavené závitmi (17, 18) a vodorovné ťahadlá (16), ktorých konce sú vybavené závitmi (19), pričom závity (17, 18, 19) sú vybavené maticami (20, 21, 22) na vyvodenie predpätia v oceľových šikmých ťahadlách (15) a oceľových vodorovných 10 ťahadlách (16) proti konštrukcii železobetónového priehradového strešného väzníka (VI).

2. Strešný väzník podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že na zavesenie vodorovných ťahadiel (16) sú na dolnom páse železobetónového strešného väzníka (VI) umiestnené závesné zariadenia (A3), ktoré obsahujú horný profil (23) a dolné plechy (24, 25), ktoré sú navzájom prepojené závitovými tyčami (26) na výškovú rektifikáciu vodorovných ťahadiel (16).