TW201030221A - Prestressed slab element - Google Patents

Description

201030221 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種如申請專利範圍第1項引文所述之預力平 板元件’及一種如申請專利範圍第14項所述之此種預力平板元件 之較佳應用’及一種如申請專利範圍第15項所述之一種預力平板 元件之製造方法。 【先前技術】 由混凝土製造之非常痩薄之平板元件及製造其中含有空心體 之特殊平面蓋板結構，屬習知技術。此類特殊化之平板元件係所 謂「鬆軟強化」之元件，其強化係由直交之加強筋構成，加強筋 承受於混凝土中產生之拉力。此種輕架技術之靜力效能容許同時 於資源效率上構建如細薄且同時大跨距之平面蓋板結構。依照空 心體之直徑與幾何，蓋厚可由約20公分開始。 與此相對，於所謂「預力」之平板元件中，額外建入張力元 件，如纜線，於混凝土凝固後被拉緊。該種作法可產生額外力量， 能抵消自重所產生之負荷至一定程度。依纜線之幾何佈置，預力 只產生一壓力，亦即纜線平行於蓋板面，或於纜線之拋物線形或 梯形或所謂「自由形位置」之場合，預力額外產生—垂直於蓋板 面作用之換向力（Umlenkkraft)。經由預力產生之換向力實際上 於蓋板自重之80%及100%間變化。依照構造法規之不同，亦可除 自重外，亦由張力纜線之換向力抵消作用於蓋上之酬載。 —預力之平板元件除包含「鬆軟」之加強筋外，另外尚包含張 力凡件。於極麟況下，當元件自重及_完全餘向力抵消時， 、「鬆軟」之強化物可於構造上降至最少，如承擔寄生（ρ_池re) 之、局部出現之壓迫力及作麟抗表面紐之強化。 預力必需《裝置為張力纜線、圍繞欖線之套筒、依不同之体 201030221 放万法於張緊後注人套筒與之間之注射材料 套筒與纜線之支撐辅助及張力器。 、錨頭、聯結器、 ，於蓋板自重中需被張力之換向力抵骑之質量直接與所施 加《張力成正比，並因此與所施加之張力驗上之截面積成正比。 張力魏由高強度鋼構成，該高強度鋼具極高之拉伸強度。

規線之製造因錢祕品質要求，此導致觀成本比傳統之「鬆 軟」強化鋼之成本高出數倍。 A 張力纜線於蓋板邊緣被錨頭固定，錨頭將纜線張力導入混凝 土。每根張力欖線於蓋板相對之二個邊緣上皆需專屬之銷頭。該 些錨頭使成本額外提高。 施加預力可跨越較大跨距，同時使蓋板厚度最小化，並因而 使蓋板自重最小化。此外，由於互相水平聯結，預力較易控制混 凝土中裂缝形成。預力另一優點係蓋板變形最小化，此於量度混 凝土蓋板強度上常係重要準據。經使用預力，另外可優化建造時 間，此係由於預力之蓋板可提早拆除型模。 然，截至目前為止，鬆軟強化之、或預力之平板元件卻顯得 不能進一步提升效能。 © 澳洲專利案AU 505 760 B2公開一種平板元件之組件，具向 下挖空之區域，且可由混凝土預製。該些組件於建築工地被相互 排列及固定。為此，使用張力元件，張力元件沿各組件之侧緣延 伸。 德國專利案DE 12 22 643 B中公開一種平板元件，係一混凝 土工廠中預製而出。由其上表面之上視圖看，該平板元件包含至 少一空心體區，其中包含空心體。於底蓋與表蓋鑄入張力元件或 加強墊，張力元件與加強墊於二個方向上互相保持直角走勢。 5 201030221 【發明内容】 本發明之目的係提出-改善之平板元件，對材料具保護性， 質輕且耐負荷，以及能以低成本製造而出。 本發明之目的藉由-平板元件及特別係藉由一如 園第1項所述之蓋板元件而達成。 於本申請案之範轉内，並於「格子狀」布置張力元件之概念 下’意指-結構，該結構之各元件以-種或不同歧交錯，該角 度並不_直角。張力元件也秘㈣線延伸，而料為曲線延 伸，特別於幾何要求祕之平板贿上可為轉延伸，如可為圓 弧形，拋物線形，8字形等布置，以滿足所需之負載要长。 本發明由以下之事實出發，被導引經過整個空心體區之張力 讀由於材料減少只容許有限之預力。此外產生—幾何問題，因 為用以容納此元件之建築空間大幅受限1使有任何可能進行布 置’空心體區與預力之結合林必然改善平板元件之效能。此區 之預力若過大，平板元件甚至可能損壞，不再堪用。 本發明-重點首先⑽耗化之讀帶，該铸帶將平板元 狀個別支職互鴻祕來。缝生—平板元件以體區與預 力區之混成結合，以技術性、經濟性及生態性之方輕升兩種強參 化措施之優化效果。 該如由「鬆軟強化」之平面蓋板所習知之作法，為了減少蓋— 板自重，使用連同空心體之整個模組，亦可沿用於預力之蓋板上，、 使得於蓋板上，張力可僅抵消自重或抵消總負載。此使得二 万法《技術優點得以結合且相對於鬆㈣化之緊密實施之混凝土 蓋^預力之蓋板，蓋板之自重降低仍有提升。作用於承載結構 《垂直元件上之負載，如作用於支柱、牆及基礎上之負載，可更 加降低。同時用於加強纜線及銷頭之材料用量可獲優化，此外， 201030221 介於25級规狀额輕㈣重降财 強境線之直徑。亦且，所需之混凝土m :咏警所需之加 &凝土量減^，且蓋板變形额外 小0 依，板外形及支撐網栅之不同，設計師於安職線上有不同 選擇。其可選擇平面預力，令纜線均勻分饰於蓋板長度與寬度上。 另-種選擇係支㈣預力，令以集中方式於延伸於支撑之區 域形成互相正叉之錄。亦可選擇此二種布置之結合，於一方向 形成平面，而於另一方向形成支撐帶。 ❹ 平板元件之另-強化方式根據本發明之以下作法達成，於其 侧視圖中張力元件以形安裝於平板元件中，而且支柱於至少 「個筋條構狀格子體上，格子财包含空心體，格子體配合波 浪形之高度。由於格子體將張力元件引進之力量繞過空室傳遞， 該力量受到保護缺破壞。該種作法產生—種截至目前為止未知 之張力元件導引及可經空心體區施加預力之方法。 【實施方式】 本發明之平板元件之較佳改進例於申請專利範園附屬項中主 張，且其係關於於平面預力、支撐帶預力及合併預力中之強化方 法種類。 於平面預力中，一支撐帶最好包含至少一全材料區，引進之 負載可經由該全材料區被降低。為保持結構輕量化，較佳作法係 侧邊互相鄰接之格子狀結構至少以一空心體區形成之一縱向承載 帶，該空心體區設置於二支撐帶之間。 於支撐帶預力中，相對地，最好於一支撐帶之縱向設置额外 之張力元件，用以強化平板元件。該張力元件未必必要於支撐帶 側邊延伸。其亦可於其寬邊分散布置或亦可僅位於其中間區域。 該额外之張力元件亦可設計成比其他張力元件之強度更強。 7 201030221 替代作法或類 外追加你、、+ p .

枣戰咿於帑于結構中之支撐帶之間延伸。 當格子狀結獅成-由直角區塊構成之_時，於以上任一 情況中均產生-構造特別簡單且單向受力之平板元件。、但亦可視 應用例而採用任何其他結構，可採用由直線延伸或曲線延伸之張 力元件構成之結構，直線與曲線間可以特定或若干不同角度交錯。 較佳作法係格子體之筋條相對於平板元件表面之法線稍微傾 斜。如該造型之模組抵消蓋板截面積上由空心體引發之局部橫向 承載力之下降。此外，此格子筋條可承受於混凝土中藉預力可能 產生之垂直於蓋板平面之局部寄生應力。 鲁 即使於張力纜線佔據之區域内，纜線於蓋板截面之底部平行 於蓋板平面，於此區域若有需要，亦可建入額外模组。該额外之 模組於建入時，係依照纜線最低混凝土被覆之規範與製造商說 -明’藉由一距離保持器定位及對張力境線保持適當距離。然該作 法有時會降低所使用之空心體直挫·。 空心體區之侧邊帶可進一步強化’其作法係令格子體具支撐 筋條，於縱向突出於整個空心體之容納區’且張力元件沿格子體 之支撐筋條布置。侧邊支撐尚可進一步改善，作法係個別由筋條 201030221 含之空心體互相安置成其二側支撐筋條 延伸，涵蓋至少二個格子體之強化。 力指㈣況下，有利之作时可係格子體具容納 二ί:: 體，且張力元件沿格子體之容納區布置。如此 產生-種極具彈性之平板元件強化，亦可延伸過空心體，但儘管 已具平面預力或支撐帶預力，仍需要_额外之強化。

、較佳之作法係，本發明之平板元件作為蓋板元件使用，其係 由於剛好於蓋板元件上之貞載需要蓋板_具較小重量及較大承 載能力。其應用卻减限於此，練由於赫可用於各種其他應 用形式中’用於凡需求特別輕而同時制穩定之元件處0其不僅 於住七建築及辦公（高樓）建築中如此，且特別係於電廠、橋樑、 水壩等建築中亦如此。 本發明 < 目的亦經由一種製造如申請專利範園第15項所述之 平板元件之方法而達成。

，本發明之方法之一重點係其簡單可行，不僅於古典之現場混 凝土應用上簡單可行，魏凝土成品工廠之預製元件上亦簡單可 行。此方法可應用於傳統成分及品質之混凝土使用上，亦可應用 於不同混合及設計之混凝土上，如應用於輕混凝土及纖維混凝土 上。格子體連同其中所含之空心體最好以模組形式交貨。 此模組置於蓋板未經張力纜線之區域直接建入下方與上方鬆 軟強化之間。若模組所位於之區域内無鬆軟強化，則直接將模組 置於距離保持器上’而距離保持器則係接觸於型模上。該作法係 屬有利’其係由於蓋板截面缺少上方及/或下方鬆軟強化層，更 加有利於模組之使用。顧及模組之下方與上方必須之最少混凝土 覆蓋厚度’該作法亦可使用較大之空心體。 於一平面預力或支撐帶預力中，張力元件可额外強化向空心 9 201030221 體區延伸之平板元件。該元件無需具平面或支撐帶之基礎張力， 而係可具稍弱之預力。此時即非被迫必要具備一鬆軟強化，使得 模組與平板元件表面之具較大距離可供設置張力元件。模組可同 時作為預力、魏之支撐獅。於此航下，依照張力魏之幾何 走勢分級選擇模組大小，並於張力纜線所位於之蓋板截面積上方 區域’將模組置於張力纜線下方。如此產生额外面積使模組佔用， 進一步優化重量節約，並省下傳統之支撐辅助。必要時，所使用 之模組之幾何可針對張力纜線之特徵及特殊需求而調整。 較佳之作法係該至少一張力元件置於格子體之支撐筋條上， 支撐筋條於縱向突出於一空心體之容納區^如此使得格子體之各 端部區额外增強，其係由於該處不再備空心體。 有利之作法係至少設置二個格予體，使其支撐筋條互相重 疊。該一方面更強地支撙張力元件。若為完全放棄鬆軟強化之蓋 板，或僅於蓋板特定位置建入局部鬆軟強化，或僅需要最少之鬆 軟強化’則模組產生之作用係模組下方與上方縱向筋條可被視為 鬆軟之额外強化。如此使得最小之额外強化至少於模組之強化方 向上減少’且抗裂強化之功能局部或完全被模組承接。為了此種 可能’必須確保模組縱向筋條之懸突量達到由規範決定之一重疊 量’接著並以重疊方式裝設。這作法達到規範所要求之強化之連 續性。 【圖式簡單說明】 以下將根據附圖中所示之實施例說明本發明。相同或作用相 同之部分以相同參考數字標註。圖式為： 圖1 本發明之一平板元件之構造示意圖，具平面預力，以 上視圖顯示其上表面； 圖2 本發明之一平板元件之構造示意圖，具支撐帶預力， 201030221 以上視圖顯示其上表面； 圖3 第一及第二平板元件之侧視圖，具一張力元件，延伸 過一其中包含空心體之格子體； 圖4本發明之一其中包含空心體之格子體，及突出之筋 條，及 圖5 圍繞突出筋條重疊裝設之二種圖4所示格子體之結 合0 圖1為本發明平板元件10之一構造示意圖，具平面預力，以 上視圖方式顯示其上表面11。元件10包括空心體區20及支撐區 30。於該實施例中，正交之張力元件4〇形成一格子狀結構5〇，其 各區塊51界定區域20及30。侧邊互相鄰接之區塊51構成支撐帶 60 ,支撐帶60延伸過區塊51，與支撐區3〇互相連結，該些區塊 於強化支撐帶上係以全材料區方式實施。相對地，侧邊互相鄰接 之區塊51構成數排縱向承載帶8〇，具空心體區2〇，經由張力元 件40形成平面預力。此一平板元件1〇最好作為蓋板元件使用， 其安裝部位於支撐區30。全材料之支撐帶60結合涵蓋整個格子結 構50之平面預力’對於其中延伸之承載帶8〇提供足夠穩定性， 參產生一輕量卻耐承載之蓋板元件。經由張力元件40之直角布置， 確保元件10簡單與便宜生產。 圖2顯示本發明之具支撐帶預力之平板元件10,之構造示意 圖，所示者為對其表面11，之上視圖。元件1〇，再度包含支撐區及 空心體區20及30。此處正交延伸之張力元件4〇亦構成一格子狀 結構50 ’其區塊51界定區域2〇及30。支撐帶60以互相正交方 式於平板元件10’上延伸，沿著支撐帶6〇，張力元件4〇尤其受到 加強，於此實施例中以加倍方式實施。其加強方式，亦可為提供 較大之張力元件截面積及/或強度較大之材料。支撐帶6〇因而被 11 201030221 強化，使其亦可包含空心體區，空心體區使元件1〇，更輕。經由對 支撑帶6〇之強化，承載帶so可具備大面積之空心體區μ，該些 空心體區於支撐帶60間垂直與水平延伸。雖然此處全部區塊μ 皆以具空心體區20之方式實施，此元件1〇，卻非只達成重量優化， 而係亦達成承載能力優化。此處張力元件4〇之直角布置亦使元件 10’得以簡單與便宜生產。 圖3顯示第一與第二平板元件10、10,之侧视圖，張力元件40 於其中延伸涵蓋格子體90，格子體中含有空心體21。格子體9〇 之大小尺寸選擇係於該尺寸決定所期望之張力元件4〇之長短。格 子體由筋條91構成，其如近似梯形框架一方面提供極高之支撐保 障，另一方面產生極高之預力力引導，將張力元件4〇之預力引至 材料中。張力元件40接觸於格子體90之縱向筋條91上，格子體 90垂直於紙面延伸。此筋條91具有—強化效應，對應於一強化 1〇〇，並於本文以下所說明之情況下，甚至可取代強化1〇〇。格子 體90與張力元件4〇之結合於圖丨與2之平板元件1〇、1〇’之空心 體區20中形成一預力，並因而使元件10、1〇,強化。 圖4顯示本發明之包含空心體21之格子體90及突出之筋條 92，筋條92超過空心體21之容納區93而突出。於圖3中僅係以 © 舉例方式顯示之張力元件40雖可布置於任何縱向筋條91之上期 望之位置，如於格子體90最上方之縱向筋條91之上。然而，有 利之作法係，其於如格子體9〇之最上方之支撐筋條92上，被導 引於格子體90之一端部或另一端部，其係由於這些端部係全材料 填充，能夠容許更高之預力及更大之強化。當然亦可將個別空心 體21由格子體9〇移除，於其位置或多個位置置入全材料區，於 該全材料區經由提供特高預力之元件4〇達成所需之強化。 圖5最後顯示圖4中二個格子體90之結合設置，其結合方式 12 201030221 係於突出之騰92處麵^祕此重#，二個格子體9q之 縱向筋條91作用如_ 3中相同走向之強化100。同時’只要圖 3中所κ張力欖線40布置於筋條92上，重疊之筋條92即 力缆線40提供更穩定之支擇。 $ 經由本發明所提出之措施，可產生—取決於規劃之應用、目 標精準之壁7C件強化。本發明之平板元件明齡習知之平板元件 具有更大承賴力且㈣更輕㈣。其簡單之構造同時使生產成

本低廉。由於其效能’其應作為蓋板元件之優先選擇，用以承載 更寬廣之面積。 【主要元件符號說明】 10、10， 平板元件 1 卜 11， 表面 20 空心體區 21 空心體 30 支撐區 40 張力元件 50 格子狀結構 51 格子狀結構50之個別區塊 60 支撐帶 70 全材料區 80 承載帶 90 格子體 91 格子體90之筋條 92 支撐筋條 93 空心體（21)之容納區 100 鬆軟強化 13

Claims (1)

1. 201030221 七、申請專利範圍： 1. 種預力平板元件（1〇)，特別係一種混凝土平板元件，於現 場混凝土工法中製造出來，或於混凝土工廠中預製出來，其於 面對其上表面（11)之上視圖中包含至少一含有空心體（21) 之空心體區（20)，及至少一不含空心體（21)之支撐區（3〇)， 用以支撐或保持平板元件（1〇)，以及包含張力元件（4〇)，各 穿過平板元件（10)布置，用以強化平板元件（1〇)，及構成 一格子狀結構（50)，該結構（50)之個別區塊限定一 支撐區或空心體區（20，30)，且格子狀結構（50)側邊互相 鄰接之區塊（51)至少構成一縱向支撐帶（6〇)，將個別支撐 區（30)互相連接起來，並以強化方式實施，其特徵為：於平 板元件（10)之側視圖中張力元件（4〇)成波浪形佈置於平板 元件（10)中，並支拄於至少一由筋條（91)構成之格子體（9〇) 上，其内含空心體（21)，格子體與各波浪形高度配合。 2. 如申請專利範園第1項所述之平板元件（1〇)，其中包含至少 支撑帶（60)’該支揮帶（6〇)至少包含一全材料區（70)。 3. 如申請專利範園第1或2項所述之平板元件，其中格子 狀結構（50)侧邊彼此鄰接之區塊（51)至少構成一具有空心 體區（20)之縱向承載帶（80)，裝置於二支撐帶（6〇)之間。 4. 如前述申請專利範圍中任一項所述之平板元件，其中至 少一支撐帶（60)於縱向設一額外之張力元件（4〇)。 5. 如申請專利範圍第4項所述之平板元件（1〇)，其中额外之張力 元件（40)分佈裝設於至少一支撐帶（60)之整個寬度上，或 位於其中間區域。 6. 如前述申請專利範圍中任一項所述之平板元件（10)，其中至少 —支撐帶（60)於縱向相對於另一張力元件（40)設強化之張 201030221 力元件（40)» • 7·如前述申請專利範圍中任一項所述之平板元件（1〇)，其中一支 撐帶（60)至少包含一空心體區（20)。 8. 如前述申請專利範圍中任一項所述之平板元件（10)，其中格子 狀結構（50)由直角區塊構成一網栅。。 9. 如申請專利範圍第8項所述之平板元件（10)，其中格子體（90) 之筋條（91)相對於平板元件（1〇)表面（11)之一法線成略 微傾斜之走勢。 φ 10.如申請專利範圍第8或9項所述之平板元件（1〇)，其中格子 體（90)具支撐筋條（92) ’於縱向突出於空心體（21)之容 納區（93)，且張力元件（4〇)沿該支撐筋條上方延伸布置。 11. 如申請專利範圍第8至1〇項中任一項所述之平板元件（1〇)， 其中格子體（90)具有不含空心體（21)之容納區（93)，且 張力元件（40)沿該不含空心體（21)之容納區（93)上方延 伸布置。 12. 如申請專利範圍第8至11項中任一項所述之平板元件（10)， 瞻其中個別由筋條（91)構成之格子體（9〇)連同其中所包含之 空心體（21)相互裝設成其兩侧之支撐筋條（92)互相重疊。 13. 如前述申請專利範圍中任一項所述之平板元件（1〇)作為蓋板 - 元件之應用。 14. 一種用以製造前述申請專利範園第丨至第12項中任一項所述 之平板元件（10)之方法，特別係製造一混凝土平板元件之方 法，具以下步驟： - 於一型模之距離保持器上放置一位於底層之黎軟強化（1〇〇); - 於強化（1⑻）上或於距離保持器上放置至少一由筋條（91)構 成之格子體（90)，連同其中所包含之空心體（21); 15 201030221 -於該至少一格子體（90)上放置至少一張力元件（40); -於該至少一格子體（90)上或距離保持籃上放置一位於上層之 鬆軟強化（100); - 灌注及硬化一第一混凝土層，用以保障空心體（21)避免上浮； —灌注及硬化一第一混凝土層，用以產生平板元件（10)之最终 厚度； - 將張力元件（40)張緊，用以強化平板元件do)。 15·如申請專利範園第14項所述之方法，其中該至少一張力元件 (40)佈放於格子體（90)之支撐筋條（92)上，且於縱向突❹ 出於空心體（21)之容納區（93)。 16.如申請專利範園第15項所述之方法，其中至少兩個格子體（9〇) 裝設成其各支撐筋條（92)互相疊接。 ❹ 16