NO171805B - Fremgangsmaate og anordning for montering av horisontale bjelker paa staalpillarer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte og en anordning for montering av horisontale bjelkelagsbærende bjelker mellom stålpillarer som strekker seg over flere etasjer.

Oppfinnelsen angår kontruksjon av bygninger med flere etasjer og særlig utformingen av pillarer i fortrinnsvis ortogonale, bærende rammeverk i slike bygninger, og som innbefatter pillarer av stål som strekker seg over flere etasjehøyder og er forbundet med bjelker av stål eller betong. Vanligvis utføres slike rammeverk med stålpillarer som før montering utstyres med påsveisede knekter, plater eller konsoller samt med hull for anlegg og boltfeste av bjelkene. Ofte anordnes bjelkene, enten de er åv betong eller stål, i leddbar forbindelse med anleggene på pillarene, men likevel i kombinasjon med en viss vridinnspenning i pillarene. I andre tilfelle er behov for å gi det ortogonale rammeverk en stiv utførelse, f.eks. i en fasade hvor horisontale krefter skal kunne overføres i ramme-verkets plan. Bjelkeendene anbringes da innspendt i pillarene, hvilket innebærer at bjelke og pillar må forbindes for moment-overføring.

Et eksempel på den ovenfor kjente teknikk fremgår bl.a. av SE-B-8700147-5 i hvilken det beskrives og vises rammeverk bestående av stålpillarer som strekker seg over flere etasjer, horisontale fasadebjelker av betong og prefabrikerte bjelkelagselementer av betong. På pillarene, som vanligvis har I-eller H-profil, er det mellom pillarflensene på forhånd anbragt anleggsplater for de horisontale fasadebjelkene. Foruten at det stilles store krav til nøyaktig plassering av slike plater, er deres blotte nærvær mellom pillarenes flenser til besvær når en fasadebjelke skal senkes ned mellom pillarflensene, særlig fordi fasadebjelken har slike dimensjoner at den ikke uten videre kan skråstilles for å passere anleggsplater som befinner seg høyere oppe.

Foreliggende oppfinnelse har derfor som formål å overvinne nevnte ulemper og dessuten også å videreutvikle- den kjente teknikk. Dette er oppnådd ved at oppfinnelsesgjenstanden er utført med de kjennetegn som er angitt i etterfølgende patent-krav.

I henhold til en aspekt av oppfinneslen kan det sies at den innebærer at de tidligere anvendte anleggsplater, som var festet på bestemte steder oppover langs en pillar, er erstatt-et av støttedeler med fastlagt lengde og som i underkant hvil-

er direkte mot et allerede fastlagt nivå, og som i overkant gir understøttelse for en horisontal bjelke på en anleggshøyde som således umiddelbart også fastlegges. Ved fabrikkmessig fremstilling av såvel støttedelene som de horisontale bjelker,

og med den dermed tilhørende dimensjonsnøyaktighet, vil således hver etasjehøyde bli svært nøyaktig bestemt ved å addere høyden av støttedelene og bjelkene.

Som en variant kan det benyttes støttedeler som har en noe mindre lengde enn den ovenfor anførte, og som i underkant hviler på et høydeinnstillingsorgan som i sin tur hviler på

det allerede fastlagte nivå, og som i overkant gir understøtt-else for en horisontal bjelke på en anleggshøyde som, fordi høydeinnstillingsorganet kan reguleres, er den riktige an-leggshøyde for den horisontale bjelke. På denne måte oppnås en enkel justeringsmulighet, samtidig som oppfinnelsens øvrige fordeler beholdes.

I henhold til en annen aspekt av oppfinnelsen kan den sies å innebære at hver stålpillar settes sammen av en pillar med konstant tverrmål (her omtalt som kjernepillarer) og som strekker seg over flere etasjer, samt støttedeler forbundet med denne og som strekker seg fra bjelkeundersiden i én etasje ned til bjelkeoversiden i etasjen under, eller eventuelt ned til fundamentet, slik at når rammeverket monteres, og etter at kjernepillarene har kommet på plass, kan støttedeler og bjelker stables vekselvis på hverandre i takt med at støttedelene forbindes med kjernepillarene.

Likegyldig hvordan oppfinnelsen betraktes, oppnås en rekke viktige fordeler, som f.eks. vesentlig forenklet raonterings-teknikk med gode muligheter for stor målnøyaktighet i høyde-retningen. Videre får stålpillarene, innenfor sine frie partier mellom tilknyttede bjelker, en vesentlig øket stivhet og bæreevne pga. støttedelene som er festet til dem langs dette parti. Det skapes også nye muligheter for stiv tilknytning av horisontale bjelker til pillaren som er satt sammen av kjernepillar og støttedel, både ved bjelkens overside og underside. Videre byr det seg muligheter for komposittutførelse ved hjelp av betong når støttedelene anordnes slik at de er tette i sideretning og kanallignende hulrom dannes mellom støttedeler og kjernepillarer, og en stivnende støpemasse føres inn i disse.

Når stålpillarer som strekker seg over flere etasjer skal monteres, er det en fordel om disse kan tas direkte til bygge-plassen i ferdig tilskårne lengder uten først å måtte behandl-es i et sveiseverksted for å få anleggsinnretninger nøyaktig festet til seg. Ettersom støttedelene i henhold til oppfinnelsen fjerner behovet for slik forberedelse av pillarene, begrenses sveiseverkstedets behandling til støttedelene som jo er vesentlig lettere å håndtere, men som krever stor målnøyak-tighet. Når såkalt "drop in"-montasje anvendes uten bruk av særskilte etasjevise høydejusteringer, bestemmes etasjehøyden av støttedelenes og bjelkeendenes samlede byggehøyde. Når kjernepillarene er satt på plass i fundamentet, plasseres støttedelene mot underlaget, som etter første etasje utgjøres av bjelkeoversider.

Før bjelkene monteres festes støttedelene provisorisk til pillarene ved hjelp av tvinger, bolter eller punktsveising. På dette trinn utføres solid fastsveising vanligvis bare på de festesteder som ikke er tilgjengelige etter at bjelkene er montert, hvilket gjør det meste av sveisearbeidet uavhengig av montasjen. Etter at bjelkene på det første etasjenivå er montert, følger så montering av i det minste bjelkelagsplatene nærmest pillarene. Deretter festes til slutt de underliggende støttedeler (ved sveising) til kjernepillaren. Med bjelkelaget som plattform kan så monteringsprosedyren gjentas for hver etasje.

En viktig teknisk virkning oppnås når støttedelene ved hjelp av sveising festes i hele sin lengde, eller deler av sin lengde, til kjernepillarene, idet de frie sammensatte pillar-delers tverrmål, bøyningsstivhet og evne til oppta loddrette krefter derved økes kraftig i forhold til kjernepillarenes tilsvarende egenskaper. Dersom knekkpåkjenning er et kritisk dimensjoneringsvilkår, kan dermed kjernepillarens tverrsnitts-areal reduseres tilsvarende. Hvis derimot trykkpåkjenningen i ståltverrsnittet er bestemmende for dimensjoneringen, kan kjernepillarens tverrmål bare reduseres i den utstrekning som deler av de loddrette krefter overføres gjennom bjelkeendene som er forbundet med pillaren mellom støttedelene. Utformes således bjelkeendene og forbindelsene slik mellom de sammensatte pillardeler at bjelken blir spendt fast i pillaren, dvs. stivt forbundet både i over- og underkant, kan bjelkeendenes funksjon som del av pillaren sikres. Fastspenningen av bjelkeendene i pillarene fører i sin tur til et stivt ortogonalt rammeverk som klarer å oppta betydelige horisontale krefter i sitt eget plan. I noen tilfelle kan være vanskelig å komme til i grensesnittet mellom bjelkeoversiden og støttedelen for å utføre tilstrekkelige sveiseforbindelser som er likeverdig med den sammensatte pillars kraftmomentkapasitet forøvrig. Støtte-delen kan i slike tilfelle kompletteres med påført kamjern eller bolt, og som ved hjelp av en innfØringsforbindelse eller skrue forankres i den underliggende bjelke.

I den grad støttedelene festes til kjernepillaren på en slik måte at de sammen med denne, langsmed pillardelene, avgrenser et hulrom med vertikal utstrekning, og som er lukket i sideretning, byr oppfinnelsen på enda en teknisk virkning av betydning. I dette hulrom kan det nemlig føres inn betong som, etter at den har stivnet, samvirker med pillaren, hvilket i stor grad øker pillarens bæreevne og stivhet. Siden fasadebjelkene er av betong lar man det med fordel være et mellomrom mellom bjelkeendene og pillarens steg, slik at det også der dannes et hulrom med vertikal utstrekning, og som er lukket i sideretning, samt kan fylles med betong. Også i de tilfelle når en fasadebjelke er av stål, kan bjelkeendene utformes (f.eks. med stegavstivninger) slik at tilsvarende hulrom dannes mellom dem og kjernepilaren. I begge tilfelle blir det mulig å utføre ifyllingsarbeidet ved en eneste prosess når deler av, eller hele bygningen er ferdigmontert, og særlig når det påsees at hulrommene mellom støttedelene og fasadebjelkene har forbindelse til de nærliggende hulrom mellom fasadebjelker og kjernepillarer. Utover de rent fasthetsmessige fordeler ved å fylle de nevnte hulrom, oppnås også betydelig varme- og lyd-isolering.

Nedenfor beskrives oppfinnelsen med henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er en perspektivskisse av en del av rammeverket til en

flere etasjer høy bygning, sett innenfra,

Fig. 2 viser en detalj i større målestokk, av et rammeverk som ligner det vist i fig. 1,

. Fig. 2a viser en detalj tilsvarende den i fig. 2, men som er beregnet for en alternativ monteringsmetode for støttedelen, Fig. 3 og 4 viser i enda større målestokk, hhv. et vertikalt og et horisontalt snitt gjennom pillaren i fig. 2 i bjelkeanleggsområdet, og Fig. 5 og 6 viser hhv. et vertikalt og et horisontalt snitt gjennom et parti høyere oppe på pillaren i fig. 2, i 'området hvor en fasadebjelkes overside befinner seg. Fig. 1 viser et sammensatt rammeverk som består av vertikale stålpilarer 1, 2 og 3 som strekker seg over flere etasjer, samt horisontale fasadebjelker 4 og 5 av betong, og som til-dels befinner seg i en frontfasade (til venstre i figuren) i en bygning med flere etasjer og i en gavelfasade (til høyre i

figuren) i den samme bygning. De horisontale bjelker 4 i frontfasaden har anleggsflater 6 for bjelkelag 7 som består av forhåndsfremstilte bjelkelagselementer 8, mens fasadeelement-ene 5 i bygningens gavelfasade har et langsgående spor 9 anordnet i nivå med bjelkelaget for sammenføyning med bjelkelagselementer 8, og for overføring av skyvekrefter. Fasadebjelkene 4 og 5 er utført i ett stykke og strekker seg i høy-deretning mellom vindusåpningene 10 i hhv. etasjen under og over det bjelkelag 7 som bæres oppe av fasadebjelkene. I leng-deretning strekker fasadebjelkene seg mellom to pillarer. I det viste eksempel har frontfasaden to H-profil-pillarer 1 og 2 samt en hjørnepillar 3 som består av to sammensatte U-profiler. I alle tilfelle har hver pillar to innbyrdes motstående flenser 11 og 12, mellom hvilke enden av en fasadebjelke befinner seg, samt et steg 13.

Ifølge kjent teknikk skulle endene av bjelkene 4 og 5 under-støttes av anleggsinnretninger anordnet mellom pillarflensene 11 og 12. I henhold til foreliggende oppfinnelse understøttes i stedet bjelkeendene av støttedeler (ikke vist i fig. 1) som etterhvert settes inn i konstruksjonen og som, når det gjelder den nedre fasadebjelke, selv hviler på et fast underlag i form av et fundament eller tilsvarende, og som, når det gjelder etasjer høyere oppe, hviler på en allerede montert underliggende fasadebjelke.

Oppfinnelsens prinsipp fremgår mere detaljert av fig. 2 som viser et parti av kjernepillaren 2 i fig. 1, i delvis avskåret tilstand, og partier av to fasadebjelker 4 som er festet til denne, samt noe av bjelkelagsplatene 8 som ligger oppå fasadebjelkene 4. Fasadebjelken 4 som i fig. 2 befinner seg til høyre er således i sin høyre ende festet til hjørnepillaren 3, mens fasadebjelken 4 til venstre i sin venstre ende er festet til pillaren 1 i fig. 1. I fig. 2 vises to støttedeler 14, hvorav den nedre 14a, med sin nedre ende som ikke vises, hviler på et fast underlag, f.eks. i form av en underliggende fasadebjelkes øvre overflate. Støttedelene 14 har i det viste eksempel form av U-profiler hvis flenser 15 og 16 passer inn mellom kjernepillarens flenser 11 og 12, og hvis steg 17 vend-er bort fra steget 13 på kjernepillaren. Fortrinnsvis er begge ender av støttedelene 14 forsynt med påsveisede anleggsplater 18 og 19. På den Øvre anleggsplate 18 på den nedre støttedel 14a hviler underkanten av en fasadebjelke 4, på hvilken i sin tur den nedre anleggsplate 19 på øvre støttedel 14b hviler.

I praksis foregår monteringen slik at en støttedel 14 anbringes på det aktuelle underlag og forbindes løst til kjernepillaren. Dette kan f.eks. gjøres ved hjelp av punktsveiser 20 mot kjernepillarens flenser 11, 12, som vist for støttedelen 14b som det ennå ikke er anbragt noen fasadebjelke på. Deretter senkes en fasadebjelke 4 ned på støttedelen 4 og hele, eller deler 8 av et bjelkelag legges på fasadebjelkens an-leggsflate 6. Det endelige feste av en støttedel 14 til en kjernepillar utføres med en permanent sveis 21, slik det er vist for støttedelen 14a som er belastet med en fasadebjelke 4 og i det minste deler 8 av et bjelkelag 7.

For at støttedelene 14 skal få nøyaktige dimensjoner, er det som tidligere nevnt å foretrekke at de fremstilles fabrikkmessig. Siden fasadebjelkene, som i det viste eksempel, er betongbjelker, utstyres disse av samme grunn med nøye anord-nede nedre anleggsplater 22 (fig. 3 og 4) og øvre anleggsplater 23 (fig. 5 og 6) under fremstillingen. Fortrinnsvis strekker dessuten en U-profil 24 seg over hele bjelkens høyde, og anleggspaltene 22 og 23 er sveiset fast til denne profil.

Om det av produksjonsmessige grunner skulle være umulig å gi alle støttedelene 14 en nøyaktig lik lengde, foretrekkes det

å gjøre samtlige støttedeler kortere enn den fastlagte lengde. En grunn til dette er selvsagt at en for stor lengde vil gjøre støttedelen ubrukelig dersom den ikke kuttes av. Av disse mon-teringsmessige grunner kan det tenkes å være passende å gjøre støttedelene kortere enn den fastlagte lengde. I fig. 2 vises det hvordan i så fall monteringen av en støttedel 14' foregår.

På overflaten av en fasadebjelke 4 legges en kile 40 som støttedelen 14' anbringes på. Ved hjelp av kilen 40 innstilles så støttedelens oversidehøyde, slik at oversiden kommer i riktig høyde for å utgjøre anlegg for den horisontale bjelke 4 som legges oppå. Når støttedelen 14' er innstilt til riktig høyde, sveises den fast til kjernepillarens flenser 11 og 12 på likedan måte som overfor anført, hvoretter kilen 40 fjernes.

For å forbinde en fasadebjelke 4 med en underliggende støtte-del 14a kan det i støttedelens anleggsplate 18 være anordnet et hull 25 beregnet for å samvirke med en tapp 26 (fig. 3 og 4) som rager ut fra fasadebjelkens underside, og som i forbindelse med monteringen skrues fast ved hjelp av et gjenget hull i anleggsplaten 22. Oventil festes fasadebjelken-4 til kjernepillarens steg 13 ved at dens øvre anleggsplate 23 sveises fast via et rundtjern 27, før en øvre støttedel 14b anbringes på fasadebjelkens anleggsplate 23 (fig. 5 og 6). Om tilgjengeligheten for sveising er dårlig, kan man, for å få fullgod forbindeelse også i dette område, anordne et hull og en tapp (ikke vist) eller en boltforbindelse, på tilsvarende måte som på støttedelenes overside.

Som vist i fig. 2 oppstår det mellom en støttedel 14 og en kjernepillars steg 13 et hulrom som er lukket i sideretning og som får form av en vertikal kanal 28 mellom støttedelen og pillaren. Denne kanal kan med fordel ifylles en stivnende støpemasse, som f.eks. betong, for å oppnå komposittsamvirke mellom støttedelen og kjernepillaren. Det er da fordelaktig om den eller de tapper 26 som rager inn i kanalen 28, er av kam-jernstype, slik at det oppnås forbedret samvirke med massen som fylles i.

For å holde støttedelen i flukt med kjernepillarens flenser 11 og 12 og/eller for å danne forbindelse mellom den vertikale kanal 28 og endepartiet på de over- og/eller underliggende fa-sadeb jelker, kan en eller annen form for avstandsstykke anordnes mellom støttedelen og kjernepillaren. Et eksempel på et slikt avstandsstykke 29 er vist i fig. 3 og 4 anordnet mellom støttedelens anleggsplate 18 og kjerenpillarens steg 13.

Som det fremgår i det minste av fig. 3-6, finnes det et vertikalt mellomrom 30 også mellom fasadebjelkenes ender og kjernepillarens steg 13. I henhold til oppfinnelsen har dette hulrom 30 forbindelse til de over- og/eller underliggende kanaler 28, slik at flere kanaler og hulrom kan ifylles samtidig.

Fasadebjelken 4 er i sine ender smalere enn avstanden mellom kjernepillarens flenser 11, 12. Det er derfor fordelaktig å presse den mot kjernepillarens flenser, i dette tilfelle mot flensen 11, ved hjelp av kiler 31 (fig. 2). U-profilen 24 kan da sveises (ved 32) fast til flensen 11 slik at også bjelkeenden inngår i pillar som ellers er satt sammen av kjernepillaren og støttedelene 14. For å få kontinuitet i den sammensatte pillaren sveises også støttedelenes øvre anleggsplater 18 (ved 33) fast til den nedre anleggsplate 22 (fig. 3) på fasadebjelken 4 som ligger oppå, og støttedelenes nedre anleggsplater 19 (ved 34) fast til den øvre anleggsplate 23 (fig. 5) på den fasadebjelken 4 som ligger under.

Det mellomrom som dannes mellom bjelkeenden og pillarflensen 12 kan enkelt tettes til, slik at den masse som ifylles ikke lekker ut.

For å oppnå det ønskede kanaldannende hulrom mellom støttedel og kjernepillar, kan selvsagt støttedelens tverrsnitt ha andre former enn U-form, særlig dersom kjernepillaren selv har flenser, slik som i det beskrevne eksempel. Således kan det, som det enkleste tilfelle, tenkes en plan plate som sveises fast til kjernepillarens flenser.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med en pillar med H- eller I-profil, kan den like gjerne tilpasses pillarer med lukket tverrsnitt, f.eks. firkant-profil.

Claims (16)

1. Fremgangsmåte for montering av horisontale bjelkelagsbærende bjelker mellom stålpillarer som strekker seg over flere etasjer, karakterisert ved at: - et støtteorgan (14), som strekker seg langs en vesentlig fri lengde av pillarene (2) fra en nedre understøttelse (4,23, 40) til nivået for en overliggende horisontal bjelke, festes i det minste provisorisk til hver stålpillar (2), og - en horisontal bjelke (4) anordnes på og forbindes med støtteorganet (14).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, og hvor, understøttelsen er en underliggende horisontal bjelke, karakterisert ved at støtteorganet (14) forbindes med den underliggende bjelke (4).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1* eller 2, karakterisert ved at: - støtteorganet (14) forbindes med stålpillarene (2) slik at vertikale kanaler (28) dannes mellom støtteorganet og pillarene, og - en stivnende masse føres inn i de vertikale kanaler for å samvirke med pillarene (2) og støtteorganet (14) som en kom-positt når den stivner.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at: - den horisontale bjelke (4) anordnes slik på støtteorganet (14) at mellomrom (30), som har forbindelse til de vertikale kanaler (28), dannes mellom bjelken og pillarene, og - den innførte masse også får utfylle nevnte mellomrom (30) for derved å samvirke med bjelken (4) og pillarene (2).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2 og 4, karakterisert ved at: - den underliggende horisontale bjelke (4) anordnes slik ved pillarene (2) at mellomrom (30), som 7iar forbindelse til de vertikale kanaler, dannes mellom denne bjelke og pillarene, og - den innførte masse også får utfylle disse mellomrom (30) for derved å samvirke med underliggende bjelke og pillarene (2).

6. Anordning for montering av en horisontal bjelkelagsbærende bjelke mellom stålpillarer som strekker seg over flere etasjer, karakterisert ved at støtteorganer (14,14') med utstrekning langs og stivt festet til hver sin pillar for avstivende samvirke med disse, med sin nedre ende (19) hviler på et underlag (4,23,40) samt understøtter den horisontale bjelke (4) med sin øvre ende (18).

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at støtteorganet (14) hviler direkte på underlaget (4,23) og har en lengde som tilsvarer den horisontale bjelkes (4) anleggshøyde over underlaget.

8. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at støtteorganet (14') hviler på underlaget (4,23) via et høydeinnstillingsorgan (40) og har en lengde som er mindre enn den horisontale bjelkes (4) anleggshøyde over underlaget, slik at støtteorganets (14') øvre ende kan innstilles i vertikal retning til den horisontale bjelkes (4) anleggshøyde over underlaget.

9. Anordning ifølge krav 7 eller 8, og hvor pillarene bærer minst to horisontale bjelker, karakterisert ved at underlaget er en underliggende horisontal bjelke.

10. Anordning ifølge krav 6, 7 eller 8, karakterisert ved at støtteorganene er plater som er sveiset til pillarene.

11. Anordning ifølge krav 6, 7 eller 8, karakterisert ved at støtteorganene er profiler som er sveiset til pillarene.

12. Anordning ifølge krav 10 eller 11, karakterisert ved at støtteorganene (14,14') sammen med respektive pillarer (2) avgrenser vertikale kanaler (28), i hvilke en stivnende masse kan innføres for eventuelt komposittsamvirke med støtteorganene og pillarene.

13. Anordning ifølge krav 12, og hvor pillarene (2) har et steg (13) og minst to flenser (11,12), karakterisert ved at støtteorganene (14) i det minste delvis er innført mellom pillarenes flenser (11, 12) .

14. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at støtteorganene er U-profiler (14,14') hvis flenser (15,16) er innført mellom stålpillarenes flenser (11,12) og sveiset til disse.

15. Anordning ifølge hvilket som helst av kravene 6 - 14, karakterisert ved at minst én anleggsplate (18/22) er anordnet mellom hvert støtteorgan (14) og en horisontal bjelke.

16. Anordning ifølge krav 15, karakterisert ved at støtteorganene (14) i begge sine ender er utstyrt med anleggsplater (18,19) som er sveiset fast på forhånd.