DK166462B1 - Plant, dobbeltspaendt jernbetonhuldaek og fremgangsmaade til fremstilling heraf - Google Patents

Description

i.

DK 166462 B1 5

OPFINDELSEN

angår et plant dobbeltspændt (2-axet) jembetonhuldæk opbygget som traditionelt dæk men med indbyggede luftfyldte legemer, 10 samt fremgangsmåde til fremstilling heraf.

DEN GENERELLE TEKNIK

og dens svagheder må antages antages alment kendt.

15 Betondæk har een stor stor svaghed.

Egenvægten for betondæk er sædvanligvis 2-4 gange så stor som den nyttelast, dækket skal bære - og langt det største materialeforbrug går således til at bære sig selv.

Denne svaghed har medført utallige forsøg på at gøre dækket lettere 20 blandt andet ved at opbygge forskellige former for lettere materialer eller luft/luftvolumener i dækkets indre.

Det er aldrig lykkedes at finde generelt egnet metode eller middel.

For at opnå praktisk relevans må en række forskelligartede faktorer nødvendigvis være opfyldt samtidig (jvf.beskrivelse) - hvilket dog aldrig 25 tilnærmelsesvis har kunnet opfyldes.

Alle tidligere forsøg har derfor været relateret mod det noget siirplere enkeltspændte dæk (een-akset konstruktion) fremfor det mere komplicerede dobbelt spændte dæk (to-akset konstruktion).

De to konstruktioner har forskellig funktion og kan ikke sammenlignes.

30

DET ENKELTSPÆNDTE DÆK

må i dag siges at være udviklet optimalt med hulchekprincippet.

Dæk efter dette princip kan dog kun udføres på fabrik som prefabrikeret element.

35 Huldækket er et monolitisk støbt dæk med indbyggede langsgående hule kanaler tilvejebragt gennem støbning omkring ståldorne, der udtrækkes efter afbinding. Dækket opnår optimal bæreevne svarende til betonmængden, men vel at mærke i een og kun een retning.

Denne svaghed låser hele bygningskonstruktionen i et fast, stift system, 40 idet konstruktionen i udpræget grad må indrettes efter dækket og ikke omvendt. Byggeprincippet mangler flexibilitet.

2.

DK 166462 B1

Inden den i dag anvendte kanalteknik var det tidligere kendt at indstøbe 5 rør af blik eller cylindre af let materiale.

I DE offentliggørelsesskrift 2.116.479 antydes en teknik, hvor de nævnte kanalemner er tænkt erstattet af (transformeret til) kugler i række, hvorved afkortning af af kanalemner kunne undgås.

Kuglerækkeme er tænkt tilvejebragt ved, at kuglerne gennmbores og ophænges 10 på en stålstang (kugler trukket på snor).

Stålstangen tænkes ophængt på stole hvilende på armeringen.

Konceptet lider dog af flere alvorlige mangler/svigt, der gør den antydede teknik urealistisk, f.eks.

luftvolumen/vægtreduktion er alt for ringe, formindsket til en fjerdedel, 15 ikke alle de nævnte materialer kan transformeres til anden form (ex.stål), gennemborede kugler kan ikke udføres hule, betonindtrængning vil fjerne virkning og/eller give utilsigtede og ukontrollable hulrum (ex. kondens). den praktiske udførelse vil være uhyre besværlig og usikker.

: I det enkeltspændte dæk er DE-teknikken mulig men ikke realistisk.

20

Ud over manglerne i relation til enkeltspændt dæk vil ophæng i 2 krydsende retninger slet ikke kunne lade sig gøre.

: I det dobbeltspændte dæk er DE-teknikken hverken realistisk eller mulig.

25 DET DOBBELTSPÆNDTE DÆK

kan i sædvanlig massiv udførelse ikke udnyttes rationelt.

Den store egenvægt begrænser dækkets anvendelse til mindre felter med sidelængde af størrelsen 3-5 m.

Denne svaghed binder hele bygningskonstruktionen i et alt for snævert 30 modulsystem, hvorved også dette system bliver usmidigt og tungt.

Ingen af de kendte teknikker fra det enkeltspændte dæk kan overføres til det dobbeltspændte dæk.

NÆRVÆRENDE OPFINDELSE 35 --------------------- løser det generelle problem med hensyn til vilkårlig hulrumsdannelse på en særdeles enkel måde ved hjælp af en teknik, hvor luftfyldte legemer og armeringsnet integreres i en fastlåst geometrisk (statisk) enhed gennem indbygning af de luftfyldte legemer direkte i armeringsnettes 40 masker, hvorved legemernes indbyrdes placering og primær horizontal fastholdelse er givet, og hvor sekundær horizontal binding udføres med 3.

DK 166462 B1 sædvanlige bindere eller trædenet i legemernes overside, og hvor vertikal 5 fastholdelse sikres ved sædvanlig binding mellem armering og horizontalt oversidenet. Herved er dannet et indre gitter af stål og luft, om .hvilket monolitisk støbning kan udføres uhindret på sædvanlig vis.

Opfindelsen angår tillige fremgangsmåde til fremstilling i henhold til patentkrav 4.

10

Systemets på een gang enkle og utraditionelle opbygning består i, at luftmidlet indbygges direkte i anmeringen (i netmasker) - i direkte modsætning til al tidligere/sædvanlig opfattelse og praksis.

Teknikken betegnes integrationsprincippet.

15

Midlet til hulrumsdannelse er luftfyldte legemer (bobler) kendetegnet ved, at de opfylder samtlige 7 tekniske krav, der nødvendigvis må kræves 1. simpel indbygning og form (økonomi) 2. tæthed (lukket legeme) 20 3. styrke (hårdhed) (mod deformation i kontaktpunkter) 4. nødvendig fastholdelse (under trafik og udstøbning) 5. symmetri i legeme (2-axet eller rotation) 6. symmetri i konstruktion(splan) (2-axet eller rotation) 7. ingen hindring for udstøbning af een gang (monolitisk beton) 25 Ud fra disse kriterier er udviklet en bobleform (tilnærmet ellipsoide) specifikt tilpasset systemet.

Boblerne er yderligere af praktiske hensyn udviklet som samlesæt med variationsmuligheder.

En sammensætning af egenskaber, der aldrig tidligere er set.

30

Ved udførelse efter nævnte teknik kan 30-40% af betonen erstattes med luft. Herved tilvejebringes et dobbeltspændt huldæk, der kendetegnes ved ikke blot at være lettere, stærkere, stivere og billigere end de hidtil kendte, men i realiteten med ubegrænset flexibilitet og med ubegrænset ydeevne.

35

Teknikken giver usædvanlige gevinster i forhold til traditionelle massive dæk - ønskes besparelser i materialer opnås i beton 40 - 50% + i stål 30 - 40% 40 ønskes gevinst i styrke og stivhed opnås 100 - 150% ønskes gevinst i spænd opnås op til 200% 4.

DK 166462 B1

Systemet er lige velegnet til in situ støbning og til prefabrikation af 5 elementer.

Der kan forekomme mindre naturlige afvigelser i system og opbygning, f.eks. kan boblerne ved fabriksproduktion opstilles og fastholdes i formbund ved afstandsholdere og armeringen koncentreres i betonribbeme uden sammenhæng med bobler, hvilket vil være en nærliggende udførelse 10 ved forspænding.

Opfindelsen og udførelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, der viser eksempler på den primære udformning med bobler placeret direkte i armeringsnettets masker, og hvor de viste variations-15 muligheder angivet i fig. 6-13 refererer til samme dæk(tykkelse), og hvor fig.l viser i princip et plant søjleunderstøttet dæk med bobleudfyldning 20 fig. 2 viser et sidt i samme dæk og fordeling beton/luft fig. 3 viser delelementer i variabel boble fig. 4 viser låsesamling mellem bobledele 25 fig. 5 viser samlet boble fig. 6 viser et plant udsnit af dæk med kugleformede bobler placeret i hver 2.netmaske og fastholdt i overside af bindere 30 fig. 7 viser et lodret snit i samme dask fig. 8 viser et plant udsnit af dask med kugleformede bobler placeret i hver 3.netmaske og fastholdt i overside af trædenet 35 fig. 9 viser et lodret snit i samme dæk fig. 10 viser et plant udsnit af dæk med stående ellipsoideformede bobler placeret i hver 2.netmaske 40 fig. 11 viser et lodret snit i samme dæk 5.

DK 166462 B1 fig. 12 viser et plant udsnit af dæk med liggende ellipsoideformede 5 bobler placeret i hver 2. netmaske fig. 13 viser et lodret snit i samme dæk

Maskevidde, boblediameter/-antal samt placering fastlægges forud efter 10 beregning.

I sædvanlig forskalling/form udlægges armeringsnet (1), son vist på fig. 6-13, og holdt i position på helt sædvanlig måde med sædvanlige afstandsholdere.

15 Herefter udlægges bobler (3) i armeringsnettets masker (2).

Over bobler lægges et trædenet eller bobletoppe forbindes med standardbindere (12). For brug af bindere er bobletop præget med "øjne” (15) for indstikning af binder.

De to net og mellemliggende bobler udgør nu et stabilt ueftergiveligt 20 system i horizontal retning.

Oversidenettet (12) forankres vertikalt til undersidenettet (1) ved standard bindere eller blot bindetråd (13).

Denne vertikale binding udføres tilpas løst således, at boblerne (3) kan løftes få mm fri af undersidenettet (1).

25

Der optræder nu et rumligt stabilt gitter damet af net (1) + (12) og bobler (3).

Betonen (8) kan herefter udstøbes og vibreres på sædvanlig måde.

Under udstøbningen (8) vil opdriften løfte boblerne (3) fri af 30 ammeringen (1) og sikre fuld omstøbning af både armering (1) og bobler (3).

Det færdige dæk fremstår som en krydsribbekonstruktion med fuld over- og underside.

Det bemærkes, at arbejdet ikke er mere tidskrævende end et normalt 35 dæk med 2 net.

I det følgende vil der blive givet nogle beregningseksempler til påvisning af de fordele, der opnås ved et bobledæk (o) fremstillet ifølge fremgangsmåden i forhold til et traditionelt massivt dæk (m) 40 med henholdsvis samme tykkelse og samme vægt.

32 cm massivt dæk (m) ctr. 32 cm bobledæk (o).

A. SAMME DffiKTYKRELSE

5 --------------------- 6.

DK 166462 B1

Laster massivt dæk bobledæk 10 (m) (o) egenlast g 7,7 5,1 kN/m2 gulv g = 0,4 0,4 lette skillevægge g = 0,5 0,5 nyttelast (bolig) p = 1,5 1,5 - 15 --------------------------------------------------------------- regningsmæssig last q = g+l,3p = 10,6 8,0 kN/m2

Ved vurdering regnes med samme statiske tilstand for moment i de 2 dæk : samme effektive betonhøjde h,e 20 samme trykzonehøjde = 20% af h,e samme indre momentarm = 90% - h,e h,e regnes = ttf-3 cm

1. GEVINST I NYTTELAST

25 ' -----------------------

Forudsat samme understøtninger kan lasten på dæk (o) øges (10,6 - 8,0)/1,3 = 2,0 kN/m2 til 1,5 + 2,0 = 3,5 - eller med 100 * 2,0/1,5 = 130 % 30 2. GEVINST I FRIT AREAL (SPÆND)

Hvis momentbæreevnen M er dimensionsgivende

kan regnes M = q * k * 1 = q A

35 M,m (massiv) « q,m * A,m = 10,6 A,m M,o (boble) * q,o * A,o = 8,0 A,o M,m / M,0 = (10,6/8,0) * A,m/A,o = 1,33 * A,m/A,o M,m = M,o giver A,o = 1,33 * A,m 40 Hvis forskydningsbæreevnen Q er dimensionsgivende fås samme resultat.

I begge tilfælde en arealforøgelse på 33% («16% på hver led).

B. SAMME BÆREEVNE

5 ------------------ 1. Hvis massivt dæk (m) skulle opnå samme bæreevne som bobledæk (o) 7.

DK 166462 B1 nyttelast p,o = 3,5 kN/m2 10 måtte tykkelsen øges med 14 cm fra 32 cm til 46 cm svarende til en lastforøgelse på 45 % eller en nødvendig ekstra egenlast ca 3,5 kN/m2 kontrol : 15 dæk skønnet 46 cm 24,0 * 0,46 = 11,0 kN/m2 permanent last 0,9 nyttelast 3,5 regningsmass.last q,m = 16,4 kN/m2 20 for last M,m/M,o = q,m / q,o = 16,4/8,0 = 2,1 for dask M,m/M,o = (h,m/h,0)2 = 2,1 h,m/h,o = 1,45 h,m = 32 * 1,45 = 46 cm 25 2. Hvis bobledæk (o) skulle reduceres til samme bæreevne som massivt dæk (m) nyttelast p,m = 1,5 kN/m2 kunne tykkelsen reduceres 6 cm fra 32 cm til 26 cm svarende til reduceret egenlast ca 20 % 30 eller en reel lastreduktion 7,7-4,2 = 3,5 kN/m2 kontrol : dæk skønnet 26 cm 6,24 * 2/3 = 4,2 kN/m2 permanent last 0,9 35 nyttelast 1,5 - regningsmæs. last q,o = 7,1 kN/m2 for last M,o/M,m = q,o / q,m = 7,1/10,6 = 0,67 for dæk M,o/M,m = (h,o/h,m) 2 = 0,67 40 h,o/h,m = 0,82 h,o = 32 * 0,82 = 26 cm

C. SAMME VÆGT

5 -------------- 21 cm massivt dask (m) ctr. 32 cm bobledæk (o).

DK 166462 B1 8.

Laster ens 10 egenlast g =5,1 kN/m2 gulv g = 0,4 - lette skillevægge g = 0,5 - last (bolig) p = 1,5 15 regningsmæss.last g = g+l,3p = 8,0 kN/m2

1. GEVINST I M3MENTBÆREEVNE

for last M,m = M,o « qkl = q A

20 for dæktværsnit M,o/M,m ~ (h,o/h,m) 2 = (29 / 18) 2 = 2,6 Bæreevnen for bobledæk (o) ifølge fremgangsmåden er 160% større end bæreevnen for massivt dæk (m).

25

2. GEVINST I FORSKYDNINGSBÆREEVNE

kan også regnes at blive forøget med mere end 100%, men afhænger udover dæktykkelse også af vederlagsbredde.

30

3. GEVINST I FRIT SPÆND

forareal M,o/M,m * q A,o / q A,m = 2,6 A,o/A,m = 2,6 35

Frit dækareal (spænd) for bobledæk (o) ifølge fremgangsmåden er 160% større end for massivt dæk (m) - eller 60% på hver led.

40

Claims (5)

1. Plant, dobbeltspændt (2-axet) jernbetonhuldæk udformet som traditionelt jernbetondæk men med indbyggede luftfyldte leganer kendetegnet ved, at de luftfyldte legemer (3) og armeringsnet (1) integreres i en fastlåst geometrisk (statisk) enhed gennem indbygning af 10 de luftfyldte legemer direkte i armeringsnettets masker, hvorved legemernes indbyrdes placering og primær horizontal fastholdelse er givet, og hvor sekundær horizontal binding er udført med sædvanlige bindere eller trædenet i legemernes overside, og hvor vertikal fastholdelse er sikret ved sædvanlig binding mellem armering og oversidenet. Herved er dannet et selvstændigt 15 indre gitter af stål og luft, om hvilket monolitisk støbning kan udføres uhindret på sædvanlig vis.

2. Jernbetonhuldæk ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der anvendes hule tætte legemer, bobler (3) 20 med tynd skal af fast materiale, plast eller lignende, og med form af ellipsoide eller lignende form med mindst 2-axet symmetri.

3. Jernbetonhuldæk ifølge krav 1-2, kendetegnet ved, at der anvendes bobler sammensat af 2 25 variable grundformer, et skålformet endestykke (2 pr boble) og et cylindrisk mellemstykke, som samles tast med snaplås (6) eller lignende.

4. Fremgangsmåde til fremstilling af jernbetonhuldæk ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at bobler (3) placeres i armeringsnettets 30 masker (2) og fastgøres ueftergiveligt (stift) i horizontal retning, men evt svagt eftergiveligt (elastisk) i vertikal retning således, at opdriften under udstøbningen løfter boblerne (3) fri af armeringen (1) og sikrer fuld omstøbning af både armering (1) og bobler (3), - og hvor den horizontale binding fremkommer ved, at boblens (3) 35 underside ligger fast i armeringsmaske (2) og boblens (3) overside tilsvarende fastholdes af masken i et trædenet eller af specielle bindere (12) fastgjort i prægede "øjne" (15) i bobletqp, - og hvor den vertikale binding opnås ved bindere (13) mellem undersidenet (1) og oversidenet/oversidebindere (12), evt slapt 40 monteret med tolerance svarende til ønsket eftergivelighed (opdrift). DK 166462 B1 10.

5. Fremgangsmåde til fremstilling af prefab, jbt.huldæk ifølge krav 4, 5 kendetegnet ved, at bobler (3) placeres fast på afstandsholdere på formbund (16) uafhængig af armering (1). ¥