Patent HU-176457-B (HU)
Inventor: AGOSTON MIKLOS
IPC: E04B1/18
Filed: 1973-12-28
Abstract: A találmány oszlopszerkezet egy- és többszintes vázas épületek kialakításához, ahol az épületnek célszerűen modulrendszerben üzemi előregyártással készülő teherhordó részei, továbbá a teherhordó szerkezettel méretkoordinált üzemi és/vagy helyszíni előregyártással készülő egyéb szerkezeti részei, valamint előregyártott és/vagy helyszíni kapcsolatai vannak, az épületszerkezet előnyösen fémszerkezetű tartóvázat, a tartóváz pedig oszlopokat, az oszlopokhoz kapcsolódó konzolelemeket és adott esetben járulékos tartó és merevítő elemeket tartalmaz. A korszerű egy- és többszintes vázas könnyű- szerkezetek tekintetében az építőipar igényei mind mennyiségi, mind minőségi szempontból egyre fokozódnak. Az utóbbi évtizedben egyértelműen bebizonyosodott, hogy mezőgazdasági és ipari csarnokszerkezetek - főleg ha azon ún. „nem-daru- zott” csarnokok, továbbá kommunális létesítmények (óvodák, bölcsődék, iskolák, szolgáltatóházak, orvosi rendelők, kereskedelmi létesítmények), valamint ideiglenes pavilonok, kiállítási csarnokok és bizonyos típusú telepszerűen létesített lakóépületek esetében is az ún. vázas könnyűszerkezetek jelentik a korszerű és a hosszútávon gazdaságosnak mondható megoldást. Az eddig ismert könnyűszerkezetes építési rendszerek azzal a hátránnyal jártak, hogy egyetlen szerkezettípussal, illetve szerkezeti rendszerrel a fölsorolt szerteágazó igények nem voltak kielégíthetők. Nem volt megvalósítható, hogy különböző
2
nyílásméretű, különböző terhelésű, különböző funkciójú és szintszámú létesítményhez lényegileg azonos szerkezeti alapegységeket lehessen használni. Ugyancsak nehézséget okozott a homlokzati felületnek épületfizikái szempontból gyakran szükségessé váló árnyékolása, továbbá az, hogy a szerteágazó igények ellenére azonos típusú és üzemben lehetőleg teljesen előregyártható, minimális élőmunka ráfordítással összeszerelhető elemeket lehessen alkalmazni.
Az eddig ismert könnyűszerkezetes építési rendszerek közül az egyik ismert megoldás a szendvicspanelokkal rendelkező gerenda és oszlop rendszer, amelynél a szendvicspanel-falak a térhatárolás, a hőszigetelés és adott esetben a nyílászáró befogadása érdekében bonyolult többrétegű szerkezetek. Ezek előállításához speciális célgépekre van szükség, a gyártás pedig nagy pontosságot ill. fejlett ipari hátteret igényel. A tapasztalat szerint ezzel a rendszerrel csak kis támaszköz tartományok esetében lehet nyílásokat áthidalni, és az épület szintszáma is korlátozott. Ennek ellenére nagy az acélanyag felhasználás, és ugyanakkor árnyékoló előtetők kialakítására általában nincs lehetőség. Ismeretes egy másik gerendából és oszlopból összetett rendszer, amely rendelkezik ugyan főtartók meghosszabbításába eső egyirányú konzolokkal, és így a homlokzatámyékolásra lehetőség van, ugyanakkor azonban a szerkezetből csak földszintes
176457
3
1764S7
4
létesítmények állíthatók elő. E.szerkezet fajlagos acélfelhasználása kb. 18 kp/m2. Ugyancsak egyirányú konzolokkal rendelkező, de szintén csak földszintes kivitelben állítható elő az a harmadik fajta, gerendákból és oszlopokból álló szerkezeti rendszer, amelynél a gerendák köny- nyített I-tartókból vannak kialakítva. A támaszközök korlátozottak, a fajlagos acélfelhasználás átlagosan 23,5 kp/m2. Többszintes épületek előállítására alkalmazott többszintes acélváz is ismeretes, melynek egyik, aránylag elterjedt típusánál az oszlopok a födémszinteken toldva vannak. Homlokzatárnyékolásra alkalmas konzolok itt sem alakíthatók ki, és a fajlagos acélfelhasználás kb. 24 kp/m2. Léteznek továbbá ún. térbeli rácsként kialakított könnyűszerkezetek is, amely elsősorban kiállítási csarnokok, és kommunális létesítmények számára jöhetnek szóba. Alaptípusuk egyszintes, és többszintessé csak technológiailag gazdaságtalanul fejleszthető tovább. Az elemeket egyenként, bonyolultan, kényes munkával kell beépíteni, és a kapcsolatok létrehozásáig a gerendákat egyenként alá kell támasztani. Kedvezőtlen az is, hogy a kapcsolatoknál levő lyukak pontos méretrefúrása gyakran csak helyszíni munkával végezhető. A fajlagos acélszükséglet kb. 29 kp/m2. Az ismert könnyűszerkezetes vázas épületeknek a fentiekben ismertetett fogyatékosságai nagyrészt az épületszerkezetek függőleges teherhordó szerkezeti részeinek kialakításából, valamint a függőleges teherhordó elemeknek a vízszintes teherhordó elemekkel való kapcsolatából adódnak. Ezek egyfelől aránylag sok helyszíni munkát kívánnak és anyag- igényesek, másfelől az elemeknek az építési helyszínre való eljuttatása is többnyire költséges és nagy szállító kapacitást köt le. A találmány célja olyan oszlopszerkezet kifejlesztése, amely egy- és többszintes könnyűszerkezetes vázas épületek esetében egységesen alkalmazható, segítségével pedig tetszés szerinti kialakítású, funkciójú, szintszámú, esztétikai és épületfizikái követelményeket kielégítő épületeket lehet létrehozni. A találmány feladata, hogy azonos elven fölépített, egységes típusú elemekből teljes üzemi előre- gyártással lehessen könnyűszerkezetes vázas épületek számára oszlopszerkezetet létrehozni, és éppen az oszlopszerkezet sajátságos kialakítása útján minimális helyszíni munkával lehessen az épületek összeszerelését is elvégezni. A találmányi gondolat alapja az a felismerés, hogy a szélső alátámasztásokat nélkülöző előtetőkkel és konzolos födémkinyúlásokkal rendelkező épületszerkezetek épületfizikai előnyeit (csapadék- és napfényvédelem) érdemes kihasználni, és ehhez olyan vázszerkezetet használni, amely centrálszim- metrikusan kialakított oszlopokból és azokhoz csatlakozó előnyösen ugyancsak centrálszímmetrikus kialakítású szerkezeti egységekből van összeállítva. A centrálszímmetrikus szerkezeti egységek oszlopainak ezen egységek közepén úgy kell elhelyezkedniük, hogy belőlük teherhordó konzolok nyúljanak ki, és az ugyanazon oszlophoz tartozó konzolok egymással ne legyenek összeerősítve. A szom
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
szédos centrálszímmetrikus egységek egymás felé néző konzoljai egymással közvetlenül vagy adott esetben befüggesztett elemek közbeiktatásával kapcsolódhatnak. ily módon az oszlopokból, illetve oszlopfejekből kinyúló és egymással közvetlenül vagy közvetve kapcsolatban levő teherhordó konzolok vízszintes födémszerkezetek kialakítására vagy alátámasztására alkalmasak. A felismeréshez tartozik az is, hogy a centrál- szimmetrikus szerkezeti egységek oszlopainak előnyösen nyomatékbíró módon kell az oszlopfejekkel összeerősítve lenniök, az oszlopfejekhez pedig a kozolokat billenthető módon célszerű hozzáerősíteni, mert ez a kialakítás egy sor szállítási és építéstechnológiai előnnyel jár.
A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti oszlopszerkezet egy- és többszintes könnyű- szerkezetes vázas épületek kialakításához, — ahol az épületnek célszerűen modulrendszerben, üzemi előregyártással készülő teherhordó részei, pl. födémpaneljai, továbbá a teherhordó szerkezettel méretkoordinált üzemi és/vagy helyszíni előregyártással készülő egyéb szerkezeti részei, valamint előregyártóit és/vagy helyszíni kapcsolatai vannak, az épületszerkezet előnyösen fémszerkezetű tartóvázat, a tartóváz pedig oszlopokat, az oszlopokhoz kapcsolódó konzolelemeket és adott esetben járulékos tartó és merevítő elemeket tartalmaz, - oly módon van kialakítva, hogy az oszlop nyomatékbíró és adott esetben bontható kötéssel hozzá csatlakozó oszlopfejjel van ellátva, az oszlopfejhez csapok körül elbillenő, a szállítás és a beépítés közben a csapokra függesztett vagy támasztott és rendeltetésszerű teherviselési helyzetébe a csapok körül esernyőbordák módjára billenthető konzolok kapcsolódnak, a konzolok az oszlop keresztmetszetének alaprajzi középpontjához képest előnyösen centráíszimmetrikusan vannak kiosztva, a szomszédos oszlopok egymás felé néző konzoljaik közé adott esetben kiegészítő tartók vannak beültetve, a konzolok és a födémpanelok között, a kiegészítő tartók és a födémpanelok között, valamint az oszlopfejek fölső része és a födémpanelok között pedig bontható és előnyösen bepattintással egyesített kötések vannak kialakítva. Többszintes épület esetén az egyik lehetséges kiviteli alaknál az épületnek szintmagas oszlopai vannak, az egymás fölötti oszlopok pedig egymáshoz bontható kötéssel csatlakoznak. Egy másik lehetséges kiviteli alaknál viszont az épületnek több szintben megszakításmentesen átmenő oszlopai vannak. Bármely kiviteli alak esetében az oszlopfejek az oszlop törzséhez erősített, abból alaprajzban radiálisán kinyúló csatlakozó csonkokat tartalmaz, a csatlakozó csonkok végei közelében pedig a billenthető konzolok kapcsolását és elfordulását szolgáló csapok vannak elhelyezve. Az oszlopszerkezet célszerű kiviteli alakjánál a billenthető konzolok végei közelében a kiegészítő tartók kapcsolását és elfordulását szolgáló csapok, az oszlopoknak alaptestjeikhez való kapcsolatainál pedig háromirányú méretkiegyenlítésre alkalmas szabályozó szervek vannak elhelyezve.
2
5
176457
6
A találmány szerinti oszlopszerkezet számos műszaki és gazdasági előnnyel rendelkezik. Maguk az oszlopok és a hozzájuk kapcsolódó centrálszimmet- rikus szerkezeti egységek a sajátságos oszlopfejeknek és a hozzájuk csuklósán kapcsolódó konzoloknak köszönhetően a teljes üzemi előregyártást lehetővé teszik. A csuklós kialakítás és az esemyőbor- dák módjára való billenthetőség módot ad arra, hogy az oszlopokat összecsukott állapotukban szállítsuk, és minden építőgép nélkül egyszerűen beszerelhessük. A kapcsolati helyeken végrehajtható méretkiegyenlítés azért kedvező, mert emiatt sem az oszlopszerkezet, sem a segítségével előállítható többszintes váz nem érzékeny a gyártási, valamint a szerelési pontatlanságokra. Igen nagy előny az is, hogy az ernyőszerű kialakítás következtében a szerkezetet nagyon könnyen széjjel lehet szedni és újból föl lehet állítani. Az oszlopszerkezet műszaki előnyei és alkalmazhatóságának sokrétűségét domborítja ki, hogy nem kell rajta semmiféle szerkezeti változtatást végrehajtani akkor sem, ha később más nyílásméretű vagy más szintszámú épületbe kívánjuk őket beépíteni. Kedvező az is, hogy az oszlopszerkezetek kevés számú anyagféleségből megvalósíthatók, segítségükkel a legkülönbözőbb építészeti és funkcionális igényeket kielégítő épületeket lehet létrehozni és mindezt tetszetős esztétikai megjelenéssel. Az oszlopszerkezet gazdasági előnye abban mutatkozik meg, hogy az ismert könnyűszerkezetes épületekkel összehasonlítva számottevően kisebb anyagfelhasználással lehet megfelelő teherbírású és térkialakítású épületeket létrehozni. A tapasztalat szerint a teljes épület alaprajzra vetítve kb. 15kp/m2 acélanyagra van szükség, a helyszíni építés pedig élőmunkát alig igényel. A találmányt kiviteli példa kapcsán, rajzok alapján ismertetjük közelebbről. A mellékelt rajzokon az
1. ábra a vázas könnyűszerkezet alapegységét képező oszlop és oszlopfej hosszmetszetének részlete, a 2. ábra az oszlopfej vízszintes metszete, a 3. ábra az oszlopfejhez képest a konzolok elhelyezkedése a szállítási helyzetben, a 4. ábra az oszlopfej és a konzolok beépítési helyzetben, az 5- ábra a födémpanelok csatlakoztatása fölül- nézetben, a 6. ábra a födémpanelok csatlakoztatása hossz- metszetben, a 7. ábra a konzol és a kiegészítő tartó kapcsolata, a 8. ábra az oszlopok és alaptestek közötti kapcsolat, a 9. ábra a szerkezeti alapegységek egy lehetséges alaprajzi kiosztása.
Mint az 1. ábrán látszik, a vázszerkezet alapegységét képező 1 fémszerkezetű oszlop vele mereven összeépített 2 oszlopfejjel rendelkezik. Ez a 2 oszlopfej a 2. ábrán fatűntetett módon előnyösen centrálszimmetrikusan kiosztott csonkokkal rendel
kezik. Az ezek végeinél elhelyezett 3 csapok szolgálnak a 4 konzolok csatlakoztatására, valamint a szállítási helyzetből a beépítési helyzetbe történő föl- vagy lebillentésre, illetve a szerkezet szétbontása esetén újból a szállítási helyzetbe való hozatalra. A 3. ábrán szállítási, illetve beépítési helyzetben levő 1 oszlopot és 2 oszlopfejet láthatunk, amely a szerkezet alapegységét képezi, és a 4 konzoloknak a 4. ábrán föltüntetett beépítési helyzetbe való billentése után a 4 konzolok az alapegység 5 alaprajzi középpontjához viszonyítva ugyanolyan centrálszimmetríkus csillag-alakot mutatnak, mint a 2 oszlopfej csonkjai. Az egymással szomszédos alapegységek 4 konzoljai közé a 6 kiegészítő tartókat lehet befüggeszteni, melyek a 4 konzolokhoz pl. csapokkal kapcsolódnak. E csapok a 4 konzolok és a 6 kiegészítő tartók között a rendeltetés- szerű terhek hatására létrejövő relatív mozgásokat megengedik. A 4. ábrán látható egy darab 8 födémelem is. A 8 födémelemek az 5. és 6. ábrán föltüntetett módon a 9 kötések segítségével vannak a 4 konzolokra, illetve a 6 kiegészítő tartókra rátámasztva. A 7. ábrán a 4 konzolok és a szomszédos alapegységek 4 konzoljai közé befüggesztett 6 kiegészítő tartók csatlakozását láthatjuk. A 8. ábra az 1 oszlopoknak a 15 alaptesthez a 16 kötéssel való kapcsolódását mutatja. Itt vannak elhelyezve a 13 szabályozó szervek, amelyek három irányban mozgáslehetőséget, és ezáltal méretkiegyenlítést biztosítanak.
A 9. ábrán vonalas vázlatban feltüntettük a centrálszimmetríkus alapegységek kiosztását egy adott épületalaprajz esetében. Ezen jól látható, hogy kis nyílásméretek esetén az alapegységek egyáltalán nem kapcsolódnak egymáshoz, míg nagy nyílásméretek vagy többszintes épület esetén a 6 kiegészítő tartók útján közvetve kapcsolódnak. Elvileg a kapcsolat létrehozható a 6 kiegészítő tartók nélkül, közvetlenül a 4 konzolok végei között is.
A szerkezet összeszerelési és az esetleges földmunkák, illetve tereprendezés elvégzése után a 10 alaptestek telepítésével kezdődik, amelyekre ráállítjuk a fémszerkezetű 1 oszlopokat. Az 1 oszlop és a 2 oszlopfej egymással sarokmereven vannak összeépítve, míg a beépítési helyzetben a 2 oszlopfej radiális irányú csonkjainak végein levő 3 csapok mentén a 4 konzolok függőleges helyzetben vannak. Ezután történik a 4 konzolok vízszintesbe való billentése, és az 1. ábrán látható módon a 2 oszlopfej és a 4 konzol között levő 7 csavarkapcsolat elkészítése. Ezt követően lehet a 6 kiegészítő tartókat - ha azok szükségesek - befüggeszteni, majd az ily módon összeállított alátámasztó rendszer tetejére kerülnek a 8 födémelemek.
A találmány szerinti oszlopszerkezet kedvezően alkalmazható mezőgazdasági és ipari létesítményeknél, szociális és kommunális épületeknél, valamint kiállítási csarnokoknál, megfelelően méretezett változatai pedig előnyösen alkalmazhatók többszintes lakóépületeknek és irodaházaknak.