CS261607B1

CS261607B1 - Modular construction system with relaxed layout

Info

Publication number: CS261607B1
Application number: CS852039A
Authority: CS
Inventors: Bedrich Ing Horina; Milada Ing Krobova; Jiri Ing Opatril
Original assignee: Bedrich Ing Horina; Milada Ing Krobova; Jiri Ing Opatril
Priority date: 1985-03-22
Filing date: 1985-03-22
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS203985A1

Abstract

Stavebnicový konstrukční systém s uvolněným dispozičním členěním sestává z hlavních nosných sloupů, umístěných uvnitř pů dorysu objektu, a z hlavních závěsů, zejmé na šikmých, na kterých jsou zavěšeny obvodové ztužující stěny a konstrukční prvky střešní konstrukce, přičemž na střešních konstrukčních prvcích jsou pomocnými zavěsí zavěšeny nosné konstrukce stropů.A modular construction system with a loose layout structure consists of main load-bearing columns located within the building's floor plan, and main hangers, especially inclined ones, on which the perimeter reinforcing walls and structural elements of the roof structure are hung, while the supporting structures of the ceilings are hung on the roof structural elements by auxiliary hangers.

Description

Vynález se týká stavebnicového konstrukčního systému s uvolněným dispozičním členěním a řeší novým způsobem celkovou stabilitu objektu i přenášení vnějších sil od zatížení do základů.The invention relates to a modular construction system with a loosened layout and solves in a new way the overall stability of the object and the transmission of external forces from the load to the foundations.

Vícepodlažní objekty občanské, případně průmyslové výstavby jsou tvořeny svislými prvky, to je sloupy a vodorovnými prvky konstrukce, to je stropnicemi a průvlaky. Tyto prvky tvoří prostorovou strukturu, jejíž stabilita je zajištěna buď na ohyb tuhým rámovým připojením sloupů na průvlaky, nebo propojením sloupů ztužujícími stěnami — ztužidly. Oba dva způsoby mají řadu nevýhod. Ohybově tuhé rámové propojení průvlaků se sloupy vede při větších rozponech k poměrně velkým ztrátám na obestavěném prostoru objektu. Například u ocelové konstrukce s rozponem 12 m je ekonomicky přijatelná konstrukční výška průvlaků a tím i stropní konstrukce 0,9 až 1,5 m, což vede u vícepodlažních objektů k vysokému procentu buď špatně, nebo zcela nevyužitelného obestavěného prostoru. U skeletů se svislými ztužujícími stěnami — ztužidly, dochází k neprůchodnosti určité části půdorysu stavby a tím k jeho uživatelskému znehodnocení. Navíc do přenosu vodorovných sil se zapojuje jen určité % svislých prvků — sloupů, s tomu odpovídajícím podílem svislého zatížení. V důsledku toho je svislé zatížení ztužidlových sloupů vůči účinkům vodorovného zatížení relativně malé, přičemž ve sloupech ztužujících stěn vznikají výrazné tahy, které je nutno kotvit do základů.Multi-storey buildings of civil or industrial construction are made up of vertical elements, ie columns and horizontal elements of the structure, ie joists and girders. These elements form a spatial structure, the stability of which is ensured either by bending by rigid frame connection of columns to girders, or by connection of columns by reinforcing walls - braces. Both methods have a number of disadvantages. Bending rigid frame connection of beams with columns leads to relatively large losses in the enclosed space of the building at larger spans. For example, in a steel structure with a span of 12 m, the structural height of the girders and hence the ceiling structure is 0.9 to 1.5 m, resulting in a high percentage of either poor or totally unusable enclosed space in multi-storey buildings. In the case of skeletons with vertical bracing walls - braces, a certain part of the ground plan of the building is impassable and thus its user degradation. In addition, only a certain% of the vertical columns are involved in the transmission of horizontal forces, with a corresponding proportion of vertical load. As a result, the vertical load of the bracing columns relative to the effects of the horizontal load is relatively small, whereby significant strokes arise in the columns of the bracing walls, which need to be anchored to the foundations.

Uvedené nedostatky odstraňuje stavebnicový konstrukční systém s uvolněným dispozičním členěním podle vynálezu, sestavený z hlavních nosných sloupů, umístěných uvnitř objektu, k jejímž horním koncům jsou připevněny hlavní závěsy. Podstatou vynálezu je to, že na hlavních závěsech obvodové ztužující stěny jsou nosné prvky zavěšeny do střešních prvků pomocnými závěsy.These drawbacks are overcome by a modular construction system with a loosened layout according to the invention, consisting of main supporting columns located inside the building, to whose upper ends the main hinges are attached. The essence of the invention is that on the main hinges of the circumferential stiffening wall, the supporting elements are suspended in the roof elements by auxiliary hinges.

Výhodou stavebnicového konstrukčního systému podle vynálezu je dispoziční oddělení svislých ztužujících prvků, to je průvlaků a svislých ztužidel od hlavních nosných sloupů. Předností tohoto řešení je docílení prostorově stabilní konstrukce s poměrně vysokou ekonomií využití obestavěného prostoru při relativně velkých rozponech. Všechny konstrukční prvky, které zajišťují stabilitu objektu, se vyčleňují do stropních, střešních a obvodových stěnových konstrukcí, čímž se umožňuje dispozičně naprosto neomezované vnitřní členění objektu. Při tomto uspořádání konstrukce není nutno šetřit na statické výšce ztužujících prvků, a proto lze pro dané uživatelské parametry dosáhnout výrazně nižší měrné spotřeby oceli než u systémů tradičních. Výhodou je také to, že nový princip řešení stavebnicového systému má příznivý vliv i na ekonomii základů. Vlivem velké ohybové tuhosti obvodových ztužujících stěn se do sloupů a Ledy i do základů vnáší jen minimální ohyb a tyto prvky jsou tedy namáhány převážně jen osovou silou. Z uživatelského hlediska má konstrukční systém přednost v tom, že zatímco v běžných podlažích je odstup pomocných závěsů, podpor stropní konstrukce, v základním modulu, v prvním nadzemním podlaží tyto pomocné závěsy odpadají. Z toho plyne, že v prvním nadzemním podlaží prochází půdorysem jen hlavní nosné sloupy, které mohou mít odstup až čtyřnásobek základního modulu. Další výhodou konstrukce jsou relativně malé konstrukční výšky stropní konstrukce a půdorys nenarušený průnikem ztužidlových stěn.The advantage of the modular construction system according to the invention is the dispositional separation of the vertical stiffening elements, i.e. girders and vertical stiffening elements, from the main supporting columns. The advantage of this solution is the achievement of a spatially stable construction with a relatively high economy of utilization of the enclosed space at relatively large spans. All structural elements that ensure the stability of the building are set aside to the ceiling, roof and perimeter wall constructions, thus allowing a completely unrestricted internal structure of the building. With this arrangement of the structure, it is not necessary to save on the static height of the reinforcing elements, and therefore, for a given user parameter, it is possible to achieve a significantly lower specific consumption of steel than in traditional systems. Another advantage is that the new principle of the modular system solution has a positive effect on the foundation economics. Due to the high bending stiffness of the circumferential stiffening walls, only minimal bending is introduced into the columns and Leda as well as to the foundations, and these elements are thus mainly stressed only by axial force. From the user's point of view, the structural system has the advantage that while the distance between the auxiliary hinges, the supports of the ceiling structure, in the basic module, in the first floor, these auxiliary hinges are omitted. This implies that only the main load-bearing columns, which can be up to four times the base module, have a ground plan in the first floor. Another advantage of the structure is the relatively small structural heights of the ceiling structure and the plan undisturbed by the intersection of the bracing walls.

Na přiložených výkresech je znázorněn v příkladném provedení stavebnicový konstrukční systém podle vynálezu, kde na obr. 1 je zobrazen v axonometrickém pohledu, na obr. 2 je půdorys prvního nadzemního podlaží, na obr. 3 je půdorys druhého a dalších nadzemních podlaží a na obr. 4 je půdorys střechy.1 is a perspective view, FIG. 2 is a plan view of a first above-ground storey, FIG. 3 is a plan view of a second and other above-ground storey, and FIG. 4 is a plan view of the roof.

Stavebnicový konstrukční systém s uvolněným dispozičním členěním v příkladném provedení podle vynálezu sestává ze čtyř hlavních nosných sloupů 1, umístěných uvnitř objektu, k jejichž horním koncům jsou připevněny čtveřice hlavních závěsů 2, na kterých jsou zavěšeny jednak obvodové ztužující stěny 3 a jednak konstrukční prvky střechy, na kterých jsou pomocnými závěsy 4 zavěšeny konstrukční prvky stropů jednotlivých podlaží. Obvodové ztužující stěny 3 mají formu příhradových, alternativně i prolamovaných nebo plnostěnných průvlaků, se statickou výškou na jedno nebo více podlaží, případně v provedení vystřídaném ob jedno podlaží.The modular construction system with a loosened layout in the exemplary embodiment according to the invention consists of four main supporting columns 1, located inside the building, to whose upper ends are attached four main hinges 2, on which both the peripheral reinforcing walls 3 and roof construction elements are suspended. on which the structural elements of the ceilings of individual floors are suspended by auxiliary hinges 4. The circumferential stiffening walls 3 are in the form of lattice girders, alternatively also openwork or solid-walled girders, with a static height on one or more floors, or alternatively in the design alternating on both floors.

Nosné prvky střešních a stropních konstrukcí vytvářejí v horizontálních rovinách tuhé desky, jejichž svislé reakce od vnějšího zatížení se postupně přenášejí prostřednictvím pomocných závěsů 4, přes hlavní závěsy 2 do hlavních nosných sloupů 1. Svislé reakce, působící na táhla zavěšené konstrukce občanské budovy, nelze považovat za neměnné, protože podstatnou část zatížení občanských budov tvoří zatížení nahodilá. Vzhledem k tomu nelze dispozičním uspořádáním dosáhnout vyvážení tahů v protilehlých hlavních závěsech 2. V důsledku toho je vždy nutno respektovat rozdílnost osových sil v hlavních závěsech 2. Tato rozdílnost osových sil v hlavních závěsech 2 má za následek ohybová namáhání navazujících nosných prvků. U nového systému přejímají převážnou část těchto ohybových účinků obvodové ztužující stěny 3. Sloupy 1, jejichž ohybová tuhost je řádově nižší, jsou ohýbány jen nepatrně. Z tohoto hlediska je dokonce výhodné, aby byl průřez sloupu orientován menší ohybovou tuhostí do směru větších ohybových momentů, od nesymetrie svislého zatížení. Vodorovné zatížení se do zavěšených obvo261607The load-bearing elements of roof and ceiling structures form rigid slabs in horizontal planes, whose vertical responses from external load are gradually transmitted by means of auxiliary hinges 4, through main hinges 2 to the main load-bearing columns 1. The vertical reactions acting on the linkage as a constant part, because a substantial part of the load of civil buildings is random loads. Consequently, the displacement arrangement in the opposing main hinges 2 cannot be achieved by disposition. Consequently, it is always necessary to respect the difference in axial forces in the main hinges 2. This difference in axial forces in the main hinges 2 results in bending stresses of the adjacent supporting elements. In the new system, the peripheral stiffening walls 3 assume the bulk of these bending effects. Columns 1 whose bending stiffness is of the order of magnitude lower are bent only slightly. From this point of view, it is even advantageous for the column cross-section to be oriented with less bending stiffness in the direction of greater bending moments, from asymmetric vertical load. The horizontal load is suspended from the perimeter261607

S dových ztužujících stěn 3 vnáší ze střechy a stropních konstrukcí. Z vyšších do nižších podlaží ho zavěšené obvodové ztužující stěny 3 přenáší převážně smykem. Pokud jsou obvodové ztužující stěny 3 po výšce nespojité, spolupůsobí pak prostřednictvím střechy a stropních konstrukcí s hlavβ nimi nosnými sloupy 1 jako prostorový rám s příhradovými příčlemi. Využitím zavěšených obvodových ztužujících stěn 3 se stává systém staticky stabilní s průběhem vnitřních sil velmi příznivým pro návrh jednotlivých konstrukčních prvků.With brick reinforcing walls 3 brings from the roof and ceiling structures. From the upper to lower floors, the suspended peripheral stiffening walls 3 transfer it mainly by shear. If the circumferential reinforcing walls 3 are discontinuous in height, then they cooperate via the roof and ceiling constructions with the main supporting columns 1 as a spatial frame with trusses. By using suspended circumferential stiffening walls 3, the system becomes statically stable with internal forces very favorable for the design of individual structural elements.

Claims

A modular construction system with a loose layout, composed of main load-bearing columns located inside the building, to whose upper ends are inclined main hinges, characterized in that circumferential stiffening walls (3) and roof supporting elements, whereby roof supporting structures are suspended on the supporting structural elements of the roof by means of auxiliary hinges (4).