PL198884B1 - Prefabrykat budowlany z materiału wiążącego się pod działaniem wody, zwłaszcza z betonu, wyposażony w dodatkowe zbrojenie stanowiące przynajmniej jeden, częściowo płaski element zbrojeniowy oraz sposób osadzenia dodatkowego zbrojenia w prefabrykacie budowlanym - Google Patents

Abstract

1. Prefabrykat budowlany z materia lu wiaza- cego si e pod dzia laniem wody, zw laszcza z betonu, wyposa zony w dodatkowe zbrojenie, stanowi ace przynajmniej jeden p laski element zbrojeniowy, znamienny tym, ze element zbro- jeniowy (3) jest przynajmniej cz esciowo osa- dzony w rowku (4) na zewn etrznej powierzchni (5) korpusu (2) prefabrykatu (1) i przynajmniej na cz esci swej d lugo sci polaczony nieroz lacznie z tym korpusem (2). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest prefabrykat budowlany z materiału wiążącego się pod działaniem wody, zwłaszcza z betonu, wyposażony w dodatkowe zbrojenie, stanowiące przynajmniej jeden płaski element zbrojeniowy.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób osadzenia dodatkowego zbrojenia w prefabrykacie budowlanym.

Podczas prowadzenia prac naprawczych i modernizacyjnych często konieczne jest wzmacnianie niektórych prefabrykatów budowlanych przez stosowanie dodatkowego zbrojenia.

W stanie techniki znane są rozwią zania umoż liwiają ce osadzanie dodatkowego zbrojenia już na placu budowy.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 4 333 782 znany jest sposób osadzenia dodatkowego wzmocnienia w prefabrykacie betonowym wyposażonym w zbrojenie, polegający na wycinaniu rowków na powierzchni prefabrykatu za pomocą strumienia wody pod wysokim ciśnieniem, a następnie na osadzeniu w tych rowkach stalowych prętów zbrojeniowych. Rowki z prętami zbrojeniowymi wypełnia się następnie masą betonową, zapewniając trwałe połączenie dodatkowego zbrojenia z prefabrykatem. Niedogodnością tego znanego rozwiązania jest stosunkowo skomplikowany sposób wykonania rowków, które wymagają spełnienia całego szeregu dodatkowych warunków, bowiem muszą być one stosunkowo duże, zapewniając właściwe osadzenie i połączenie z masą betonową prętów ze stali zbrojeniowej, przy czym ich szerokość winna być dodatkowo dostosowana do ziarnistości tej masy, a ich głębokość musi uwzględniać konieczność uzyskania odpowiednio grubej warstwy betonu zakrywającej pręty ze względu na zabezpieczenie metalu przed korozją. Elementy dodatkowego zbrojenia winny ponadto stykać się z już istniejącym zbrojeniem. Spełnienie tych wszystkich warunków jest przeważnie związane z dużym nakładem pracy. Inną niedogodnością tego znanego rozwiązania jest znaczne zapotrzebowanie wody wykorzystywanej do wycinania rowków, co w praktyce uniemożliwia stosowanie opisanego sposobu we wnętrzu budynków oraz znacząco podnosi koszt dodatkowego zbrojenia prefabrykatu.

W innym znanym ze stanu techniki rozwią zaniu uzupe ł niania zbrojenia prefabrykatów stosuje się naklejanie na ich powierzchni płytki wykonanej z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym. W tym celu powierzchnia prefabrykatu musi być wstępnie przygotowana, na przykład za pomocą obróbki strumieniowo-ściernej względnie szlifowania, oraz pokryta warstwą przyczepną. l ten znany sposób jest w praktyce trudny w realizacji, a zakres jego stosowania jest ograniczony, ponieważ połączenie klejone między betonową powierzchnią prefabrykatu a dodatkowym zbrojeniem jest stosunkowo sztywne. Największe dopuszczalne wzajemne przesunięcie łączonych warstw wynosi 0,2 mm, podczas gdy największe względne przesunięcie zabetonowanych użebrowanych prętów stalowych wynosi około 1 mm, jest więc znacznie elastyczniejsze. Wskutek sztywności klejonego połączenia płytki z dodatkowym zbrojeniem, mogą one przejmować tylko niewielką część obciążenia rozcią gają cego. Płytka może przenieść obciążenie nie większe od 40% jej wytrzymałości na rozciąganie, przy czym wielkość przenoszonych sił zależy również od jakości betonu, decydującej o wytrzymałości złącza na rozciąganie. Inne ograniczenie stosowania tego znanego sposobu stanowi płaskość powierzchni prefabrykatu, przy czym odstępstwo od płaszczyzny nie może być większe niż 5 mm na długości 2 m. Problematyczne jest także stosowanie opisanego rozwiązania do zbrojenia prefabrykatów obciążanych siłami ścinającymi, ponieważ ich powierzchnia jest podczas pracy narażona na odłupywanie warstwy betonu. Należy również zwrócić uwagę na to, że dodatkowe zbrojenie mocowane za pomocą klejenia musi być zabezpieczone przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz powinno być odpowiednio odporne na działanie wysokiej temperatury w razie pożaru.

W czasie badań, które doprowadziły do wynalazku stwierdzono, ż e obciążalność i odkształcalność prefabrykatu zależy w znacznym stopniu od rodzaju i sposobu umieszczenia elementu zbrojeniowego oraz od rodzaju połączenia między korpusem prefabrykatu a tym elementem zbrojeniowym. Ustalono również, że korzystne jest stosowanie jako wzmocnienia betonu elementów zbrojeniowych wykonanych w postaci płaskich płytek.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji prefabrykatu betonowego o dużej obciążalności i stosunkowo dużej elastyczności, wyposażonego w dodatkowe zbrojenie mające postać płaskich płytek.

Cel ten zrealizowano w konstrukcji prefabrykatu betonowego wyposażonej w dodatkowe zbrojenie według wynalazku, która charakteryzuje się tym, że element zbrojeniowy jest przynajmniej częPL 198 884 B1 ściowo osadzony w rowku na zewnętrznej powierzchni korpusu prefabrykatu i przynajmniej na części swej długości połączony nierozłącznie z tym korpusem.

Element zbrojeniowy ma korzystnie postać odcinka taśmy.

Głębokość rowka jest korzystnie równa lub większa od szerokości elementu zbrojeniowego, którego krawędź znajduje się nieco pod zewnętrzną powierzchnią korpusu.

Część elementu zbrojeniowego stanowi korzystnie kształtownik o przekroju poprzecznym w kształ cie litery L wzglę dnie o przekroju w kształ cie litery T, przy czym jedno ramię kształ townika jest osadzone w rowku korpusu, a jego drugie ramię względnie ramiona są osadzone równolegle do powierzchni zewnętrznej tego korpusu.

Przynajmniej jeden z końców elementu zbrojeniowego jest korzystnie zamocowany w rowku korpusu prefabrykatu.

Element zbrojeniowy jest korzystnie osadzony w rowku z naprężeniem wstępnym.

Element zbrojeniowy jest korzystnie wyposażony przynajmniej w jedno zgrubienie, osadzone i zamocowane w poszerzonym odcinku rowka.

Element zbrojeniowy, zaopatrzony w element mocujący, jest korzystnie wyposażony ponadto przynajmniej w jedną płytkę w postaci taśmy, połączoną z tym elementem mocującym.

Element mocujący jest osadzony korzystnie z jednej strony elementu zbrojeniowego.

Oś symetrii rowka jest korzystnie prostopadła do zewnętrznej powierzchni korpusu.

Element zbrojeniowy jest korzystnie zamocowany w rowku na całej swojej długości.

Element zbrojeniowy jest korzystnie przynajmniej w części swej długości wykonany z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym względnie włóknem poliamidowym, albo szklanym.

Element zbrojeniowy jest korzystnie zamocowany w rowku za pomocą żywicy epoksydowej albo poliestrowej względnie za pomocą zawiesiny cementowej, zwłaszcza mleka cementowego.

Celem wynalazku jest również sposób osadzenia dodatkowego zbrojenia w prefabrykacie budowlanym, zapewniającego łatwe i pewne połączenie tego dodatkowego zbrojenia z prefabrykatem.

Cel ten zrealizowano w sposobie osadzenia dodatkowego zbrojenia w prefabrykacie budowlanym, który charakteryzuje się tym, że na zewnętrznej powierzchni korpusu prefabrykatu wykonuje się przynajmniej jeden rowek, następnie wypełnia się go przynajmniej częściowo środkiem wiążącym i osadza się w nim element zbrojeniowy z tworzywa sztucznego wzmocnionego w ł óknem, zaopatrzony przynajmniej w jedną powierzchnię płaską, a wytłoczony z rowka przez ten element zbrojeniowy nadmiar środka wiążącego usuwa się z powierzchni zewnętrznej korpusu prefabrykatu.

Rowek wykonuje się korzystnie przez nacinanie albo frezowanie.

Jako środek wiążący stosuje się korzystnie klej, zwłaszcza żywicę epoksydową względnie poliestrową, albo też zawiesinę cementową.

Badania eksploatacyjne prefabrykatów budowlanych zaopatrzonych w dodatkowe zbrojenie według wynalazku wykazały, że dzięki ich wyżej opisanej konstrukcji obydwie powierzchnie elementu zbrojeniowego są połączone z betonem, zapewniając wysoką obciążalność prefabrykatu, a równocześnie jego stosunkowo dużą elastyczność, porównywalną do elastyczności umieszczonego w betonie zbrojenia z prętów stalowych. Wielkość wzajemnego przesunięcia płytki zbrojenia dodatkowego i betonowego materiału korpusu wynosiła podczas dokonanych prób około 0,8 mm, zaś obciążalność płytki o długości 25 cm, zakotwionej w masie betonu, jest trzykrotnie większa od obciążalności płytki o takiej samej dł ugości, połączonej z powierzchnią betonu za pomocą klejenia. Prefabrykat budowlany według wynalazku zapewnia stosunkowo dużą siłę przenoszoną przez połączenie płytki i betonu, a równocześnie dostatecznie wysoką elastyczność, zabezpieczając ą to połączenie przed pęknięciem. Ponadto okazało się, że wielkość przenoszonego obciążenia przez prefabrykat nie zmniejsza się w wyniku wystę powania p ę knięć od obciąże ń zginają cych lub ś cinają cych.

Ponadto okazało się, że dodatkowe zbrojenie prefabrykatu betonowego według wynalazku jest rozwiązaniem znacznie korzystniejszym od sposobów dodatkowego wzmacniania prefabrykatów znanych ze stanu techniki. W szczególności jakość betonu nie ma dla tego zbrojenia pierwszorzędnego znaczenia, a nierówności powierzchni korpusu prefabrykatu mogą być łatwo skorygowane przez dobranie odpowiedniej głębokości rowka. Rowki na zewnętrznej powierzchni prefabrykatu mogą być wykonane w tani i prosty sposób przez nacinanie, przy czym proces ten może być wykonywany wewnątrz budynku. Ponadto nie jest konieczna dodatkowa obróbka powierzchni prefabrykatu, zaś płaskie płytki zbrojenia, osadzone w odpowiednio głębokich rowkach, nie są narażone na uszkodzenia mechaniczne, a w razie pożaru są zabezpieczone przed działaniem wysokiej temperatury. Dzięki temu prefabrykat budowlany według wynalazku jest stabilny, a jego obciążalność nie zależy tylko od wy4

PL 198 884 B1 trzymałości na rozciąganie masy betonowej, z której jest wykonany korpus, lecz przede wszystkim zależy od rodzaju i wymiarów dodatkowego zbrojenia.

Prefabrykat budowlany wyposażony w dodatkowe zbrojenie według wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia prefabrykat budowlany według wynalazku w widoku perspektywicznym; fig. 2 - inne rozwiązanie konstrukcyjne prefabrykatu według wynalazku w widoku perspektywicznym, a fig. 3 - jeszcze inne rozwiązanie konstrukcyjne dodatkowego zbrojenia prefabrykatu budowlanego według wynalazku w widoku perspektywicznym.

Figura 1 przedstawia prefabrykat budowlany 1, którego korpus jest wykonany z materiału twardniejącego i wiążącego się pod działaniem wody, na przykład z betonu, wyposażony w płaski element zbrojeniowy 3, osadzony w rowku wykonanym na zewnętrznej powierzchni 5 tego korpusu 2. Element zbrojeniowy 3 przynajmniej na części swej długości jest zamocowany w rowku i nierozłącznie połączony z korpusem 2.

Przedstawiony na fig. 1 element zbrojeniowy 3 jest wykonany z płytki w postaci taśmy, której szerokość jest równa lub nieco mniejsza od wysokości rowka 4. Dzięki temu krawędź elementu zbrojeniowego 3 znajduje się pod zewnętrzną powierzchnią 5 korpusu 2 prefabrykatu 1.

W przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym przedstawionym na fig. 1 element zbrojeniowy 3 jest na całej swej długości osadzony w rowku 4 i zamocowany za pomocą warstwy środka wiążącego 6, na przykład zawiesiny cementowej albo kleju. Korzystne jest przy tym stosowanie klejów z żywicy epoksydowej albo poliestrowej.

Element zbrojeniowy 3 jest korzystnie wykonany z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym względnie włóknem poliamidowym, albo szklanym.

Przedstawiony na fig. 1 prefabrykat budowlany 1 został dodatkowo wyposażony w zbrojenie 3 już po jego wykonaniu. W tym celu na powierzchni zewnętrznej 5 prefabrykatu został wykonany rowek 4, na przykład przez nacinanie albo frezowanie, a następnie rowek ten został przynajmniej częściowo wypełniony masą wiążącą 6, na przykład klejem epoksydowym względnie poliestrowym, albo też zawiesiną cementową, a korzystnie mleczkiem cementowym. Oś symetrii rowka 4 winna być prostopadła do zewnętrznej powierzchni 5 korpusu 2 prefabrykatu. Następnie w tak przygotowany rowek został wciśnięty płaski element zbrojeniowy 3, stanowiący odcinek taśmy z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym, poliamidowym albo szklanym. Nadmiar masy wiążącej 6, która w czasie operacji wciskania elementu zbrojeniowego 3 została wypchnięta z rowka, jest następnie usuwany z zewnętrznej powierzchni 5 prefabrykatu 1 przez zgarnianie.

Szerokość rowka prefabrykatu przedstawionego na fig. 1 wynosi około 3 mm, a jego wysokość około 30 mm, przy czym przy zastosowanej wysokości rowka 4, jego dno winno dochodzić do istniejących elementów wewnętrznego zbrojenia prefabrykatu.

Grubość taśmy z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem, której odcinki stanowią elementy zbrojeniowe 3, wynosi 1,5 mm, zaś szerokość 27 mm, dzięki czemu możliwe jest całkowite schowanie elementu zbrojeniowego 3 wewnątrz rowka 4 i zalanie go środkiem wiążącym 6, przez co uzyskuje się szczególnie skuteczne połączenie dodatkowego zbrojenia z korpusem 2 prefabrykatu, a równocześ nie zabezpieczenie go przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Inne rozwiązanie prefabrykatu budowlanego według wynalazku przedstawione na fig. 2 jest wyposażone w element zbrojeniowy 3, złożony z kilku elementów kotwiących 8 oraz z mającej postać odcinka taśmy płytki 9. Elementy kotwiące 8 wykonane są z kształtowników o przekroju w kształcie litery T, których pionowe ramię jest osadzone w rowku 4, zaś pozostałe poziome ramiona przylegają do zewnętrznej powierzchni 5 korpusu 2 prefabrykatu i są również korzystnie połączone z tą powierzchnią 5 przez przyklejenie. Natomiast płytka 9 jest połączona, również za pomocą klejenia, z osadzonymi na zewnę trznej powierzchni 5 poziomymi ramionami elementu kotwią cego 8. Zamiast kształtownika w kształcie litery T element kotwiący 8 może być również wykonany z kształtownika mającego w przekroju kształt litery L, czyli z kątownika. Dzięki zastosowaniu elementów kotwiących 8 możliwe jest osadzenie wewnątrz prefabrykatu budowlanego 7 elementu zbrojeniowego 3 w stanie wstępnie naprężonym.

Jeszcze inne przykładowe rozwiązanie konstrukcyjne zakotwienia dodatkowego elementu zbrojeniowego 3 w rowku 4 prefabrykatu budowlanego 10 przedstawia fig. 3. Rowek 4, wykonany na przykład przez frezowanie lub nacinanie powierzchni zewnętrznej korpusu 2 prefabrykatu 10. jest z jednej strony zaopatrzony w poszerzoną część 11. wykonaną w postaci otworu. W tej poszerzonej części 11 jest osadzone, znajdujące się na końcu elementu zbrojeniowego 3, zgrubienie 12 ustalające położenie

PL 198 884 B1 końca tego elementu zbrojeniowego 3 i umożliwiające jego wstępne naprężenie przed połączeniem z masą betonową.

Należy zwrócić uwagę, że elementy zbrojeniowe 3 mogą być zamocowane w rowku 4 na całej swej długości albo też na części długości, na przykład mogą być zamocowane jedynie swym końcem, podobnie jak na fig. 3.

Sposób osadzenia dodatkowego zbrojenia w prefabrykacie budowlanym według wynalazku polega na tym, że na zewnętrznej powierzchni 5 prefabrykatu 1 wykonuje się rowek 4, a następnie wypełnia się go przynajmniej częściowo środkiem wiążącym 6, korzystnie żywicą epoksydową albo poliestrową i osadza się w nim element zbrojeniowy 3 z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym względnie poliamidowym, albo szklanym, przy czym przynajmniej jedna strona elementu zbrojeniowego 3 jest płaska. Nadmiar środka wiążącego 6, wytłoczony z rowka 4 przez wciskanie elementu zbrojeniowego 3, zgarnia się z powierzchni zewnętrznej 5 korpusu 2 tego prefabrykatu.

Rowek 4 wykonuje się korzystnie przez nacinanie albo frezowanie.

Jako środek wiążący 6 może być również korzystnie zastosowana zawiesina cementowa, zwłaszcza mleko cementowe.

Należy zwrócić również uwagę na fakt, że elementy zbrojenia mające postać płytek, korzystnie odcinków taśmy wykonanych z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym lub poliamidowym, są szczególnie korzystne do wzmacniania prefabrykatów betonowych zarówno ze względu na ich bardzo dużą wytrzymałość na rozciąganie, jak i na małe wymiary stosowanych płytek. Dzięki rozwiązaniu według wynalazku możliwe jest łatwe uzupełnianie zbrojenia gotowych prefabrykatów budowlanych, zwłaszcza w trakcie ich modernizacji na placu budowy.

Claims (17)

1. Prefabrykat budowlany z materiału wiążącego się pod działaniem wody, zwłaszcza z betonu, wyposażony w dodatkowe zbrojenie, stanowiące przynajmniej jeden płaski element zbrojeniowy, znamienny tym, że element zbrojeniowy (3) jest przynajmniej częściowo osadzony w rowku (4) na zewnętrznej powierzchni (5) korpusu (2) prefabrykatu (1) i przynajmniej na części swej długości połączony nierozłącznie z tym korpusem (2).

2. Prefabrykat według zastrz. 1, znamienny tym, że element zbrojeniowy (3) ma postać odcinka taśmy.

3. Prefabrykat według zastrz. 1, znamienny tym, że głębokość rowka (4) jest równa lub większa od szerokości elementu zbrojeniowego (3), którego krawędź znajduje się nieco pod zewnętrzną powierzchnią (5) korpusu (2).

4. Prefabrykat według zastrz. 1, znamienny tym, że część elementu zbrojeniowego (3) stanowi kształtownik o przekroju poprzecznym w kształcie litery L względnie o przekroju w kształcie litery T, przy czym jedno ramię kształtownika jest osadzone w rowku (4) korpusu (2), a jego drugie ramię względnie ramiona są osadzone równolegle do powierzchni zewnętrznej (5) tego korpusu (2).

5. Prefabrykat wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e przynajmniej jeden z koń ców elementu zbrojeniowego (3) jest zamocowany w rowku (4) korpusu (2) prefabrykatu.

6. Prefabrykat wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e element zbrojeniowy (3) jest osadzony w rowku (4) z naprężeniem wstępnym.

7. Prefabrykat według zastrz. 1, znamienny tym, że jego element zbrojeniowy (3) jest wyposażony przynajmniej w jedno zgrubienie (12), osadzone i zamocowane w poszerzonym odcinku (11) rowka (4).

8. Prefabrykat według zastrz. 4, znamienny tym, ż e jego element zbrojeniowy (3), zaopatrzony w element mocujący (8), jest wyposażony ponadto przynajmniej w jedną płytkę (9) w postaci taśmy, połączoną z tym elementem mocującym (8).

9. Prefabrykat wedł ug zastrz. 4, znamienny tym, ż e element mocują cy (8) jest osadzony z jednej strony elementu zbrojeniowego (3).

10. Prefabrykat według zastrz. 1, znamienny tym, że oś symetrii rowka (4) jest prostopadła do zewnętrznej powierzchni (5) korpusu (2).

11. Prefabrykat według zastrz. 1, znamienny tym, że element zbrojeniowy (3) jest zamocowany w rowku (4) na cał ej swojej dł ugoś ci.

PL 198 884 B1

12. Prefabrykat według zastrz. 1, znamienny tym, że element zbrojeniowy (3) jest przynajmniej w części swej długości wykonany z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym względnie włóknem poliamidowym, albo szklanym.

13. Prefabrykat według zastrz. 1, znamienny tym, że element zbrojeniowy (3) jest zamocowany w rowku (4) za pomocą ż ywicy epoksydowej albo poliestrowej.

14. Prefabrykat według zastrz. 1, znamienny tym, że element zbrojeniowy (3) jest zamocowany w rowku (4) za pomocą zawiesiny cementowej, zwłaszcza mleka cementowego.

15. Sposób osadzenia dodatkowego zbrojenia w prefabrykacie budowlanym, znamienny tym, że na zewnętrznej powierzchni (5) korpusu (2) prefabrykatu (1) wykonuje się przynajmniej jeden rowek (4), następnie wypełnia się go przynajmniej częściowo środkiem wiążącym (6) i osadza się w nim element zbrojeniowy (3) z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem, zaopatrzony przynajmniej w jedną powierzchnię płaską, a wytłoczony z rowka (4) przez ten element zbrojeniowy (3) nadmiar środka wiążącego (6) usuwa się z powierzchni zewnętrznej (5) korpusu (2) prefabrykatu (1).

16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że rowek (4) wykonuje się przez nacinanie albo frezowanie.

17. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że jako środek wiążący (6) stosuje się klej, zwłaszcza żywicę epoksydową względnie poliestrową, albo też zawiesinę cementową.