PL248597B1 - Hybrydowy, kompozytowy osiowo-symetryczny słup kołowy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowy, kompozytowy osiowo-symetryczny słup kołowy stosowany w budowlach.

STAN TECHNIKI

Elementy słupowe tworzą różne struktury profili zarówno albuminowych, stalowych, jak i betonowych. Znane są z praktyki oraz opisów w literaturze słupy jednogałęziowe oraz wielogałęziowe o zróżnicowanych formach przekroju poprzecznego jak i użytych materiałów do ich wykonania. Nowe rozwiązanie hybrydowego, kompozytowo osiowego - symetrycznego słupa kołowego doskonale sprawdzi się zarówno w budownictwie mieszkalnym, jak i przemysłowym. Niewątpliwą zaletą wynalazku jest szybki i bezpieczny montaż wynikający z możliwości rozbicia na elementy składowe. Dodatkowo wykorzystanie siatki z włókna węglowego i możliwość wypełnienia wewnętrznej części mieszanką wzmacniającą wpłynie na polepszenie właściwości wytrzymałościowych.

Z polskiego opisu patentowego PL198628 znana jest stopa fundamentowa fundamentu stalowego kratowego słupa linii elektroenergetycznych wysokiego napięcia ma zastosowanie przy budowie elektroenergetycznych linii przesyłowych. Stopa fundamentowa składa się z posadowionej na izolowanej warstwie podsypki żwirowej lub chudego betonu, podstawy w postaci betonowej płyty, zbrojonej stalowymi siatkami, dolnymi i górnymi, w której osadzony jest trwale prefabrykowany, żelbetowy cokół w kształcie graniastosłupa z osadzoną w nim nierozłącznie, równolegle do jego osi, kotwą. Cokół ma umieszczone obwodowo i poosiowo pręty zbrojeniowe, przy czym wystające poza część betonową cokołu pręty posiadają części odgięte w ten sposób, iż położone są one na jednej płaszczyźnie, która z osią wzdłużną cokołu tworzy kąt, odpowiadający kątowi, utworzonemu przez tę oś z płaszczyzną płyty podstawy i tożsamy z kątem pomiędzy krawężnikiem pionowo ustawionego słupa linii elektroenergetycznej z płaszczyzną poziomą. Sposób wykonania stopy fundamentowej polega na tym, że w wykonanym wcześniej wykopie, którego dno utwardza się warstwą żwiru lub chudego betonu i izoluje papą asfaltową oraz szaluje się ściany boczne płyty podstawy, układa się następnie na betonowych podkładkach dystansowych siatki zbrojenia dolnego płyty podstawy stopy, po czym na siatce ustawia się na wystających, odgiętych częściach prętów zbrojeniowych prefabrykowany cokół, kolejno zaś układa się siatki zbrojenia górnego płyty i pod pręty siatki, a jednocześnie między pręty zbrojeniowe cokołu wplata się, prostopadle względem siebie, po co najmniej jednym dodatkowym pręcie zbrojeniowym, następnie płytę zalewa się betonem, poczynając od miejsca posadowienia cokołu, równomiernie we wszystkich kierunkach.

Z kolejnego polskiego opisu patentowego PL204767 znany jest stalowo-betonowy słup, który charakteryzuje się tym, że wyposażony jest w powłokę poślizgową, korzystnie polimerową, usytuowaną pomiędzy betonem a stalowym płaszczem. Słup wyposażony jest w element pośredniczący, korzystnie w postaci płaskiej przekładki, która wyposażona jest w występ centrujący obciążenie na oś słupa.

Z kolejnego polskiego opisu patentowego PL236879 znany jest prefabrykowany dwuwęzłowy słup konstrukcyjny charakteryzuje się tym, że składa się z profilu żelbetowego, stanowiącego główną część słupa oraz połączonych z nim dwóch profili w postaci kształtowników stalowych, profilu prowadzącego dolnego i profilu prowadzącego górnego, przy czym zewnętrzna płaszczyzna profilu prowadzącego dolnego pokrywa się z wewnętrzną płaszczyzną profilu prowadzącego górnego, natomiast w profilu prowadzącym dolnym umieszczone są startery dolne, a w górnym profilu prowadzącym, umieszczone są startery górne, a na zewnętrznej powierzchni profilu prowadzącego górnego zamocowane są blachy węzłowe. Profil żelbetowy ma w dolnej części rozmieszczone otwory iniekcyjne.

UJAWNIENIE WYNALAZKU

Problemem technicznym rozwiązywanym przez wynalazek jest budowa słupa, który to problem rozwiązuje się poprzez konstrukcję słupa zbudowanego z elementu stalowego oraz wsporników stalowych na których umiejscowiona jest siatka oraz rury zewnętrznej. Całość wypełniona jest betonem.

W świetle opisanego stanu techniki celem niniejszego wynalazku jest przezwyciężenie wskazanych niedogodności i dostarczenie słupa hybrydowego, który dzięki swojej prostej konstrukcji złożonej z elementu stalowego do którego montowane są wsporniki stalowe, natomiast do nich siatka na zewnątrz natomiast rura zewnętrzna.

Hybrydowy, kompozytowy osiowo-symetryczny słup kołowy zbudowany jest z: elementu stalowego, wsporników stalowych, głowicy, siatki, podstawy mocowania słupa oraz rury zewnętrznej, charakteryzuje się tym, że element stalowy ma wysokość H, średnicę rury D oraz grubość G rury, natomiast na obwodzie elementu stalowego znajdują się jednakowo rozmieszczone nasady o wysokości h4 i średnicy wewnętrznej d2, przy czym na jednym poziomie znajduje się od czterech do trzydziestu nasad, a wysokość pomiędzy poziomami wynosi h3, natomiast wysokość od krańca górnego słupa do najwyżej położonej nasady h1, a wysokość od krańca dolnego słupa do najniżej położonej nasady h2, przy czym wspornik stalowy opisany jest na trójkącie prostokątnym o równych przyprostokątnych a i wykonany jest z rur okrągłych, przy czym wspornik stalowy ma zaczepy A oraz zaczepy B, na których jest tulejka mocująca siatkę, natomiast na jednym poziomie zamontowane są co najmniej trzy wsporniki stalowe, które są obrócone względem sąsiedniego poziomu o kąt α i tworzą okrąg o średnicy D1, przy czym głowica ma postać płyty o średnicy zewnętrznej d4 i grubości g1 oraz rury o średnicy d5 i grubości g2 i umiejscowiona jest w górnej części elementu stalowego, natomiast siatka oś średnicy D1, wysokości H1 i mocowana jest po obwodzie wspornika stalowego, przy czym podstawa mocowania słupa opisana jest okręgiem o średnicy D2 i w centralnej części ma rdzeń o średnicy D3 i wysokości h5, a w górnej części rdzenia znajduje się zwężenie o średnicy D4, natomiast w podstawie mocowania słupa są otwory, natomiast rura zewnętrzna opisywanego stanowi rura o średnicy D5 i otulinie o grubości g3, przy czym wysokość rury zewnętrznej odpowiada sumie wysokości elementu stalowego oraz grubości g2 podstawy mocowania.

Korzystnie, rura zewnętrzna jest szalunkiem traconym.

Korzystnie, siatka jest wykonana z włókna węglowego.

Zaletą zastosowanego rozwiązania jest jego prostota oraz funkcjonalność.

KRÓTKI OPIS FIGUR RYSUNKU

Dla lepszego zrozumienia wynalazku, został on zilustrowany w przykładach wykonania oraz na załączonych figurach rysunku, na których:

Fig. 1 - przedstawia widok hybrydowy, kompozytowy osiowo-symetryczny słup kołowy;

Fig. 2 - przedstawia widok hybrydowy, kompozytowy osiowo-symetryczny słup kołowy;

Fig. 3 - przedstawia widok umiejscowienia nasad na hybrydowym, kompozytowo osiowo-symetrycznym słupie kołowym;

Fig. 4 - przedstawia widok hybrydowego, kompozytowego osiowo-symetrycznym słupie kołowym w płaszczyźnie przecięcia A-A;

Fig. 5 - przedstawia widok wspornika stalowego;

Fig. 6 - przedstawia widok montażu wsporników stalowych na hybrydowym, kompozytowo osiowo-symetrycznym słupie kołowym;

Fig. 7 - przedstawia widok aksjomatyczny hybrydowo, kompozytowo osiowo-symetryczny słup kołowy wraz z zamontowanymi wspornikami stalowymi;

Fig. 8 - przedstawia widok głowicy:

A) z dołu;

B) w przekroju;

Fig. 9 - przedstawia widok siatki;

Fig. 10 - przedstawia widok podstawy mocowania słupa w widoku z dołu;

Fig. 11 - przedstawia widok podstawy mocowania słupa;

Fig. 12 - przedstawia widok hybrydowego, kompozytowo osiowo-symetrycznego słupa kołowego z góry;

Fig. 13 - przedstawia widok hybrydowego, kompozytowo osiowo-symetrycznego słupa kołowego.

Hybrydowy, kompozytowy osiowo-symetryczny słup kołowy na przedstawionych załączonych figurach jest jedynie ukazana jako poglądowa, natomiast ostateczny kształt zależy od konkretnego zastosowania.

SPOSOBY WYKONANIA WYNALAZKU

Poniższe przykłady ilustrują wynalazek, nie ograniczając go w żaden sposób.

Przykład 1.1. Hybrydowy, kompozytowy osiowo-symetryczny słup kołowy

Hybrydowy, kompozytowy osiowo-symetryczny słup kołowy według wynalazku zbudowany jest z sześciu części tj. elementu stalowego 1, wsporników stalowych 2, głowicy 3, siatki 4, podstawy mocowania słupa 5 i rury zewnętrznej 6, które po zmontowaniu tworzą jedną całość, co zostało ujawnione na rysunkach fig. 1 i fig. 2.

Elementem podstawowym niniejszego wynalazku jest element stalowy 1, który ujawniono na rysunkach fig. 3 i fig. 4. Główne wymiary H, D i G elementu stalowego 1 wynikają z założeń projektowych. Wymiar D odnosi się do stalowej rury okrągłej o grubości G.

Na obwodzie elementu stalowego 1 znajdują się jednakowe równo rozmieszczone nasady 8, które służą osadzeniu w nich wspornika stalowego 2, ujawniono na rysunkach fig. 1, fig. 3. Na jednym poziomie znajduje się ich dwanaście 8, co pokazano na rysunku fig. 4. Ilość poziomów zależy od wysokości H elementu stalowego 1. Odsunięcie nasad 8 od górnej krawędzi elementu stalowego 1 do górnej powierzchni powinna wynosić nie mniej niż h1 = 0,75 D, a od dolnej powierzchni podstawy 5 do górnej powierzchni nasad 8 znajdujących się na pierwszym poziomie licząc od dołu elementu 1 odpowiada h2 = 1,88 D. Odstępy h3 pomiędzy kolejnymi poziomami nasad 8 dobrane są względem wspornika stalowego 2 w ten sposób, aby możliwe było ich swobodne zmontowanie i wynosi 2 D. Wewnętrzna średnica d2 i wysokość h4 nasad dobrane są w ten sposób, aby umożliwić swobodne i bezpieczne nasadzenie wspornika 2, co przedstawiono na rysunku fig. 4.

Wspornik stalowy 2 opisany jest na trójkącie prostokątnym o równych przyprostokątnych a, których wymiar odpowiada 2 D, co ujawniono na rysunku fig. 5. Wspornik stalowy 2 wykonany jest z rur okrągłych 9 o średnicy i grubości dobieranej indywidualnie w zależności od wielkości obciążenia. Wspornik zawiera zaczepy A 10, które są osadzane w nasadach 8 elementu stalowego 1. Dodatkowo kolejny zaczep B 11 odsunięty od zaczepów A 10 zawiera tulejkę 12, przez którą prowadzona jest linka do mocowania siatki 4.

Na każdym z poziomów zamocowanych jest po cztery wsporniki stalowe 2, które obrócone są względem sąsiedniego poziomu o, kąt α 45°. Tak osadzone wsporniki tworzą okrąg o średnicy D1 będącej wypadkową wymiarów a wspornika stalowego 2 i średnicy D elementu stalowego 1. Sposób rozmieszczenia wsporników 2 pokazano na rysunku fig. 6 i fig. 7.

Głowica 3 umiejscowiona jest w górnej części elementu stalowego 1, co zostało ujawnione na rysunkach fig. 1, fig. 6. Wymiar średnicy zewnętrznej d4 płyta 13 tworzącego głowicę 3 jest 1,5 razy większy od średnicy D elementu stalowego 1. Natomiast grubość g1 stanowi ½ G. W celu osadzenia głowicy 3 na elemencie 1 w jej centralnej części znajduje się rura 14 o średnicy d5 = 0,98 D i grubości g2 = ¼ G.

Siatka 4 stanowi siatka z włókna węglowego, która mocowana jest po obwodzie do wspornika stalowego 2, co ujawniono na rysunkach fig. 1, fig. 7. Siatka ma na celu m. in. ochronę przed pęknięciami powierzchni masyw przypadku wystąpienia dużych naprężeń. W każdym przypadku siatka 4 powinien być określany indywidualnie i dopasowany do pozostałych elementów tworzących hybrydowy, kompozytowy osiowo-symetryczny słup kołowy. Wysokość siatki H1 mierzona jest od górnej powierzchni podstawy mocowania słupa 5 do górnego poziomu wspornika stalowego 2.

Podstawa mocowania słupa 5 opisana jest okręgiem o średnicy D2 = D1, co ujawniono na rysunkach fig. 8 i fig. 9. Wymiary podstawy mocowania słupa 5 dobrane są względem średnicy okręgu jaką tworzą zawieszone wsporniki stalowe 2, co ujawniono na rysunku fig. 8. W centralnej części podstawy mocowania słupa 2 znajduje się rdzeń 15 o całkowitej wysokości h5 = 2D, którego zadaniem jest m. in. zwiększenie sztywności słupa u jego podstawy. Średnica zewnętrzna D3 rdzenia 15 wynosi około 0,98D i dobrana jest w ten sposób aby umożliwić swobodne osadzanie elementu stalowego 1 na podstawie mocowania słupa 5. W górnej części rdzenia znajduje się zwężenie, które umożliwia mocowanie zawiesi montażowych służących do podstawy mocowania słupa 5 z fundamentem. Średnica zewnętrzna D3 rdzenia 15 wynosi 0,98D, a średnica zwężenia rdzenia D4 równa się ½ D i wysokości h5 = ¼ D. Grubość g2 podstawy mocowania słupa 5 odpowiada dwóm grubościom G elementu stalowego 1. Na obwodzie podstawy słupa rozmieszczone są otwory 16 pod kotwy fundamentowe. Ilość otworów dobierana jest indywidualnie na etapie projektowym.

Rura zewnętrzna 6 opisywanego słupa stanowi rurę, która pełni funkcję płaszcza zewnętrznego wynalazku oraz pewnego rodzaju szalunek tracony, co zostało ujawnione na rysunkach fig. 1, fig. 10. Średnica wewnętrzna D5 rury zewnętrznej 6 dobrana jest względem pozostałych elementów opisujących wynalazek w ten sposób, aby pomiędzy nimi utworzona była otulina o grubości g3 co najmniej odpowiadającej grubości G elementu stalowego 1. Grubość rury zewnętrznej 6 wynika z indywidualnych założeń projektowych. Natomiast wysokość H3 rury zewnętrznej 6 odpowiada sumie wysokości H elementu stalowego 1 i grubości g2 podstawy mocowania słupa 5, co zostało ujawnione na rysunku fig. 11. rura zewnętrzna 6 pozwala wypełnić wewnętrzną przestrzeń słupa, zapewniając przy tym uzyskanie dużej dokładności konstrukcji - równe piony i gładka powierzchnia.

WYKAZ OZNACZEŃ:
1.	—	Element stalowy;
2.	—	Wsporniki stalowe;
3.	—	Głowica;
4.	—	Siatka;
5.	—	Podstawa mocowania słupa;
6.	—	Rura zewnętrzna;
8.	—	Nasada;
9.	—	Rury okrągłe;
10.	—	Zaczepy A;
11.	—	Zaczepy B;
12.	—	Tulejka;
13.	—	Płyta;
14.	—	Rura;
15.	—	Rdzeń;
16.	—	Otwory;
α	—	Kąt pomiędzy sąsiednimi wspornikami stalowymi;
a	—	Szerokość wspornika stalowego;
b	—	Długość;
d2	—	Wewnętrzna średnica nasady;
d4	—	Średnicy zewnętrznej płyty;
d5	—	Średnica zewnętrzna rury w głowicy;
d6	—	Średnica zewnętrzna płyty w głowicy;
g1	—	Grubość płyty;
g2	—	Grubość rury w podstawie mocowania słupa;
D	—	Średnica słupa;
D1	—	Średnica okręgu z osadzonymi wspornikami;
D2	—	Średnica podstawy mocowania słupa;
D3	—	Średnica zewnętrzna rdzenia;
D4	—	Średnica zwężenia rdzenia;
D5	—	Średnica wewnętrzna rura zewnętrzna;
G	—	Grubość;
H	—	Wysokość słupa;
H1	—	Wysokość siatki;
h1	—	Wysokość od krańca górnego słupa do najwyżej położonej nasady;
h2	—	Wysokość od krańca dolnego słupa do najniżej położonej nasady;
h3	—	Wysokość pomiędzy nasadami;
h4	—	Wysokość nasady.

Claims (3)

1. Hybrydowy, kompozytowy osiowo-symetryczny słup kołowy zbudowany jest z: elementu stalowego (1), wsporników stalowych (2), głowicy (3), siatki (4), podstawy mocowania słupa (5) oraz rury zewnętrznej (6), znamienny tym, że element stalowy (1) ma wysokość H, średnicę rury D oraz grubość G rury, natomiast na obwodzie elementu stalowego (1) znajdują się jednakowo rozmieszczone nasady (8) o wysokości h4 i średnicy wewnętrznej d2, przy czym na jednym poziomie znajduje się od czterech do trzydziestu nasad (8), a wysokość pomiędzy poziomami wynosi h3, natomiast wysokość od krańca górnego słupa do najwyżej położonej nasady h1, a wysokość od krańca dolnego słupa do najniżej położonej nasady h2, przy czym wspornik stalowy (2) opisany jest na trójkącie prostokątnym o równych przyprostokątnych a i wykonany jest z rur okrągłych (9), przy czym wspornik stalowy (2) ma zaczepy A (10) oraz zaczepy B (11), na których jest tulejka (12) mocująca siatkę (4),

PL 248597 Β1 natomiast na jednym poziomie zamontowane są co najmniej trzy wsporniki stalowe (2), które są obrócone względem sąsiedniego poziomu o kąt a i tworzą okrąg o średnicy D1, przy czym głowica (3) ma postać płyty (13) o średnicy zewnętrznej d4 i grubości g1 oraz rury (14) o średnicy d5 i grubości g2 i umiejscowiona jest w górnej części elementu stalowego (1), natomiast siatka (4) oś średnicy D1, wysokości H1 i mocowana jest po obwodzie wspornika stalowego (2), przy czym podstawa mocowania słupa (5) opisana jest okręgiem o średnicy D2 i w centralnej części ma rdzeń (15) o średnicy D3 i wysokości h5, a w górnej części rdzenia znajduje się zwężenie o średnicy D4, natomiast w podstawie mocowania słupa (2) są otwory (16), natomiast rura zewnętrzna (6) opisywanego słupa stanowi rurę o średnicy D5 i otulinie o grubości g3, przy czym wysokość rury zewnętrznej (6) odpowiada sumie wysokości elementu stalowego (1) oraz grubości g2 podstawy mocowania (5).

2. Hybrydowy, kompozytowy osiowo-symetryczny słup kołowy według zastrz. 1 znamienny tym, że rura zewnętrzna (6) jest szalunkiem traconym.

3. Hybrydowy, kompozytowy osiowo-symetryczny słup kołowy według zastrz. od 1 do 2 znamienny tym, że siatka (4) jest wykonana z włókna węglowego.