RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 179352 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 320336 (22) Data zgłoszenia: 03.11.1995 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 03.11.1995, PCT/SE95/01299 (51) IntCl7: B63B 3/48 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 17.05.1996, WO96/14235, PCT Gazette nr 22/96 (54) Element konstrukcyjny dla konstrukcji budowlanych (30) Pierwszeństwo: 03.11.1994,SE,9403764-5 (73) Uprawniony z patentu: MACGREGOR (SWE) AB, Göteborg, SE (43) Zgłoszenie ogłoszono: 29.09.1997 BUP 20/97 (72) Twórca wynalazku: Gustaf Carlberg, Kungsbacka, SE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.08.2000 WUP 08/00 (74) Pełnomocnik: Szafruga Anna, POLSERVICE PL 179352 B1 (57)1. Element konstrukcyjny dla konstruk cji budowlanych zawierający konstrukcję szkieletową i co najmniej jedną ze-- wnętrzną płaszczyznę utworzoną przez liczne płytowe elementy sandwiczowe, które stanowią kołnierze belek z typowymi środnikami zawartymi w elemencie konstrukcyjnym, przy czym elementy sandwiczowe są bezpośrednio połączone ze środnikami belek oraz każdy element sandwiczowy posiada rdzeń umieszczony pomiędzy dwoma blachami poszycia, znamienny tym, że środniki (10) belek (6, 7) są umieszczone pomiędzy częściami krawędziowymi (18) elementów sandwiczowych (4) i wystają w górę aż do zewnętrznej płaszczyzny (3), zaś rdzeń (25) elementu sandwiczowego (4) jest utworzony z ostrosłupowej konstrukcji szkieletowej. FIG. 5
Element konstrukcyjny dla konstrukcji budowlanych Zastrzeżenia patentowe 1. Element konstrukcyjny dla konstrukcji budowlanych zawierający konstrukcję szkieletową i co najmniej jedną zewnętrzną płaszczyznę utworzoną przez liczne płytowe elementy sandwiczowe, które stanowią kołnierze belek z typowymi środnikami zawartymi w elemencie konstrukcyjnym, przy czym elementy sandwiczowe są bezpośrednio połączone ze środnikami belek oraz każdy element sandwiczowy posiada rdzeń umieszczony pomiędzy dwoma blachami poszycia, znamienny tym, że środniki (10) belek (6, 7) są umieszczone pomiędzy częściami krawędziowymi (18) elementów sandwiczowych (4) i wystają w górę aż do zewnętrznej płaszczyzny (3), zaś rdzeń (25) elementu sandwiczowego (4) jest utworzony z ostrosłupowej konstrukcji szkieletowej. 2. Element konstrukcyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że element sandwiczowy (4) posiada części krawędziowe (18) utworzone przez ceowniki, których otwarte boki są zwrócone w kierunku wnętrza pozostałej części elementu sandwiczowego (4). 3. Element konstrukcyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że grubość elementu sandwiczowego (4) stanowi maksimum 30% całkowitej grubości elementu konstrukcyjnego (1), a najkorzystniej stanowi 15% całkowitej grubości elementu konstrukcyjnego (1). 4. Element konstrukcyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzna płaszczyzna (3) jest utworzona przez płaszczyznę nośną. * * * Przedmiotem wynalazku jest element konstrukcyjny dla konstrukcji budowlanych. Element taki może być użyty jako pokład ruchomy lub nieruchomy, dostosowany do transportu pojazdów na okrętach. Elementy konstrukcyjne jak np. pokłady okrętowe, luki ładunkowe itp. tradycyjnie wykonuje się z belek stalowych i poszyć blachowych. Belki stalowe są częścią bardziej lub mniej kompletnej konstrukcji kratownicowej zawierającej między innymi wzmocnienia dla zapobieżenia wyboczeniom wspomnianych układów. Obecnie konstrukcje takie są używane np. jako ruchome pokłady dostosowane do transportu pojazdów na okrętach Ro-Ro. Ponieważ ruchome pokłady używane do transportu pojazdów na okrętach są przeznaczone do opuszczania poniżej pokładu ładunkowego z uniesionego położenia załadowczego, dąży się do możliwie maksymalnego zmniejszenia ciężaru tych pokładów. Zapotrzebowanie nośności dla nowoczesnych okrętów Ro-Ro ustawicznie rośnie, co często oznacza zwiększenie ilości stałych i ruchomych pokładów dla nowych okrętów. Zwiększa to wymaganie w zakresie ograniczenia ciężaru okrętu. Celem obecnego wynalazku jest dostarczenie elementu konstrukcyjnego, przewidzianego np. jako ruchomy pokład dostosowany do transportu pojazdów, który ma znacznie mniejszy ciężar w stosunku do elementów znanych przy zachowaniu dużej wytrzymałości. Element konstrukcyjny dla konstrukcji budowlanych zawierający konstrukcję szkieletową i co najmniej jedną zewnętrzną płaszczyznę utworzoną przez liczne płytowe elementy sandwiczowe, które stanowią kołnierze belek z typowymi środnikami zawartymi w elemencie konstrukcyjnym, przy czym elementy sandwiczowe są bezpośrednio połączone ze środnikami belek oraz każdy element sandwiczowy posiada rdzeń umieszczony pomiędzy dwoma blachami poszycia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że środniki belek są umieszczone pomiędzy częściami krawędziowymi elementów sandwiczowych i wystają w górę aż do zewnętrznej płaszczyzny, zaś rdzeń elementu sandwiczowego jest utworzony z ostrosłupowej konstrukcji szkieletowej.
179 352 3 Korzystnie element sandwiczowy posiada części krawędziowe utworzone przez ceow niki, których otwarte boki są zwrócone w kierunku wnętrza pozostałej części elementu san dwiczowego. Korzystnie grubość elementu sandwiczowego stanowi maksimum 30% całkowitej grubości elementu konstrukcyjnego, a najkorzystniej stanowi 15% całkowitej grubości elementu konstrukcyjnego. Korzystnie zewnętrzna płaszczyzna jest utworzona przez płaszczyznę nośną. W efekcie zastosowania wynalazku można osiągnąć dochodzące do 30% zmniejszenie ciężaru elementu w porównaniu z tradycyjnie wytwarzanymi elementami konstrukcyjnymi. Pozwala to np. na budowanie nowych okrętów Ro-Ro o wydatnie zwiększonej ładowności, bez zmniejszenia ich stabilności. Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia element konstrukcyjny według wynalazku pokazany w przekroju, fig. 2 - element konstrukcyjny z fig. 1 w rzucie z góry, fig. 3 - element konstrukcyjny pokazany w przekroju wzdłuż linii II-II z fig. 2, fig. 4 - skrajną konstrukcję belkową, występującą w elemencie konstrukcyjnym według wynalazku, widzianą w przekroju częściowym, fig. 5 - typową pośrednią konstmkcję belkową według wynalazku, widzianą w przekroju częściowym, fig. 6 - inny przykład wykonania skrajnej konstrukcji belkowej według wynalazku, widzianej w przekroju częściowym, fig. 7 - inny przykład wykonania pośredniej konstrukcji belkowej według wynalazku, widzianej w przekroju częściowym, fig. 8 - element sandwiczowy według wynalazku, widziany w przekroju częściowym, fig. 9 - element sandwiczowy według wynalazku, widziany w częściowym przekroju perspektywicznym, fig. 10 - prętową konstrukcję ostrosłupową występującą w rdzeniu elementu sandwiczowego pokazanego na fig. 1, w powiększonym widoku perspektywicznym, oraz fig. 11 - alternatywny element sandwiczowy według wynalazku, widziany w rzucie perspektywicznym. W opisanym przykładzie wykonania element konstrukcyjny 1 jest użyty jako ruchomy pokład dostosowany do transportu pojazdów na okręcie Ro-Ro. Należy jednakże pamiętać, że element konstrukcyjny 1 może być również zastosowany jako podłoga, jako inne rodzaje pokładów okrętowych, okrętowe pokłady grodziowe, rampy załadowcze, luki ładunkowe lub może być przewidziany dla temu podobnych zastosowań, gdzie poszukiwana jest duża wytrzymałość i mały ciężar. W skład elementu konstrukcyjnego 1 wchodzi konstrukcja szkieletowa 2 i zewnętrzna nośna płaszczyzna 3. Zgodnie z wynalazkiem zewnętrzna płaszczyzna 3 jest utworzona przez liczne płytowe elementy sandwiczowe 4, które są połączone z konstrukcją szkieletową 2 w taki sposób, że w całości przyczyniają się do zwiększenia ogólnej wytrzymałości elementu konstrukcyjnego 1. Figura 2 przedstawia element konstrukcyjny 1 w rzucie z góry. Jest tu widoczne, że element konstrukcyjny 1 w pokazanym przykładzie wykonania składa się z dwudziestu czterech elementów sandwiczowych 4. Pokazany element konstrukcyjny 1 tworzy część ruchomego pokładu przystosowanego do transportu pojazdów na okręcie Ro-Ro. Przekrój pokazany na fig. 1 jest przekrojem poprowadzonym wzdłuż linii I-I na fig. 2. Rozmiar zastosowanych elementów sandwiczowych 4 jest korzystnie dostosowany do transportu w znormalizowanych jednostkach ładunkowych, jak np. kontenery do transportu lądowego i morskiego. Umożliwia to ekonomiczny przewóz prefabrykowanych elementów sandwiczowych 4 od producentów do miejsca doków budowlanych. Często jest to istotne ze względu na odległość transportu. Figura 3 przedstawia element konstrukcyjny 1 w przekroju poprowadzonym wzdłuż linii II-II na fig. 2. Konstrukcja szkieletowa 2 składa się ze skrajnych belek 6 i pośrednich belek 7. Przedstawiono to również wyraźnie na fig. 1. Figura 4 pokazuje powiększony fragment skrajnej belki 6, którą przedstawiono na fig. 1. Element sandwiczowy 4 służy tu jako kołnierz belki (w tym przypadku skrajnej belki 6), która posiada konwencjonalny środnik 10, kołnierz górny 11, a także kołnierz dolny 12. Środnik 10 i kołnierze 11 oraz 12 wykonano w konwencjonalny sposób, tzn. poprzez zespawanie blach ze sobą. Skrajna belka 6 jest zatem łączona spoinami 14, 15 i 16.
4 179 352 W podobny sposób fig. 5 przedstawia typową pośrednią belkę 7 występującą w elemencie konstrukcyjnym 1. Jak wynika z ilustracji pośrednia belka 7 składa się z dwóch elementów sandwiczowych 4, które służą jako kołnierz górny dla belki utworzonej przez pośrednią belkę 7. Podobnie do skrajnej belki 6, pośrednia belka 7 zawiera konwencjonalny środnik 10, a także konwencjonalny kołnierz dolny 12. Pośrednia belka 7 jest połączona spoinami 14, 15 i 16. Na podstawie fig. 4, 5 widać również, że elementy sandwiczowe 4 tworzą części krawędziowe 18, które są wykonane z ceowników. Otwarte boki ceowników są wewnętrznie zwrócone w kierunku pozostałej części elementu sandwiczowego 4. Środnik 10 przechodzi pomiędzy dwoma ceownikami aż do spoiny 15, która łączy środnik 10 i ceowniki ze sobą, to jest do zewnętrznej płaszczyzny 3. Budowa elementu sandwiczowego 4 będzie opisana bardziej szczegółowo w odniesieniu do fig. 8. Alternatywne przykłady wykonania skrajnej belki 6 i pośredniej belki 7 są przedstawione na fig. 6 i 7. Fig. 6 różni się od przykładu wykonania na fig. 4 tym, że pozioma blacha nośna 20 jest umieszczona pod elementem sandwiczowym 4. Inne części składowe są identyczne jak na fig. 4. Podobnie na fig. 7 blachy nośne 20 są umieszczone pod elementami sandwiczowymi 4. W tym przykładzie wykonania pośrednia belka 7 jest dodatkowo zaopatrzona w pionowy kołnierz 21 w celu zwiększenia wytrzymałości. W pozostałym zakresie części składowe na fig. 7 odpowiadają częściom pokazanym na fig. 5. Grubość elementu sandwiczowego 4 stanowi maksimum 30% całkowitej grubości elementu konstrukcyjnego 1. W najkorzystniejszym przykładzie wykonania grubość elementu sandwiczowego 4 stanowi około 15% całkowitej grubości elementu konstrukcyjnego 1. Figura 8 przedstawia w powiększeniu fragment korzystnego przykładu wykonania elementu sandwiczowego 4 zgodnie z wynalazkiem. Części tego elementu sandwiczowego 4 są pokazane również na fig. 9 i 10. Jak wynika z ilustracji, element sandwiczowy 4 posiada rdzeń 25 umieszczony pomiędzy dwoma blachami poszycia 23, 24. Rdzeń 25 jest utworzony z ostrosłupowej konstrukcji szkieletowej. Konstrukcja ostrosłupowa 27 jest oddzielnie przedstawiona na fig. 9 i 10. Konstrukcja ostrosłupowa 27 może być również wykonana z dwóch pryzmowo wygiętych prętów 28 i 29, co przedstawiono na fig. 10. Opisany powyżej element sandwiczowy 4 nazwano panelem PTC (Pyramid Truss Core panel - panel z wiązadłem ostrosłupowym). Duża trwałość panelu PTC czyni go szczególnie przydatnym do zastosowania jako element sandwiczowy 4 w elemencie konstrukcyjnym 1 zgodnie z wynalazkiem. Należy jednakże zauważyć, że wynalazek nie ogranicza się do elementu sandwiczowego 4 posiadającego szkielet w postaci kratownicy ostrosłupowej. Rdzeń 25 może tworzyć np. tzw. blachę falistą, jak pokazano na fig. 11. Kolejną alternatywą jest to, że rdzeń 25 tworzy tzw. plaster miodu wykonany z licznych, połączonych sześciokątów (nie pokazano). Element konstrukcyjny 1 według wynalazku jest znacznie lżejszy niż odpowiadający mu element zbudowany w konwencjonalny sposób z belek stalowych i blach. Wynika to z faktu, że konwencjonalnie zbudowany element konstrukcyjny 1 ma ciężar około 110 kg/m2, który należy porównać z zasadniczo mniejszym ciężarem 72-73 kg/m2 dla elementu konstrukcyjnego 1 zgodnego z tym wynalazkiem. Tak wydatne zmniejszenie ciężaru jest wyraźnie korzystne dla budowy nowych okrętów Ro-Ro przy wymaganym zwiększeniu ich ładowności. W wyniku zastosowania elementu konstrukcyjnego 1 według wynalazku może być wprowadzony dodatkowy ruchomy pokład dostosowany do transportu pojazdów, bez wyraźnego pogorszenia stabilności okrętu. Obecny wynalazek nie ogranicza się do opisanych i zilustrowanych przykładów wykonania, lecz może być swobodnie modyfikowany w zakresie załączonych zastrzeżeń. Tak więc element konstrukcyjny 1 według wynalazku jest równie przydatny do zastosowania w podłogach, pokładach innych typów okrętów, grodziach okrętowych, rampach załadowczych, lukach ładunkowych lub podobnych konstrukcjach. Ponadto mogą tu być przewidziane inne konstrukcje budowlane, jak np. kominy, budynki mieszkalne, itd.
179 352
179 352 FIG. 4 FIG. 6 FIG. 7
179 352 F I G. 1 1
179 352 FIG. 1 FIG. 3 F IG. 2 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.