PL220759B1

PL220759B1 - Zestaw elementów budowlanych do stawiania budowli na sucho

Info

Publication number: PL220759B1
Application number: PL392053A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Haintze; Andrzej Haintze
Original assignee: Hch Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2015-12-31
Also published as: WO2012018270A2; US20130118109A1; DK2601360T3; EA028977B1; PL392053A1; PT2601360T; US8869487B2; EA201370023A1; EP2601360A2; CN103052758B; EP2601360B1; WO2012018270A3; CN103052758A; ES2776989T3

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest system elementów budowlanych do stawiania budowli na sucho, posiadających wyprofilowane występy do wzajemnego łączenia przy montażu. Składa się on z modułów elementów budowlanych do stawiania ściany, stropu i dachu, przy czym moduł stanowią dwa przylegające bokami do siebie elementy i połączone przez trzeci element i tworząc połączenie samozaciskowe, a wyprofilowane występy elementów budowlanych mają dwie boczne powierzchnie styku naprowadzającą (1) i samozaciskową (2) nachylone pod określonymi kątami α i β, zaś wymienione kąty wyznaczone są odpowiednio między prostopadłą do powierzchni górnej lub dolnej występu i powierzchnią naprowadzającą lub samozaciskową. Wynalazek obejmuje również zastosowanie systemu do wznoszenia zwartej niskiej budowli oraz jako wypełnienie ścian w budynkach o konstrukcji szkieletowej, a także zastosowanie systemu jako klocki do wznoszenia miniaturowych konstrukcji budowlanych.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zestaw elementów budowlanych do stawiania budowli na sucho.

Znane są elementy budowlane przeznaczone do układania murów na sucho eliminujące mokre techniki. W polskim opisie zgłoszeniowym nr P-292 616 opisano element budowlany w formie bryły do układania murów na sucho mający w rzucie poziomym w przybliżeniu kształt prostokąta lub kwadratu. Na stronie górnej tego elementu znajduje się co najmniej jedno wzniesienie w kształcie ramy, na którym układa się leżący wyżej element budowlany z odpowiadającymi wzniesieniom wgłębieniami.

Inne rozwiązanie opisane w polskim opisie zgłoszeniowym nr P-290 398 przedstawia sposób wznoszenia ścian z bloczków gipsowych oraz bloczek do wznoszenia ścian bez użycia spoiwa. Bloczek ma kształt prostopadłościanu ze stożkowymi występami na górnej powierzchni i stożkowymi wgłębieniami na dolnej powierzchni, przy czym stożki na obu powierzchniach mają wspólną oś symetrii.

Elementy budowlane tworzą zestawy do budowy obiektów. Jeden z takich zestawów elementów do budowy ściany ujawniono w niemieckim opisie zgłoszeniowym nr DE 195 02 979. Zestaw ten obejmuje elementy, które można łączyć na sucho. Jedna powierzchnia stykowa elementu posiada wgłębienie, druga pasujący do tego wgłębienia występ.

Innym rozwiązaniem jest element budowlany z elementami współpracującymi i co najmniej jednym przelotowym kanałem ujawniony w niemieckim opisie nr DE 195 08 383. Wskazane w tym dokumencie elementy posiadają zazębiające powierzchnie spoczynkowe, które uniemożliwiają przemieszczenie zarówno w kierunku wzdłuż stawianej ściany, jak też w kierunku do niej prostopadłym. Elementy zazębiające wykonano jako rowek i występ, które krzyżują się na powierzchniach spoczynkowych, a w szczególności leżą w stosunku do siebie pod kątem prostym. Element budowlany opisany w tym rozwiązaniu może być stosowany przy budowie na sucho.

Kolejny element budowlany opisany w europejskim patencie nr EP 0 872 607, posiada na powierzchni górnej i dolnej wzajemnie uzupełniające się elementy łączące, które na powierzchni górnej tworzą występy, a na powierzchni dolnej wgłębienia. Wgłębienia i występy posiadają trapezowy przekrój poprzeczny. Elementy łączące w kierunku wzdłużnym przebiegają równolegle do dłuższych boków. Szerokość tych elementów stanowi 1/3 szerokości krótszych boków. Mogą być one umieszczone w centralnej części krótszych boków. Rozwiązanie to odnosi się do ściany zbudowanej na sucho z elementów budowlanych, lecz z użyciem kotw wiążących poszczególne elementy ze sobą.

Elementy budowlane opisane powyżej w stanie techniki mają pewne wady skutkujące utrudnieniami w ich praktycznym zastosowaniu. Na przykład, w rozwiązaniu nr DE 195 08 383, występy obecne na powierzchniach elementu budowlanego są łatwe do uszkodzenia, co wiąże się ze znacznymi problemami transportowymi oraz dużymi stratami materiału.

Ponadto, żadne z rozwiązań nie zapewnia pełnego doszczelnienia podczas obciążenia grawitacyjnego wszystkich powierzchni styku, co w przypadku zwłaszcza ścian osłonowych i nośnych jest bardzo istotne.

Celem rozwiązania było opracowanie takiego zestawu elementów budowlanych, których kształt umożliwia idealne naprowadzanie kolejnych elementów układanych podczas montażu oraz precyzyjne i trwałe zamocowanie tych elementów w całej strukturze budowli, bez konieczności stosowania jakiejkolwiek zaprawy, kleju lub mechanicznych elementów łączących.

Kolejnym celem było opracowanie zestawu elementów, których montaż może być prowadzony przez robotników niewykwalifikowanych pracujących jedynie pod odpowiednim nadzorem, a także opracowanie zestawu umożliwiającego wybudowanie własnego domu przez jego przyszłych użytkowników, bez konieczności użycia ciężkiego sprzętu budowlanego.

Cele te zostały osiągnięte dzięki rozwiązaniu według wynalazku.

Zestaw elementów budowlanych do stawiania budowli na sucho obejmujący elementy budowlane typu blokowego w formie brył geometrycznych, które na swoich powierzchniach mają wyprofilowania w postaci występów, charakteryzuje się tym, że składa się z modułów elementów budowlanych do stawiania ściany, stropu i dachu. Moduł stanowią dwa przylegające bokami do siebie elementy modułu stropowego, dachowego i ścian połączone przez trzeci element tworząc połączenie samozaciskowe, przy czym wyprofilowane występy elementów budowlanych mają dwie boczne powierzchnie styku naprowadzającą i samozaciskową nachylone pod określonymi kątami α i β. Kąty te wyznaczone są odpowiednio między prostopadłą do powierzchni górnej lub dolnej występu i powierzchnią naprowadzającą lub samozaciskową.

PL 220 759 B1

W przedmiotowym rozwiązaniu kąt nachylenia α mieści się w zakresie 40°-50°, zaś kąt β w zakresie 6°-12°. W najbardziej optymalnym rozwiązaniu kąt nachylenia α wynosi 45°, zaś kąt β wynosi 7°.

Zestaw elementów budowlanych zgodnie z wynalazkiem posiada występ, który składa się z dwóch przylegających do siebie trapezów, gdzie trapez o mniejszym nachyleniu kątów w połączeniu wzajemnym elementów funkcjonuje jak wycinek klina samozaciskowego o kącie zbieżności 2α.

Wynalazek obejmuje moduły elementów budowlanych ściany, stropu i dachu.

Moduł elementu budowlanego ściany zawiera trzy elementy, które posiadają wgłębienia i występy umieszczone na powierzchni górnej i dolnej tworzące połączenie samozaciskowe. Układ wgłębień i występów na powierzchni dolnej jest przesunięty o pół długości elementu budowlanego, w stosunku do układu wgłębień i występów na powierzchni górnej. Boczne powierzchnie styku naprowadzające i samozaciskowe występów i wgłębień są nachylone pod określonymi kątami α i β, przy czym przekrój poprzeczny występów i wgłębień ma kształt dwóch trapezów o wspólnej podstawie leżących jeden na drugim. Boki dolnego trapezu są nachylone pod kątem α, który wyznaczony jest między prostopadłą do powierzchni dolnej występu i powierzchnią naprowadzającą, zaś boki górnego trapezu są nachylone pod kątem β, który wyznaczony jest między prostopadłą do powierzchni górnej występu i powierzchnią samozaciskową.

Moduł elementów budowlanych stropu zawiera element stropu podstawowy i dopełniający oraz belkę stropu. Budowlany element stropu podstawowy i dopełniający posiada boczne powierzchnie styku naprowadzające i samozaciskowe nachylone pod określonymi kątami α i β, na których powstają połączenia samozaciskowe. Powierzchnie te znajdują się na występach usytuowanych przy górnej krawędzi sąsiednich budowlanych elementów stropu podstawowego i dopełniającego, przy czym boczna powierzchnia styku samozaciskowa tworzy z prostopadłą do powierzchni górnej elementu stropu kąt β, zaś boczna powierzchnia styku naprowadzająca tworzy z prostopadłą do powierzchni dolnej budowlanego elementu stropu kąt α. Budowlane elementy stropu podstawowe i dopełniające umieszczone są naprzemianlegle.

Moduł elementów budowlanych dachu zawiera budowlany podstawowy element dachu i dopełniający element dachu oraz belkę więźby dachowej. Budowlany podstawowy element dachu i dopełniający element dachu posiadają występy umieszczone na powierzchniach bocznych, a belka więźby dachowej posiada wgłębienia na całej długości, zaś powierzchnie styku naprowadzające i samozaciskowe wgłębień i występów tworzą połączenie samozaciskowe. Występy na powierzchni bocznej budowlanego podstawowego elementu dachu i dopełniającego elementu dachu stanowią wzajemne dopasowanie wgłębień na belce więźby dachowej. Ponadto, wgłębienia i występy są usytuowane pod katem ostrym względem prostopadłej do powierzchni dachu. Boczne powierzchnie styku naprowadzające i samozaciskowe wgłębień i występów są nachylone pod określonymi kątami α i β, przy czym część samozaciskowa występów i wgłębień ma ściany boczne nachylone pod kątem β w stosunku do prostopadłej do powierzchni dolnej występu i wgłębienia, zaś powierzchnie naprowadzające wgłębień i występów mają ściany boczne nachylone pod kątami ostrymi α do prostopadłej do powierzchni dolnej występu i wgłębienia. Ponadto, występy i wgłębienia posiadają powierzchnie naprowadzające nachylone pod kątem ostrym γ, a także ściany boczne występu i wgłębienia w części zaciskowej i naprowadzającej mają zróżnicowaną długość. Budowlane podstawowe elementy dachu i dopełniające elementy dachu umieszczone są naprzemianlegle.

Zestaw elementów budowlanych do stawiania budowli na sucho przeznaczony jest do wznoszenia zwartej niskiej budowli oraz jako wypełnienie ścian w budynkach o konstrukcji szkieletowej. Ponadto, zestaw ten można stosować jako klocki do wznoszenia miniaturowych konstrukcji budowlanych.

Połączenia samozaciskowe występujące pomiędzy występami wzdłuż elementów powodują powstanie dodatkowych naprężeń stycznych rozłożonych na tych występach w momencie pojawienia się sił rozciągających ścianę.

Zaletą rozwiązania jest łatwy sposób projektowania budowli z uwzględnieniem wysoko zaawansowanych technik numerycznych i bardzo szybkiego, wyjątkowo precyzyjnego i beznarzędziowego wykonywania zaprojektowanych konstrukcji budowlanych, z wyłączeniem technik mokrych, z możliwością zastosowania robotów przemysłowych zarówno przy wytwarzaniu elementów budowlanych w zakładzie wytwórczym, jak i na placu budowy.

Kolejną zaletą rozwiązania według wynalazku jest brak odpadów w procesie budowy obiektów. Dzięki temu wynalazkowi osiągnięto niezbędnie dużą precyzję montażu poszczególnych elementów zestawu, co znacznie upraszcza pracę robotników, jednocześnie skracając czas wykonania całego

PL 220 759 B1 zadania budowlanego, nawet do dwóch tygodni od dostarczenia materiałów na plac budowy. Zmniejsza to znacznie nakłady ponoszone przy pracach budowlanych, jak i później wykończeniowych.

Dzięki zastosowaniu zestawów według wynalazku możliwe jest wznoszenie budowli nawet przez osoby niewykwalifikowane, bez użycia ciężkiego sprzętu budowlanego, np. przez robotników niewykwalifikowanych lub przez jego przyszłych użytkowników.

Kolejną cechą wyróżniającą zestawu od dotychczas znanych rozwiązań jest to, że nie ma możliwości pełnego dopasowania powierzchni górnej jednego elementu do powierzchni dolnej drugiego układając je dokładnie jeden na drugim.

Zestaw obejmuje także elementy budowlane do zamontowania stolarki okiennej i drzwiowej w pełnym zakresie w trakcie wznoszenia ścian, bez konieczności dodatkowego mocowania i uszczelniania, co skraca oczywiście czas montażu oraz zapewnia większy komfort cieplny, a więc mniejsze wydatki użytkowników budynku na ogrzewanie/klimatyzację.

Wszystkie te aspekty prowadzą niewątpliwie do zmniejszenia kosztów jednostkowych wznoszonych obiektów. Zestaw zapewnia także, zgodnie ze swoimi założeniami, dużą elastyczność projektowania i urządzania wnętrz oraz możliwość budowania obiektów budowlanych na terenach zagrożonych sejsmicznie. Dodatkowym atutem jest uniezależnienie prac budowlanych od pory roku w każdej szerokości geograficznej, czy od dostępu wody niezbędnej do przygotowania np. zaprawy. Cechą elementów zgodnie z wynalazkiem, wyróżniającą przedmiotowe rozwiązanie od innych jest to, że co najmniej trzy elementy współpracują ze sobą zapewniając jednoznaczne wzajemne położenie, co pozwala na samoczynne doszczelnianie się połączeń na skutek wytworzenia wynikowych naprężeń pomiędzy sąsiadującymi elementami.

Doszczelnienie to pozwala na budowanie bardzo precyzyjnych konstrukcji bez konieczności prowadzenia dalszych prac wyrównawczych przed wykonywaniem powłok wykończeniowych. Doszczelnienie także powoduje zwiększenie izolacyjności termicznej i dźwiękowej ścian wykonywanych w zestawie według wynalazku.

Wysoka precyzja wykonywania elementów według wynalazku oraz podziałka modułu wynosi 30 cm, co pozwala na dostatecznie dowolne konstruowanie budynków. Dzięki odpowiedniemu programowi komputerowemu istnieje możliwość łatwego przetransponowania dowolnego projektu architektonicznego na projekt w zestawie według wynalazku. Dodatkowo, projektowanie w tym zestawie pozwala na natychmiastowe bardzo dokładne określenie zapotrzebowania na ilości poszczególnych elementów niezbędnych do wykonania założonego zadania budowlanego. Nie ma również potrzeby uwzględniania naddatków materiałowych przeznaczanych na tzw. ubytki powstające podczas wykonywania prac murarskich metodami konwencjonalnymi.

Wymiary budynków po wybudowaniu będą miały dokładnie takie wymiary jakie zostały zaprojektowane przez projektanta (architekta). Nie ma konieczności wykonywania inwentaryzacji powykonawczej niezbędnej dla aranżacji wnętrz. Dokumentację wykonywania prac wykończeniowych można wykonywać już na etapie projektowania budynków.

Wszystkie te cechy zestawu pozwalają na znaczne obniżenie ceny ostatecznego produktu jakim jest budynek mieszkalny, poprzez istotne skrócenie czasu wykonywania kompletnego zadania.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: figura 1 przedstawia rzut aksonometryczny pokazujący połączenie kilku elementów budowlanych ściany z powierzchniami samozaciskowymi, figura 2 - rzut kilku połączonych elementów budowlanych ściany, figura 3 - rzut krótszego boku elementu budowlanego ściany, figura 4 - rzut dłuższego boku elementu budowlanego ściany, figura 5 - powiększenie zaznaczonego fragmentu z fig. 2, 3 i 4 przedstawiające powierzchnie samozaciskową i naprowadzającą elementu budowlanego ściany, figura 6 - rzut aksonometryczny podstawowego elementu budowlanego ściany z powierzchnią górną, figura 7 - rzut aksonometryczny podstawowego elementu budowlanego ściany z powierzchnią dolną, figura 8 - rzut aksonometryczny połówkowego przyfutrynowego elementu budowlanego ściany z powierzchnią górną, figura 9 - rzut aksonometryczny przyfutrynowego elementu budowlanego ściany z powierzchnią górną,

PL 220 759 B1 figura 10 - rzut aksonometryczny lewego narożnego elementu budowlanego ściany z powierzchnią górną, figura 11 - rzut aksonometryczny lewego narożnego elementu budowlanego ściany z powierzchnią dolną, figura 12 - rzut aksonometryczny prawego narożnego elementu budowlanego ściany z powierzchnię górną, figura 13 - rzut aksonometryczny prawego narożnego elementu budowlanego ściany z powierzchnią dolną, figura 14 - rzut aksonometryczny podfutrynowego elementu budowlanego ściany z powierzchnią górną, figura 15 - rzut aksonometryczny podfutrynowego elementu budowlanego ściany z powierzchnią dolną, figura 16 - rzut aksonometryczny nadfutrynowego elementu budowlanego ściany z powierzchnią górną, figura 17 - rzut aksonometryczny nadfutrynowego elementu budowlanego ściany z powierzchnią dolną, figura 18 - rzut aksonometryczny pokazujący połączenie kilku elementów budowlanych stropu, figura 19 - rzut połączonych elementów budowlanych stropu podstawowego i dopełniającego, figura 20 - powiększenie zaznaczonego fragmentu z fig. 19 przedstawiające powierzchnie samozaciskowe i naprowadzające budowlanych elementów stropu podstawowego i dopełniającego, figura 21 - rzut aksonometryczny belki stropu z powierzchnią górną i boczną, figura 22 - rzut aksonometryczny budowlanego elementu stropu podstawowego z powierzchnią dolną i boczną, figura 23 - rzut aksonometryczny budowlanego elementu stropu dopełniającego z powierzchnią górną i boczną, figura 24 - rzut aksonometryczny pokazujący połączenie kilku elementów budowlanych dachu, figura 25 - rzut połączonych budowlanych elementów dachu z powierzchniami samozaciskowymi, figura 26 - powiększenie zaznaczonego fragmentu z fig. 25 przedstawiające powierzchnię samozaciskową i naprowadzającą budowlanego elementu dachu, figura 27- rzut aksonometryczny budowlanego podstawowego elementu dachu z powierzchnią górną, figura 28 - rzut aksonometryczny budowlanego dopełniającego elementu dachu z powierzchnią dolną, figura 29 - rzut aksonometryczny belki więźby dachowej z powierzchnią dolną, figura 30 - przedstawienie sił występujących przy łączeniu budowlanych elementów ściany, figura 31 - przedstawienie sił występujących przy rozłączaniu budowlanych elementów ściany. Przykładowy moduł ściany składa się z trzech spośród elementów budowlanych ściany, przy czym elementy budowlane ściany (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) posiadają wgłębienia i występy umieszczone na powierzchni górnej i dolnej tworzące połączenie samozaciskowe. Układ wgłębień i występów na powierzchni dolnej jest przesunięty o pół długości elementu budowlanego, w stosunku do układu wgłębień i występów na powierzchni górnej.

W zestawie według wynalazku elementem ściany jest element budowlany o obrysie zewnętrznym w kształcie prostopadłościanu, na którego powierzchni górnej i dolnej umieszczone są występy i wgłębienia.

Boczne powierzchnie styku naprowadzające (1) i samozaciskowe (2) występów i wgłębień są nachylone pod określonymi kątami α i β. Przekrój poprzeczny występów i wgłębień ma kształt dwóch trapezów o wspólnej podstawie leżących jeden na drugim. Boki dolnego trapezu są nachylone pod kątem α, który wyznaczony jest między prostopadłą do powierzchni dolnej występu i powierzchnią naprowadzającą (1), zaś boki górnego trapezu są nachylone pod kątem β, który wyznaczony jest między prostopadłą do powierzchni górnej występu i powierzchnią samozaciskową (2).

Podstawowy element budowlany ściany (3) przedstawiony na fig. 6, 7 posiada na powierzchni górnej umieszczony wzdłuż osi wzdłużnej podłużny występ o przekroju dwóch trapezów o wspólnej podstawie leżących jeden na drugim i dwa występy poprzeczne, usytuowane wzdłuż zewnętrznych krawędzi krótszego boku. Dwa występy poprzeczne mają szerokość równą połowie szerokości występu podłużnego oraz przekrój dwóch trapezów o wspólnej podstawie leżących jeden na drugim jedynie

PL 220 759 B1 od wewnętrznej strony elementu. Dłuższa podstawa trapezu stanowi około 1/3 szerokości całego elementu budowlanego ściany.

Na powierzchni dolnej element ten posiada wzdłuż osi wzdłużnej i poprzecznej wgłębienia o przekroju dwóch trapezów o wspólnej podstawie, leżących jeden na drugim.

Występy i wgłębienia na powierzchni dolnej nie odpowiadają odpowiednim występom i wgłębieniom na powierzchni górnej tego samego elementu.

Warunkiem umożliwiającym utworzenie ściany jest to, że wgłębienia i występy na powierzchni dolnej, są przesunięte o pół długości elementu budowlanego, w stosunku do układu wgłębień i występów na powierzchni górnej.

Element podstawowy przedstawiony na fig. 6, 7 nie jest elementem uniwersalnym, za pomocą, którego można utworzyć kompletne ściany budynku. Potrzebne są do tego specjalne modyfikacje tego elementu pokazane jako dalsze elementy zestawu, które zostały przedstawione na kolejnych rysunkach.

Innymi elementami budowlanymi ściany są element połówkowy przyfutrynowy (4) przedstawiony na fig. 8 i element przyfutrynowy (5) przedstawiony na fig. 9. Różnią się one od podstawowego elementu budowlanego ściany (3) ukształtowaniem jednej ze ścian bocznych, która posiada usytuowane centralnie wgłębienie o przekroju prostokąta. Szerokość tego wgłębienia jest większa od dłuższej podstawy trapezu.

Kolejnymi elementami budowlanymi ściany są elementy budowlane stanowiące lewy (6) przedstawiony na fig. 10 i 11 oraz prawy narożny element ściany (7) przedstawiony na fig. 12 i 13. W elemencie tym na powierzchni górnej usytuowany jest występ o przekroju dwóch trapezów o wspólnej podstawie leżących jeden na drugim oraz dwa występy poprzeczne usytuowane wzdłuż zewnętrznych krawędzi krótszego boku, które są identyczne jak w przypadku podstawowego elementu budowlanego ściany.

Na powierzchni dolnej element ten posiada wgłębienia o przekroju dwóch trapezów o wspólnej podstawie leżących jeden na drugim. Jedno usytuowane jest na połowie długości elementu wzdłuż osi wzdłużnej, a dwa inne usytuowane poprzecznie do dłuższego boku tego elementu oraz jeszcze jedno na połowie długości elementu budowlanego wzdłuż dłuższej ścianki.

Dalszymi elementami budowlanymi ściany są elementy budowlane stanowiące podfutrynowy element ściany (8) przedstawiony na fig. 14 i 15 oraz nadfutrynowy element ściany (9) przedstawiony na fig. 16 i 17. Różnią się one od podstawowego elementu budowlanego ściany ukształtowaniem jednej ze ścian górnej lub dolnej, która posiada usytuowane centralnie wgłębienie o przekroju prostokąta. Szerokość tego wgłębienia jest większa od szerokości dłuższej podstawy trapezu.

Przekrój poprzeczny występów znajdujących się w elementach zestawu, zgodnie z wynalazkiem, składa się z dwóch przylegających do siebie trapezów. Trapez o mniejszym nachyleniu kątów w połączeniu wzajemnych elementów funkcjonuje jak wycinek klina i w związku z tym zachodzą w nim fizyczne zależności, podobnie jak w przypadku klina.

Przykładowy moduł stropu przedstawiono na rysunkach fig. 18-23. Składa się on z budowlanego elementu stropu podstawowego (fig. 22) i z budowlanego elementu stropu dopełniającego (fig. 23) oraz belki stropu (fig. 21).

Budowlany element stropu podstawowy (11) i dopełniający (12) posiadają boczne powierzchnie styku naprowadzające (1) i samozaciskowe (2) nachylone pod określonymi kątami α i β, na których powstają połączenia samozaciskowe. Powierzchnie te znajdują się na występach usytuowanych przy górnej krawędzi sąsiednich elementów stropu podstawowego i dopełniającego. Boczna powierzchnia styku samozaciskowa tworzy z prostopadłą do powierzchni górnej elementu stropu kąt β, zaś dolna boczna powierzchnia styku naprowadzająca tworzy prostopadłą do powierzchni dolnej elementu stropu kąt α.

Jak przedstawiono na fig. 20, budowlany element stropu podstawowy (11) w górnej części występów usytuowanych przy górnych krawędziach ma przekrój dwóch trapezów o wspólnej podstawie leżących jeden na drugim, posiadających krótkie boki i długą podstawę.

W dolnej części występów uwidocznionych na fig. 18 i 19 element stropu podstawowy (11) posiada zaokrągloną krawędź przechodzącą w dolną krawędź o długości d występów równoległą do powierzchni górnej, Długość dolnej krawędzi d występów odpowiada górnej szerokości belki stropu (10). Dolna część elementu stropu podstawowego (11) przedstawiona na fig. 19 posiada wypukłość o przekroju trapezu, wewnątrz którego znajduje się przelotowe owalne wybranie.

PL 220 759 B1

Budowlany element stropu dopełniający (12) według fig. 19, 20 i 23 w górnej części występów usytuowanych przy górnych krawędziach ma przekrój dwóch trapezów o wspólnej podstawie leżących jeden na drugim posiadających krótkie boki i szeroką długą podstawę.

Poniżej trapezowych występów ścianki boczne elementu stropu dopełniającego (12) na około 1/3 swojej wysokości są prostopadłe do powierzchni górnej i dolnej tego elementu, a przy krawędzi dolnej są skośne. Wewnątrz budowlanego elementu stropu dopełniającego (12) znajduje się przelotowe owalne wybranie.

Belka stropu (10) przedstawiona na fig. 21 ma przekrój trapezu, którego górna podstawa d odpowiada długości dolnej krawędzi d występów budowlanego elementu stropu podstawowego (11).

Budowlane elementy stropu podstawowe (11) i dopełniające (12) umieszczone są naprzemianlegle. W jednym szeregu układanie rzędów rozpoczyna się od budowlanego elementu stropu podstawowego (11), a następny szereg rozpoczyna się od budowlanego elementu stropu dopełniającego (12).

Przykładowy moduł dachu przedstawiono na rysunkach fig. 24-29. Moduł dachu składa się z budowlanego podstawowego elementu dachu (15) przedstawionego na fig. 27 i dopełniającego elementu dachu (16) przedstawionego na fig. 28 oraz belki więźby dachowej (17) przedstawionej na fig. 29.

Podstawowy i dopełniający element dachu posiadają występy umieszczone na powierzchniach bocznych, a belka więźby dachowej posiada wgłębienia na całej długości. Na powierzchniach styku samozaciskowych (2) wgłębień i występów powstaje połączenie samozaciskowe. Występy na powierzchni bocznej budowlanego podstawowego i dopełniającego elementu dachu stanowią wzajemne dopasowanie wgłębień na belce więźby dachowej. Ponadto, wgłębienia i występy są usytuowane pod kątem ostrym względem prostopadłej do powierzchni dachu.

Boczne powierzchnie styku naprowadzające i samozaciskowe wgłębień i występów są nachylone pod określonymi kątami α i β, przy czym część samozaciskowa występów i wgłębień ma ściany boczne nachylone pod kątem β w stosunku do prostopadłej do powierzchni dolnej występu i wgłębienia, zaś powierzchnie naprowadzające wgłębień i występów mają ściany boczne nachylone pod kątami ostrymi α do prostopadłej do powierzchni dolnej występu i wgłębienia. Ponadto, występy i wgłębienia posiadają powierzchnie naprowadzające nachylone pod katem ostrym γ. Ściany boczne występu i wgłębienia w części samozaciskowej i naprowadzającej mają zróżnicowaną długość.

Przedstawiony na fig. 27 budowlany element dachu podstawowy (15) na ściankach bocznych do połowy wysokości posiada prostopadłościenne występy, na których umieszczone są pod kątem do krawędzi górnej występy posiadające część naprowadzającą i samozaciskową.

Budowlany dopełniający element dachu (16) zgodnie z fig. 28 wzdłuż powierzchni górnej posiada przedłużenie w kształcie litery L służące do osadzenia tego elementu na belce dachowej (17). Długość przedłużenia z odpowiada górnej szerokości belki więźby dachowej (17). Na ściankach bocznych elementu dopełniającego (16) pod przedłużeniem w kształcie litery L umieszczone są pod kątem do krawędzi górnej występy posiadające część naprowadzającą i samozaciskową.

Belka więźby dachowej (17) przedstawiona na fig. 29 jest prostopadłościanem, w którym wykonano ukośne wgłębienia posiadające część naprowadzającą (1) i samozaciskową (2).

Budowlane podstawowe (15) i dopełniające (16) elementy dachu umieszczone są naprzemianlegle. W jednym szeregu układanie rzędów rozpoczyna się od budowlanego podstawowego elementu dachu (15), a następny szereg rozpoczyna się od budowlanego dopełniającego elementu dachu (16).

Na figurach 30 i 31 przedstawiony jest rozkład sił występujących przy łączeniu i przy rozłączaniu budowlanych elementów ściany na stykach występów i wgłębień.

Na figurze 30 przedstawiono współpracę części występu będącego wycinkiem klina (dalej oznaczany jako „klin) o kącie zbieżności 2α, wciskanego siłą Q występującą podczas montażu elementów przedmiotowego zestawu. Na podstawie rysunku przedstawionego na powiększonym fragmencie na fig. 30 można obliczyć naciski, jakie wywierane są na ściany poszczególnych elementów. Pomiędzy powierzchniami bocznymi „klina i powierzchniami, w które wciskany jest „klin wystąpią naciski równe reakcjom normalnym N oraz siły tarcia T. Ze względu na symetrię „klina naciski oraz siły tarcia będą sobie równe.

Mając na względzie przypadek, kiedy „klin wsuwany jest podczas łączenia elementów, siły tarcia będą miały zwroty przeciwne do wektorów prędkości leżących na bocznych powierzchniach „klina. Obliczając warunki równowagi układu sił, czyli rzutując wszystkie siły na kierunek pionowy osi y, otrzymuje się:

2T cos α + 2N sin α - Q = 0 ponieważ

PL 220 759 B1

T = μΝ, gdzie:

μ jest współczynnikiem tarcia,

T - siła tarcia,

N - siła nacisku na powierzchnię, po której przesuwa się rozpatrywany element, więc:

2μΝ cos α + 2N sin α = Q stąd naciski jakie wywiera „klin na ściany materiału:

N = --2 (cos a +sin a)

Siłę P potrzebną do wyciągnięcia „klina wsuniętego wcześniej siłą Q pokazaną na fig. 31 oblicza się jak poniżej. W takim przypadku zwrot siły P będzie ku dołowi, a siła tarcia T zmieni również zwrot na przeciwny. Zrzutujmy zatem wszystkie siły na kierunek pionowy osi γ:

P + 2N sin α - 2T cos α = 0 ponieważ T = μΝ, więc:

P = 2μΝ cos α - 2N sin α

P = N (μ cos α - sin α) stąd, po podstawieniu obliczonej wcześniej wartości N, siła P potrzebna do wyciągnięcia „klina wsuniętego wcześniej siłą Q, wynosi:

Q(pcos a- sin a) μ cos + sin a

Analizując powyższe: jeżeli siła tarcia i siły nacisku są w równowadze, „klin” będzie mógł się wysunąć swobodnie, czyli:

2μΝ cos α - 2N sin α = 0 μ cos α = sin α μ = tg α α = p gdzie p - kąt tarcia.

Jeżeli a < p, to wówczas do wyciągnięcia „klina wsuniętego w materiał potrzeba siły P. Przy spełnieniu tego warunku mamy do czynienia z układem samohamownym. Połączenie dwóch elementów zestawu spełniających powyższy warunek można uznać za szybkie połączenie trwało rozłączne.

Ponadto, zgodnie z zakresem wynalazku, zestaw elementów budowlanych przeznaczony jest do wznoszenia niskiej budowli, a także jako wypełnienie ścian w budynkach o konstrukcji szkieletowej.

Zestaw opisany przedmiotowym zgłoszeniem znajduje również zastosowanie jako klocki do wznoszenia miniaturowych konstrukcji budowlanych, które posiadają te same cechy i kształty, a jedynie różnią się od powyższych wielkością i materiałem, z którego zostały wykonane.

Jakkolwiek zestaw elementów budowlanych do stawiania budowli na sucho, według wynalazku, określono trzynastoma zastrzeżeniami patentowymi, przedstawiono w postaci konkretnych przykładów wykonania w opisie wynalazku i odtworzono na rysunku, to dla znawcy z dziedziny, jest oczywiste, że zawarte w nich dane o zestawach elementów budowlanych nie mogą być interpretowane jako ograniczające ideę wynalazczą tylko do tych danych.

Claims

1. Zestaw elementów budowlanych do stawiania budowli na sucho posiadających wyprofilowane występy do wzajemnego łączenia przy montażu, składający się z modułów elementów budowlanych do stawiania ściany, stropu i dachu, przy czym moduł stanowią dwa przylegające bokami do siebie elementy połączone przez trzeci element, w których wyprofilowane występy elementów budowlanych mają nachylone powierzchnie styku, znamienny tym, że dwa przylegające bokami do siebie elementy modułu stropowego, dachowego i ścian połączone przez trzeci są w połączeniu samozaciPL 220 759 B1 skowym, a wyprofilowane występy elementów budowlanych mają podwójnie nachylone boczne powierzchnie styku naprowadzającą (1) i samozaciskową (2) nachylone pod określonymi kątami α i β, gdzie kąt nachylenia α mieści się w zakresie 40°-50°, zaś kąt β w zakresie 6°-12°, zaś wymienione kąty wyznaczone są odpowiednio między prostopadłą do powierzchni górnej lub dolnej występu i powierzchnią naprowadzającą lub samozaciskową,

2. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt nachylenia α wynosi 45°, zaś kąt β wynosi 7°.

3. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że występ składa się z dwóch przylegających do siebie trapezów, gdzie trapez o mniejszym nachyleniu kątów w połączeniu wzajemnym elementów funkcjonuje jak wycinek klina samozaciskowego o kącie zbieżności 2α.

4. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że moduł ściany zawiera trzy elementy budowlane ściany, przy czym elementy budowlane ściany (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) posiadają wgłębienia i występy umieszczone na powierzchni górnej i dolnej tworzące połączenie samozaciskowe, przy czym układ wgłębień i występów na powierzchni dolnej, jest przesunięty o pół długości elementu budowlanego, w stosunku do układu wgłębień i występów na powierzchni górnej.

5. Zestaw według zastrz. 4, znamienny tym, że boczne powierzchnie styku naprowadzające (1) i samozaciskowe (2) występów i wgłębień elementów budowlanych ściany (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) są nachylone pod określonymi kątami α i β, przy czym przekrój poprzeczny występów i wgłębień ma kształt dwóch trapezów o wspólnej podstawie leżących jeden na drugim, a boki dolnego trapezu są nachylone pod kątem α, który wyznaczony jest między prostopadłą do powierzchni dolnej występu i powierzchnią naprowadzającą (1), zaś boki górnego trapezu są nachylone pod kątem β, który wyznaczony jest między prostopadłą do powierzchni górnej występu i powierzchnią samozaciskową (2).

6. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że moduł stropu zawiera element stropu podstawowy (11) i dopełniający (12) oraz belkę stropu (10), przy czym budowlany element stropu podstawowy (11) i dopełniający (12) posiada boczne powierzchnie styku naprowadzające (1) i samozaciskowe (2) nachylone pod określonymi kątami α i β, na których powstają połączenia samozaciskowe, powierzchnie te znajdują się na występach usytuowanych przy górnej krawędzi sąsiednich budowlanych elementów stropu podstawowego (11) i dopełniającego (12), przy czym boczna powierzchnia styku samozaciskowa (2) tworzy z prostopadłą do powierzchni górnej elementu stropu kąt β, zaś boczna powierzchnia styku naprowadzająca (1) tworzy z prostopadłą do powierzchni dolnej budowlanego elementu stropu kąt α.

7. Zestaw według zastrz. 6, znamienny tym, że budowlane elementy stropu podstawowe (11) i dopełniające (12) umieszczone są naprzemianlegle.

8. Zestaw według zastrz. 1, znamienny tym, że moduł dachu zawiera budowlany podstawowy element dachu (15) i dopełniający element dachu (16) oraz belkę więźby dachowej (17), przy czym budowlany podstawowy element dachu (15) i dopełniający element dachu (16) posiadają występy umieszczone na powierzchniach bocznych, a belka więźby dachowej (17) posiada wgłębienia na całej długości, zaś powierzchnie styku naprowadzające (1) i samozaciskowe (2) wgłębień i występów tworzą połączenie samozaciskowe, przy czym występy na powierzchni bocznej budowlanego podstawowego elementu dachu (15) i dopełniającego elementu dachu (16) stanowią wzajemne dopasowanie wgłębień na belce więźby dachowej (17), ponadto wgłębienia i występy są usytuowane pod katem ostrym względem prostopadłej do powierzchni dachu.

9. Zestaw według zastrz. 8, znamienny tym, że boczne powierzchnie styku naprowadzające (1) i samozaciskowe (2) wgłębień i występów są nachylone pod określonymi kątami α i β, przy czym część samozaciskowa występów i wgłębień ma ściany boczne nachylone pod kątem β w stosunku do prostopadłej do powierzchni dolnej występu i wgłębienia, zaś powierzchnie naprowadzające wgłębień i występów mają ściany boczne nachylone pod kątami ostrymi α do prostopadłej do powierzchni dolnej występu i wgłębienia, a ponadto występy i wgłębienia posiadają powierzchnie naprowadzające (1' ) nachylone pod kątem ostrym γ, a także ściany boczne występu i wgłębienia w części zaciskowej i naprowadzającej mają zróżnicowaną długość.

10. Zestaw według zastrz. 8, znamienny tym, że budowlane podstawowe elementy dachu (15) i dopełniające elementy dachu (16) umieszczone są naprzemianlegle.