СБОРНО-РАЗБОРНАЯ ДВУТАВРОВАЯ БАЛКА М.Е.ДОКТОРОВА С ПОЛЫМИ ПОЛКАМИ И ДВОЙНОЙ СТЕНКОЙ

СБОРНО-РАЗБОРНАЯ ДВУТАВРОВАЯ БАЛКА М.Е.ДОКТОРОВА С ПОЛЫМИ ПОЛКАМИ И ДВОЙНОЙ СТЕНКОЙ


RU (11) 2043467 (13) C1

(51) 6 E04C3/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 19.01.2009 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4658658/33 
(22) Дата подачи заявки: 1989.03.03 
(45) Опубликовано: 1995.09.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Патент Австралии AU-В-71416/81, кл. F 16S 3/00, 3/06, опублик. 1985. 
(71) Заявитель(и): Украинский научно-исследовательский институт металлов (UA) 
(72) Автор(ы): Докторов Марк Ефимович[UA] 
(73) Патентообладатель(и): Докторов Марк Ефимович (UA) 

(54) СБОРНО-РАЗБОРНАЯ ДВУТАВРОВАЯ БАЛКА М.Е.ДОКТОРОВА С ПОЛЫМИ ПОЛКАМИ И ДВОЙНОЙ СТЕНКОЙ 

Изобретение относится к строительным конструкциям, более конкретно к металлическим балкам, применяемым в качестве изгибаемых элементов зданий и сооружений, преимущественно работающих на изгиб, сжатие, кручение. Поставленная задача создания сборно-разборной балки с полыми полками и двойной стенкой из двух одинаковых профилей со смещенной в сторону полок стенкой, соединенных между собой полками при помощи замковых элементов в виде отгибов на одном из концов полок каждого профиля, в которой за счет искривления граней полок профилей обеспечивается повышение местной устойчивости полок балки и несущей способности балки при снижении ее металлоемкости, решена тем, что на внутренней грани противоположной полки каждого профиля выполнены гофры и отгиб одного профиля установлен с возможностью фиксации во впадинах гофр другого профиля, а наружная или внутренняя грани полки профиля с отгибом замкового элемента выполнена изогнутой, по крайней мере, с одним примыканием к внутренней или наружной граням полки профиля. 3 з.п. ф-лы, 6 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к строительным конструкциям, конкретно к металлическим балкам, применяемым в качестве несущих элементов зданий и сооружений, преимущественно работающих на изгиб, сжатие и кручение.

Металлические балки из листовой заготовки получают распространение, однако из-за ограниченного сортамента, связанного с повышенной трудоемкостью их изготовления, они не находят широкого применения.

Известна двутавровая балка с полыми полками, составленная из гнутых профилей замкнутой и открытой формы, соединенных между собой замковыми элементами (авт. св. N 947346). Двутавровая балка образована парными протяженными элементами открытых гнутых профилей и охватываемыми замкнутыми профилями, соединенными между собой посредством пружинных защелок, выполненных на периферийных участках гнутых профилей, при этом пространство между стенкой и поясами заполнено легким бетоном, а гнутые профили и замкнутые профили в местах их контакта имеют выступы и пазы. Недостатком такой балки является необходимость в большем, чем один, количестве неодинаковых профилей (по крайней мере двухохватываемом и охватывающем), для производства которых применяют различное оборудование, технологию изготовления и инструмент. Кроме того, операции сборки и заполнения пространства между стенкой и поясами сложны и трудоемки в реализации.

Известна также длинномерная строительная конструкция, включающая соединенные между собой изогнутые в поперечном сечении листовые элементы (авт. св. N 1586315), отличающаяся тем, что листовые элементы (гнутые профили), имеющие в поперечном сечении дугу окружности, выполнены с продольными гофрами, кососимметрично размещенными относительно центра кривизны листового элемента, при этом угол наклона оси гофра к оси симметрии листового элемента определяется из соотношения

i= 90- град где i номер гофра;

n количество листовых элементов в строительной конструкции.

Особенностью такой конструкции, работающей в основном как стойка, является выполнение из отдельных одинаковых искривленных листов с замковыми элементами на периферийных и центральном участках упомянутой конструкции с различной площадью сечения и формой, в зависимости от количества входящих в нее листов. Достоинством известной конструкции является возможность использования после разборки тех же листов, для сборки иных конструкций. К недостаткам следует отнести невозможность выполнить стойку без выступающих наружу замковых элементов, что в ряде случаев усложняет в целом строительную конструкцию из-за ухудшения условий примыкания к стойке других элементов, увеличивает трудоемкость изготовления и ограничивает область ее применения.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является сборно-разборная двутавровая балка с полы- ми полками и двойной стенкой, включающая два гнутых профиля со смещенной в сторону полок стенкой, соединенные между собой полками при помощи замковых элементов в виде отгибов на одном из концов полок каждого профиля [1] Общим является то, что сборно-разборная двутавровая балка с полыми полками и двойной стенкой включает два гнутых профиля со смещенной в сторону полок стенкой, соединенные между собой полками при помощи замковых элементов в виде отгибов на одном из концом полок каждого профиля. Недостатком известной балки, выполненной по прототипу, является недостаточная жесткость полок и сравнительно заниженная площадь их поперечного сечения, что приводит к снижению несущей способности балки и вызывает необходимость в неоправданном повышении толщины профилей и их металлоемкости.

В основу изобретения поставлена задача создания сборно-разборной балки с по-лыми полками и двойной стенкой, у которой за счет искривления граней полок профилей в дальнейшем при их соединении в составной балке обеспечивается в установочном положении взаимная фиксация упомянутых граней и взаимодействие и за счет этого повышение местной устойчивости полок балки и несущей способности балки в целом при снижении ее металлоемкости.

Поставленная задача решается тем, что в сборно-разборной балке с полыми полками и двойной стенкой, содержащей два гнутых профиля со смещенной в сторону полок стенкой, соединенные между собой полками при помощи замковых элементов в виде отгибов на одном из концов полок каждого профиля, на внутренней грани противоположной полки каждого профиля выполнены гофры, при этом отгиб одного профиля установлен с возможность фиксации во впадинах гофр другого профиля, а наружная или внутренняя грани полки профиля с отгибом замкового элемента выполнена изогнутой, по крайней мере, с одним примыканием к внутренней или наружной граням полки профиля.

При этом в ряде случаев внутренняя грань полки профиля со впадиной для фиксации отгиба замкового элемента другого профиля выполнена изогнутой внутрь профиля, по крайней мере с одним примыканием изогнутого участка к наружной грани полки профиля.

Рекомендуется также полку профиля с отгибом выполнять с отбортовкой, примыкающей к наружной грани полки, по крайней мере, в одном месте; места примыкания изогнутых участков полки одного профиля выполнять с возможностью фиксации во впадинах и выступах гофр, по крайней мере одной из полок соединяемых профилей.

Выполнение в сборно-разборной балке с полыми полками и двойной стенкой, включающей два гнутых профиля со смещенной в сторону полок стенкой, соединенных между собой полками при помощи замковых элементов в виде отгибов на одном из концов полок каждого профиля, на внутренней грани противоположной полки каждого профиля гофров и отгиба одного профиля с возможностью фиксации во впадинах гофр другого профиля, а также выполнение наружной или внутренней грани полки профиля с отгибом замкового элемента изогнутой, по крайней мере, с одним примыканием к внутренней или наружной граням полки профиля позволяет повысить местную устойчивость полосок сжатых поясов как за счет непосредственного упора отгиба во внутреннюю грань полки, так и за счет повышенной жесткости наружной грани полки, имеющей изгиб.

В ряде случаев для дополнительного повышения несущей способности балки за счет максимально возможного удаления металла от ее центра тяжести целесообразно выполнять изогнутой внутреннюю грань полки профиля с отгибом замкового элемента, обеспечивая при этом, по крайней мере, одно примыкание к наружной грани полки.

С этой же целью в предлагаемой балке выполняют:

внутреннюю грань полки профиля со впадиной для фиксации отгиба замкового элемента другого профиля изогнутой внутрь профиля, по крайней мере, с одним примыканием изогнутого участка к наружной грани противоположной грани полки профиля; отбортовку на полке профиля, содержащей отгиб, при этом отбортовка примыкает к наружной грани полок, по крайней мере, в одном месте.

Для увеличения несущей способности балки за счет надежного соединения между собой двух профилей, образующих балку, места примыкания изогнутых участков полки одного из профилей выполняются с возможностью фиксации во впадинах или выступах гофр полок обоих профилей.

Проведенный анализ предлагаемой сборно-разборной двутавровой балки с по-лыми полками и двойной стенкой свидетельствует, что положительный эффект при реализации изобретения, заключающийся в повышении несущей способности балки, снижении ее металлоемкости обеспечивается путем повышения местной устойчивости полок и будет получен благодаря тому, что пpедставляется возможным повысить жесткость полок балки из гнутых профилей при уменьшении толщины ее профилей за счет изгиба одной из ее граней и создания при этом внутри полки дополнительной жесткости.

Следует отметить, что благодаря возможности изменения расстояния между профилями в балке одного и того же профиля могут быть выполнены балки с различной шириной полок и расстоянием между стенками.

Кроме того, благодаря применению профилей открытой формы становится возможным выполнять балки с большей шириной полок и обеспечивается высокая точность геометрических размеров профилей, а следовательно и надежность их работы в конструкциях. При необходимости в дополнительной жесткости полок количество изогнутых внутрь их полости участков грани может быть более одного; их форма, размеры и количество определяются расчетным путем по общепринятым методикам.

На фиг.1 дана схема поперечного сечения гнутого профиля сборно-разборной двутавровой балки, наружная грань полки которого с отгибом замкового элемента выполнена изогнутой, с одним примыканием к внутренней грани полки профиля; на фиг.2 то же, внутренняя грань полки профиля с отгибом замкового элемента выполнена изогнутой внутрь профиля с одним примыканием к наружной грани полки; на фиг. 3 то же, внутренние грани обеих полок профиля выполнены изогнутыми внутрь профиля с примыканием изогнутого участка к наружной грани полок; на фиг.4 то же, отгиб выполнен с отбортовкой, примыкающей к наружной грани полки; на фиг.5 то же, но возможно изменение ширины полки и расстояния между стенками профилей; на фиг.6 то же, места примыкания изогнутых участков полки одного профиля выполнены с возможностью фиксации во впадинах и выступах гофр полок обоих соединяемых в балки профилей.

Сборно-разборная двутавровая балка с полыми полками и двойной стенкой состоит из двух одинаковых гнутых профилей проката (фиг.1). Каждый профиль содержит смещенную в сторону полок стенку 1 и подогнутые по отношению к ней полки. При этом наружная грань 2 одной из полок (фиг.1, фиг.2) имеет отгиб 3 замкового элемента, а на внутренней грани 4 второй полки выполнены ответные отгибу 3 впадины гофр 5 замкового элемента другого профиля. Для создания дополнительной жесткости полки балки за счет повышения ее местной устойчивости при снижении металлоемкости за счет уменьшения толщины наружная грань профиля 2 с отгибом замкового элемента 3 выполнена изогнутой в месте 6, по крайней мере, с одним примыканием к внутренней грани 4 полки упомянутого профиля, имеющего стенку 1.

В отдельных случаях возможно выполнение внутренней грани 7 профиля изогнутой на участке 8 внутрь профиля (фиг.2), по крайней мере, с одним примыканием к наружной грани 2 полки профиля. Такая конструкция балки позволяет более рационально использовать металл в ее конструкции за счет максимально возможного удаления металла от ее центра тяжести.

С такой же целью в балке может быть дополнительно изогнута внутренняя грань полки профиля со впадиной для фиксации отгиба замкового элемента (участок 9, фиг.3), а также выполнена отбортовка 10 (фиг.4) на полке профиля, содержащей отгиб 3 с примыканием к наружной грани полки.

При необходимости расставлять профили в балке на заданное расстояние, а, повышая устойчивость ее стенки, на внутренней грани полки профиля выполняются, по крайней мере, две впадины 5 на упомянутом расстоянии а (фиг.5).

Для увеличения несущей способности балки за счет надежного соединения между собой двух профилей, образующих балку, места примыкания изогнутых участков 11 (фиг.6) полки одного из профилей выполняются с возможностью фиксации во впадинах 12 или выступах 13 гофр внутренней грани 7 и наружной полок обоих соединяемых в балку профилей.

При необходимости количество изогнутых участков полки с примыканием к наружной и внутренней граням полок балки может быть принято и большим чем единица, причем изогнутые участки в зависимости от прикладываемых нагрузок могут быть выполнены симметрично и несимметрично относительно стенки балки. Следует отметить, что заявляемая балка позволяет изменять ширину полок и расстояние между стенками балки.

Характерно, что предлагаемая балка отличается более жесткой конструкцией полок, что позволяет уменьшить ее металлоемкость за счет уменьшения толщины профилей и использовать для больших нагрузок.

Предлагаемая балка позволяет более рационально применять и расширить область применения балок в сборно-разборных конструкциях и использовать дополнительно в качестве колонн, а также элементов, работающих дополнительно на изгиб, кручение, продольное сжатие.

Согласно данным проведенных конструкторских проработок, предлагаемая сборно-разборная балка обеспечивает снижение металлоемкости балки на 10-15% 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Сборно-разборная двутавровая балка с полыми полками и двойной стенкой, включающая два гнутых профиля со смещенной в сторону полок стенкой, соединенных между собой полками при помощи замковых элементов в виде отгибов на одном из концов полок каждого профиля, отличающееся тем, что на внутренней грани противоположной полки каждого профиля выполнены гофры, при этом отгиб одного профиля установлен с возможностью фиксации во впадинах гофр другого профиля, а наружная или внутренняя грани полки профиля с отгибом замкового элемента выполнена изогнутой, по крайней мере с одним примыканием к внутренней или наружной граням полки профиля.

2. Балка по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя грань полки профиля с впадиной для фиксации отгиба замкового элемента другого профиля выполнена изогнутой внутрь профиля, по крайней мере с одним примыканием изогнутого участка к наружной грани полки профиля.

3. Балка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что полка профиля с отгибом выполнена с отбортовкой, примыкающей к наружной грани полки по крайней мере в одном месте.

4. Балка по пп. 1 3, отличающаяся тем, что места примыкания изогнутых участков полки одного профиля выполнены с возможностью фиксации во впадинах и выступах гофр по крайней мере одной из полок соединяемых профилей.