СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2059773 (13) C1

(51) 6 E04B7/10, E04B1/32 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 27.09.2007 - прекратил действие 

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

(14) Дата публикации: 1996.05.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 5028379/33 
(22) Дата подачи заявки: 1992.01.03 
(45) Опубликовано: 1996.05.10 
(56) Аналоги изобретения: 1. Легкие конструкции стальных зданий с применением гнутых профилей. Обзор. М., ВНИИС, 1987, с.36-39. 2. Стальные конструкции из гнутых профилей в строительстве за рубежом. Обзор. М., ЦИНИС, 1971, с.30, рис.30,31. 
(71) Имя заявителя: Самарский архитектурно-строительный институт 
(72) Имя изобретателя: Грачев В.А. 
(73) Имя патентообладателя: Самарский архитектурно-строительный институт 

(54) СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ 

Использование: в несущих конструкциях арочных покрытий. Сущность: строительный элемент включает гофрированные лицевые листы, жестко соединенные друг с другом соединительной решеткой из гнутых профилей. Гофрированные листы расположены симметрично относительно продольной и поперечной осей элемента, выполнены криволинейными с трапецеидальными гофрами и разновеликими полками, обращенными своей большей шириной к наружным поверхностям элемента и имеющими посередине профилированные ребра полукруглого поперечного сечения, обращенные выпуклостью внутрь элемента, а соединительная решетка выполнена из дискретно размещенных по длине и (или) ширине элемента одинарных или составных по высоте жестко соединенных гофрированных полос и (или) гнутых профилей. 4 з. п. ф - лы, 7 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к строительству, а именно к несущим конструкциям арочных покрытий.

Из технической литературы известна однослойная конструкция сводов, образованная из криволинейных один или два раза профилированных листов, имеющих синусоидальное, трапецеидальное или прямоугольное сечения гофров, высота которых в зависимости от нагрузки и технологических возможностей колеблется от 100 до 600 мм, а толщина от 0,8 до 2 мм (кн. Легкие конструкции стальных зданий с применением гнутых профилей. Обзор. М. ВНИИИС, 1987, с. 36-39).

К недостаткам этой конструкции относятся следующие: низкая несущая способность из-за склонности к местной потере устойчивости большеразмерных граней гофров, особенно имеющих двойное продольное и поперечное гофрирование; низкая крутильная жесткость открытой формы сечения, затрудняющая монтаж; нерациональное распределение материала в поперечных сечениях конструкции с учетом ее силовой работы на сжатие с изгибом; технологические ограничения на дальнейшее увеличение высоты профиля; скопление пыли и снега в глубоких складках покрытия; сложность прокладки внутренних коммуникаций.

Наиболее близким техническим решением является конструкция свода американской фирмы "Behlen", приведенная в книге (Стальные конструкции из гнутых профилей в строительстве за рубежом. Обзор. М. ЦИНИС, 1971, с. 30, рис. 30, 31).

Конструкция свода состоит из двух волнистых оцинкованных листов-настилов, связанных при помощи соединительных деталей элементами перекрестной решетки из гнутых профилей корытообразного сечения. Плоскости решеток расположены по образующим волнистой поверхности настила с шагом 1 м, а их стержни подходят к настилам под углом 45о.

Недостатком этой конструкции является сложность их изготовления, обусловленная многодельностью и большим числом конструктивных элементов. Причем эффективность конструктивного решения снижается с уменьшением строительной высоты, а криволинейность свода получается за счет мелкого дробления свода на отправочные монтажные марки.

Целью изобретения является упрощение изготовления, повышение несущей способности и жесткости строительного элемента.

Эта цель достигается тем, что гофрированные листы расположены симметрично относительно продольной и поперечной осей элемента, выполнены криволинейными с трапецеидальными гофрами и разновеликими полками, обращенными своей большей шириной к наружным поверхностям элемента и имеющими посередине профилированные ребра полукруглого поперечного сечения, обращенные выпуклостью внутрь элемента, а соединительная решетка выполнена из дискретно размещенных по длине и (или) ширине элемента одинарных или составных по высоте жестко соединенных гофрированных полос и (или) гнутых профилей.

Отличие состоит также в том, что гофрированные полосы или гнутые профили выполнены трапецеидальными с размещенными по их наклонным граням профилированными ребрами, имеющими полукруглое поперечное сечение и ориентированными вдоль осей гофров лицевых листов.

Кроме того строительный элемент отличается тем, что гофрированные полосы изогнуты в плоскости гофров, объединены между собой по высоте сторонами, имеющими одинаковые размеры, и установлены с шагом, изменяющимся в радиальном направлении с приращением, пропорциональным высотам гофрированных полос.

Еще одно отличие состоит в том, что соединительная решетка выполнена из спаренных по высоте гофрированных полос переменной ширины, большие полки которых прикреплены к гофрам лицевых листов с образованием между стыкуемыми гранями цилиндрических полостей, открытых с торцов.

Другое отличие заключается в том, что гофрированные полосы выполнены спаренными по толщине с образованием в местах совмещения наклонных граней профилированных ребер, образующих замкнутые полости цилиндрической формы.

Существенными отличиями заявленного объекта от известных из технической литературы конструктивных решений являются следующие признаки. Во-первых, это многослойность конструкции в сочетании с дискретным размещением между лицевыми листами гофрированных полос или гнутых профилей, образующих локально распределенную внутреннюю ячеистую структуру элемента. Многослойность строительного элемента позволяет рационально разместить конструкционный материал в поперечных сечениях, вследствие чего высота лицевых гофрированных листов может быть уменьшена. Снижение высоты гофров упрощает вальцовку листов и повышает качество, исключая опасность возникновения складок и морщин на стенках гофров. Изготовление лицевых листов с разновеликими гранями-полками повышает несущую способность и жесткость сечения изгибу, так как при размещении широких граней-полок снаружи достигается наибольшее удаление собственной оси листа от центральной оси инерции составного сечения, а вследствие этого возрастают значения важнейших геометрических характеристик: момента инерции и момента сопротивления. Вместе с тем, местная потеря устойчивости широких граней полок исключается усилением их средней части продольными профилированными ребрами с полукруглой формой поперечного сечения, обращенной выпуклостью внутрь элемента.

Использование трапецеидальных по форме гофрированных полос или гнутых профилей, дискретно размещенных по длине и (или) ширине элемента, одинарных или составных по высоте, позволяет значительно сократить общее число конструктивных деталей, жестко связывающих лицевые листы между собой, и тем самым упростить изготовление строительного элемента. Создаваемая при этом внутри элемента локально распределенная ячеистая структура, в силу своей многосвязности, повышает жесткость конструкции, а дробностью размеров граней трапецеидальных гофров обеспечивается их местная устойчивость, поскольку последние взаимно поддерживают друг друга. С другой стороны, усиление наклонных граней гофров профилированными ребрами, имеющими полукруглое поперечное сечение и ориентированными вдоль осей гофров лицевых листов, позволяет увеличить высоту гофрированных полос и гнутых профилей и тем самым увеличить несущую способность и жесткость строительного элемента. Прочность и жесткость строительного элемента возрастут пропорционально высоте и половине квадрата высоты поперечного сечения (т.е. пропорционально моменту сопротивления и моменту инерции по формулам:

W A x h; J A x h2/2,

где A площадь поперечного сечения одного лицевого листа;

h высота сечения строительного элемента между центрами тяжести гофрированных лицевых листов.

В случае с гнутыми профилями значительно возрастает поперечная жесткость, так как их наклонными гранями создаются жесткие сплошно-стенчатые диафрагмы. Наличие продольных профилированных ребер полукруглой формы сечения на стыкуемых гранях полос соединительной решетки образует между ними цилиндрические полости, открытые с торцов, что облегчает послойную сборку конструкции. Это выражается в том, что образовавшиеся между ребрами трубчатые полости могут быть использованы для размещения в них болтов и шпилек, объединяющих стыкуемые грани гофров за счет фиксации их при помощи П-образных шайб-скоб или тарельчатых крышек с диаметральными прорезями. Упрощение изготовления строительного элемента в этом случае связано с простотой сборки и расширением возможностей выбора технологических решений. Вместе с тем, усиления граней гофров повышают их жесткость.

Объединение гофрированных полос по толщине с образованием в местах совмещения наклонных граней профилированных ребер и замкнутых полостей цилиндрической формы значительно увеличивает их жесткость на изгиб и кручение по сравнению с сечением полукольца:

на поперечный изгиб

Кизгиба Jтрубы/Jполукольца 20 (R2 + r2)/[3(R + r)2] где Jтрубы (R4 r4)/4;

Jполукольца 3(R r)(R + r)3/20;

на кручение

Ккруч Jтрубы/Jполукольца 3(R2 + r2)/(R r)2, где Jтрубы (R4 r4)/2;

Jполукольца (R + r)(R r)3/6.

Здесь R наружный радиус, а r внутренний радиус профиля.

Другим существенным отличием является переменная ширина спаренных по высоте гофрированных полос, большие полки которых обращены и жестко прикреплены к гофрам лицевых листов.

Изменение ширины полосы от срединной поверхности элемента к периферии сечения отвечает напряженно-деформированному состоянию наклонных граней полос. Прежде всего это относится к изгибающему моменту, действующему в соединительной решетке, значения которого линейно возрастают по направлению от срединной поверхности к лицевым листам.

Таким образом, переменность ширины гофрированных полос повышает несущую способность конструкции, а распределение конструкционного материала учитывает характер изменения эпюры изгибающего момента.

Еще одним существенным отличием является переменный шаг стыкуемых сторон изогнутых гофрированных полос, который изменяется в радиальном направлении пропорционально высотам их гофр

S hгофра х , где S изменение (приращение) шага изогнутой гофрированной полосы в радиальном направлении, например, между местами ее стыковки с лицевым листом и другой полосой;

hгофра высота гофрированной полосы в радиальном направлении;

центральный угол, соответствующий шагу гофр. Благодаря непрерывности и гофрированности полос, каждая из них, подобно пружине, легко (без значительных усилий) принимает при гнутье заданную криволинейную форму и переменный шаг гофров, чем упрощает изготовление соединительной решетки.

Кроме того, образование внутри строительного элемента локально распределенной по длине и (или) ширине внутренней ячеистой структуры придает строительному элементу целенаправленные прочностные и жесткостные свойства, причем дискретность структуры благоприятна также с точки зрения укрупнения строительных элементов, поскольку открытость и доступность соединяемых поверхностей упрощает изготовление монтажных стыков.

Таким образом, известные ранее в отдельности отличительные признаки в заявляемом объекте выступают в новом взаимодействии, упрощая изготовление, повышая жесткость и несущую способность строительного элемента.

Рациональными областями применения строительного элемента являются: склады, гаражи, мастерские, зернохранилища, ангары; то есть объекты преимущественно сельскохозяйственного и промышленного назначения, малых и средних пролетов.

На фиг. 1 изображен общий вид строительного элемента; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вариант строительного элемента; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5, 6 еще один вариант строительного элемента и разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 7 строительный элемент с соединительной решеткой из спаренных по толщине гофрированных полос.

На фиг. 1 изображен строительный элемент, состоящий из наружнего и внутреннего гофрированных лицевых листов 1, 2, жестко соединенных между собой при помощи составленных по высоте гофрированных полос 3, имеющих профилированные усиления на наклонных гранях гофров 4 в виде ребер с полукруглой формой сечения, и гнутых профилей 5, дискретно размещенных по длине элемента. Гофрированные лицевые листы 1, 2 расположены симметрично относительно продольной и поперечной осей элемента и выполнены криволинейными с трапецеидальной формой гофров и разновеликими полками.

На фиг. 2 изображен поперечный разрез строительного элемента по фиг. 1. Лицевые гофрированные листы 1 и 2 имеют трапецеидальную форму гофров, широкие грани-полки которых обращены наружу и усилены посредине продольными профилированными ребрами 6, выступающими внутрь элемента и имеющим полукруглую форму сечения. Гофрированные полосы 3 дискретно размещены по ширине строительного элемента, в створах узких граней-полок лицевых листов 1, 2. Профилированные ребра 4 наклонных граней полос 3 центрированы на узкие грани полки листов 1, 2 и ориентированы вдоль их осей. Гофрированные полосы 3 изогнуты по плавной кривой и в местах стыковки по высоте выполнены с одинаковыми размерами соединяемых сторон и одинаковым шагом гофров, изменяющимся в радиальном направлении с приращением, пропорциональным высотам гофров. Гнутые профили 5 образуют сплошностенчатые диафрагмы жесткости по длине строительного элемента и в сочетании с гофрированными полосами 3 локально распределенную ячеистую структуру. Форма ячеек структуры определяется формой сечения гофров, которая по фиг. 1, 2 принята трапецеидальной.

На фиг. 3 изображен вариант строительного элемента, состоящий из наружного и внутреннего гофрированных листов 1, 2, жестко соединенных между собой дискретно расположенными по длине элемента гофрированными полосами 3 постоянной или переменной ширины, составленными в два яруса по высоте. Причем в варианте с переменной шириной полос 3, имеющих сбоку вид трапеций, широкие основания трапеций обращены к лицевым листам 1, 2 и большими по ширине полос 3 гранями-полками прикреплены к гофрам лицевых листов 1, 2.

На фиг. 4 дан поперечный разрез Б-Б по фиг. 3, из которого видна сотовая структура, образованная полосами 3 и лицевыми листами 1, 2. Стыкуемые грани гофрированных полос 3 выполнены с профилированными ребрами 7, ориентированными вдоль осей гофров лицевых листов 1, 2 и образующих в местах сопряжения полость, близкую по форме к цилиндрической, открытую с торцов.

На фиг. 5 изображен вариант строительного элемента с соединительной решеткой в виде дискретно расположенных по длине элемента гнутых профилей 5, имеющих поперечное сечение в виде трапецеидальных складок с отгибами, установленных в два яруса по высоте, и своими отгибами, прикрепленных к гофрам лицевых листов 1, 2. Наклонные грани гнутых профилей 5 усилены профильными ребрами 8 полукруглого сечения, центрированными на грани гофров листов 1, 2. Гнутые профили 5 совместно с гофрированными листами 1, 2 образуют по длине и ширине локально дискретную внутреннюю ячеистую структуру, причем сами профили 5 в поперечном направлении создают сплошно-стенчатые диафрагмы жесткости.

На фиг. 6 изображен поперечный разрез В-В на фиг. 5, показывающий взаимное расположение слоев.

На фиг. 7 изображен еще один вариант строительного элемента, в котором между лицевыми гофрированными листами 1, 2 дискретно расположена по ширине соединительная решетка, образованная из спаренных по толщине изогнутых гофрированных полос 3, выполненных с профильными усилениями 4 наклонных граней трапецеидальных гофров в виде ребер. В местах сплачивания профильные ребра 4 образуют замкнутые полости цилиндрической формы.

Жесткое соединение гофрированных лицевых листов 1, 2, полос 3 и гнутых профилей 5 предпочтительно осуществлять при помощи точечной сварки или на электрозаклепках. Особенно это относится к соединениям с лицевыми листами 1, 2, где по условиям эксплуатации требуется герметичность. Вместе с тем, во взаимных соединениях гофрированных полос 3, гнутых профилей 5 могут быть использованы обыкновенные заклепки, винты и другие традиционные крепежные изделия. В варианте строительного элемента по фиг. 3, 4 может быть использовано сборно-разборное соединение на шпильках или болтах со специальными фиксирующими шайбами в форме тарельчатых крышек с диаметральными прорезями в стенках.

Особенность силовой работы строительного элемента с дискретно расположенными по длине и (или) ширине элемента соединителями в виде одно- и многоярусных гофрированных полос 3 или гнутых профилей 5 заключается в том, что осевые и изгибные усилия воспринимаются лицевыми гофрированными листами 1, 2, в то время как сдвиговые усилия внутренним ячеистым заполнением. Дискретность ячеистого заполнения приводит к тому, что в расположенных по длине элемента полосах 3 или профилях 5 возникают изгибающие моменты, при этом многосвязность структуры способствует равномерному перераспределению усилий.

Порядок изготовления строительного элемента может быть принят следующим. Тонкие листы 1, 2 толщиной 0,7-1,5 мм и шириной до 1,5 м, профилируются прокаткой, после чего вальцуются до заданной кривизны. Гофрированные полосы 3 и гнутые профили 5 могут быть получены рубкой (резкой) листов 1, 2 либо их продольным раскроем (роспуском). Усиления гофрированных полос 3 и гнутых профилей 5 в виде профилированных ребер 4, 7, 8 с формой сечения, близкой к полукруглой, могут быть получены двумя способами: путем двойного гофрирования листов 1, 2 либо штамповкой, формующей только усиления 4, 7, 8 или одновременно совмещающей изготовление полос 3 и гнутых профилей 5 с соответствующими усилениями. Сборка конструктивных элементов ведется в кондукторе с широким использованием точечной сварки и электрозаклепок. Возможен также комбинированный способ соединения: одних частей на сварке, а других на болтах, заклепках, винтах. Завершается изготовление строительного элемента нанесением антикоррозийного покрытия.

Необходимость разработки заявляемого объекта была продиктована стремлением создать строительный элемент арочных и сводчатых покрытий, отличающийся простотой изготовления, высокой несущей способностью и прочностью при малой строительной высоте и массе.

Простота конструктивного решения предполагает следующий технико-экономический эффект:

1. Упрощение изготовления строительного элемента за счет:

уменьшения высоты гофрированных лицевых листов, вследствие чего облегчается их профилирование и вальцовка;

сокращения числа конструктивных элементов в результате использования непрерывных гофрированных полос и гнутых профилей с дискретным размещением их по площади элемента;

ячеистости (регулярности и повторяемости) внутреннего строения строительного элемента;

доступности и открытости мест сборки;

возможности широкого применения производительной точечной сварки;

расширения возможностей технологического выбора, реализованного в варианте со сборно-разборным соединением лицевых листов 1, 2, снабженных гофрированными полосами 3 с профильными ребрами 8 на стыкуемых сторонах.

2. Повышение несущей способности и жесткости строительного элемента вследствие рационального размещения в поперечных сечениях конструкционного материала, а также за счет многосвязности локально распределенной внутренней ячеистой структуры. А именно: выполнения лицевых листов 1, 2 с широкими гранями-полками, обращенными наружу; усиления широких граней гофрированных листов 1, 2, полос 3, гнутых профилей 5, профилированными ребрами, уменьшающими их гибкость; переменности ширины гофрированных полос 3.

3. Легкость, достигаемая за счет тонкостенности конструктивных элементов, упрощает транспортировку и монтаж.

4. Удобство размещения и свобода выбора направлений прокладки внутренних коммуникаций являются следствием открытого ячеистого строения внутренней структуры элемента.

5. Индустриальность и высокая степень заводской готовности. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, включающий гофрированные лицевые листы, жестко соединенные друг с другом посредством соединительной решетки из гнутых профилей, отличающийся тем, что гофрированные листы расположены симметрично относительно продольной и поперечной осей элемента, выполнены криволинейными с трапецеидальными гофрами и разновеликими полками, обращенными своей большей шириной к наружным поверхностям элемента и имеющими посередине профилированные ребра полукруглого поперечного сечения, обращенные выпуклостью внутрь элемента, а соединительная решетка выполнена из дискретно размещенных по длине и (или) ширине элемента одинарных или составных по высоте жестко соединенных гофрированных полос и (или) гнутых профилей.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что гофрированные полосы или гнутые профили выполнены трапецеидальными с размещенными по их наклонным граням профилированными ребрами, имеющими полукруглое поперечное сечение и ориентированными вдоль осей гофр лицевых листов.

3. Элемент по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что гофрированные полосы изогнуты в плоскости гофр, объединены между собой по высоте сторонами, имеющими однаковые размеры, и установлены с шагом, изменяющимся в радиальном направлении пропорционально высотам гофрированных листов.

4. Элемент по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что соединительная решетка выполнена из спаренных по высоте гофрированных полос переменной ширины, большие полки которых прикреплены к гофрам лицевых листов с образованием между стыкуемыми гранями цилиндрических полостей, открытых с торцов.

5. Элемент по пп.1 4, отличающийся тем, что гофрированные полосы выполнены спаренными по толщине с образованием в местах совмещения наклонных граней профилированных ребер, образующих замкнутые полости цилиндрической формы.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru