БАЛКА С ПЕРФОРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ
BEAM WITH PERFORATED WALL

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для устройства несущих конструкций покрытий и перекрытий здания.
Известна балка с перфорированной стенкой, изготовленная путем выполнения разреза стенки профиля с регулярным шагом по дугообразным линиям и соединения сваркой совмещенных между собой выступов стенки (Я. Брудка. Легкие стальные конструкции [Текст] / Я. Брудка, М. Лубиньски. Пер. с польского. - Москва: Стройиздат.-1974, с. 321).
Недостатками известной балки являются: во-первых, малоэффективная технология из-за образования отходов производства; во-вторых, невысокая несущая способность балки из-за сравнительно небольшого увеличения высоты по отношению к исходному профилю; в-третьих, снижение надежности балки из-за значительных температурных деформаций и внутренних концентраций напряжений при газовой разрезке по двум дугообразным линиям, находящимся вблизи друг от друга.
Известна балка с шахматной перфорацией стенки, принятая в качестве прототипа, изготовленная из прокатного профиля путем резки стенки заготовки по ломаной линии с получением двух элементов с тавровыми выступами, нижние кромки которых параллельны продольной оси заготовки, и стыковки полученных элементов по выступам, при этом каждая линия резки с боковых сторон выступов очерчена по зигзагообразной линии из трех элементов с образованием выступов с уширенными головками, при этом соединение элементов произведено по наиболее удаленным наклонным граням выступов (Авторское свидетельство СССР №1174541 А, дата приоритета 30.03.1984, дата публикации 23.08.1985, авторы: Песков В.А. и др., RU, прототип).
Недостатком прототипа является низкая несущая способность балки из-за наличия зон значительных концентраций напряжений в стенке вблизи вырезов.
Задачей изобретения является повышение несущей способности балки путем уменьшения напряжений в стенке вблизи отверстий.
Для решения поставленной задачи предложена балка с перфорированной стенкой, содержащая соединенные между собой два элемента с тавровыми выступами, изготовленные из прокатного профиля, стенка которого снабжена фигурными кромками разъема, образующими тавровые выступы и выполненными симметрично относительно продольной оси стенки профиля со смещением на половину шага, с возможностью соединения выступов получаемых элементов и образования при их соединении шахматной перфорации. Согласно изобретению, кромки оснований тавровых выступов выполнены выпуклой формы, а боковые кромки выполнены прямолинейной формы и наклонены по отношению к продольной оси стенки профиля с возможностью уширения выпуклых оснований выступов, при этом выступы состыкованы между собой крайними уширенными кромками выпуклых оснований, а перфорированные отверстия образованы средней кромкой основания, расположенной между уширениями тавровых выступов, и фигурными кромками разъема, повторяющими контуры выпуклого основания и боковых кромок выступов.
Согласно изобретению, фигурные кромки разъема, образующие крайние кромки уширенного выпуклого основания выступов, выполнены прямолинейными или криволинейными.
Согласно изобретению, в качестве прокатного профиля использованы двутавры или швеллеры.
Согласно изобретению, балка выполнена в виде двухстеночной перфорированной балки коробчатого сечения из спаренных по длине продольными сварными швами двух перфорированных двутавров или швеллеров.
На фиг. 1 схематично изображен прокатный профиль с нанесенной линией реза, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; фиг. 3 - узел А на фиг. 1; на фиг. 4 схематично изображена балка с перфорированной стенкой, общий вид; на фиг. 5 - то же, вид сбоку; на фиг. 6 - узел Б на фиг. 4; на фиг. 7 - вариант формы линии реза, образующей кромки разъема; на фиг. 8 схематично изображен вариант балки с перфорированной стенкой, общий вид; на фиг. 9 - узел В на фиг. 8; на фиг. 10 изображен вариант коробчатого сечения балки.
а
Заявляемая балка с перфорированной стенкой состоит из двух соединенных между собой элементов и изготовлена из прокатного профиля с использованием известных приемов: резки стенки заготовки, разъединения получаемых частей, их стыковки по выступам и сварки. Исходная балка для изготовления балки с перфорированной стенкой имеет прокатный профиль высотой h1 (фиг. 1), в качестве которого может быть использован, например, двутавр (фиг. 2), имеющий две полки 1 и стенку 2, или швеллер. Стенка 2 снабжена фигурными кромками разъема, выполненными по линии реза 3, образующими тавровые выступы 4, которые выполнены симметрично относительно продольной оси стенки профиля со смещением на половину шага. При этом фигурные кромки разъема, образованные линией реза в пределах шага 5 (фиг. 3), содержат кромки оснований 5 тавровых выступов и боковые кромки 6. Кромки оснований 5 выполнены выпуклой формы радиуса R с уширением, например в виде отрезков длиной , расположенных под углом β по отношению к продольной оси балки, а боковые кромки 6 выполнены прямолинейной формы в виде отрезков длиной b, центр которых расположен на продольной оси исходного профиля, являющейся осью центра тяжести профиля, причем боковые кромки 6 наклонены по отношению к продольной оси стенки профиля под углом α для образования уширения выпуклых оснований выступов. В заявляемой балке с перфорированной стенкой выступы 4 состыкованы между собой крайними уширенными кромками длиной а выпуклых оснований 5, а перфорированные отверстия 7 образованы средней кромкой основания, расположенной между уширениями тавровых выступов, и фигурными кромками разъема по линии реза 3, повторяющими контуры выпуклого основания и боковых кромок выступов.
Балка с перфорированной стенкой с высотой h2 (фиг. 4, фиг. 5), полученная после разрезки исходного профиля, раздвижки, стыковки и сварки между собой полученных частей, имеет отверстия 7 более рациональной по сравнению с прототипом формы, с уменьшенной концентрацией напряжений вблизи отверстий и наклонные к продольной оси балки сварные швы 8 (фиг. 6).
Для обеспечения еще более существенного снижения уровня концентрации напряжений предложена балка с перфорированной стенкой (фиг. 7 - фиг. 9), изготовленная с кромкой разъема по линии реза 3 исходного профиля, содержащей в пределах шага отверстий s (фиг. 7) уширенные дугообразные отрезки радиуса R, соединяющие концы двух боковых кромок 6, выполненных в виде наклонных кососимметричных прямолинейных отрезков длиной b, расположенных под углом α по отношению к продольной оси балки, центр которых проходит по оси центра тяжести профиля.
Усиленная балка с перфорированной стенкой может быть выполнена в виде двухстеночной перфорированной балки коробчатого сечения из спаренных по длине продольными сварными швами сверху и снизу двух перфорированных двутавров или швеллеров (фиг. 10).
Технический результат, достигаемый предлагаемой конструкцией, заключается в повышении несущей способности балки с перфорированной стенкой за счет более рациональной линии раскроя исходного прокатного профиля, что приводит к уменьшению напряжений в стенке перфорированной балки вблизи отверстий.