МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ БАЛКА С ГОФРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ

Полезная модель относится к строительству, а в частности к металлическим балкам, служащим для перекрытия пространства помещений зданий и сооружений.
Наиболее близкой к заявленной полезной модели является металлическая балка, включающая полки и гофрированную стенку (Металлические конструкции. В 3 т. Т.1. Элементы конструкций: Учеб. для строит. вузов / В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов и др.; под ред. В.В. Горева - 3-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2004 - С. 294-298, рис. 5.60). Принято за прототип.
Недостатком такой конструкции является относительно низкая местная устойчивость плоских граней гофрированной стенки, а также повышенная материалоемкость из-за необходимости устройства относительно частого шага гофров для обеспечения местной устойчивости плоских граней гофрированной стенки.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении несущей способности балки и снижении ее материалоемкости за счет увеличения местной устойчивости стенки.
Технический результат достигается тем, что в известной металлической балке, содержащей полки и гофрированную стенку, особенностью является то, что профиль гофрированной стенки имеет плоские грани с полостями, полученными методом штамповки, глубиной равной 8…10 толщин стенки с расстоянием между их краями равным не более 5 толщин стенки, расположенными регулярно по всей длине и высоте плоских граней гофрированной стенки.
Кроме того, особенностью металлической балки является то, что профиль гофрированной стенки имеет изменяемые высоту и шаг гофра, а полости, полученные методом штамповки имеют произвольную форму.
На фиг. 1 показан аксонометрический вид балки, где приняты следующие обозначения: 1 - полка балки, 2 - гофрированная стенка, 3 - выштампованные полости.
На фиг. 2 изображен фронтальный вид балки, где приняты следующие обозначения: 1 - полка балки, 2 - гофрированная стенка, 3 - выштампованные полости.
На фиг. 3 приведены результаты расчета коэффициента запаса устойчивости (1,1523) предлагаемой полезной модели.
На фиг. 4 приведены результаты расчета коэффициента запаса устойчивости (0,7103) балки прототипа.
Конструкция балки состоит из верхней и нижней полок балки 1, соединенных гофрированной стенкой 2. Плоские участки гофрированной стенки 2 балки укреплены от потери местной устойчивости выштампованными полостями 3. Профиль гофрированной стенки 2 может быть произвольным, но состоящим из плоских граней, например, трапецеидальный. Выштампованные полости 3 должны быть расположены по всей длине и высоте плоских граней гофрированной стенки 2 с расстоянием между их краями не более 5 толщин стенки. Выштампованные полости 3 могут иметь различную форму, например, усеченная пирамида. Глубина выштампованных полостей должна составлять 8…10 толщин стенки.
Ширина выштампованных полостей в основании определяется через расчетную глубину этого тела и из условия технологии изготовления профилей высокой жесткости.
Для доказательства связи признаков формулы и технического результата производился расчет устойчивости балки с гофрированной стенкой - прототипа и сравнивался с расчетом устойчивости балки с гофрированной стенкой, изготовленной по предлагаемому варианту.
Расчет устойчивости методом конечных элементов по программе «Лира» балки с гофрированной стенкой, которая имеет выштампованные полости (фиг. 1, фиг. 2), показал, что коэффициент запаса устойчивости (фиг. 3) составляет 1,1523, а для балки с гофрированной стенкой - прототипа (фиг.4) коэффициент запаса устойчивости составляет 0,7103. Устойчивость гофрированной стенки балки, за счет создания выштампованных полостей в ней, повышается примерно в 1,6 раза.
Таким образом, наличие выштампованных полостей в гофрированной стенке повышает местную устойчивость плоских граней гофрированной стенки балки. Это дает возможность существенно уменьшить отношение высоты гофров к их шагу, либо позволяет уменьшить толщину стенки при сохранении параметров гофров. Данное обстоятельство приводит к тому, что за счет увеличения местной устойчивости стенки, повышается несущая способность балки и снижается ее материалоемкость.