ДВУТАВРОВАЯ ГОФРОБАЛКА С ПОЯСАМИ ИЗ ХОЛОДНОГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ

Полезная модель относится к области строительства, в частности, к балке с гофрированными элементами.
Известна балка с гофрированной стенкой с различной формой гофров, в состав которой входят верхний и нижний пояс, стенка из гофрированных листов, причем гофры расположены равномерно и перпендикулярно продольной оси балки (В.В. Горев, Б.Ю. Уваров и др. Металлические конструкции. В 3 т. Том 1. Элементы конструкций: Учеб. для строит. вузов. - М.: Высш. шк., 2001, с.294-297, рис.5.60).
Недостатком такого технического решения является то, что такая конструкция имеет высокую материалоемкость, для изготовления поясов двутавровых балок требуется дорогостоящее оборудование, которое занимает большие производственные площади, например, такое как дробеметная установка, установка газоплазменной резки, установка сварки металла в стык, крановое оборудование.
Известна балка композиционной структуры с гофрированными элементами, описанная в патенте РФ 2409728 (опубликовано 20.01.2011), которая содержит сжатый и растянутый пояса и стенку, при этом стенка состоит из металлических листов, перпендикулярных плоскостям поясов, металлические листы имеют на части длины поперечное к продольной оси балки традиционное или переменное гофрирование. Образованные между металлическими листами полости на участках интенсивных поперечных сил заполнены бетоном, а гофры на данных участках остаются постоянного по высоте стенки сечения.
Недостатками этой конструкции являются необходимость использования сварочных автоматов, приспособленных для перемещения по ломаным и волнистым линиям переменной амплитуды и необходимость использования профилегибочного оборудования для производства гофрированных профилей из листового металла.
Известна конструкция из гнутых оцинкованных профилей по полезной модели РФ 40758 (опубликовано 27.09.2004), содержащая пояса из спаренных профилей С-образного сечения, которые соединены между собой гнутыми оцинкованными профилями, выполненными в виде сплошного гофрированного листа, ориентированного гофрами под углом к продольной оси пояса не менее 30°. К достоинствам этой конструкции можно отнести малый вес, простоту сборки.
Недостатком таких конструкций является недостаточно прочное соединение гофрированной стенки и поясов двутавровой балки выполненных из холодногнутых профилей. Данный тип конструкций используется для колонн, стропильных балок, балок перекрытий. Передача усилий в таких конструкциях от поясов холодногнутых профилей на гофростенку происходит через самонарезные винты, болты, заклепки, которые воспринимают нагрузку только на срез. Также в таком соединении нет плотного примыкания гофростенки и поясов холодногнутых профилей между собой. При соединении поясов двутавровой балки из холодногнутых профилей между собой и расположенной между ними гофрированной стенки, например, на самонарезных винтах, происходит деформация последней. В результате невозможно обеспечить прочное и надежное соединение элементов конструкции в данном узле, а, следовательно, обеспечить эффективную совместную работу всей конструкции. Данная конструкция выбрана в качестве прототипа.
В основу полезной модели поставлена задача разработать двутавровую балку с поясами из холодногнутых профилей для каркасов большепролетных зданий с большей прочностью.
Поставленная задача решается тем, что двутавровую гофробалку с поясами из холодногнутых профилей, содержащую верхний и нижний пояса из холодногнутых профилей, расположенные по обе стороны от гофрированной стенки из листового тонкостенного материала, соединяют между собой и в отличии от прототипа, между поясами из холодногнутых профилей и гофрированной стенкой устанавливают уплотняющие прокладки, например, из высокопрочного пластика, элементов сортового проката. Такое решение позволяет защемить, сжать гофрированную стенку, обеспечить плотное примыкание поясов гофробалки и гофрированной стенки и как следствие обеспечить передачу больших усилий в данном узле чем в прототипе.
Техническим результатом заявленного технического решения является увеличение прочности конструкции.
Для поясов гофробалки могут использоваться симметричные U-, С-, У-образные, и не симметричные холодногнутые профиля с толщиной металла от 0,5 до 4,2 мм, шириной стенки от 50 до 500 мм, шириной полки от 30 до 120 мм.
В местах с более высокой нагрузкой, верхний и нижний пояс гофробалки из холодногнутых профилей можно соединить усилителем, например, трубой из сортового проката.
В поясе гофробалки из холодногнутых профилей можно установить Г-образный вкладыш, например, оцинкованный уголок, чтобы использовать такой узел для соединения с другими элементами конструкций, например, с прогонами.
Для увеличения несущей способности гофробалки из холодногнутых профилей, как минимум, на один пояс гофробалки, может быть установлен усиливающий холодногнутый профиль, стенка которого перпендикулярна плоскости гофробалки.
Двутавровая гофробалка с поясами из холодногнутых профилей может быть выполнена переменного сечения вдоль продольной оси, а гофрированная стенка может быть двойной, с обращением вершин гофр второй стенки к впадинам или к вершинам первой. Тип гофрированной стенки может быть синусоидальным, треугольным, трапецеидальным, прямоугольным.
Холодногнутые профили в верхнем и нижнем поясе, могут быть соединены между собой через гофрированную стенку, уплотняющую прокладку известными способами, например, при помощи болтов, самонарезных винтов, заклепок. Холодногнутые профиля поясов гофробалки и гофрированная стенка могут быть соединены между сваркой. Также для увеличения прочности узлов все элементы конструкций, соприкасающиеся между собой, могут быть склеены.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью следующих фигур:
Фиг. 1 – общий вид двутавровой гофробалки с поясами из холодногнутых профилей.
Фиг. 2 – общий вид двутавровой гофробалки с поясами из не симметричных холодногнутых профилей.
Фиг. 3 – общий вид двутавровой гофробалки с поясами из не симметричных холодногнутых профилей, усилителем, Г-образным вкладышем, прогоном.
Фиг. 4 – общий вид двутавровой гофробалки с поясами из холодногнутых профилей с усиливающими холодногнутыми профилями.
Фиг. 5 – варианты выполнения стенки двутавровой гофробалки с поясами из холодногнутых профилей, где «а» - с одной гофростенкой; «б» - с двумя гофростенками с обращением вершин гофр второй стенки к впадинам первой; «в» - с двумя гофростенками с обращением вершин гофр второй стенки к вершинам первой.
На фиг. 1 представлена двутавровая гофробалка с поясами из холодногнутых профилей, где 1- гофрированная стенка, 2- холодногнутые профиля верхнего пояса, 3 - холодногнутые профиля нижнего пояса, 4 - самонарезные винты, 5 - уплотняющая прокладка.
На фиг. 2 представлена двутавровая гофробалка с поясами из не симметричных холодногнутых профилей, где 1- гофрированная стенка, 4 - самонарезные винты, 5 - уплотняющая прокладка, 6 - не симметричные холодногнутые профиля верхнего пояса, 7 - не симметричные холодногнутые профиля нижнего пояса.
На фиг. 3 представлена двутавровая гофробалка с поясами из не симметричных холодногнутых профилей, усилителем, Г - образным вкладышем, прогоном, где 1- гофрированная стенка, 4 - самонарезные винты, 5 - уплотняющая прокладка, 6 - не симметричные холодногнутые профиля верхнего пояса, 7 - не симметричные холодногнутые профиля нижнего пояса, 8 — усилитель, 9 - Г-образный вкладыш, 10 — болтовое соединение, 11- прогон.
На фиг. 4 представлена двутавровая гофробалка с поясами из холодногнутых профилей с усиливающими холодногнутыми профилями, где 1- гофрированная стенка, 2- холодногнутые профиля верхнего пояса, 3 - холодногнутые профиля нижнего пояса, 4 - самонарезные винты, 5 - уплотняющая прокладка, 12 - усиливающий холодногнутый профиль.
На фиг. 5 показаны варианты выполнения стенки для двутавровой балки с поясами из холодногнутых профилей, а именно с одной гофростенкой, с двумя гофростенками с обращением вершин гофр второй стенки к впадинам первой и с обращением вершин гофр второй стенки к вершинам первой, где 1- гофрированная стенка, 2- холодногнутые профиля верхнего пояса, 3 - холодногнутые профиля нижнего пояса.
Для изготовления двутавровой балки с поясами из холодногнутых профилей предложенной в данной полезной модели не требуется сложного оборудования, такая конструкция позволит изготавливать большепролетные конструкции с более высокой прочность чем в прототипе. Придание листовым заготовкам необходимой гофрированной формы возможно с помощью штамповки.
Предлагаемая полезная модель может применяться в несущих конструкциях гражданского и промышленного назначений, в различных снеговых и ветровых районах с сейсмичностью до 9 баллов.