СТРОИТЕЛЬНАЯ НЕСУЩАЯ БАЛКА ДВУТАВРОВОГО СЕЧЕНИЯ

Область техники
Предлагаемая полезная модель относится к области строительства, применяется в кровельных, стеновых и потолочных конструкциях, в качестве ребер жесткости в деревянных конструкциях из досок, а также в качестве балок опалубки.
Уровень техники
Из уровня техники известна строительная балка, см. RU 2285097 С1, публ. 10.10.2006. Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям деревометаллических балок, используемых в строительстве зданий и сооружений различного назначения.
Известная строительная балка выполнена высотой в пределах от 3,33 до 3,5 ширины. Балка включает сердечник в виде двутавра, составленного из уголков, жестко присоединяемых к центральной пластине, толщиной соответственно 2:1, и деревянные клееные накладки, охватывающие сердечник конгруэнтно отфрезерованными установочными поверхностями и пазами, находящимися в пределах от 1,1 до 1,6 толщины уголков, проклепанных 2-рядным соединением. Уголки вертикальными полками обращены от оси симметрии сечения к краю. Пластина выполнена высотой, близкой к размеру балки, ряды заклепок расположены по разные стороны между краем балки и горизонтальными полками, при этом сердечник при стыковке с накладками на краях образует прямоугольные канавки шириной равной толщине сердечника для изоляции последнего соответствующими компонентами.
Известное техническое решение имеет сложную конструкцию, относительно невысокую несущую способность и невысокие прочностные характеристики.
Наиболее близким аналогом, предлагаемой полезной модели, является составная балка двутаврового сечения, известная из RU 82730, публ. 10.05.2009, кл. Е04С 3/292.
Известная балка двутаврового сечения содержит две обрезные доски, между которыми размещен соединительный гофрированный металлический элемент, выполненный с возможностью заглубления внутрь досок пропитанных противопожарным составом, при этом на торцах соединительного гофрированного металлического элемента, контактирующих с обрезными досками по всей длине выполнены выступы, чередующиеся с Т-образными опорными элементами, причем указанные выступы снабжены стопором, ограничивающим заглубление соединительного гофрированного металлического элемента внутрь досок, а торцы указанных выступов имеют зубчатую форму.
Известная балка обладает высокой несущей способностью и высокими прочностными характеристиками, однако, ее применение по большей части рассчитано на использование в пролетах большой длины (свыше 25 м), и практически не применима в пролетах до 20 м.
Раскрытие полезной модели
Задача на решение, которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в расширении области применения при одновременно высокой несущей способности и высокими прочностными характеристиками.
Указанная задача достигается тем, что строительная несущая балка двутаврового сечения содержит верхний и нижний пояс, между которыми размещен соединительный гофрированный металлический элемент, выполненный с возможностью заглубления внутрь поясов балки, пропитанных огнебиозащитным составом, при этом на торцах соединительного гофрированного металлического элемента, контактирующих с поясами балки по всей длине выполнены выступы, чередующиеся с Т-образными опорными элементами, причем указанные выступы снабжены стопором, ограничивающим заглубление соединительного гофрированного металлического элемента внутрь поясов балки, а торцы указанных выступов имеют зубчатую форму, при этом соединительный гофрированный элемент выполнен в виде чередующихся последовательно расположенных по длине трапециевидной формы участков, каждый из которых образован двумя боковыми плоскими поверхностями и одной верхней выпуклой поверхностью, в углах которых размещены компенсаторы напряжений, выполненные по форме дугообразной поверхности, сопряженной с боковыми и верхней поверхностями, при этом угол α образованный боковыми сторонами трапециевидной формы участков составляет 35-39°, а дугообразные поверхности компенсаторов напряжений выполнены с радиусом равным 2,7-3,5 мм.
По всей длине стального гофрированного элемента могут быть выполнены технологические отверстия.
Благодаря выполнению по всей длине стального гофрированного элемента выступов с чередующимися Т-образными опорными элементами, обеспечивается высокий уровень сцепления деталей при запрессовке, а также жесткость двутаврового сечения.
Выполнение стопора на выступе металлического гофрированного соединительного элемента ограничивает ее заглубление в пояса балки, что в свою очередь способствует дополнительному повышению прочностных и сцепных свойств несущей балки двутаврового сечения, а также одинаковому заглублению соединительного элемента в оба пояса балки, выполненные из древесины хвойных пород.
Выполнение торцов указанных выступов с зубчатой формой также влияет на повышение прочностных и сцепных свойств и при этом обеспечивается наилучшее сцепление при запрессовке.
Выполнение соединительного гофрированного металлического элемента в виде чередующихся последовательно расположенных по длине трапециевидной формы участков, каждый из которых образован двумя боковыми плоскими поверхностями и одной верхней выпуклой поверхностью, в углах которых размещены компенсаторы напряжений, выполненные по форме дугообразной поверхности, сопряженной с боковыми и верхней поверхностями обеспечивает увеличение несущей способности строительной несущей балки двутаврового сечения, обеспечивается высокая прочность сцепления с поясами балки, изготовленными из хвойных пород дерева, пропитанными огнебиозащитным составом, кроме того обеспечивается минимальное раскалывание древесины при операции запрессовывания.
В результате расчетов и проведения натурно-экспериментальных работ установлено, что угол образованный боковыми сторонами трапециевидной формы участков выбираемый из диапазона 35-39° оптимально обеспечивает несущую способность несущей балки, а также прочность сцепления металлического гофрированного соединительного элемента с поясами балки. Выполнение угла, образованного боковыми сторонами трапециевидной формы участков менее 35° не обеспечивает высокий уровень несущей способности балки, а выполнение угла более 39° не обеспечивает надежную прочность сцепления металлического гофрированного элемента с поясами балки. Выполнением дугообразных поверхностей компенсаторов напряжений с радиусом равным 2,7-3,5 мм достигается высокая степень несущей способности балок двутаврового сечения. При выполнении радиуса компенсаторов напряжений менее 2,7 мм, при больших нагрузках на несущую балку в нескольких местах было выявлено трещинообразование компенсаторов напряжений, а при выполнении радиуса компенсаторов напряжений более 3,5 мм не обеспечивается надежное крепление соединительного элемента с поясами балки.
Указанные отличительные признаки предлагаемой строительной несущей балки двутаврового сечения являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, необходимых и достаточных для достижения указанного технического результата.
Таким образом, предлагаемое выполнение данного устройства обеспечивает расширение области применения при одновременно высокой несущей способности и высокими прочностными характеристиками.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 приведен общий вид строительной несущей балки двутаврового сечения;
На фиг.2 приведена конструкция соединительного гофрированного металлического элемента (продольный разрез) и продольный разрез одного из трапециевидных участков (вид сверху);
На фиг.3 приведен вид проникновения соединительного гофрированного металлического элемента в пояс балки, изготовленный из хвойных пород дерева.
Осуществление полезной модели
Строительная несущая балка двутаврового сечения содержит верхний 1 и нижний 2 пояс, между которыми размещен соединительный гофрированный металлический элемент 3. Соединительный элемент 3 выполнен с возможностью заглубления внутрь поясов 1 и 2 балки, пропитанных огнебиозащитным составом. На торцах соединительного элемента 3, контактирующих с поясами 1 и 2 балки по всей длине выполнены выступы 4, чередующиеся с Т-образными опорными элементами 5. Выступы 4 снабжены стопором 6, который ограничивает заглубление соединительного элемента 3 внутрь поясов 1 и 2. Торцы 7 выступов 4 выполнены с зубчатой формой. Соединительный элемент 3 выполнен в виде чередующихся последовательно расположенных по длине трапециевидной формы участков 8. Каждый участок 8 образован двумя боковыми плоскими поверхностями 9 и одной верхней выпуклой поверхностью 10. В углах поверхностей 9 и 10 размещены компенсаторы напряжений 11, которые выполнены по форме дугообразной поверхности, сопряженной с боковыми 9 и верхней 10 поверхностями. Угол α образованный боковыми сторонами 9 трапециевидной формы участков 8 составляет 35-39°. А дугообразные поверхности компенсаторов напряжений 11 выполнены с радиусом равным 2,7-3,5 мм. По всей длине соединительного элемента 3 в частном варианте исполнения несущей балки могут быть выполнены технологические отверстия 12. Предпочтительно пояса 1 и 2 обрабатывают огнебиозащитным составом.
В предлагаемой полезной модели для изготовления соединительного элемента 3 применяют ленту из стали S550GD+Z275, обладающей высокими техническими характеристиками и хорошей эластичностью при штамповке. Горячеоцинкованное покрытие предотвращает коррозию металла и способствует увеличению срока службы предлагаемой строительной несущей балки двутаврового сечения.
Пояса 1 и 2 балки представляют из себя обрезные доски и изготавливаются из высококачественной оструганной древесины хвойных пород и обработаны огнебиозащитным составом и химически защищены от насекомых и гриба.
Пояса 1 и 2 балки могут быть выполнены в виде калиброванных брусков, изготовленных из хвойных пород дерева.
Поперечное сечение поясов 1 и 2 выбирается в пределах (40-120)×(80-200). Толщина листового металла соединительного элемента выбирается 0,5-0,6 мм±0,03 мм.
При изготовлении предлагаемой строительной несущей балки двутаврового сечения вначале фрезеруют верхний 1 и нижний 2 пояс, выполненные из хвойных пород дерева, далее выштамповывается соединительный гофрированный металлический элемент 3, затем соединительный элемент 3 запрессовывается в пояса 1 и 2 балки. Высота предлагаемой несущей балки может доходить до 590 мм, а длина до 24 м.
Наличие выступов 4 с чередующимися Т-образными опорными элементами 5, выполненными по всей длине соединительного элемента 3, обеспечивает высокий уровень сцепления деталей при запрессовке.
Выполнение стопора 6 на выступе 4 металлического гофрированного соединительного элемента ограничивает ее заглубление в пояса 1 и 2, что в свою очередь способствует дополнительному повышению прочностных и сцепных свойств несущей балки двутаврового сечения, а также одинаковому заглублению соединительного элемента 3 в оба пояса 1 и 2, выполненные из древесины хвойных пород дерева.
Выполнение торцов 7 указанных выступов 4 с зубчатой формой также влияет на повышение прочностных и сцепных свойств и при этом обеспечивается наилучшее сцепление при запрессовке.
Выполнение соединительного гофрированного металлического элемента 3 в виде чередующихся последовательно расположенных по длине трапециевидной формы участков 8, каждый из которых образован двумя боковыми плоскими поверхностями 9 и одной верхней выпуклой поверхностью 10, в углах которых размещены компенсаторы напряжений 11, выполненные по форме дугообразной поверхности, сопряженной с боковыми 9 и верхней 10 поверхностями обеспечивает увеличение несущей способности строительной несущей балки двутаврового сечения, обеспечивается высокая прочность сцепления с поясами 1 и 2, изготовленными из хвойных пород дерева, пропитанными огнебиозащитным составом, кроме того обеспечивается минимальное раскалывание древесины при операции запрессовывания.
Предлагаемая строительная несущая балка двутаврового сечения находит широкое применение в строительстве, применяется в качестве несущих конструкций, ребер жесткости в деревянных конструкциях из досок и балок опалубки, благодаря высоким прочностным характеристикам несущая балка может использоваться в пролетах большой длины.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает расширение области ее применения при одновременно высокой несущей способности и высокими прочностными характеристиками.