ДЕРЕВОМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ БАЛКА
WOOD-AND-METAL BEAM

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве балок перекрытия, прогонов покрытия и поясов металлодеревянных ферм, в том числе в промышленных зданиях и сооружениях.
Известна деревянная балка составного сечения, составленная по высоте из двух или нескольких элементов, соединенных на пластинчатых нагелях из твердых пород дерева (В.Е.Шишкин. Деревянные конструкции. - М.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре и строительным материалам, 1958. - С.104, рис.54). Балки состоят по высоте из двух или трех брусьев или окантованных бревен, плотно прилегающих друг к другу и соединенных в швах при помощи пластинок. Соединительные элементы выполняют в основном функцию элементов местной жесткости и, в современных условиях эксплуатации, недостаточно эффективно передают поток нагрузок (перерезывающие силы и моменты как в плоскости нагрузки, так и от возмущающих сил, действующих из плоскости основных потоков нагрузки). Соответственно, недостатком данного технического решения является малая прочность конструкции. Кроме того, установка соединительных элементов имеет высокую трудоемкость и увеличивает стоимость монтажных работ.
Известна также конструкция балки, описанная в патенте Российской Федерации №2105843, кл. Е04С 3/07, 1998. Балка состоит из поясов, плоской перфорированной стенки, поперечных опорных и продольных подкрепляющих ребер жесткости, выполненных из тонких профилированных металлических листов. Неразъемное соединение и общая жесткость конструкции обеспечивается за счет заклепок точечной сварки. Указанная конструкция имеет большую жесткость, чем предыдущая, но также обладает высокой трудоемкостью и высокой стоимостью монтажных работ. В дополнение металлическая конструкция имеет низкую коррозионную и огнестойкость.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является усиленная деревянная балка с обработанным антикоррозионным покрытием металлическим сердечником в виде двутавра, выполненного составным из двух профилей таврового сечения или тавров, составленных из четырех уголков с вваренным между ними листом меньшего сечения, чем стенка тавра, при этом сердечник футерован по периметру обработанными антисептиком и антипиреном деревянными накладками, соединенными с металлическим сердечником металлическими нагелями с отверстиями под соединительные элементы, при этом границы и соединения между металлом и деревом заполнены материалом, имеющим клеящую способность и повышенную огнестойкость, обеспечивающим защиту металла от коррозии и заполнение пустот и неровностей (Патент Российской Федерации №2233367, кл. Е04В 1/00, 2004).
Недостатками указанной конструкции является высокая трудоемкость изготовления сложнопрофильного деревянного короба (накладок), применение многоточечной контактной сварки соединения двутавра из четырех уголков с листом меньшего сечения.
Задача предлагаемого изобретения заключается в создании балки с минимальным количеством сборочных элементов, обладающей высокой прочностью, жесткостью, коррозионной и огнестойкостью.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является использование при сборке минимально необходимого количества сборочных элементов, упрощение и удешевление технологии изготовления металлических и деревянных элементов конструкции и сборки балки в целом.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной усиленной деревянной балке, выполненной сборной из металлического сердечника в виде двутавра и деревянных накладок, обработанных антисептиком и антипиреном, соединенных воедино нагелями с отверстиями под соединительные элементы, предлагаемая конструкция балки имеет металлический сердечник, выполненный из двух швеллеров, изготовленных из листового металла, а деревянные элементы, выполненные из продольных гладких досок, соединены воедино с помощью двух наружных швеллеров, продольно обхватывающих боковые части конструкции с двух сторон, при этом наружные швеллеры и металлический сердечник соединены между собой на всю длину заклепками точечной сварки, образующими жесткую неразъемную конструкцию усиленного двутавра.
Предлагаемая конструкция балки имеет существенно меньшую трудоемкость изготовления сборочных элементов, при этом обладает высокой прочностью, жесткостью, коррозионной и огнестойкостью. Так как конструкция балки состоит из простых металлических и деревянных элементов, сборка готового изделия заключается в выполнении минимально необходимого количества технологических операций: соединение швеллеров с помощью точечной сварки, сборка конструкции, сверление отверстий, напряженное соединение элементов с помощью металлических полых нагелей и заклепок точечной сварки, что позволяет существенно упростить процесс монтажа, а следовательно, снизить трудоемкость и себестоимость изготовления.
Металлический сердечник в собранной конструкции из двух швеллеров, изготовленных из листового металла и соединенных точечной сваркой, образует двутавр. Металлический сердечник в виде двутавра совместно с наружными швеллерами, продольно обхватывающими боковые части деревянных элементов с двух сторон и стянутыми пустотелыми металлическими нагелями, образуют прочную неразъемную деревометаллическую конструкцию. Соединение наружных швеллеров и металлического сердечника с помощью заклепок точечной сварки образует новую неразъемную металлическую конструкцию - усиленный двутавр, обладающий самостоятельной жесткостью.
Деревометаллическая балка с металлическим сердечником в виде усиленного двутавра позволяет значительно увеличить эксплуатационную жесткость, а сборка с помощью двух швеллеров, продольно обхватывающих торцевые части конструкции с двух сторон, позволяет исключить дополнительные элементы, как шайба под нагель, и выполнение вспомогательной операции «зенковка» в деревянной накладке под шайбу с нагелем.
Изобретение поясняется чертежом, на котором показана схема деревометаллической балки с разрезом.
Деревометаллическая балка 1 (см. чертеж) имеет обработанные антисептиком и антипиреном деревянные продольные накладки 2, металлический сердечник 3, два наружных швеллера 4, соединенных воедино с помощью металлических полых нагелей 5 и заклепок точечной сварки 6. Металлический сердечник 3 состоит из двух металлических швеллеров 7, соединенных между собой точечной сваркой.
Сборка балки осуществляется в следующем порядке. Деревянные продольные накладки 2 вкладываются в металлические швеллера 3. Деревянные накладки с металлическими швеллерами стыкуются металлическими частями точечной сваркой друг к другу. На деревянные накладки с металлическими швеллерами с двух сторон насаживаются два наружных металлических швеллера 4, и в специальном приспособлении, через наружный металлический швеллер 4, деревянные накладки 2 и металлический сердечник 3 выполняются отверстия, через которые элементы конструкции соединяются воедино металлическими пустотелыми нагелями 5. Металлический сердечник и наружный швеллер соединяются между собой заклепками точечной сварки 6.