МЕТАЛЛО-КОМПОЗИТНАЯ БАЛКА

Полезная модель относится к области строительства, в частности к балке композиционной структуры 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 для изготовления поясов для двутавровых балок требуется оборудование, которое занимает большие производственные площади, и оно дорогостоящее, например такое как дробеметная установка, установка газоплазменной резки, установка сварки металла в стык, крановое оборудование.
Известна стеклопластиковая балка двутаврового сечения серийного производства, выпускаемая (в числе других композитных конструкционных профилей) заводом ЗАО "ФЛОТЕНК" (Санкт-Петербург, http://www.flotenk-profile.ru/profil/) на основе пултрузионной технологии. К ее достоинствам можно отнести коррозийную стойкость, малый вес (легче стали в 3-4 раза), низкую теплопроводность.
Недостатком этого решения является относительно низкая прочность, для повышения которой (чтобы приблизиться к прочности металлической балки) необходимо увеличить высоту балки. При увеличении высоты композитной балки необходимо будет увеличить толщину стенки балки, что резко увеличит стоимость, вес и затраты на ее изготовление.
Известна Металл-Композитная балка (патент 162478) с гофрированной стенкой с различной формой гофров, в состав которой входят верхний и нижний композитный пояс, стенка из гофрированного листового металла. Недостатком такого технического решения является то, что изготовление такой балки может быть выполнено на пултрузионной линии, что требует существенных инвестиционных затрат.
В основу полезной модели поставлена задача разработать металло-композитную балку с увеличенной несущей способностью верхних и нижних поясов двутавровой балки с использованием композитов. Предлагаемую конструкцию балки можно производить, не используя дорогостоящее пултрузионное оборудование. Поставленная задача решается тем, что металло-композитная балка симметричного двутаврового сечения, содержащая верхний и нижний пояса, вертикально гофрированную стенку, выполненную из листового тонкостенного металла и пояса из композитного материала, усилена так, что один или оба пояса заключены в металлические С-образные обоймы. С-образная обойма имеет элементы, увеличивающие ее сцепление с композитом поясов балки, в качестве которых выступают просечки, прорези с заусенцами и тому подобные сквозные или не сквозные нарушения целостности металлического листа. Элементы, увеличивающие сцепление, пробивают снаружи листа внутрь будущей обоймы, внутренняя стенка которой обращена к композитному материалу, который заполняет выступы и/или полости указанных элементов при изготовлении балки, образуя единую конструкцию. На угле, образованном загибом и полкой С-образной обоймы, производится насечка, что позволяет с меньшими усилиями согнуть на 90 градусов загиб С-образной обоймы в момент изготовления конструкции. Кроме того, элементы, увеличивающие прочность и монолитность балки, расположены на поверхности обоймы в определенном регулярно чередующемся порядке, в том числе, например, в порядке, образующем товарный знак или логотип изготовителя.
Описанное конструктивное исполнение балки ненамного увеличивает вес и стоимость изделия, но увеличивает прочностные характеристики всего изделия, значительно уменьшает затраты на оборудование в сравнении с пултрузионными линиями. Дополнительные операции по изготовлению и монтажу С-образной обоймы из тонколистового металла также ненамного увеличивают время и стоимость работ по изготовлению балки, но получаемый выигрыш в снижении затрат на организацию производства намного превышает указанные затраты.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью следующих фигур.
Фиг. 1 - общий вид металло-композитной балки и С-образной обоймы.
Фиг. 2 - один из вариантов просечки поверхности С-образной обоймы для увеличения прочности и монолитности балки.
На фиг. 1 представлена металло-композитная балка, состоящая из металлического гофрированного листа 1, отгибов 2, композитных поясов 3, металлической обойм 4 и насечки 5.
На фиг. 2 представлен один из вариантов насечки поверхности С-образной обоймы для формирования поясов балки, которые увеличивают сцепление композитного материала поясов балки, соответственно монолитности балки и в конечном итоге увеличивает ее прочность.
Придание листовым заготовкам необходимой гофрированной формы и изготовление обоймы с насечкой возможно с помощью штамповки-прессования заготовок стенки и обоймы между двумя матрицами, прокатки их на профилирующих станах, гибки с помощью профилегибочных машин или комбинированием этих способов.
Предлагаемая полезная модель может применяться в конструктивных системах несущих элементов зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения.