СОСТОЯЩИЙ ИЗ СОЕДИНЕННЫХ МЕЖДУ СОБОЙ ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ КОНСТРУКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ В ВИДЕ БАЛКИ
STRUCTURAL ELEMENT, SUCH AS BEAM, MADE OF JOINED SEPARATE PARTS

Изобретение относится к состоящему из соединенных между собой отдельных частей конструктивного элемента типа балки по меньшей мере с одним поясом и по меньшей мере одной стенкой.
Известно изготовление в виде прессованного профиля конструктивного элемента, состоящего из пояса и двух стенок, при этом обе стенки образуют вместе с поясом треугольник.
Из публикации GB 560 913 А известен панелеобразный несущий элемент, образованный верхней и нижней плитой, между которыми помещен прямоугольный в сечении конструктивный элемент, соединенный как с верхней, так и с нижней плитой.
Документ АТ 285 129 В касается стенового элемента из нескольких собранных зигзагообразно и соединенных между собой на концах досок, при этом на обоих продольных краях каждой доски предусмотрены выступающие пазы, посредством которых доски присоединены к помещенному между верхней и нижней плитой сплошному конструктивному элементу.
Далее, известно размещение сотообразных структур между двумя плоскими плитами, при этом соты образованы проходящими перпендикулярно обеим плитам сотами.
Задачей изобретения является создание конструктивного элемента вышеназванного типа, который очень прост в изготовлении и обладает не только высокой несущей способностью, но также и очень высокой крутильной жесткостью. Далее, из таких конструктивных элементов могут быть образованы панелеобразные несущие элементы.
Эта задача решается согласно изобретению за счет того, что стенка образована элементами, проходящими поперек продольной протяженности стенки, при этом элементы стенки образуют проходящий по длине стенки сплошной линией продольный участок и соответственно два соседних элемента стенки проходят каждый от продольного участка стенки к различным боковым сторонам пояса так, что один элемент стенки прилегает к поясу одной стороной стенки, а соседний элемент стенки прилегает к поясу противоположной стороной стенки, и элементы стенки имеют S-образную форму.
Простая основная форма конструктивного элемента отличается тем, что элементы стенки одним концом образуют проходящий по длине стенки сплошной линией продольный край, от которого соседние элементы стенки простираются к различным участкам на боковых сторонах пояса.
Простое изготовление стенки достигается, когда стенка образована выполненными как одно целое элементами стенки, причем два соседних элемента стенки соответственно соединены между собой как одно целое по меньшей мере на одном продольном участке, в частности на одном из продольных краев.
Рационализация сборки достигается тогда, когда концы элементов стенки заходят в фальц пояса и там соединены с поясом, при этом в результате также достигается гладкая поверхность стенки.
Описанный выше вариант исполнения предпочтительно совершенствуется далее тем, что фальц имеет протяженность поперек продольного края элементов стенки на величину половины толщины соответствующих элементов на их продольном краю.
Для особенно стабильных конструктивных элементов предпочтительным является, когда элементы стенки расположены в непосредственной близи друг от друга и максимально разделены между собой на расстояние, равное примерно ширине распила.
В случае выполнения стенок путем штамповки из пластин экономии материала можно достичь за счет того, что соседние элементы стенки предусмотрены на расстоянии, соответствующем по меньшей мере ширине элемента стенки.
Визуально безупречная конструкция достигается, когда концы стенки, проходящие вдоль продольной стороны пояса, заканчиваются заподлицо по меньшей мере с одной частью наружной стороны пояса, предпочтительно посредством обработки резанием, предпочтительно выполненной в отношении собранного из нескольких конструктивных элементов несущего элемента.
Для достижения особенно высокой несущей способности, в сочетании одновременно с исключительной крутильной жесткостью, отношение ширины пояса к высоте стенки находится в пределах между 1:20 и 1:1, предпочтительно в пределах от 1:6 до 1:1, в частности в пределах от 1:3,5 до 1:2,5.
Предпочтительно конструктивный элемент отличается тем, что он изготовлен из древесины, при этом пояс предпочтительно изготовлен из пиломатериала, а стенка предпочтительно из фанеры, при этом стенка предпочтительно образована по меньшей мере из состоящей из трех древесных слоев фанеры, при этом древесные волокна наружной стороны фанеры проходят в продольном направлении конструктивного элемента. Варианты выполнения такого типа обеспечивают особенно хорошее отношение собственного веса к несущей способности. При этом для пояса может быть использован менее ценный пиломатериал лесопильной промышленности, что повышает вновь созданную этой древесиной стоимость.
Для соединения отдельных частей предпочтительно используют клеящее вещество, в частности клей, предпочтительно полимерный клей или полиуретановый клей.
Предпочтительно ограниченное стенкой и поясом полое пространство заполнено веществом, таким как кварцевый песок, целлюлозные хлопья, перлиты, пенополиуретан и так далее. Благодаря этому наполнению появляются решения различных задач, как, например, для реализации тепло- и звукоизоляционных требований. По желанию наполнение может осуществляться перед монтажом или после монтажа конструктивного элемента, причем в последнем случае создается преимущество более простого манипулирования, так как приходится транспортировать только легкие пустотелые конструктивные элементы.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения элементы стенки проходят с обеих сторон пояса за пределы последнего и соединены с обоих концов с образованием двойной «S», а также представляющего линию продольного края, что позволяет обеспечить дальнейшее повышение несущей способности, равно как и крутильной жесткости.
Предпочтительно выступающие за пояс продольные края стенки выполнены как одно целое.
Далее, при этом пояс расположен предпочтительно в средней плоскости симметрии конструктивного элемента.
Предпочтительно по меньшей мере на одном продольном краю стенки предусмотрен дополнительный пояс, в результате чего для отвода усилий конструктивный элемент имеет в своем распоряжении два разнесенных между собой пояса.
Предпочтительный вариант отличается тем, что соседние элементы стенки образованы чередующимися прорезями в плите, то есть, то от одного продольного краевого участка, то от противоположного продольного краевого участка, при этом выступающие за пояс концевые участки элементов стенки соединены между собой соответственно посредством другого пояса.
Другой предпочтительный вариант отличается тем, что элементы стенки выполнены соединенными как одно целое в расположенном относительно их длины между их концами, предпочтительно в среднем участке, а выступающие от этого участка в одну и в другую стороны части элементов стенки проходят в направлении пояса соответственно с отгибом в одну и ту же сторону или в противоположные стороны.
Конструктивные элементы согласно изобретению могут быть великолепно использованы для создания плоского несущего элемента, при этом конструктивные элементы расположены рядом друг с другом и соединены между собой, предпочтительно склеены между собой, причем пояса располагаются в одной плоскости.
Согласно предпочтительному варианту выполнения расположенные в одной поверхности, в частности в одной плоскости, пояса выполнены как одно целое с образованием плиты, при этом концевые участки элементов стенки заведены в предусмотренные в плите пазы.
Ниже изобретение поясняется более детально на основании многочисленных примеров исполнения, при этом на фиг. 1 показан первый вариант, а на фиг. 1А-1Е процесс создания такого конструктивного элемента, причем во всех случаях в изображении под углом. На фиг. 2А-2D показан вариант, аналогичный изображению на фиг. 1. На фиг. 3 приводится сечение несущей конструкции, выполненной из нескольких, расположенных рядом друг с другом и соединенных друг с другом конструктивных элементов. На фиг. 4 показан другой вариант, аналогичный изображению на фиг. 1D. На фиг. 5 показан несущий элемент, образованный несколькими конструктивными элементами, согласно фиг. 4. На фиг. 7 показан другой вариант, аналогичный изображению на фиг. 5. На фиг. 6 показан частичный вид этого варианта в виде под углом со снятой верхней плитой. На фиг. 8А-8D вновь показан другой вариант выполнения, аналогичный изображению на фиг. 1. То же относится соответственно к фиг. 9А-9D, 10A-10D, 12A-12D и 13A-13D. На фиг. 14, 16 и 18 вновь представлены изображения в сечении, при этом фиг. 15 изображает частичный вид фиг. 16, а фиг. 17 частичный вид фиг. 18, причем во всех случаях в виде под углом. На фиг. 19 и 20 показаны варианты, аналогичные изображению на фиг. 1D. На фиг. 23 показан конструктивный элемент, выполненный в продольном направлении в виде дуги, а на фиг. 24 - выполненный из таких конструктивных элементов несущий элемент.
Согласно представленному на фиг. 1D варианту выполнения стенка 1 конструктивного элемента 2 образована плитой (пластиной) 1' (ср. Фиг. 1А), которая параллельными прорезями 3 (ср. Фиг. 1В), проходящими от продольного края 4 плиты 1' к противоположному продольному краю 5, разделена на элементы 6 стенки, соединенные как одно целое на сплошном продольном краю 5. Соседние элементы 6 стенки путем право- и, соответственно, левостороннего отгиба (ср. Фиг. 1С) отогнуты соответственно к разным боковым сторонам 7, 8 пояса 9 так, что один элемент 6 одной стороной стенки 1 прилегает к поясу 9, а соседний элемент 6 стенки прилегает к поясу 9 противоположной стороной стенки 1. Элементы 6 стенки образуют форму «S», при этом форма «S» выполнена более или менее вытянутой, что зависит, однако, от продольной протяженности 10 элементов 6 стенки. Так как элементы 6 стенки имеют одинаковую продольную протяженность 10, то образуется симметричное сечение. Вследствие различной продольной протяженности 10 соответствующих соседних элементов 6 стенки может быть получено также асимметричное сечение.
Согласно изображенному на фиг. 1D варианту свободные концы элементов 6 стенки соединены с боковыми сторонами 7, 8 пояса 9 по всей контактной поверхности, например, при изготовлении конструктивного элемента из древесины склеиванием.
Концы элементов 6 стенки заканчиваются заподлицо с наружной стороной 10' пояса 9, что может быть осуществлено простым способом обработки резанием, например, окончательно склеенного конструктивного элемента 2.
Как видно из фиг. 1Е, на участке продольного края 5 стенки 1, на котором элементы 6 стенки соединены как одно целое, с обеих сторон стенки 1 расположены пояса 9 так, что можно изготовить несущий элемент 11, образованный двумя или несколькими, или множеством расположенных рядом друг с другом и соединенных между собой, например, склеиванием, конструктивных элементов, как показано, например, на фиг. 3. Предпочтительно это осуществляется так, что отогнутые влево и вправо элементы 6 стенки входят по системе типа замка «молния» в зацепление со свободными боковыми сторонами добавленного конструктивного элемента 2, при этом между свободными концевыми участками элементов 6 стенки соседних конструктивных элементов 2 помещают дополнительно пояс 9, расположенный напротив пояса 9 конструктивных элементов и соединенный с концевыми участками элементов 6 стенки.
При помощи фиг. 2А-2D поясняется более рациональное использование материала для стенки. Согласно фиг. 2А из плиты 1'' высечены две стенки 1, при этом линия высекания соответствует показанной штриховой линии 12. Таким образом, из плиты 1'' получается две стенки 1, как это показано на фиг. 2В. При этом соседние элементы 6 одной стенки 1 находятся на большем расстоянии, которое соответствует, в свою очередь, ширине 13 элемента 6 стенки. Левосторонний и правосторонний отгиб для заделки пояса 9 выполнен аналогично варианту, представленному на фиг. 1D.
На фиг. 4 поясняется вариант выполнения конструктивного элемента 2, в котором элементы 6 стенки своими свободными концами входят в фальц 14 пояса 9 и там соединены с поясом 9. Глубина фальца 14 составляет половину толщины 15 элемента 6 стенки, а высота фальца 14 может быть выбрана в зависимости от требований к конструктивному элементу 2. На фиг. 5 показано несколько выполненных согласно фиг. 4 конструктивных элементов, составляющих несущий элемент 11.
Если требуется не один единственный конструктивный элемент 2, а лишь один, состоящий из нескольких конструктивных элементов 2, несущий элемент, то пояса 9 также можно соединить как одно целое в виде плиты 16, при этом стенки 1 или элементы 6 стенки заведены в пазы 17 плиты 16 и в этих пазах 17 соединены с плитами 16. Такой вариант показан на фиг. 6 в виде под углом без верхней плиты 16, а на фиг. 7 - в разрезе. Глубина пазов зависит от толщины плит 16; они могут составлять до трети от толщины плит 16.
Согласно фиг. 8А-8D элементы 6 стенки образованы посредством полного разделения плиты 1' на отдельные элементы. При этом элементы 6 стенки необходимо зафиксировать посредством пояса 9 на продольном краю 5 стенки 1, образованного соседними элементами 6 стенки, предпочтительно поместить между двумя соседними поясами 9, что также может быть осуществлено, в свою очередь, в том случае, когда пояса 9 соединены как одно целое и элементы 6 стенки заведены в паз, как показано на фиг. 6.
Согласно изображенному на фиг. 9А-18 варианту выполнения элементы 6 стенки проходят с обеих сторон пояса 9 за пределы последнего и соединены с обоих концов с образованием двойной «S», а также проходящего сплошной линией продольного края, причем соединение выполнено либо как одно целое, как показано на фиг. 9В-9D, либо при помощи одного или двух соседних поясов 9, как это показано на фиг. 13D. На фиг. 10D, 11D и 12D показаны смешанные варианты, то есть элементы 6 стенки на одном продольном краю 4 или 5 стенки 1 соединены с поясом, а на противоположном выполнены как одно целое.
Согласно варианту, представленному на фиг. 9D, образующая стенку 1 плита 1' (ср. фиг. 9А) прорезана лишь между продольными краями 4, 5 (ср. фиг. 9В), так что элементы 6 стенки выполнены также как одно целое с обоих концов. Поэтому имеет место левый или правый отгиб средних по высоте зон элементов 6 стенки и размещение пояса 9 в образованном отгибами элементов 6 стенки пространстве.
Согласно фиг. 10D элементы 6 стенки лишь на продольном краю 5 соединены как одно целое.
Особый вариант показан также на фиг. 11В, где соседние элементы 6 стенки поочередно соединены как одно целое то на одном продольном краю 4, то на противоположном продольном краю 5 стенки 1. Здесь также необходимо поместить пояс 9 в образованном отгибами элементов 6 стенки пространстве.
На фиг. 12А вновь показано рациональное использование плиты 1'' для стенки 1 так, что из этой плиты 1'' могут быть образованы две стенки 1. Это вновь осуществляется высеканием вдоль штриховой линии 12 на фиг. 12А. Этот вариант, как и вариант на фиг. 2D, интересен тогда, когда для несущей способности конструктивного элемента 2 достаточно большее расстояние между элементами стенки.
На фиг. 13D вновь показан конструктивный вариант 2, в котором элементы 6 стенки представляют собой отдельные части, то есть полностью отделены соответственно от соседнего элемента 6 стенки.
На фиг. 14-16 показаны варианты создания несущего элемента 11, состоящего из двух, нескольких или множества конструктивных элементов 2, как они показаны на фиг. 9D, 10D, 11D, 12D и 13D, при этом концы элементов 6 стенки вновь заканчиваются заподлицо с поясами 9 (фиг. 14) или входят в фальцы 14 поясов 9, а именно в те пояса, которые расположены с наружной стороны несущего элемента 11. На фиг. 17 и 18 вновь изображено цельное выполнение находящихся снаружи поясов в виде плит 16 несущего элемента 11, при этом элементы 6 стенки вновь заведены в пазы последних, аналогично изображению на фиг. 7.
Конструктивный элемент 2 особого типа показан также на фиг. 19D и 20D. В этом конструктивном элементе 2 элементы 6 стенки выполнены цельными в средней части их продольной протяженности, что обеспечивается прорезанием плиты 1' для стенки с обоих продольных краев 4, 5 до среднего продольного участка 18, проходящего сплошной линией (ср. фиг. 19В и 20В). После левого и правого отгиба концов элементов 6 стенки два пояса 9, соединенные концами элементов 6 стенки, могут быть помещены между концов элементов 6 стенки. В этом случае для конструктивного элемента 2 больше не нужен средний по высоте пояс 9.
Согласно фиг. 19D оба конца элемента 6 стенки отогнуты всегда на одну и ту же сторону 7 или 8 пояса, а согласно варианту, изображенному на фиг. 20D, всегда на разные стороны 7 или 8 пояса 9.
Конструктивные элементы 2 согласно фиг. 19D и 20D вновь за счет их расположения один возле другого и соединения между собой - как уже описано по типу замка «молния» - образуют панелеобразный несущий элемент 11.
В таком панелеобразном несущем элементе 11 для особой жесткости может быть использован, разумеется, также средний по высоте пояс 9, как это показано на фиг. 21 и 22. В этом случае он прилегает к элементам 6 стенки на высоте соединенных как одно целое участков 18 последних и в этих участках также соединен с элементами 6 стенки, на этот раз склеиванием.
Изобретение не ограничено лишь прямолинейными конструктивными элементами, более того они также могут быть выполнены изогнутыми, как это показано на фиг. 23. В этом случае форма дуги соответствует форме дуги пояса 9 или поясов 9. За счет расположения таких изогнутых конструктивных элементов рядом друг с другом создаются также изогнутые плоские несущие элементы 11 (ср. фиг. 24).
Для достижения высокой несущей способности в сочетании одновременно с хорошей крутильной жесткостью отношение ширины пояса к высоте конструктивного элемента 2 находится в пределах 1:20 и 1:1, предпочтительно в пределах от 1:6 до 1:1, в частности в пределах от 1:3,5 до 1:2,5.
Предпочтительно конструктивный элемент 2 полностью изготовлен из древесины, при этом пояс 9 предпочтительно изготовлен из фанеры и при этом стенка 1 целесообразно образована из трехслойной или пятислойной фанеры, а древесные волокна наружных слоев фанеры проходят в продольном направлении конструктивного элемента 2. Варианты выполнения этого типа обеспечивают особенно хорошее отношение собственного веса к несущей способности. При этом для пояса 9 может быть использован менее ценный пиломатериал лесопильной промышленности, что повышает вновь созданную этой древесиной стоимость.
Если конструктивный элемент 2 соединен склеиванием, то для древесины предпочтительно используется клеящее вещество для дерева, в частности полимерные клеи или полиуретановые клеи. Более широкие возможности предлагают современные клеи, отверждаемые микроволновым или УФ-облучением. В равной мере вместо жидкого клея может быть использована также клеевая пленка.
Предпочтительно образованное стенкой 1 и поясом 9 полое пространство заполняют веществом, таким как, например, кварцевый песок, целлюлозные хлопья, пенополиуретан, перлиты и т.д.
Благодаря наполнению появляются разные решения различных задач, как, например, для реализации тепло- и звукоизоляционных требований. По желанию наполнение может осуществляться перед монтажом или после монтажа конструктивного элемента, причем в последнем случае создается преимущество более простого манипулирования, так как приходится транспортировать только легкие пустотелые конструктивные элементы 2.
Выгодным в плане нагрузки является конструктивный элемент 2 с симметричным сечением, который отличается тем, что концевой участок стенки 1 находится в средней части по ширине пояса 9.
Другое предпочтительное применение конструктивного элемента 2 согласно изобретению обеспечивает соединение нескольких конструктивных элементов в плоские конструкции, которые могут служить как стеновые элементы или как облицовочные элементы стен. Плоские конструкции могут использоваться также как элементы опалубки при бетонировании и как профилированные элементы для большепролетных стропильных ферм, силосохранилищ и т.д.
Конструктивный элемент 2 согласно изобретению имеет то преимущество, что может быть изготовлен в принципе полностью из разных материалов, а также могут быть изготовлены из разных материалов соответственно пояс 9 и стенка 1, при этом для стенки 1 в первую очередь подходят материалы, которые могут воспринимать сдвигающие усилия, а также обладают гибкостью, и предпочтительно клеящиеся. Так, стенка 1, например, может быть изготовлена из картона, пластмассы, металлического листа, многослойной фанеры или других древесных материалов. Также пояс 9 может быть изготовлен из различных материалов, таких как пластмасса, картон, многослойная фанера, или также из металла.