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 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 совершенствования профилегибочного оборудования технологических линий производства гофрированных профилей для получения листового проката с переменным гофрированием.
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 и то, что она является диэлектриком.
Недостатком этого решения является относительно низкая прочность, для повышения которой (чтобы приблизиться к прочности металлической балки) потребуется изготовлять ее с толстыми стенкой и поясами, что резко увеличит стоимость, вес и затраты на ее изготовление.
В основу полезной модели поставлена задача разработать балку композиционной структуры с меньшей стоимостью и весом, чем металлические, но с большей прочностью, чем композитные, и при этом, на ее изготовление не требовалось бы сложное дорогостоящее оборудование.
Поставленная задача решается тем, что гофрированная стенка из тонколистовой стали имеет по краям просечки, которые отогнуты под некоторым углом, например, 90 градусов, эти отгибы вклеены в пояса, а пояса выполнены из композитного материала по пултрузионной технологии. При этом в качестве армирующего материала композита используют жгуты, ленты или стержни из высокопрочного синтетического материала. К тому же, гофрированная стенка может быть двойной с обращением вершин гофр второй стенки к впадинам или к вершинам первой.
Описанное конструктивное исполнение балки, в котором сочетаются лучшие качества металла и композита, позволяет значительно снизить вес и повысить прочность балки. Для изготовления такой балки требуется самый простой профилегибочный стан (для гофрирования стенки) и несложная пултрузионная линия (для изготовления композитных поясов). Это снизит стоимость и трудозатраты на изготовление балки.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью следующих фигур.
Фиг. 1 - общий вид металло-композитной балки,
1а - гофрированная стенка, вид сверху;
1б - гофрированная стенка, вид с торца;
1в - балка в сборе;
1г - балка, вид сверху;
Фиг. 2 - варианты выполнения стенки металло-композитной балки,
2а - с одной гофростенкой;
2б - с двумя гофростенками (с обращением вершин гофр второй стенки к впадинам первой);
2в - с двумя гофростенками (с обращением вершин гофр второй стенки к вершинам первой).
На фиг. 1 представлена металло-композитная балка состоящая из гофростенки 1 с отгибами 2, которые вмоноличены в композитные верхний и нижний пояса 3.
На фиг. 2 показаны варианты выполнения стенки металло-композитной балки, а именно с одной гофростенкой, с двумя гофростенками (с обращением вершин гофр второй стенки к впадинам первой) и с двумя гофростенками (с обращением вершин гофр второй стенки к вершинам первой).
Придание листовым заготовкам необходимой гофрированной формы возможно с помощью штамповки-прессования заготовок между двумя матрицами, прокатки на профилирующих станах, гибки с помощью профилегибочных машин или комбинированием данных способов.
Предлагаемая полезная модель может применяться в конструктивных системах несущих элементов зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения, предназначенных для эксплуатации в различных снеговых и ветровых районах, а также в районах с сейсмичностью до 9 баллов.