Металлическая балка

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ БАЛКА
МПК Е 04 с 3/07
Изобретение относится к строительству, в частности к металлическим балкам, и может быть использовано в качестве основной несущей конструкции в перекрытиях и покрытиях зданий и сооружений.
Известна конструкция балки состоящая из поясов, перфорированной стенки и подкрепляющих ребер жесткости /Металлические неразрезные конструкции с регулированием уровня опор. /Бирюлев В.В. -М.: Стройиздат, 1984. -С.69, рис.35./ 1. К недостаткам такой конструкции следует отнести:
повышенную материалоемкость из-за большой толщины стенки, определяемой соотношением между толщиной пояса и толщиной стенки равным « 16,5/11;
большие энергозатраты на раскрой исходного двутавра по зигзагообразной линии.
Наиболее близким техническим решением к изобретению, принятым за прототип, является металлическая балка включающая пояса, плоскую перфорированную стенку, поперечные опорные и продольные подкрепляющие ребра жесткости /Патент RU 2105843 С1, МПК Е 04 С 3/07. Металлическая балка. /Бирюлев В.В., Стрижаков Ю.Д.-95121278/03;
Заявлено 19.12.95 -Опубл. 27.02.98 -//Открытия. Изобретения. -1998. -№6. - С. 5..
Недостатками ее являются:
большая материалоемкость за счет использования, в качестве поясов, достаточно тяжелых прокатных профилей;
повышенные трудозатраты из-за значительного количества технологических операций связанные с изготовлением (разметка, наметка, резка, строжка и т.п.) множества элементов;
повышенные энергозатраты на сварку поясов и элементов стенки. Техническим результатом изобретеиия является уменьшение
материало-, трудо- и энергозатрат на изготовление балки.
Технический результат достигается тем, что в качестве основного несуп,его каркаса в металлической балке используется легкая решетчатая ферма с Q-образными поясами и треугольной решеткой из проволоки /Применение в строительстве легких решетчатых стальных конструкций системы Тольятти (ЛРСКТ) /Зубков В.А., Клевлин В., Зильберберг В. и др. //Строй-инфо.-2001. -№8. -С.14-16, рис.1./ 3, а стенка балки выполнена из тонкостенных профилированных металлических листов жестко прикрепляемых к поясам фермы и жестко скрепляемых между собой. Опорное ребро балки решено в виде тавра заводимого своей стенкой во внутрь Q-образных поясов.
На рис. 1 изображена балка с основным несущим каркасом в виде
легкой решетчатой фермы с Q-образными поясами треугольной решеткой из проволоки ; опорными ребрами в виде тавра (2) с заведением стенки тавра в Q-образные пояса; стенки из профилированных тонкостенных листов (3).
На рис. 2 изображено поперечное сечение балки. На рисунке приняты следующие обозначения: 1 - пояс фермы, 2 - решетка фермы, 3 - профилированный металлический лист, 4 - заклепка.
На рис. 3 изображена балка в процессе сборки (без одного профилированного листа). На рисунке приняты следующие обозначения: 1 - пояс фермы, 2 - решетка фермы, 3 - опорное ребро, 4 - профилированный металлический лист, 5 - заклепка.
На рис. 4 в укрупненном масштабе изображено установленное в поясах фермы опорное ребро. На рисунке приняты следующие обозначения: 1 - пояс фермы, 2 - решетка фермы, 3 -опорное ребро.
На рис. 5 изображена конструкция опорного ребра.
Балку собирают в следующем порядке.
В Q-образные пояса легкой металлической фермы устанавливают заранее изготовленные опорные ребра. Опорные ребра имеют тавровое сечение. Стенка таврового сечения опорного ребра заводиться внутрь Побразных поясов фермы. Места контакта поясов и решетки с опорными
ребрами сваривают. После этого на полученный каркас укладывают профилированный лист сначала с одной стороны и прикрепляют его к поясам каркаса электрозаклепками, комбинированными заклепками, точечной сваркой или каким-нибудь другим способом. Затем балку кантуют. Укладывают второй профилированный металлический лист, прикрепляют его указанным выше способом к поясам каркаса. После этого с помощью заклепок жестко скрепляют профилированные металлические листы между собой. Заклепки устанавливают в два и более рядов по сечению полученной балки.
Описанная технология изготовления балки требует незначительных энергозатрат вследствие минимального использования таких энергоемких операций как сварка и резка металла. Основной несущий каркас балки изготавливается на полностью автоматизированной линии больщой производительности. Трудозатраты на изготовление предлагаемой балки также незначительны из-за отсутствия трудоемких операций (наметка, разметка, резка, сварка отдельных элементов), при изготовлении основного несущего каркаса балки. Предлагаемая балка обладает пониженной материалоемкостью, вследствие использования в качестве основного несущего каркаса легких рещетчатых металлических ферм и в качестве стенки легких тонкостенных профилированных листов.
начинает работать как ферма с треугольной решеткой. Разрушение несуш;его каркаса происходит при достижении предела несущей способности одного из его элементов - текучести металла в растянутом раскосе, потеря устойчивости сжатого раскоса, потеря устойчивости сжатого пояса, разрушение сварного соединения. Увеличить значение предельной разрушаюш;ей нагрузки и следовательно повысить несушую способность конструкции позволяют прикрепленные к несущему каркасу профилированные металлические листы. Профилированные листы выполняют роль подкрепляющих поперечных и продольных ребер для сжатых раскосов, препятствуя потере устойчивости раскосов из плоскости балки. Профилированные листы подкрепляют iQ-образные пояса легкой металлической фермы, увеличивая рабочее сечение пояса, одновременно меняется расчетная длина сжатого пояса из-за крепления листов к поясу, что в итоге увеличивает критическую силу потери устойчивости верхнего пояса и как следствие увеличивается несущая способность балки в целом. Профилированные листы могут воспринимать усилия сдвига, разгружая тем самым растянутый раскос, что так же ведет к увеличению несущей способности балки. Профилированные листы, жестко прикрепленные к поясам, воспринимают часть нагрузки предаваемой на балку, тем самым частично разгружая пояса и решетку основного несущего каркаса, чем так же дополнительно увеличивают несущую способность балки.
/мш
Дополнительного эффекта увеличения несущей способности можно достичь путем заполнения пространства между профилированными листами легким упругим материалом, обладающим хорощей адгезией,
например, вспененным полимером типа пенополиуретан. Такой прием .
позволит достичь три цели. Во-первых, материал заполнения, обволакивая решетку, будет играть роль упругой опоры препятствующей потере устойчивости сжатого раскоса в плоскости балки, увеличивая ее несущую способность. Во-вторых, обладая хорошей адгезией, этот материал будет дополнительно к заклепкам обеспечивать хорощее скрепление профилированных листов между собой. В-третьих, он будет выполнять роль антикоррозийной защиты балки, увеличивая ее надежность и долговечность.
Проведенный авторами анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявители не обнаружили аналогичных решений, касающихся использования известных конструкций балок, использующих легкие фермы с Q-образными поясами и решеткой из проволоки в качестве основного несущего каркаса и профилированных листов в качестве стенки, не встретились авторам и конструктивные решения опорных ребер для подобных ферм, не выявлено и балок с заполнением пустот вспененным полимером. Следовательно,
iiUims
предлагаемое конструктивное решение балки соответствует критерию «новизна.
Исследование отличительных признаков заявленной металлической балки и анализ известных решений балок показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, не является развитием известного средства путем дополнения известной частью либо развитием количественного фактора на достижение заявленного технического результата. Следовательно, предлагаемое конструктивное решение балки соответствует критерию «изобретательский уровень.
Предлагаемая конструкция балки и технология ее изготовления не требует значительных энерго-, трудо- и материалозатрат, вследствие чего не ведут к удорожанию конструкции. Изготовление балки не требует использования каких-либо сложных специальных приспособлений или нестандартного оборудования. Следовательно,предлагаемое
конструктивное решение балки соответствует критерию «промышленная применимость.
источники ИНФОРМАЦИИ
1.Металлические неразрезные конструкции с регулированием уровня опор. /Бирюлев В.В. -М.: Стройиздат, 1984. -С.69, рис.35.
2.Патент RU 2105843 С1, МПК Е 04 С 3/07. Металлическая балка /Бирюлев В.В., Стрижаков Ю.Д.- 95121278/03; Заявлено 19.12.95 - Опубл. 27.02.98 - //Открытия. Изобретения. -1998. -№6. -С.5.
3.Применение в строительстве легких решетчатых стальных конструкций системы Тольятти (ЛРСКТ) /Зубков В. А., КлевлинВ., Зильберберг В. и др. // Строй-инфо.- 2001. - №8.- С . 14-16, рис. 1.