МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННАЯ БАЛКА ДВУТАВРОВОГО СЕЧЕНИЯ
METAL-WOOD BEAM OF DOUBLE-T SECTION

Изобретение относится к области строительства, а именно к опорным балкам, и может быть использовано в качестве опорной балки опалубки для бетонирования монолитных перекрытий, а также в качестве балки, стойки и других строительных конструкций, то есть балки этого типа могут использоваться во всех тех же проектах, что и обычные: деревянные, металлодеревянные, тавровые и двутавровые, балки фактически без структурных ограничений.
Известна балка опалубки перекрытия по патенту Российской Федерации №2256756, кл. Е04G 11/50, 2005 г., содержащая стойку, образованную двумя симметрично расположенными гнутыми профилями, жестко соединенными друг с другом стенками, образующими замкнутый продольный канал, в средней части которого в гнутых профилях выштампованы стаканы, расположенные днищами друг к другу, и полки, образованные отогнутыми наружу концевыми частями гнутых профилей в виде лотков для размещения деревянного бруса, расположенных по обе стороны стойки днищами навстречу друг другу, при этом стенки лотков и деревянный брус выполнены со сквозными отверстиями для размещения стягивающих втулок с развальцованными краями, лотки образованы на каждом гнутом профиле и выполнены равными по величине, при этом края лотков расположены в габаритах высоты стойки, а сквозные отверстия для размещения стягивающих втулок выполнены в стенках лотков через стойку.
Недостаток балки заключается в том, что она содержит много комплектующих деталей, усложняющих ее конструкцию, сложна она и в изготовлении.
Известна металлодеревянная балка по патенту Российской Федерации №2120005, кл. Е04С 3/292, Е04G 11/48, 1998 г., принятая заявителем за прототип. Она содержит металлический сердечник в виде двутаврового профиля, заключенного в деревянные обкладки, стянутые крепежными деталями, металлический сердечник двутаврового профиля выполнен из жестко соединенных друг с другом швеллеров, один из которых образует стенку, а два других - полки профиля, при этом деревянные обкладки образованы вертикальными стенками, имеющими форму швеллера с отогнутыми концами полок и втулки в местах сочленения стенки и полок, и наружными постелями Т-образного сечения, соединенными между собой термосклейкой по швам, расположенным под углом от 0 до 60 градусов к горизонту, причем между полками профиля и обращенными к ним плоскостями наружных деревянных постелей образованы зазоры, заполненные компенсаторами.
Балка имеет сложную конструкцию, насыщенную деталями, а отсюда и сложную технологию изготовления, что увеличивает ее вес и трудозатраты на ее изготовление.
Технической задачей изобретения является создание простой по конструкции и несложной в изготовлении балки, одновременно оставляя ее прочной, легкой, устойчивой и надежной в эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении волнообразная гофрированная стенка выполнена с высотой волны (h), равной не менее 1/4 шага волны (L), а врезные установочные элементы выполнены с зацепами и размещены по обе стороны волнообразной гофрированной стенки в шахматном порядке, упоры выполнены в виде хомутов с отгибами, каждый из хомутов установлен с возможностью охвата полки балки, а каждый из его отгибов выполнен повторяющим профиль волнообразной гофрированной стенки, причем один из отгибов хомута выполнен с противопродавливающей полочкой.
На фиг.1 изображена металлодеревянная балка в сборе, общий вид;
на фиг.2 - развертка металлической стенки с врезными установочными элементами и упорами;
на фиг.3 - сечение А -А на фиг.1, варианты использования одной волнообразной гофрированной стенки и двойной, стенки которой скреплены соединением;
на фиг.4 - варианты исполнения врезных установочных элементов;
на фиг.5 - использование упора, выполненного в виде хомута, для крепления с полкой одной волнообразной гофрированной стенки и двойной;
на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.5;
на фиг.7 - хомут.
Металлодеревянная балка в сечении представляет собой двутавр и состоит из верхней 1 и нижней 2 полок, выполненных из дерева, например из бруса, и вертикальной стойки, которая размещена между полками 1 и 2 и жестко соединена с ними.
Вертикальная стойка включает металлическую стенку 3, которая выполнена в виде, по меньшей мере, одной волнообразной гофрированной стенки. Но возможно исполнение металлической стенки 3 из двух и более соединенных между собой волнообразных гофрированных стенок. Причем в этом случае волны волнообразных гофрированных стенок можно располагать как параллельно друг другу, так и навстречу друг другу, скрепляя их между собой соединением 4. Высота волны (h) волнообразной гофрированной стенки равна не менее 1/4 шага волны (L), что также обеспечивает достаточность жесткости стенки 3.
Такие профилированные стенки, выполненные, например, в виде волнообразной гофрированной стенки, более устойчивы к длительной статической нагрузке. Кроме выгод, извлекаемых из технологии производства, волнообразное (изготовленное по циркульным кривым), например синусоидальное, ребро имеет преимущество перед прямым из-за устранения местной деформации, свойственной плоским пластинам.
Металлическая стенка 3 снабжена врезными установочными элементами 5 и упорами 6.
Врезные установочные элементы 5 выполнены с зацепами 7 и размещены по обе стороны металлической стенки 3 в шахматном порядке. Элементы 5 могут быть выполнены под острым и слегка заостренным, тупым, врезным углом в зависимости от породы используемой древесины, предназначенной для изготовления деревянных полок балки. Зацепы 7, выполненные на врезных установочных элементах 5, представляют собой зубья, которые выполнены с обратным углом, способствующим легкому врезанию в полки 1 и 2 при установке металлической стенки 3 и препятствующим выходу металлической стенки 3 из полок 1 и 2.
Упоры 6 размещены на металлической стенке 3 между врезными установочными элементами 5 и выполнены по обе ее стороны также в шахматном порядке. Они представляют собой отогнутые на 90 градусов от металлической стенки 3 две параллельные пластины, причем одна из них отогнута на одну сторону, а другая - на противоположную. В каждой плоскости упора 6 выполнены отверстия 8 для установки в них крепежных элементов 9, например саморезов.
Также упоры могут быть выполнены в виде хомутов 10 с отгибами. Их устанавливают для увеличения несущей способности балки по верхней 1 и нижней 2 полкам балки. Отгибы хомута могут быть выполнены повторяющими волнообразный профиль стенки 3, причем один из отгибов хомута выполнен с противопродавливающей полочкой 11. Хомуты 10 устанавливают отдельно друг от друга с определенным шагом и скрепляют волнообразную гофрированную стенку 3 с полками 1 и 2 посредством крепежного элемента 12.
Изготавливают и собирают металлодеревянную балку двутаврового сечения следующим образом.
На металлическом листе, взятом для изготовления металлической стенки 3, выполняют развертку металлической стенки 3 с нанесением на нем врезных установочных элементов 5 с зацепами 7 и упоров 6 с отверстиями 8. Затем металлический лист с нанесенной на нем разверткой металлической стенки 3 укладывают в пресс, где штампуют его. Из-под пресса вынимают металлическую стенку 3 в виде развертки. Затем в упорах 6 выполняют отверстия 8 или их могут выполнить на прессе заодно со штамповкой развертки.
После этого полученную развертку прокатывают валками и получают волнообразную гофрированную стенку. Затем отгибают плоскости упоров 6 с выполненными отверстиями 8 на 90 градусов к плоскости металлической стенки 3.
Готовую металлическую стенку 3 соединяют с полками 1 и 2 балки. Для этого берут уже подготовленные деревянные брусья, предназначенные для полок 1 и 2. Металлическую стенку 3 запрессовывают между полками 1 и 2. Сначала устанавливают на нижнюю полку 2, врезаясь врезными установочными элементами 5 в тело полки 2 на всю их высоту до контакта поверхностей упоров 6 с поверхностью полки 2 и закрепляя стенку 3 к нижней полке 2 посредством установки крепежных элементов 9, например саморезов, в отверстия 8. Возможен крепеж болтами. При этом заданный обратный угол зацепов 7 врезных установочных элементов 5 обеспечивает жесткость соединения металлической стенки 3 с нижней полкой 2.
Затем соединяют металлическую стенку 3 с верхней полкой 1, для чего металлическую стенку 3 с уже размещенной нижней полкой 2 запрессовывают врезными установочными элементами 5 в тело полки 1 на всю их высоту до контакта поверхностей упоров 6 с поверхностью полки 1 и закрепляют стенку 3 к верхней полке 1, например, саморезами через отверстия 8. При необходимости повышения несущей способности балки дополнительно устанавливают хомуты 10. Балка собрана и готова для использования, например, в опалубке.
В случае исполнения металлической балки с двумя волнообразными гофрированными стенками их скрепляют между собой или соединением 4, или хомутами 10. Причем устанавливают волны волнообразных стенок либо параллельно друг другу, либо навстречу друг другу.
Использование предлагаемого технического решения позволило создать легкую, простую по конструкции и несложную в изготовлении балку, сохранив ее прочной, устойчивой и надежной в эксплуатации.
Стойки, выполненные в виде волнообразной гофрированной стенки, более устойчивы к статической нагрузке. Кроме выгод, извлекаемых из технологии производства, волнообразное гофрированное ребро имеет преимущество перед прямым из-за устранения местной деформации, свойственной плоским пластинам.
Благодаря профилированному ребру вертикальной стенки конструкция эффективно гасит изгибающие нагрузки. В условиях статической нагрузки балка рассчитывается по схеме, в которой изгибающие моменты и нормальные силы передаются только через боковые полки, а поперечные силы распределяются только через диагонали и вертикали балки - в данном случае через волнообразную гофрированную стенку.
Балки этого типа могут использоваться во всех тех же проектах, что и обычные: деревянные, металлодеревянные, тавровые и двутавровые, балки фактически без структурных ограничений.