МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ БАЛКА С ГОФРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ

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 металлической балки с перфорированной стенкой, включающая пояса в виде тавра или швеллера, перфорированную стенку, опорные ребра и ребра жесткости, выполняемые из тонких металлических профилированных листов, жестко прикрепляемых к поясам при помощи заклепок, точечной сварки и т.п. /Патент RU 2105843 С1, МПК Е04С 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./ [1].
Недостатками такой конструкции являются:
1) повышенная материалоемкость из-за устройства одновременно перфорированной стенки и подкрепляющих ее ребер, выполняемых из профилированных листов, охватывающих перфорированную стенку с двух сторон по всей высоте балки;
2) повышенные трудозатраты из-за значительного количества технологических операций при изготовлении перфорированной стенки балки (разметка, наметка, резка, острожка, сварка и т.п.);
3) повышенные энергозатраты на сварку поясов и элементов стенки.
Наиболее близким техническим решением к изобретению, принятым за прототип, является металлическая балка двутаврового сечения, собираемая из гофрированной стенки и двух поясов выполненных из плоских стальных листов /Бирюлев В.В, Кошин И.И., Крылов И.И., Сильверстов А.В. Проектирование металлических конструкций. - Ленинград: Стройиздат Ленинградское отделение, 1990. -С.48-51/ [2]. Стенка такой балки выполняется из одного листа, который может иметь различную форму гофра (прямоугольную, трапециевидную, треугольную, волнистую), кроме того она может быть выполнена в виде профилированного настила из тонкой стали (до 1 мм). Пояса такой балки выполняются из плоского проката. Сборка такой балки производится, как правило, при помощи сварки.
Недостатками этой конструкции являются:
1) сложность и повышенная трудоемкость операции сварки гофрированной стенки и поясов;
2) повышенные энергозатраты на сварку поясов и стенки;
3) относительно низкая несущая способность при использовании в качестве стенки одного листа тонкого профилированного настила;
4) относительно высокая материалоемкость из-за необходимости применения в поясах широкого плоского листа из толстого проката, для обеспечения общей устойчивости балки из плоскости изгиба и обеспечения местной устойчивости сжатого пояса.
Техническим результатом изобретения является уменьшение материале-, трудо- и энергозатрат на изготовление балки и увеличение ее несущей способности.
Технический результат достигается тем, что в известной металлической балке, включающей пояса, гофрированную стенку и опорные ребра, особенностью является то, что в качестве пояса балки использованы прокатные, гнутые либо сварные профили таврового или швеллерового сечения, а стенка балки изготавливается из двух профилированных листов, охватывающих пояса или заводимых внутрь поясов, при этом пояса и стенку соединяют между собой при помощи точечной сварки, электрозаклепок или каким-либо иным способом. Замена плоских листов поясов на профилированную сталь позволяет увеличить местную устойчивость поясов и общую устойчивость балки, что ведет к повышению ее несущей способности при одновременной возможности снижения массы поясов. Использование в качестве стенки двух профилированных листов позволяет увеличить несущую способность балки по сравнению с балкой, имеющей в качестве стенки лишь один профилированный лист. Профилированные листы стенки, охватывают пояса с дух сторон (в случае использования тавра) или заводятся внутрь поясов (в случае использования швеллера). Примыкание гофрированной стенки к профилированным поясам осуществляется таким образом, что открывается возможность использования для их объединения различного рода прогрессивных связей таких как, например, точечная сварка, электрозаклепки и т.п.Трудоемкость и энергоемкость установки таких связей ниже, чем организации сплошного сварного шва как принято в прототипе.
На фигуре 1 изображена конструкция балки с поясами из тавра:
фиг.1.а) - аксонометрический вид балки; фиг.1.б) - главный вид балки;
фиг.1.в) - продольный разрез; фиг.1.г) - поперечный разрез балки.
На фигуре 2 изображена конструкция балки с поясами из швеллера: фиг.2.а) - аксонометрический вид балки; фиг.2.б) - главный вид балки;
фиг.2.в) - продольный разрез; фиг.2.г) - поперечный разрез балки.
На фигурах приняты следующие обозначения: 1- пояс балки, 2-профилированный металлический лист, 3- опорные ребра, 4- связи в виде заклепок, точечной сварки и т.п.
Балку собирают в следующем порядке.
Объединением поясов балки 1 и опорных ребер 3 при помощи сварки или каким-либо иным способом собирают каркас балки, обладающий требуемой геометрией. К поясам балки 1, выполняемым из прокатных, гнутых либо сварных профилей, прикрепляют профилированные металлические листы 2 при помощи электрозаклепок, комбинированных заклепок, точечной сварки или каким-нибудь другим способом. Затем, тем же способом производят объединение профилированных металлических листов 2 между собой. При необходимости между профилированными металлическими листами 2 устанавливают прокладки. Для балки такой конструкции в качестве стенки можно применять тонкие профилированные листы (толщиной до 1 мм), что значительно меньше толщины стенки балок традиционной конструкции (собираемых из трех плоских листов). Использование металлического проката из тонколистовой стали, ведет к уменьшению массы конструкции и повышению ее экономической эффективности и индустриальности.
Металлическая балка данной конструкции работает следующим образом. При действии на нее вертикальной нагрузки стенка балки начинает работать одновременно и как стенка, и как подкрепляющие ее поперечные ребра жесткости. Профилированные листы воспринимают поперечную силу и усилия сдвига. Гофрированная структура листов удерживает их от потери устойчивости, что позволяет им воспринимать значительные нагрузки, несмотря на то, что листы выполняются из тонколистового проката. Масса материала поясов этой балки оказывается меньше, а местная устойчивость ее поясов - выше. Одновременно общая устойчивость этой балки из плоскости изгиба больше чем у прототипа, что вместе с предыдущим замечанием ведет к увеличению несущей способности балки.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент RU 2105843 С 1, МПК Е04С 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.
2. Бирюлев В.В, Кошин И.И., Крылов И.И., Сильверстов А.В. Проектирование металлических конструкций. -Ленинград: Стройиздат Ленинградское отделение, 1990. -С.48-51.