МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЗУБЧАТЫЙ КРОНШТЕЙН МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННОЙ БАЛКИ

Предлагаемая полезная модель относится к конструкциям длинномерных несущих строительных элементов, таких как балки, прогоны, фермы и т.п., выполненных из различных материалов, в частности из дерева и металла.
Известна, например, конструкция металлического зубчатого кронштейна металлодеревянной балки - патент США №4,475,328. Данный кронштейн, выполненный штамповкой из оцинкованной стали, состоит из двух концевых участков с выштампованными зубьями для закрепления на деревянных частях балки и соединительного участка, расположенного под углом к концевым участкам с зубьями, при этом оба края соединительного участка и концевые участки с внутренней стороны имеют ребра жесткости, выполненные в виде отбортовки в ту же сторону, что и зубья, в середине соединительного участка выполнено технологическое отверстие для закрепления на штампе, при этом зубья выполнены углового типа с расположением поперек волокон деревянных частей балки.
Общими существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения являются следующие - металлический зубчатый кронштейн металлодеревянной балки, выполненный штамповкой из оцинкованной стали, состоящий из двух концевых участков с выштампованными зубьями для закрепления на деревянных частях балки и соединительного участка, расположенного под углом к концевым участкам с зубьями, при этом оба края соединительного участка и концевые участки с внутренней стороны имеют ребра жесткости, выполненные в виде отбортовки в ту же сторону, что и зубья, в соединительном участке выполнены технологические отверстия для закрепления на штампе.
В известной конструкции соединительный участок имеет П-образное поперечное сечение, что накладывает определенные ограничения на воспринимаемую нагрузку, кроме того зубья концевых участков расположены поперек волокон деревянной части балки (бруса), что приводит к нарушению целостности волокон дерева и, соответственно, как показывают расчеты, снижению прочности на величину до 30%. Кроме того, технологические отверстия для фиксации кронштейнов на штампе, после сборки металлодеревянной балки оказываются в центральной, самой нагруженной части кронштейнов и в единой для всех их плоскости, что ослабляет их несущую способность.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая задача увеличение диапазона воспринимаемых нагрузок кронштейном, а также выполнение зубьев с одной стороны не подрезающих волокна древесины, а с другой стороны прочно в ней закрепленных, а соответственно повышения прочности деревянных частей балки, и следовательно всей конструкции.
Для достижения названного технического результата в металлическом зубчатом кронштейне металлодеревянной балки, выполненном штамповкой из оцинкованной стали, состоящем из двух концевых участков с выштампованными зубьями для закрепления на деревянных частях балки и соединительного участка, расположенного под углом к концевым участкам с зубьями, при этом оба края соединительного участка и концевые участки с внутренней стороны имеют ребра жесткости, выполненные в виде отбортовки в ту же сторону, что и зубья, в соединительном участке выполнены технологические отверстия для закрепления на штампе, в отличие от прототипа, в соединительном участке по всей его длине выполнена выштамповка (рифт), а зубья выполнены винтового типа с расположением плоскости их концевой части под углом до 45 градусов к продольной оси концевого участка.
Также, дополнительно, для увеличения воспринимаемых нагрузок, технологические отверстия для закрепления на штампе выполнены в районах оснований соединительного участка.
Отличительными признаками предложенного металлического зубчатого кронштейна являются следующие - в соединительном участке по всей его длине выполнена выштамповка, а зубья выполнены винтового типа с расположением плоскости их концевой части под углом до 45 градусов к продольной оси концевого участка. Также, дополнительно, технологические отверстия для закрепления на штампе выполнены в районах оснований соединительного участка.
Благодаря наличию данных отличительных признаков в совокупности с известными из прототипа, достигается следующий технический результат - за счет выполнения на соединительном участке выштамповки, а также расположения технологических отверстий для закрепления на штампе в районе основания повышается несущая способность кронштейна. За счет выполнения зубьев винтового типа с возможностью раздвижения волокон деревянных частей балки, предотвращается нарушение целостности ее волокон. Все это повышает прочность металлодеревянной балки.
Данная конструкция может быть использована в различных длинномерных строительных конструкциях, таких, как балки перекрытия, стойки, фермы, прогоны и т.п.
Предлагаемая конструкция поясняется рисунком. Изображенный на рисунке металлический зубчатый кронштейн (МЗК) металлодеревянной балки, состоит из двух концевых участков 1 (по сути металлических зубчатых пластин) с выштампованными зубьями 2 для закрепления на деревянных частях 3 (брусьях) балки и соединительного участка 4, расположенного под углом к участкам 1 с зубьями 2, при этом оба края соединительного участка 4 и концевые участки 1 с внутренней стороны (обращенной внутрь металлодеревянной балки) имеют ребра жесткости (борта) 5, выполненные в виде отбортовки в ту же сторону, что и зубья 2, на соединительном участке 4 по всей его длине выполнена выштамповка 6, а с его краев выполнены отверстия 7 для закрепления на штампе, зубья 2 выполнены винтового типа с расположением плоскости их концевой части под углом до 45 градусов к продольной оси концевого участка (с возможностью раздвижения волокон деревянных частей 3 балки, в прототипе же зубья 2 расположены под углом близким к 90 градусам к продольной оси концевого участка, т.е. поперек волокон деревянной балки, и при сборке нарушают их целостность). На ребрах жесткости 4 концевых участков 1 имеются монтажные выступы 8, позволяющие предварительно до запрессовки в дерево выставить кронштейн на деревянных частях 3 балки.
Данный металлический зубчатый кронштейн изготавливается следующим образом. Из листов вырубаются полосы, из которых затем вырубаются заготовки разверток МЗК, с технологическими отверстиями 7. Далее производится гибка с базой на два отверстия 7 односторонних внутренних ребер жесткости 5 концевых участков 1 и двухсторонних внутренних ребер жесткости 5 соединительного участка 4 (для получения зеркально отображенного кронштейна заготовка переворачивается на 180 градусов). Затем на концевых участках 1 производится насечка зубьев 2. При этом происходит разрыв листового материала, начиная с вершины зубьев 2 и при дальнейшем ходе пуансонов осуществляется просечка боковых сторон зубьев 2 с одновременным закручиванием плоскости зубьев 2 за счет специально выполненной заточки пуансонов по трех их поверхностям. Далее осуществляют выштамповку 6 на соединительном участке 4 кронштейна.
При сборке металлодеревянной балки сначала собирается деревянный каркас, состоящий из верхнего и нижнего поясов - деревянных частей 3, соединенных между собой вертикальными проставками посредством саморезов либо металлических зубчатых пластин (на фигуре не изображены).
Дальнейшая сборка балки осуществляется на специальном прессовом оборудовании следующим образом: по предварительно рассчитанной схеме в определенной последовательности укладываются на одной из боковых сторон деревянного каркаса первая партия металлических зубчатых кронштейнов, концевые участки 1 которых с выштампованными зубьями 2 последовательно запрессовываются в верхний и нижний пояса, затем каркас переворачивается вдоль своей продольной оси на 180 градусов и начинается процесс укладки второй партии металлических зубчатых кронштейнов, которые являются зеркальным отображением по отношению к кронштейнам первой партии. Последующая запрессовка второй партии кронштейнов завершает сборку металлодеревянной балки.
Следует отметить, что на начальном этапе запрессовки зубья 2 внедряются в древесину практически вдоль ее волокон (под углом до 45 градусов к ним), что предотвращает перерезание волокон. При последующей запрессовке зубья 2 незначительно раздвигают волокна, но также не перерезают их, а лишь раздвигают. Такой процесс «ввинчивания» зуба 2 при запрессовке обеспечивает повышенные несущих характеристик концевых участков 1 кронштейна за счет неразрушения структуры древесины и увеличения усилия выдергивания зубьев 2.
Данная металлодеревянная балка по сравнению с аналогами обладает повышенными прочностными характеристиками за счет использования в металлических зубчатых кронштейнах зубьев 2 винтового типа, а также наличия выштамповки 6 на соединительном участке кронштейна и оптимально выбранных мест расположения технологических отверстий 7.