Металлическая двутавровая балка с вертикально гофрированной в опорных отсеках гибкой стенкой

Известна двутавровая составная балка с гладкой гибкой стенкой без ребер жесткости, применяемая в строительстве для восприятия статической равномерно-распределенной нагрузки, приложенной к верхнему поясу балки. Известна также двутавровая составная балка, стенка которой, для повышения ее устойчивости, выполнена гофрированной, при чем высота и длина волны гофров не изменяются по всей длине пролета балки. Наиболее близким к заявленной полезной модели аналогом является изобретение «Строительный элемент типа балки», отличающееся тем, что с целью сокращения металлоемкости стенка балки выполнена с переменным гофрированием: гофры стенки выполнены с постоянным увеличением высоты волны и уменьшением ее длины от средней пролетной части к опорной. Недостатками этой конструкции являются: необходимость использования сварочных автоматов, приспособленных для перемещения по ломаным и волнистым линиям переменной амплитуды, необходимость совершенствования профилегибочного оборудования технологических линий производства гофрированных профилей для получения листового проката с переменным гофрированием. Задача создания полезной модели - повышение несущей способности составной балки двутаврового сечения, снижение металлоемкости и трудоемкости изготовления балки при сохранении устойчивости стенки. Поставленная задача достигнута повышением крутильной жесткости гибкой стенки путем размещения вертикально гофрированных стенок только в опорных зонах балки. В пролетной части балки используется гладкая гибкая стенка. Технический результат полезной модели заключается в повышенной крутильной жесткости опорных участков конструкции, что значительно увеличивает несущую способность безреберной балки с гибкой стенкой. Металлоемкость и трудоемкость изготовления полезной модели существенно ниже металлоемкости и трудоемкости изготовления балки с гофрированной стенкой: сокращаются длина листовой заготовки стенки балки, длина швов крепления стенки к поясам. Используется известное из уровня техники оборудование для вертикального гофрирования листового проката и соединения стенки с поясами балки.

Область техники, к которой относится полезная модель.

Полезная модель относится к строительству, в частности, к тонкостенным стержневым конструкциям и может быть использована при возведении зданий и сооружений для несущих перекрытий и покрытий.

Уровень техники.

Известна двутавровая составная балка с гладкой гибкой стенкой без ребер жесткости [1, с.286], применяемая в различных областях строительства для восприятия статической равномерно-распределенной нагрузки, приложенной к верхнему поясу балки.

Недостатком безреберной балки с гибкой стенкой является малая несущая способность на сдвиг, ограниченная потерей устойчивости стенки в опорных зонах балки.

Известна также двутавровая составная балка с вертикально гофрированной тонкой стенкой по всей длине пролета [1, с.294]. Гофры стенок, применяемые в таких балках, имеют постоянные размеры (высота и длина волны), могут быть различного очертания [1, с.295].

Гофрирование стенки по всей длине пролета балки увеличивает металлоемкость и трудоемкость изготовления конструкции: увеличивается длина листовой заготовки стенки, увеличивается длина сварных швов, прикрепляющих стенку к поясам.

Наиболее близким к заявленной полезной модели аналогом, которому присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков полезной модели, является изобретение «Строительный элемент типа балки» [2], отличающееся тем, что стенка балки выполнена с переменным гофрированием: гофры стенки выполнены с постоянным увеличением высоты волны и уменьшением ее длины от средней пролетной части к опорной.

Недостатком этой конструкции является повышенная трудоемкость изготовления: использование сварочных автоматов, приспособленных для перемещения по ломаным и волнистым линиям переменной амплитуды, возникает необходимость совершенствования профилегибочного оборудования технологических линий производства гофрированных профилей (кромкогибочных прессов, профилировочных и штамповочных станов) для получения листового проката с переменным гофрированием.

Раскрытие полезной модели.

Задача создания полезной модели - повышение несущей способности составной балки двутаврового сечения, снижение металлоемкости и трудоемкости изготовления балки при сохранении устойчивости стенки.

Поставленная задача достигнута повышением крутильной жесткости гибкой стенки путем размещения вертикально гофрированных стенок только в опорных зонах балки. В пролетной части балки используется гладкая гибкая стенка.

Значения внутренних усилий, возникающих в элементах балки при восприятии статической равномерно-распределенной нагрузки, изменяются по длине пролета балки. Так, в середине пролета балки изгибные напряжения (изгибающий момент) достигают максимальных значений, а сдвигающие напряжения (поперечная сила) стремятся к нулю. На опорных участках, напротив, изгибные напряжения минимальны при наибольших значениях сдвигающих напряжений.

Известно, что изгибающий момент воспринимается верхним и нижним поясами балки, а поперечной силе главным образом противостоит гибкая стенка балки. Таким образом, для рационального использования материала балки, необходимо повысить жесткость опорных участков балки на сдвиг путем вертикального гофрирования стенки. В пролетной части балки рационально применять плоскую стенку.

Технический результат полезной модели заключается в повышенной крутильной жесткости опорных участков конструкции, что значительно увеличивает несущую способность безреберной балки с гибкой стенкой.

Металлоемкость и трудоемкость изготовления полезной модели существенно ниже металлоемкости и трудоемкости изготовления балки с гофрированной стенкой: сокращаются длина листовой заготовки стенки балки, длина швов крепления стенки к поясам. Используется известное из уровня техники оборудование для вертикального гофрирования листового проката [1, с.296; 3, с.316] и соединения стенки с поясами балки.

Осуществление полезной модели.

Элементы полезной модели: верхний и нижний пояса (1), гладкая гибкая стенка (2), вертикально гофрированные тонкие стенки (3) изготавливаются из листового проката стали. Вертикальное гофрирование тонкого листа (3) осуществляется известными из уровня техники способами [1, с.296; 3, с.316], при чем гофры могут быть различного очертания [1, с.295].

Пояса (1) крепятся к гофрированным стенкам (3), гладкой гибкой стенке (2). Гофрированные стенки (3) соединяются с гладкой гибкой стенкой (2) с нахлестом величиной в один гофр.

При необходимости повышения жесткости соединения гофрированных стенок (3) с гладкой стенкой (2) могут применяться односторонние ребра жесткости (4). Односторонние ребра жесткости (4) крепятся к гладкой стенке (2) и поясам (1) с противоположной нахлесту гофрированной стенки (3) стороны относительно гладкой стенки (2).

Соединения осуществляют непрерывными угловыми швами.

Краткое описание чертежей.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид двутавровой балки с верхним и нижним поясами (1), плоской гибкой стенкой (2), гофрированными тонкими стенками (3).

На фиг.2 показан разрез А-А, поясняющий соединение гофрированной стенки (3) различного очертания гофров с плоской стенкой (2). Разрез А-А замаркирован на фиг.1.

На фиг.3 изображен общий вид двутавровой балки с верхним и нижним поясами (1), гладкой гибкой стенкой (2), гофрированными тонкими стенками (3), с односторонними ребрами жесткости (4).

На фиг.4 показан разрез В-В, поясняющий соединение гофрированной стенки (3) различного очертания гофров, одностороннего ребра (4) с гладкой стенкой (2). Разрез В-В замаркирован на фиг.3.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Металлические конструкции. В 3 т. Т.1. Элементы конструкций: Учеб. для строит. Вузов / В.В.Горев, Б.Ю.Уваров, В.В.Филиппов и др.; Под ред. В.В.Горева. - 3-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2004. - 551 с.

2. АС 857389 СССР, МПК Е04С 3/07, заявл. 21.11.79, опубл. 23.08.81.

3. Металлические конструкции. В 3 т. Т.1. Общая часть. (Справочник проектировщика) / Под общ. ред. В.В.Кузнецова. - М.: изд-во АСВ, 1998. - 576 с.

1. Металлическая балка симметричного двутаврового сечения, содержащая верхний и нижний пояса, вертикально гофрированные стенки, гладкую гибкую стенку, отличающаяся тем, что вертикально гофрированные стенки расположены в опорных частях балки, а гладкая гибкая стенка расположена в пролетной части, причем гофрированные стенки соединяются с гладкой гибкой стенкой с нахлестом величиной в один гофр.

2. Металлическая балка по п.1, отличающаяся тем, что односторонние ребра жесткости крепятся к гладкой стенке и поясам с противоположной нахлесту гофрированной стенки стороны относительно гладкой стенки.