Криволинейная балка с перфорированной стенкой

Полезная модель относится к области строительства. Предлагаемое техническое решение позволяет увеличить устойчивость сжатого пояса криволинейного изгибаемого элемента двутаврового сечения с перфорированной стенкой. Технический результат достигается тем, что верхний, сжатый пояс изгибаемого элемента подкрепляется дополнительными элементами, которые устанавливаются между отверстиями и прикрепляются к стенке и полке. Практическое применение предложенного технического решения повышает устойчивость элемента из плоскости без применения особых мер.

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована для перекрытия больших пролетов.

Известны балки криволинейного очертания, у которых по технологическим характеристикам радиус кривизны не должен быть более 25 h, где h высота балки. Недостатком таких конструкций является то что другие элементы, такие как уголки или тавры могут иметь радиус кривизны 45 h. (см. Стальные конструкции, Справочник конструктора, М., Стройиздат, 1972, стр. 72).

Известны конструкции балок с перфорированной стенкой, полученные путем резки стенки прокатного двутавра по зигзагообразной ломаной линии с регулярным шагом и затем сваркой обоих половин в совмещенных между собой выступах стенки (RU 16167 МПК У04С 3/08, 3/10, опубликовано 10.12.2000; RU 2154717, МПК E04C/08, опубликовано 20.08.2000; Балки с перфорированной стенкой СНИП II-2-81 Стальные конструкции стр. 54). При этом увеличивается высота балки, перераспределяется материал сечения, увеличивается относительная площадь поясов. Однако в таких конструкциях невозможно достичь достаточно малого радиуса кривизны.

Известно также техническое решение (патент RU 99040 МПК Е04С 3/08, опубликовано 10.11.2010, http:kvoit-samara/ru/produkt-perfobalka/php), в котором криволинейная балка с перфорированной стенкой содержит две состыкованные части, одна из которых выполнена изогнутой из части первой исходной балки после резки по ломаной линии стенки, а другая часть выполнена изогнутой из части второй исходной балки после резки стенки по ломаной линии, причем шаг резки стенки по ломаной линии первой исходной балки не равен шагу резки стенки по ломаной линии второй исходной балки. Величина шагов резки стенок по ломаным линиям определяется через радиус изгиба исходных частей таким образом, что выступающие элементы стенок, обращенные друг к другу и сваренные между собой после изгиба частей исходных балок, расположены друг напротив друга по всей длине криволинейной балки с перфорированной стенкой.

Это техническое решение принято в качестве прототипа, как наиболее близкое как по сущности, так и по составу элементов.

Недостатком этого решения является малая устойчивость сжатого верхнего пояса.

Сущность полезной модели - повышение надежности строительной конструкции.

Технический результат заключается в повышении устойчивости сжатого верхнего пояса криволинейной балки с перфорированной стенкой.

Технический результат достигается тем, что в известной криволинейной балке с перфорированной стенкой, содержащей две состыкованные части, одна из которой выполнена из изогнутой части первой исходной балки после резки по ломаной линии стенки, другая часть выполнена из изогнутой части второй исходной балки после резки стенки по ломаной линии. Шаг резки стенки по ломаной линии первой исходной балки не равен шагу резки стенки второй исходной балки. Величина шагов резки стенок по ломаным линиям определяется через радиус изгиба исходных частей перед сваркой таким образом, что выступающие элементы стенок, обращенные друг к другу и сваренные между собой после изгиба частей исходных балок, расположены друг напротив друга по всей длине криволинейной балки и образуют отверстия в стенке. Для обеспечения устойчивости сжатых стенки и полки к сжатой полке и к сплошной части стенки с обеих сторон балки между отверстиями, на одинаковом расстоянии от них, прикрепляются дополнительные элементы в виде плоских пластинок, ширина которых равна 0,8-1 половины ширины верхней полки, а высота равна высоте сжатой части стенки. При этом свободная длина сжатого пояса уменьшается. Практически она равна расстоянию между дополнительными элементами, что значительно уменьшает свободную длину сжатого пояса.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами. На фиг. 1 показана расчетная схема криволинейной балки, где x и y - координаты рассматриваемой точки, V - распор, H - опорная реакция, q - нагрузка, - угол межу касательной в рассматриваемой точке и горизонтальной осью (осью x). На фиг. 2 показан фрагмент криволинейной перфорированной балки. Здесь 1 - верхняя полка балки, 2 - нижняя полка балки, 3 - стенка балки, 4 - дополнительный элемент, а - свободная длина сжатого элемента. Дополнительные элементы 4 в виде плоских пластинок могут прикрепляться к полкам и стенке балки при помощи сварки (преимущественно) или иным способом.

На фиг. 1 показана расчетная схема криволинейной балки пролетом l и стрелой подъема f и нагруженной распределенной нагрузкой q.

Изгибающий момент в точке с координатами хну равен:

, где , .

Поперечная сила Q_x и продольная сила N_x в рассматриваемом сечении балки:

- угол наклона касательной в рассматриваемой точке.

Нормальные напряжения в верхней полке от воздействия моментов M и нормальных сил N складываются , где W и A - момент сопротивления и площадь поперечного сечения балки. При этом может оказаться, что действующее напряжение больше чем напряжение потери устойчивости (критическое напряжение), которое зависит от гибкости элемента, которая, в свою очередь, зависит от длины свободной части. Уменьшение свободной длины приводит к уменьшению гибкости и повышению критического напряжения.

Практическое применение предложенного технического решения позволит при незначительных капитальных затратах, связанных с прикреплением дополнительных элементов (преимущественно сваркой) обеспечить повышение надежности и устойчивости конструктивного элемента.

Криволинейная балка с перфорированной стенкой, содержащая две состыкованные части, одна из которых выполнена из изогнутой части первой исходной балки после резки по ломаной линии стенки, другая часть выполнена из изогнутой части второй исходной балки после резки стенки по ломаной линии, шаг резки стенки по ломаной линии первой исходной балки не равен шагу резки стенки второй исходной балки, величина шагов резки стенок по ломаным линиям определяется через радиус изгиба исходных частей перед сваркой таким образом, что выступающие элементы стенок, обращенные друг к другу и сваренные между собой после изгиба частей исходных балок, расположены друг напротив друга по всей длине криволинейной балки и образуют отверстия в стенке, отличающаяся тем, что к сжатой полке и к сплошной части стенки, на одинаковых расстояниях между отверстиями, прикрепляются дополнительные элементы в виде плоских пластинок, ширина которых равна 0,8-1 половины ширины верхней полки, а высота равна высоте сжатой части стенки.