Деревянная двутавровая балка (варианты)

Предложенная полезная модель относится к области строительства, а, более конкретно, - к деревянной двутавровой балке. Согласно одному варианту, деревянная двутавровая балка содержит две полки и соединяющую их стенку. Полки выполнены, по меньшей мере, с одним продольным пазом для клеевого соединения со стенкой, имеющей ответный указанному пазу шип. Стенка имеет две наружные обкладки, и, по меньшей мере, один металлический сердечник, проходящий, по меньшей мере, по части ее длины и заходящий в шип стенки. Согласно другому варианту, металлический сердечник выполнен с отверстиями, образованными посредством перфорации. При использовании полезной модели обеспечивается повышение физико-механических, в частности, прочности и жесткости конструкции, а также эксплуатационных характеристик деревянной двутавровой балки.

2420-300954RU/011

ДЕРЕВЯННАЯ ДВУТАВРОВАЯ БАЛКА (ВАРИАНТЫ)

ОПИСАНИЕ

Область техники, к которой относится полезная модель

Предложенная полезная модель относится к области строительства, и, в частности, - к деревянной двутавровой балке. Деревянная двутавровая балка может быть использована в качестве несущих конструкций опалубки монолитных железобетонных и бетонных перекрытий и стен зданий и сооружений различного назначения, а также в качестве перекрытия, элементов деревянных крыш, таких как стропила, прогоны, стойки, подкосы для малоэтажного строительства.

Уровень техники

Из уровня техники известны деревянные двутавровые балки, состоящие из двух (верхней и нижней) полок и стенки между ними, соединенных между собой посредством крепежных элементов (см., например, RU 18180 U1, E04G 11/50, 27.05.2001).

Наиболее близким аналогом для деревянных двутавровых балок, предложенных в настоящей полезной модели по п.1 и п.14, является деревянная двутавровая клееная балка, известная из RU 66762 U1, E04C 3/12, 27.09.2007 и содержащая верхнюю и нижнюю полки, и соединяющую их деревянную стенку.

Общим недостатком указанных деревянных двутавровых балок является невысокая несущая способность клееной деревянной стенки, что снижает эксплуатационные характеристики балки.

Технической задачей является повышение физико-механических, в частности, прочности и жесткости конструкции, а также эксплуатационных характеристик деревянной двутавровой балки. Техническим результатом является увеличение срока службы, в частности, при воздействии климатических факторов и механических нагрузок. Указанный технический результат достигается за счет минимизации количества и простоты конфигурации составных деревянных и металлических элементов такой балки при простом и надежном клеевом их соединении и скреплении между собой.

Сущность полезной модели

Согласно одному варианту полезной модели предложена деревянная двутавровая балка, содержащая две полки и соединяющую их стенку, при этом полки выполнены, по меньшей мере, с одним продольным пазом для клеевого соединения со стенкой, имеющей ответный указанному пазу шип, причем стенка имеет две наружные обкладки, и, по меньшей мере, один металлический сердечник, проходящий, по меньшей мере, по части ее длины и заходящий в шип стенки.

Согласно варианту осуществления полезной модели, металлический сердечник выполнен из множества металлических полос.

Согласно другому варианту, предложена деревянная двутавровая балка, содержащая две полки и соединяющую их стенку, при этом полки выполнены, по меньшей мере, с одним продольным пазом для клеевого соединения со стенкой, имеющей ответный указанному пазу шип, причем стенка имеет две наружные обкладки, и, по меньшей мере, один металлический сердечник, выполненный с отверстиями, образованными посредством перфорации, и проходящий, по меньшей мере, по части ее длины и заходящий в шип стенки.

Согласно варианту осуществления полезной модели, отверстия имеют круглую форму.

Согласно варианту осуществления полезной модели, отверстия выполнены в виде рваных сквозных воронок.

Согласно варианту осуществления полезной модели, отверстия обращены поочередно в разные стороны.

Согласно варианту осуществления полезной модели, отверстия выполнены в шахматном порядке.

Согласно варианту осуществления полезной модели, пазы полок имеют трапециеидальную форму.

Согласно варианту осуществления полезной модели, металлический сердечник имеет по существу прямоугольную форму.

Согласно варианту осуществления полезной модели, ширина металлического сердечника выбрана с учетом его углубления в шип.

Согласно варианту осуществления полезной модели, наружные обкладки представляют собой деревянные ламели.

Согласно варианту осуществления полезной модели, наружные обкладки состоят из, по меньшей мере, двух слоев.

Согласно варианту осуществления полезной модели, волокна во внутренних слоях направлены перпендикулярно осям полок.

Согласно варианту осуществления полезной модели, волокна в наружных слоях направлены параллельно осям полок.

Согласно варианту осуществления полезной модели, слои расположены так, что направление волокон в них чередуется.

Согласно варианту осуществления полезной модели, волокна во внутренних слоях расположены под углом к оси балки, причем относительно друг друга направление волокон в ламелях крестообразно.

Согласно варианту осуществления полезной модели, наружные слои обкладок представляют собой влагоустойчивую фанеру.

Согласно варианту осуществления полезной модели, толщина стенки составляет от 27 до 40 мм.

Согласно варианту осуществления полезной модели, толщина металлического сердечника составляет от 0,2 до 2 мм.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 представлен вид в разрезе деревянной двутавровой балки, согласно первому варианту полезной модели.

На Фиг.2 представлен вид в разрезе деревянной двутавровой балки, согласно первому варианту полезной модели с наружными обкладками, состоящими из двух слоев.

На Фиг.3 представлен вид в разрезе деревянной двутавровой балки, согласно первому варианту полезной модели с двумя металлическими сердечниками.

На Фиг.4 представлен вид в разрезе деревянной двутавровой балки, согласно первому варианту полезной модели с тремя металлическими сердечниками.

На Фиг.5 представлен вид в разрезе деревянной двутавровой балки, согласно второму варианту полезной модели.

На Фиг.6 представлен вид в перспективе деревянной двутавровой балки, согласно второму варианту полезной модели с металлическим сердечником и крестообразно расположенными ламелями стенки.

На Фиг.7 представлены результаты испытаний на прочность деревянных двутавровых балок с деревянной стенкой.

На Фиг.8 представлены результаты испытаний на прочность деревянных двутавровых балок с металлодеревянной стенкой.

Описание предпочтительных вариантов осуществления полезной модели

На Фиг.1 показана деревянная двутавровая балка, согласно первому варианту полезной модели, содержащая верхнюю и нижнюю полки 1 в виде деревянных брусков прямоугольного поперечного сечения, которые в данном варианте полезной модели имеют по три продольных паза в форме равнобедренной трапеции, предназначенных для последующего надежного клеевого соединения с металлодеревянной стенкой 2. В качестве материалов, используемых при изготовлении деревянных балок, могут использоваться лиственные и твердолиственные породы древесины. Металлический сердечник 3 представляет собой предварительно обработанную бесшовную металлическую полосу прямоугольной формы (как вариант поперечного размера - ширина 130 мм, толщина 0,5-1,0 мм). Наружные обкладки 4 с обеих сторон металлического сердечника 3 представляют собой деревянные ламели прямоугольной формы одинаковой толщины. По продольной оси одной из пары деревянных ламелей 4 выполняют прямоугольный паз по размерам металлического сердечника 3 для последующего позиционирования и размещения металлического сердечника при сборке стенки и склеивании металлического сердечника с деревянными обкладками (ламелями).

Предварительно собранная и склеенная под давлением стенка 2 подвергается обработке, в результате которой на ее узких продольных гранях формируют трехзубчатые профили трапециеидальной формы, предназначенные для надежного клеевого соединения с полками 1. Для придания большей жесткости конструкции на кручение ширину металлического сердечника 3 выбирают с учетом его углубления в центральный шип трехшипового соединения стенки 2 с полками 1 двутавровой балки.

На Фиг.2 показана деревянная двутавровая балка, изготовленная аналогично балке, показанной на Фиг.1, но наружные обкладки 4 металлодеревянной стенки 2 состоят из двух слоев. Лицевой слой обкладок представляет склеенные между собой деревянные ламели, равные по толщине (7-10 мм), направление волокон в которых ориентировано параллельно осям полок. Внутренний слой обкладок образован равными по толщине (7-10 мм) ламелями, направление волокон в которых ориентировано перпендикулярно осям полок.

На Фиг.3 показана деревянная двутавровая балка, изготовленная аналогично балке, показанной на Фиг.1, но содержащая два металлических сердечника 3 и внутренние деревянные прокладки 5, и поэтому ее подробное описание не приводится.

На Фиг.4 показана деревянная двутавровая балка, изготовленная аналогично балке, показанной на Фиг.1, но содержащая три металлических сердечника 3 и внутренние деревянные прокладки 5, и поэтому ее подробное описание не приводится.

На Фиг.5 показана деревянная двутавровая балка согласно второму варианту полезной модели, изготовленная аналогично балке, показанной на Фиг.1. Отличие балки, показанной на Фиг.5, от балки, показанной на Фиг.1, заключается в предварительной обработке металлического сердечника посредством его перфорации с образованием круглых отверстий с их ошиповкой в виде рваных сквозных воронок 6, обращенных поочередно в разные стороны от плоскости сердечника.

Клеевое скрепление пакета из металлического сердечника и деревянных ламелей усиливается за счет врезания отверстий (воронок) 6 в металлическом сердечнике 3 в тело деревянных обкладок 4, а также за счет непосредственного склеивания пары деревянных обкладок 4 через перфорированные отверстия 6 в металлическом сердечнике 3. Такое соединение позволяет обкладкам и сердечнику работать под нагрузкой как единое целое, что обеспечивает достаточную несущую способность клееной металлодеревянной стенке. Расположение перфорированных отверстий с ошиповками, обращенными в разные стороны в шахматном порядке, обеспечивает пакету дополнительную фиксирующую способность для сохранения геометрических размеров и формы при воздействии климатических факторов и механических нагрузок.

На Фиг.6 показан вид в перспективе деревянной двутавровой балки, согласно второму варианту полезной модели, с металлическим сердечником и крестообразно расположенными ламелями стенки. Описание данного варианта осуществления полезной модели подробно не приводится, поскольку он аналогичен варианту, показанному на Фиг.5, за исключением крестообразного расположения ламелей в стенке.

Результаты сравнительных испытаний на прочность конструкции

Основной характеристикой физико-механических и эксплуатационных свойств двутавровых деревянных балок является жесткость и прочность их конструкции. Жесткость балки оценивается величиной прогиба при воздействии контрольной нагрузки. Прочность балки оценивается величиной предельно-допустимой погонной нагрузки при воздействии на нее статической разрушающей нагрузки. Зависимости допустимой погонной нагрузки q в кН/м (кгс/м) от пролета балки L при трех значениях допустимых прогибов (1/300, 1/400, 1/500 пролета) приведены на Фиг.7 и 8.

На Фиг.7 представлены результаты испытаний двутавровых балок с деревянной стенкой, а на Фиг.8 представлены результаты испытаний двутавровых балок с металлодеревянной стенкой, содержащей металлический сердечник в виде перфорированной и ошипованной в обе стороны бесшовной металлической полосы шириной 130 мм и толщиной 0,5-1,0 мм.

Из приведенных результатов испытаний видно, что допустимая погонная нагрузка двутавровой балки с металлодеревянной стенкой в два - три раза выше по сравнению с двутавровой балкой тех же размеров с деревянной стенкой. Это свидетельствует о том, что металлодеревянная стенка придает законченному изделию существенно более высокую жесткость и прочность. Повышение физико-механических и эксплуатационных характеристик таких двутавровых балок с металлодеревянной стенкой сочетается с сохранением высоких производственно-технологических характеристик, свойственных клееным конструкциям благодаря отсутствию сложных сборочно-монтажных операций (стяжки, сварки, электрозаклепки и т.п.) и крепежных элементов (болтов с гайками, шурупов, нагелей и пр.)

Таким образом, отличительными чертами предложенного технического решения являются:

Отсутствие в конструкции металлодеревянных двутавровых балок стяжных и крепежных элементов (болтов с гайками, шурупов, нагелей и т.п.) и сварных соединений, что улучшает их производственно-технологические и стоимостные характеристики. Производство таких металлодеревянных балок по необходимым оборудованию и процессам совместимо с производством обычных деревянных двутавровых клееных балок.

Примененные способы соединения как элементов стенки между собой, так и стенки с полками, придает металлодеревянной двутавровой клееной балке жесткость монолитной конструкции, чем достигается обеспечение высоких физико-механических, а также эксплуатационных характеристик, характерных для металлодеревянных балок.

1. Деревянная двутавровая балка, содержащая две полки и соединяющую их стенку, отличающаяся тем, что полки выполнены, по меньшей мере, с одним продольным пазом для клеевого соединения со стенкой, имеющей ответный указанному пазу шип, при этом стенка имеет две наружные обкладки и, по меньшей мере, один металлический сердечник, проходящий, по меньшей мере, по части ее длины и заходящий в шип стенки.

2. Балка по п.1, отличающаяся тем, что пазы полок имеют трапецеидальную форму.

3. Балка по п.1, отличающаяся тем, что металлический сердечник имеет, по существу, прямоугольную форму.

4. Балка по п.1, отличающаяся тем, что металлический сердечник выполнен из множества металлических полос.

5. Балка по п.3, отличающаяся тем, что ширина металлического сердечника выбрана с учетом его углубления в шип.

6. Балка по п.1, отличающаяся тем, что наружные обкладки представляют собой деревянные ламели.

7. Балка по п.1 или 6, отличающаяся тем, что наружные обкладки состоят из, по меньшей мере, двух слоев.

8. Балка по п.7, отличающаяся тем, что волокна во внутренних слоях направлены перпендикулярно осям полок.

9. Балка по п.7, отличающаяся тем, что волокна в наружных слоях направлены параллельно осям полок.

10. Балка по п.7, отличающаяся тем, что слои расположены так, что направление волокон в них чередуется.

11. Балка по п.7, отличающаяся тем, что волокна во внутренних слоях расположены под углом к оси балки, причем относительно друг друга направление волокон в ламелях крестообразно.

12. Балка по п.7, отличающаяся тем, что наружные слои представляют собой влагоустойчивую фанеру.

13. Балка по п.1, отличающаяся тем, что толщина стенки составляет от 27 до 40 мм.

14. Деревянная двутавровая балка, содержащая две полки и соединяющую их стенку, отличающаяся тем, что полки выполнены, по меньшей мере, с одним продольным пазом для клеевого соединения со стенкой, имеющей ответный указанному пазу шип, при этом стенка имеет две наружные обкладки, и, по меньшей мере, один металлический сердечник, выполненный с отверстиями, образованными посредством перфорации, и проходящий, по меньшей мере, по части ее длины и заходящий в шип стенки.

15. Балка по п.14, отличающаяся тем, что отверстия имеют круглую форму.

16. Балка по п.14 или 15, отличающаяся тем, что отверстия выполнены в виде рваных сквозных воронок.

17. Балка по п.14, отличающаяся тем, что отверстия обращены поочередно в разные стороны.

18. Балка по п.14 или 17, отличающаяся тем, что отверстия выполнены в шахматном порядке.

19. Балка по п.14, отличающаяся тем, что пазы полок имеют трапецеидальную форму.

20. Балка по п.14, отличающаяся тем, что металлический сердечник имеет, по существу, прямоугольную форму.

21. Балка по п.20, отличающаяся тем, что ширина металлического сердечника выбрана с учетом его углубления в шип.

22. Балка по п.14, отличающаяся тем, что наружные обкладки представляют собой деревянные ламели.

23. Балка по п.14 или 22, отличающаяся тем, что наружные обкладки состоят из, по меньшей мере, двух слоев.

24. Балка по п.23, отличающаяся тем, что волокна во внутренних слоях направлены перпендикулярно осям полок.

25. Балка по п.23, отличающаяся тем, что волокна в наружных слоях направлены параллельно осям полок.

26. Балка по п.23, отличающаяся тем, что слои расположены так, что направление волокон в них чередуется.

27. Балка по п.23, отличающаяся тем, что волокна во внутренних слоях расположены под углом к оси балки, причем относительно друг друга направление волокон в ламелях крестообразно.

28. Балка по п.23, отличающаяся тем, что наружные слои представляют собой влагоустойчивую фанеру.

29. Балка по п.14, отличающаяся тем, что толщина стенки составляет от 27 до 40 мм.

30. Балка по п.14, отличающаяся тем, что толщина металлического сердечника составляет от 0,2 до 2 мм.