Способ изготовления облегченной металлической балки

Способ изготовления облегченной металлической балки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4885201/08 (22) ?6.11.90 . (46) 15„08„92. Бюл„Г 30 (71) Тюменский инженерно-строительный институт (72) В.С. Конкин (56) Авторское свидетельство СССР

М 616058, кло В .23 К 31/00,, 1976.

Авторское свидетельство СГСР

tÐ 918496, кл„ Е 04 С 3/OP), 1982. (54) СПОСОБ И;-1ГОТОВЛЕНИЛ ОБЛЕГЧЕННОЙ

МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ БАЛКИ (57) Использование: строительство, а именно изготовление жестких структурных элементов или узлов строительных конструкций, например предварительно напряженных балок. Сущность изобретения: повышение несущей способности балки максимальным использованием прочностных свойств материала достигается созданием предварительных нап./

Изобретение относится к строительству, а именно к изготовлению жестких структурных элементов или узлов строительных конструкций, например, к изготовлению предварительно напряженных балок, Известен способ изготовления облегченной металлической балки, включаю« щий резку стенки балки по зигзагооб" разной линии с увеличивающейся от концов балки к ее середине высотой, получаемых при резке выступов, уста новку полученных частей одну над дру"..

5U 1754374 А1 (51)5 В 23 .К 31/00 Е 04 C 3/08

2 ряжений, обратных по знаку напряжениям, возникающим от эксплуатационных нагрузок в поясах балки. Для этого упруго деформируют верхний и нижний пояса балки в пролетной части. Эти пояса получают в пролетной части стенки, разрезая ee"по прямой, параллельной нейтральной оси балки„ Затем фиксируют пояса в упруго деформированном состоянии ввариванием распорок между поясами, Упрощение технологии и уменьшение трудоемкости достигается тем, что разрезание балки по стенке выпол- .. . няют по прямой линии, что упрощает .- разметку лийии реза и трудоемкость .. снижается, т.к, длина линии реза значительно меньше длины реза по зигзагообразной линии, исключается необхо- .ф димость установки половин разрезанной балки друг на друга и их сварки, T,ê„ áàëêà разрезается только в пролетной части, в приопорных частях и стенка не разрезается„ 2 ил. (Л гой с контактом в средней части, так, ф то вершины выступов верхней половины приходятся над вершинами выступов на к. нижней части, при этом одну из половин укорачивают на 1/4 (шага) периода аигаагообрааной линии; выгиб половин навстречу друг другу до соприкосновения- выступов друг с другом в нахлестку и сварку половин по выступам в нахлестку.

Недостаток известного способа в том, что он не реализует во всей полноте прочностные свойства материала и

17543

: конструкции, он трудоемок и нетехно логичен. Наиболее близким из известных способов является способ изготовления облегченной металлйческой балки, согласно которому с целью повышения несущей способности стенки бabkv в приопорных"частях, после разрезания исходной балки по вертикальной стенке 1О по сййусоиде в пролетной части, горизонтальная ось которой лежит выше нейтрально" оси балки и по последней в приопорнь х частях, "полученные половинки исходной балки-соединяют-с увеличивающимся от середййы балки к опорам нахлестом выступов разрезанных половин.

Недостатком такого способа изго товления облегченной балки является 20 невозможность "полностью реализовать прочностные" способности материала..

Целью изобретейия является повйше ние -несущей способности балки"повышением полноты использования пр6чност- 25 ных свойств материала за счет созда- ния предварител ьного напряженная "в поясах балки, обратных по знаку напряже- ниям от эксплуатационных нагрузок, а также упрощение технологии и снижения 30 трудоемкости йзготовления . =.-.-:, -- :

Повь шейие несущей способйости балки максимальным йспользованием прочностных свойств матерйала дости- 35 гается созданием предварительных напряжений обратньх rio знаку напряжениям, возникающим от эксплуатационных нагрузок в поясах балки, путем" упругого де@ормирования верхнего и:нижнего поя-. сов балки в йролетной части, разрезанной в пролетной части по стенке по прямой, параллельной нейтральной оси балки и расположенной выше последней и

" фиксированием поясов в упруго дефор- 45 мированном состоянии вварйванием рас» порок: между поясами„ Упрощение технологии, и уменьшение трудоемкости достигается тем, что разрезание балки по стенке выполняют по прямой линии, что Ы упрощает разметку линии реза и трудоемкость снижается, т„к. длйна линии реза значительно меньше длины реза по зигзагообразной линии,. исключение необходимости установки половин разре- 55 занной балки друг на друга и их сварки, т.к. балка разрезается только в пролетной части, в приопорных частях стенка не разрезается„

Cj

На Фиг. 1 изображена исходная балка с нанесенной линией реза, "на

Фиг. 2 - изготовленная балка, предложенной конструкции.

Изготовление облегченной металли"- ческой балки осуществляется следующим обра зом.

На стенке исходной балки 1 в ripoлетной чаСти ее наносят линию реза

2 параллельно оси балки," расположив . ее выше йейтральйой:оси балки. После разрезки "в пролетной части балки об- разуются две зоны 3 и 4, "причем- поперечное сеченйе в зоне 4, примыкающей к нижйему поясу, получается более мощное, чем йбперечное сечение 3, при мыкающей к верхнему поясу„ После разрезания стенки балки осуществляют, например, с помощью гидродомкратов упругий выгиб зон 3 и 4 s с гьроны от нейтральной оси исходной балки 1; Re личину изгиба зон 3 и 4 определяют расчетйым путем исходя из условия, чтобы наксимальные напряжения в краййих волокнах зоны с более слабым се-, чением не превОсходили предела упругости материала исходной балки. После придания зонам 3 и 4 соответствующих вы1гибов их раскрепляют в деформированном состояний распорками 5, приваривая их к стенкам зон 3 и 4,йри этом распорки 5 могут быть расположены под разйыми"углами к оси балки по возможйостй вдоль напрАвлений "главнюх сжиМающих усилий. Значения геометрических характеристик поперечных сечений распорок 5 должны обеспечивать их прочность и устойчивость.

Полученная балка является предварительно напряженной.

В статическом отношении полученная балка работает следуюцим образом.

При взаимном упругом выгибе зон 3 и 4 в них возникают изгибающие моменты, при этом в поясах этих зон в пролетной части появляются растягивающие напряжения, а в частях стенок — сжимающие. Кроме того, при упругом выгибе в зоне 3 возникают.растягивающие усйлия, а в зоне 4 - сжимающие усилия, являющиеся следствием взаимного сопротивления сближению опорных сечений балки при упругом выгибе зон 3 и 4, При приложении эксплуатационной нагрузки в сечейиях балки возникают нормальные напряжения — сжимающие в верхнем поясе и растягивающие напряжения - в нижнем поясе, т„е„ напряже; 175" 374 ния обратные по знаку напряжениям от 4ах имеют следующие значения; М„ упругого деформирования зон 3 и 4. = 4,33 Ph = 3,46 10 кг см; М =

Это приводит к существенному. снижению":= 3,09 Ph = 2,47:10 кг-см; Ивь= суммарных напряжений. = 1,24 Р = 2480 кг; N„,= -1,?4 P =

П р и:м е р. Требуется определить = 2480 кг, Здесь принято h = 0,4 мсуммарные напряжения в балке предло- - " расстояние между нейтральными осями женкой конструкции, загруженной рас- поперечных сечений верхней и нижней пределенной нагрузкой, интенсйвности - :" зон. Суммарные напряжения (a

q = 10 т/м, Пролет балки 10 м ойира- 1-0 = 600 кг/см ; G > — — 2000 .кг/см г ст г., ние концов - шарнирное, Исходная бал- 6,<> = 246 кг/ему; 0Ä>= 1160 кг/см ка представляет широкополочный дву- .. От загружения балки эксплуатацион, тавр Г 50ИЗ со следующими геометричес"" ной нагрузкой нормальные напряжения

Р кими характеристиками: площадь none-,:" (будут (без учета преднапряжения)0«,= речного сечения А =. 17 см ; момент I5 . = 2110 кг/см ;(в-., = 2210 кг/см, а о 2. 2 Р 2. инерции: I = 74190 см; момент соп - суммарные нормальные напряжения полу -: 4., х ротивления W„= 3030 см; радиус : : " чаются равными : G«> = 2357 кг/см инерцйи: "i —— 489,8 мм. Материал - " —: g" = 6 = 1610,кг/см 2„При этих же уссталь марки 09Г2С по ТУ 14-1- 3023-81 ловиях в сечениях исходной балки у О

1" = 3500 кг/см „Исходная балка раз- 20 р 50@Я лаиксимальнйе,.иориальные напрярезана по параллельной ее продольной жения равнц: G = .+ 3300 кг/см „ оси линии:, расположенной выше нейт-:,, ;: Таким образом, суммарные (от дейральной оси на 100 мм. Обеим зионам .: : ствия эксплуатаци иойной нагрузки и от

3 верхней и нижней 4 придан Упругий преднапряжения) напряжения в наиболее выгиб с максимальным расстоянием. ..,:. --. напряженном сечении балки предложен(стрела выгиба) между кромками Разре- : ной конструкции -меньше -напряжений (от занной стенки, равным ?00 мм, для это- . -эксплуатационной нагрузки) в исходной го достаточно приложить межЛУ верхнеи балке в верхнем поясе на 51ф и в ниж3 и нижней 4 зонами, разрезанной по . .: нем поясе íà 294. стенке балки, сосредоточейную раздвй" 30. Предлагаемая балка имеет достаточ- гающую силу P = 2,0 тн в середине про- — но высокую несущую способность по . лета. Геометрические характеристики х сравнению с исходной балкой, проста и поперечных сечейий Галки пРедлоЖенйой:. технологйчна в изготовлении. конструкции (в середине пролета):

159501 см - момент инерции.бал- 35 Ф о р м у л а и" з î б р е т е н и я

4.

ВР . ки предложенной конструкции; И р — . 4733 см .- момент сопРотивлениЯ веРх- Способ изготовления облегченной . ЦР

3. неи полки изготовленнои балки; W р =, .::: металлической балки, включающий раз.= 4518 см,; момент. инерции нижней 4 . метку линии реза на стенке пролетной зоны ?«з.= 8802 см; момент сопротивле-.40 части балки и резку- стенки, о т л уния полки нижней зоны Б„ = 1>00 см ; ч а ю щ"и и с я тем, что, с целью помомент сопротивлениЯ стенки нижней вышения несущей способности балки пуст з зонь1 M« = 301 см; площадь попеРечно тем создания в поясах балки предвари 2 го сечениЯ нижней 4 зоны А« = 103 см .:, тельных напряжений, обратных по знаку

8 РезУльтате УпРУгого выгиба веРх- 45 напряжениям от. эксйлуатационнйх нагний 3 и нижний 4 зон в их сечениях в -рузок, упрощения технологии и снижесереДине пРолета возникли ноРмальные ния трудоемкости изготовления, стенку

НаПРЯжЕНИЯ От ИЗГИбаЮЩЕГО МОМЕНта И - балки режут по прямой параллельной и и

У проДольнои силы. Последние наиДены в . оси балки, а после резки полученные результате расчета полученной балки 50 верхний и нижний пояса упруго дефоркак статически неопределимой система миpy+T и фиксируют в упругодеформиропо метоДУ сил, Изгибающие моменты и : ванном состоянии, вваривая между пояпродольные силы в верхней и нижней зо" сами распорки

17 !!374

Госта вител ь

Техред М., !!оргентал

КорректоР Э.Лончакова

Редактор

Заказ 3667 тираж Подписное

Б!1ИИП1! Госуцаретнениого комитета но нзобретейинм и открытиям нри ГК!!Т СССР

113035, Иоекиа, Ж-35, Раушекая иаб., д. 4/5

Произнодетпс .цо-издательский комбниат "11атеит", г.ужгород, ул. Гагарина,101