Деревометаллическая балка-стойка

Реферат

 

Изобретение относится к области строительства, в частности к несущим балкам и стойкам зданий и сооружений различного назначения. Металлический сердечник балки-стойки образован из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, полки которого выполнены в виде расположенных параллельно друг другу наружных и внутренних по отношению к стенке изогнутых частей листа. Концы листа загнуты на основную стенку двутавра и образуют дополнительные участки стенки двутавра в зоне прохождения сквозь нее пустотелых нагелей. Основная стенка двутавра симметрична относительно его вертикальной оси и снабжена закрытыми зигами, расположенными наклонно по отношению к продольной оси балки. Внутренние полости между деревянным футляром и металлическим сердечником и в самом сердечнике заполнены затвердевшим после инъецирования материалом. Дополнительная стенка двутавра может быть соединена с основной его стенкой электрозаклепками. По торцам стенки металлического сердечника с обеих сторон вдоль нее может быть приварена пара стальных пластин, выступающих за габариты деревянного футляра, к свободным концам которых также на сварке присоединен кованый стальной элемент, снабженный двумя расположенными по вертикали поперечными сквозными отверстиями. Технический результат заключается в повышении эффективности работы составляющих элементов. 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве несущих балок и стоек зданий и сооружений различного назначения.

Известен металлодеревянный строительный элемент, содержащий деревянные обкладки, между которыми смонтирована металлическая часть двутаврового сечения с полками и стенкой, и крепежные детали. Полки двутавровой металлической части выполнены в зоне растяжения в виде жестко закрепленных на стенке горизонтальных утолщений, а в зоне сжатия - в виде полосовых накладок, также жестко закрепленных на стенке. Высота металлической части меньше высоты деревянных обкладок, поэтому металлическая часть обжата с боков этими обкладками посредством крепежных деталей, расположенных горизонтально и пропущенных сквозь деревянные обкладки и металлическую часть. Деревянные обкладки обработаны антисептиком и антипиреном, а металлическая часть защищена антикоррозионным покрытием. Стыки деревянных обкладок между собой и с металлической частью закрыты герметиком. Стенка металлической части может быть снабжена выступающими из ее плоскости вертикальными выпуклостями замкнутого профиля. Горизонтальное утолщение стенки металлической части может быть выполнено в виде уголков (Россия, патент 2109893 от 1998 г., МКИ E 04 C 3/292).

Известна также балка, выполненная в виде профилированной конструкции, состоящей из A-образных стоек, наверху которых образован лоток прямоугольного поперечного сечения с размещенным в нем деревянным брусом; низ стоек и верх стенок лотка снабжены горизонтальными участками для крепления балки к смежным конструктивным элементам (Великобритания, патент 2133450 от 1984 г., НКИ E1S).

Недостатком вышеприведенных аналогов является то, что их можно применять в строго ориентированном положении: поясом, работающим на сжатие вверх, и нельзя использовать в качестве вертикальных стоек, раскосов и т.п. строительных элементов.

Известна также балка, выполненная в виде расположенных горизонтально и параллельно друг другу пары швеллеров, стенки которых соединены друг с другом перекладинами. В пространство, ограниченное с боков швеллерами, а снизу верхней перекладиной, установлен продольный деревянный брус. Для облегчения конструкции балки в перекладинах выполнены отверстия (Великобритания, патент 2198468 от 1986 г., НКИ E1S).

Наиболее близким аналогом, принимаемым за прототип заявленной конструкции, является металлодеревянная балка, содержащая металлический сердечник в виде двутаврового профиля, заключенного в деревянный футляр, который стянут крепежными деталями. Металлический сердечник образован из жестко соединенных друг с другом швеллеров, один из которых является стенкой сердечника, а два других - его полками. Деревянные обкладки образованы вертикальными стенками и наружными постелями T-образного сечения, соединенными между собой термосклейкой по швам, расположенным под углом от 0 до 60o к горизонтали. Между полками профиля и обращенными к ним плоскостями деревянного футляра образованы зазоры, заполненные компенсаторами в виде полиуретановых лент. Вертикальные стенки деревянного футляра выполнены сборными из плоских пластин и расположенных перпендикулярно к ним брусков, соединенных друг с другом на термосклейке. Швеллеры, образующие полки металлического профиля, соединены с швеллером, образующим стенку профиля, на электрозаклепках (Россия, патент 2120005 от 1998 г., МКИ E 04 С 3/292).

Недостатком прототипа является сложность конфигурации внешнего профиля деревянного футляра, а также наличие заполненных полиуретановыми лентами-компенсаторами зазоров, позволяющих элементам, составляющим балку, работать порознь, что снижает ее несущую способность.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы повысить универсальность применения балки-стойки, повысить эффективность совместной работы составляющих ее элементов.

Эта цель достигается тем, что деревометаллическая балка-стойка содержит металлический сердечник в виде двутавра, заключенного в деревянный футляр, стянутый пустотелыми нагелями с развальцованными концами, пропущенными сквозь стенку двутавра. Металлический сердечник образован из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, полки которого выполнены в виде расположенных параллельно друг другу наружных и внутренних по отношению к стенке изогнутых частей листа. Концы листа загнуты на основную стенку двутавра и образуют дополнительные участки стенки двутавра в зоне прохождения сквозь нее пустотелых нагелей. Основная стенка двутавра симметрична относительно его вертикальной оси и снабжена закрытыми зигами, продольные оси которых проходят через точку пересечения с основанием одной из полок поперечной оси, проходящей через расположенные поперек двутавра соседние нагели, и через точку на основании другой полки, расположенную посредине между соседними нагелями по длине двутавра. Внутренние полости между деревянным футляром и металлическим сердечником заполнены затвердевшим после инъецирования материалом. Наружная часть полки двутавра может быть выполнена в виде равномерно распределенных по ширине поверхности полки продольных волн, а внутренняя часть - в виде прямых участков. Наружная часть полки двутавра может быть выполнена в виде размещенных по ее краям двух продольных волн, соединенных прямым участком, а внутренняя часть - в виде прямых участков. Наружная и внутренняя части полки двутавра могут быть выполнены в виде прямых участков, совмещенных друг с другом, или в виде прямых участков, между которыми образована замкнутая полость. Прямые участки совмещенных друг с другом наружной и внутренней частей полки двутавра соединены электрозаклепками. Наружная и внутренняя части полки двутавра могут быть выполнены в виде равномерно распределенных по ширине поверхности частей полки и направленных навстречу друг другу продольных волн. Равномерно распределенные по ширине поверхности частей полки и направленные навстречу друг другу продольные волны наружной и внутренней частей полки двутавра в точках соприкосновения друг с другом могут быть соединены электрозаклепками. Дополнительная стенка двутавра может быть соединена с основной его стенкой электрозаклепками. Внутренние полости балки-стойки заполнены затвердевшим после инъецирования материалом, в качестве которого может быть применен эпоксидный клей или цементный раствор. Все деревянные части обработаны антисептиком и антипиреном и дополнительно покрыты гидрофобизирующим раствором. Все металлические части балки-стойки имеют антикоррозионную защиту, а металлический сердечник дополнительно обработан модификатором на поликсилоксановой основе. Деревянный футляр и металлический сердечник соединены друг с другом клеевым компаундным составом. Торцы трубчатых нагелей и торцы металлического сердечника могут быть закрыты деревянными заглушками. По торцам стенки металлического сердечника с обеих сторон вдоль нее может быть приварена пара стальных пластин, выступающих за габариты деревянного футляра, к свободным концам которых также на сварке присоединен кованый стальной элемент, снабженный двумя расположенными по вертикали поперечными сквозными отверстиями.

Сопоставительный анализ заявленной конструкции с прототипом показывает, что она отличается тем, что металлический сердечник образован из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, полки которого выполнены в виде расположенных параллельно друг другу наружных и внутренних по отношению к стенке изогнутых частей листа. Концы листа загнуты на основную стенку двутавра и образуют дополнительные участки стенки двутавра в зоне прохождения сквозь нее пустотелых нагелей. Основная стенка двутавра симметрична относительно его вертикальной оси и снабжена закрытыми зигами, продольные оси которых проходят через точку пересечения с основанием одной из полок поперечной оси, проходящей через расположенные поперек двутавра соседние нагели, и через точку на основании другой полки, расположенную посредине между соседними нагелями по длине двутавра. Внутренние полости между деревянным футляром и металлическим сердечником заполнены затвердевшим после инъецирования материалом. Наружная часть полки двутавра может быть выполнена в виде равномерно распределенных по ширине поверхности полки продольных волн, а внутренняя часть - в виде прямых участков. Наружная часть полки двутавра может быть выполнена в виде размещенных по ее краям двух продольных волн, соединенных прямым участком, а внутренняя часть - в виде прямых участков. Наружная и внутренняя части полки двутавра могут быть выполнены в виде прямых участков, совмещенных друг с другом, или в виде прямых участков, между которыми образована замкнутая полость. Прямые участки совмещенных друг с другом наружной и внутренней частей полки двутавра соединены электрозаклепками. Наружная и внутренняя части полки двутавра могут быть выполнены в виде равномерно распределенных по ширине поверхности частей полки и направленных навстречу друг другу продольных волн. Равномерно распределенные по ширине поверхности частей полки и направленные навстречу друг другу продольные волны наружной и внутренней частей полки двутавра в точках соприкосновения друг с другом могут быть соединены электрозаклепками. Дополнительная стенка двутавра может быть соединена с основной его стенкой электрозаклепками. Внутренние полости балки-стойки заполнены затвердевшим после инъецирования материалом, в качестве которого может быть применен эпоксидный клей или цементный раствор. Все деревянные части обработаны антисептиком и антипиреном и дополнительно покрыты гидрофобизирующим раствором. Все металлические части балки-стойки имеют антикоррозионную защиту, а металлический сердечник дополнительно обработан модификатором на поликсилоксановой основе. Деревянный футляр и металлический сердечник соединены друг с другом клеевым компаундным составом. Торцы трубчатых нагелей и торцы металлического сердечника могут быть закрыты деревянными заглушками. По торцам стенки металлического сердечника с обеих сторон вдоль нее может быть приварена пара стальных пластин, выступающих за габариты деревянного футляра, к свободным концам которых также на сварке присоединен кованый стальной элемент, снабженный двумя расположенными по вертикали поперечными сквозными отверстиями.

Этот анализ позволяет сделать вывод о наличии новизны в заявленном изобретении.

Сравнение предложенной балки-стойки с другими аналогичными известными техническими решениями показывает, что изготовление металлического сердечника из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, полки которого выполнены в виде расположенных параллельно друг другу наружных и внутренних по отношению к стенке изогнутых частей листа, загиб концов листа на основную стенку двутавра и образование дополнительных участков стенки двутавра в зоне прохождения сквозь нее пустотелых нагелей повышает эффективность совместной работы составляющих балку-стойку элементов, а снабжение стенки двутавра наклонно расположенными зигами с заявленными координатами их размещения на стойке относительно полых нагелей увеличивает отношение предельной несущей нагрузки к собственному весу балки-стойки, что расширяет область ее применения. Решению поставленной задачи способствует также заполнение полостей балки-стойки и металлического сердечника затвердевшим после инъецирования материалом. Представленные в заявке варианты конфигурации полок металлического сердечника расширяют технологические возможности заводского изготовления балки-стойки.

Проведенное сравнение подтверждает промышленную применимость заявленной конструкции как в качестве балок, в том числе наклонных балок, например, в стропилах зданий и сооружений, так и несущих балок покрытий, перекрытий, а также балок опалубочных систем. Все описанные в патенте элементы конструкции и сама конструкция в целом могут быть изготовлены в условиях промышленного производства.

Изобретение поясняется на примере его осуществления. На чертежах изображено: - на фиг. 1 - общий вид балки-стойки; - на фиг. 2 - расположение зигов на боковой поверхности стенки металлического сердечника, - на фиг. 3-7 - варианты исполнения полки двутавра, - на фиг. 8 - вариант исполнения дополнительной стенки, - на фиг. 9 - установка опорного узла в торце балки-стойки.

Деревометаллическая балка-стойка содержит металлический сердечник 1 в виде двутавра, заключенного в деревянный футляр 2, стянутый пустотелыми нагелями 3, 4 и 5 с развальцованными концами 6, пропущенными сквозь стенку 7 двутавра. Металлический сердечник образован из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, полки 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 14 которого выполнены в виде расположенных параллельно друг другу наружных 8, 10, 11, 12 и 13 и внутренних 9 и 14 по отношению к стенке изогнутых частей листа. Концы 15 листа загнуты на основную стенку 16 двутавра и образуют дополнительные участки стенки двутавра в зоне прохождения сквозь нее пустотелых нагелей, под развальцованные концы которых подложены шайбы 17. Основная стенка двутавра симметрична относительно его вертикальной оси 18 и снабжена закрытыми зигами 19, продольные оси 20 и 21 которых проходят через точку 22 пересечения с основанием 23 одной из полок поперечной оси 24, проходящей через расположенные поперек двутавра соседние нагели 3 и 5, и через точку 25 на основании 26 другой полки, расположенную посредине между соседними нагелями 3 и 4 по длине двутавра.

Внутренние полости 27 между деревянным футляром и металлическим сердечником заполнены затвердевшим после инъецирования материалом, например цементным раствором или эпоксидным клеем.

Наружная часть 8, 10, 11, 12 и 13 полки двутавра может быть выполнена в виде равномерно распределенных по ширине поверхности полки продольных волн 8 и 13, в виде размещенных по ее краям двух продольных волн 10, соединенных прямым участком 28, в виде прямых участков 11 и 12. Внутренняя часть может иметь конфигурацию прямых участков 9 или в виде равномерно распределенных по ширине поверхности полки продольных волн 14, причем наружная и внутренняя части полок двутавра могут быть объединены в разных вариантах: - наружная 12 и внутренняя 9 части полки двутавра могут быть выполнены в виде прямых участков, совмещенных друг с другом, - наружная 11 и внутренняя 9 части полки двутавра могут быть выполнены в виде прямых участков, между которыми образована замкнутая полость, - наружная 13 и внутренняя 14 части полки двутавра могут быть выполнены в виде гофрированных поверхностей с равномерно распределенных по ширине этой поверхности частей полки и направленных навстречу друг другу продольных волн, - наружная 8 часть полок двутавра выполнена в виде гофрированной поверхности с равномерно распределенными по ширине этой поверхности волнами, а внутренняя 9 часть - в виде прямых участков, - наружная 10 часть полок двутавра выполнена в виде размещенных по ее краям двух продольных волн, соединенных прямым участком 27, а внутренняя 9 часть - в виде прямых участков.

Прямые участки 9 и 12 совмещенных друг с другом наружной и внутренней частей полки двутавра и гофрированные участки 13 и 14 в точках соприкосновений соединены электрозаклепками 29. Также на электрозаклепках 29 соединена дополнительная стенка 15 двутавра с основной 16 его стенкой.

Внутренние полости 27 балки-стойки заполнены затвердевшим после инъецирования материалом, в качестве которого может быть применен эпоксидный клей или цементный раствор. Таким же инъецируемым твердеющим материалом заполнены полости 30, образованные в полках двутавров. Все деревянные части обработаны антисептиком и антипиреном и дополнительно покрыты гидрофобизирующим раствором. Все металлические части балки-стойки имеют антикоррозионную защиту, а металлический сердечник дополнительно обработан модификатором на поликсилоксановой основе. Деревянный футляр и металлический сердечник соединены друг с другом клеевым компаундным составом. Торцы трубчатых нагелей и торцы металлического сердечника могут быть закрыты деревянными заглушками (не показаны). По торцам 31 стенки металлического сердечника с обеих сторон вдоль нее может быть приварена пара стальных пластин 32, выступающих за габариты деревянного футляра, к свободным концам 33 которых также на сварке присоединен кованый стальной элемент 33, снабженный расположенными по вертикали поперечными сквозными отверстиями 35.

Формула изобретения

1. Деревометаллическая балка-стойка, содержащая металлический сердечник в виде двутавра, заключенного в деревянный футляр, стянутый пустотелыми нагелями с развальцованными концами, пропущенными сквозь стенку двутавра, отличающаяся тем, что металлический сердечник образован из стального листа, изогнутого по конфигурации двутавра, полки которого выполнены в виде расположенных параллельно друг другу наружных и внутренних по отношению к стенке изогнутых частей листа, причем концы листа загнуты на основную стенку двутавра и образуют дополнительные участки стенки двутавра в зоне прохождения сквозь нее пустотелых нагелей, при этом основная стенка двутавра симметрична относительно его вертикальной оси и снабжена закрытыми зигами, продольные оси которых проходят через точку пересечения с основанием одной из полок поперечной оси, проходящей через расположенные поперек двутавра соседние нагели, и через точку на основании другой полки, расположенную посредине между соседними нагелями по длине двутавра, а внутренние полости между деревянным футляром и металлическим сердечником заполнены затвердевшим после инъецирования материалом.

2. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что наружная часть полки двутавра выполнена в виде равномерно распределенных по ширине поверхности полки продольных волн, а внутренняя часть - в виде прямых участков.

3. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что наружная часть полки двутавра выполнена в виде размещенных по ее краям двух продольных волн, соединенных прямым участком, а внутренняя часть - в виде прямых участков.

4. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что наружная и внутренняя части полки двутавра выполнены в виде прямых участков, совмещенных друг с другом.

5. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что наружная и внутренняя части полки двутавра выполнены в виде прямых участков, между которыми образована замкнутая полость.

6. Деревометаллическая балка-стойка по п.1 или 4, отличающаяся тем, что прямые участки совмещенных друг с другом наружной и внутренней частей полки двутавра соединены электрозаклепками.

7. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что наружная и внутренняя части полки двутавра выполнены в виде равномерно распределенных по ширине поверхности частей полки и направленных навстречу друг другу продольных волн.

8. Деревометаллическая балка-стойка по п.1 или 7, отличающаяся тем, что равномерно распределенные по ширине поверхности частей полки и направленные навстречу друг другу продольные волны наружной и внутренней частей полки двутавра в точках соприкосновения друг с другом соединены электрозаклепками.

9. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительная стенка двутавра соединена с основной его стенкой электрозаклепками.

10. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительная стенка двутавра расположена с обеих сторон основной его стенки и соединена с ней электрозаклепками.

11. Деревометаллическая балка-стойка по любому из пп.1, 3, 4, 5, 7 и 8, отличающаяся тем, что внутренние полости заполнены затвердевшим после инъецирования материалом.

12. Деревометаллическая балка-стойка по любому из пп.1, 3, 4, 5, 7, 8 и 11, отличающаяся тем, что в качестве инъецированного материала применен эпоксидный клей.

13. Деревометаллическая балка-стойка по любому из пп.1, 3, 4, 5, 7, 8 и 11, отличающаяся тем, что в качестве инъецированного материала применен цементный раствор.

14. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что все деревянные части обработаны антисептиком и антипиреном и дополнительно покрыты гидрофобизирующим раствором.

15. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что все металлические части балки-стойки имеют антикоррозионную защиту, а металлический сердечник дополнительно обработан модификатором на поликсилоксановой основе.

16. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что деревянный футляр и металлический сердечник соединены друг с другом клеевым компаундным составом.

17. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что торцы трубчатых нагелей и торцы металлического сердечника закрыты деревянными заглушками.

18. Деревометаллическая балка-стойка по п.1, отличающаяся тем, что по торцам стенки с обеих сторон вдоль нее приварена пара стальных пластин, выступающих за габариты деревянного футляра, к свободным концам которых также на сварке присоединен кованый стальной элемент, снабженный двумя расположенными по вертикали поперечными сквозными отверстиями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9