EA014454B1 - Модульная система из усиленных строительных балок и соединительных элементов - Google Patents

Модульная система из усиленных строительных балок и соединительных элементов Download PDF

Info

Publication number
EA014454B1
EA014454B1 EA200801830A EA200801830A EA014454B1 EA 014454 B1 EA014454 B1 EA 014454B1 EA 200801830 A EA200801830 A EA 200801830A EA 200801830 A EA200801830 A EA 200801830A EA 014454 B1 EA014454 B1 EA 014454B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
modular system
head
connecting element
shelf
wall
Prior art date
Application number
EA200801830A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200801830A1 (ru
Inventor
Рам Навон
Original Assignee
Рам Навон
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рам Навон filed Critical Рам Навон
Publication of EA200801830A1 publication Critical patent/EA200801830A1/ru
Publication of EA014454B1 publication Critical patent/EA014454B1/ru

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C3/06Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web
    • E04C3/07Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web at least partly of bent or otherwise deformed strip- or sheet-like material
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/02Roofs; Roof construction with regard to insulation with plane sloping surfaces, e.g. saddle roofs
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/02Roofs; Roof construction with regard to insulation with plane sloping surfaces, e.g. saddle roofs
    • E04B7/022Roofs; Roof construction with regard to insulation with plane sloping surfaces, e.g. saddle roofs consisting of a plurality of parallel similar trusses or portal frames
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/02Roofs; Roof construction with regard to insulation with plane sloping surfaces, e.g. saddle roofs
    • E04B7/04Roofs; Roof construction with regard to insulation with plane sloping surfaces, e.g. saddle roofs supported by horizontal beams or the equivalent resting on the walls
    • E04B7/045Roofs; Roof construction with regard to insulation with plane sloping surfaces, e.g. saddle roofs supported by horizontal beams or the equivalent resting on the walls with connectors made of sheet metal for connecting the roof structure to the supporting wall
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/38Arched girders or portal frames
    • E04C3/40Arched girders or portal frames of metal
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C2003/0404Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects
    • E04C2003/0408Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by assembly or the cross-section
    • E04C2003/0413Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by assembly or the cross-section being built up from several parts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C2003/0404Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects
    • E04C2003/0426Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by material distribution in cross section
    • E04C2003/0439Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by material distribution in cross section the cross-section comprising open parts and hollow parts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C2003/0404Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects
    • E04C2003/0443Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by substantial shape of the cross-section
    • E04C2003/0452H- or I-shaped
    • E04C2003/0456H- or I-shaped hollow flanged, i.e. "dogbone" metal beams
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C2003/0404Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects
    • E04C2003/0443Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by substantial shape of the cross-section
    • E04C2003/0469Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by substantial shape of the cross-section triangular-shaped

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)
  • Joining Of Building Structures In Genera (AREA)

Abstract

Модульная система из усиленных строительных балок и соединительных элементов, содержащая по меньшей мере одну составную балку с двумя противоположно ориентированными треугольными замкнутыми головками и идущую в поперечном направлении стенку, которая в продольном направлении размещена между указанными двумя замкнутыми головками; при этом каждая балка состоит из двух отдельных элементов, выполненных таким образом, что соответствующие головные части указанных двух элементов вставлены друг в друга, при этом смежные части указанных двух элементов находятся во взаимно стабилизирующем контакте. Также имеется ряд соединительных элементов, соединенных с одной из составных балок и другим конструктивным элементом и находящихся с ними в контакте, обеспечивающем передачу усилий.

Description

Область техники
Изобретение относится к строительным балкам, а более конкретно - к модульной системе из усиленных строительных балок, содержащей соединительные элементы и основанной на использовании новой легкой балки с треугольными головными частями.
Уровень техники
В коммерческом и жилищном строительстве находят применение самые разнообразные строительные балки, включая сборные деревянные балочные фермы, ламинированные деревянные балки, железобетонные балки и стальные балки. Наиболее часто для таких балок используют сталь, и в этих случаях они имеют двутавровый (Ι-образный) профиль, широкополочный двутавровый (Нобразный) профиль, С-образный профиль, Ζ-образный профиль и коробчатый (швеллерный) профиль. Стальные строительные балки различных конфигураций изготавливаются чаще всего по технологии горячей или холодной прокатки и, как правило, в результате имеют довольно значительный вес для данной несущей способности.
При изготовлении стальных каркасов чаще всего используют двутавровые балки из-за их относительно высоких несущей способности и момента инерции. Такие балки имеют стенку и две полки, перпендикулярные стенке и расположенные на ее концах, благодаря чему эти балки можно применять по отдельности или в сочетании с рядом других балок, а также, как правило, вместе с множеством элементов, обеспечивающих соединение двух или более балок, что позволяет надежно выдерживать значительные прилагаемые к ним статические нагрузки. В данном описании конструкцию, выполненную из по меньшей мере одной балки или стойки, а обычно - из ряда балок или стоек, а также из множества соединительных элементов, будем называть балочной системой.
Двутавровую балку изготавливают горячей прокаткой, осуществляемой после отливки заготовки из жидкого чугуна. Большинство двутавровых балок, поставляемых на стройплощадку, имеет стандартные размеры, например длину 6 или 12 м, и подвергается дополнительным строительным операциям, направленным на удовлетворение конкретных архитектурных и технических требований данного проекта. К данным операциям относятся резка и сваривание одной или более стенок либо одной или более полок для получения нужных размеров балки, приваривание к балке соединительного элемента, шлифовка сварных швов, окраска и цинкование балки или балочной системы, а также сборка балки или балочной системы в каркасную конструкцию. Все эти дополнительные строительные операции являются довольно трудоемкими и дорогостоящими.
Таким образом, налицо потребность в снижении затрат на производство и сборку балочной системы без ухудшения при этом ее конструктивных характеристик, что и является целью настоящего изобретения.
Из уровня техники известны многочисленные строительные балки из листовой стали, для изготовления которых требуется меньше стали, чем для двутавровых балок, при сохранении такой же несущей способности. Так, например, в патентном документе И8 991603, на имя Брукса (Вгоокк), и в патентном документе ϋδ 3698224, на имя Данна (Эиии) с соавторами, раскрыта металлическая псевдодвутавровая балка, цельновыполненная из материала, который подвергают гибке для получения полых полок в верхней и нижней частях. В патенте ϋδ 5553437, выданном на имя автора настоящего изобретения, раскрыта псевдодвутавровая балка, выполненная из двух противоположно ориентированных и вставленных друг в друга элементов, имеющих треугольную головную часть, стеновую часть, стеновую полку и хвостовую полку. Треугольная форма головной полки обеспечивает повышенную боковую устойчивость по сравнению с традиционными двутавровыми балками за счет ее двухосевой симметрии.
Подобные известные легкие строительные балки с треугольными головными частями сложно формировать посредством автоматизированного технологического процесса. Дело в том, что, во-первых, они изготавливаются способом холодной прокатки, в котором металлические листы пропускают через множество пар валков с температурой ниже точки рекристаллизации, отжигают и изгибают до получения требуемой формы. После формирования двух вершин треугольника не удается обеспечить надлежащую поддержку подаваемого листового металла для формирования третьей вершины из-за того, что доступ к ней отсутствует. Кроме того, часто требуется, чтобы длина строительной балки была равна 15 м, а толщина листового металла, необходимая для изготовления конструктивно прочной балки с треугольными головными частями, была порядка 8 мм, что намного больше того, с чем могут работать большинство выпускаемых промышленностью валков холодной прокатки.
В модульных балочных системах, выпускаемых американской фирмой ВиДет МапиГасШппд Сотрапу (см. сайт ййр://тетете.ЬиДегтГд.сот/Ьш1Дтд_8у81ет/81гис!ига1.а8р), применяются самые разнообразные компоненты - первичные каркасы из двутавровых балок со сплошными стенками без треугольных головных частей, сквозные прогоны, имеющие решетчатые стенки с готовыми отверстиями, и стержневые связи жесткости. В этих конструкциях компоненты балочной системы после изготовления подвергают цинкованию и сваривают друг с другом. Совершенно очевидно, что затраты на изготовпение и сборку оказываются при этом довольно большими. Кроме того, соединительные элементы привариваются здесь не к стеновой части, а к полке. В результате на этой полке происходит
- 1 014454 концентрация напряжений, а из-за этого компоненты становятся еще более массивными и дорогими.
Цель заявленного изобретения состоит в обеспечении модульной балочной системы, основанной на использовании балки с треугольной головной частью.
Другой целью заявленного изобретения является обеспечение модульной балочной системы, выполненной таким образом, что сборка всех ее компонентов не требует сварки.
Еще одной целью заявленного изобретения является обеспечение модульной балочной системы, содержащей соединительные элементы, которые прикрепляются к стеновой части балки.
Следующей целью заявленного изобретения является обеспечение балки с такой же несущей способностью, как у двутавровой балки, но изготавливаемой из листового металла толщиной не более 4 мм.
Еще одной целью заявленного изобретения является обеспечение способа изготовления строительной балки с треугольной головной частью из оцинкованного листового металла.
Еще одной целью заявленного изобретения является обеспечение способа изготовления строительной балки с треугольной головной частью, который является более быстрым и более дешевым, чем известные способы изготовления строительных балок.
Еще одной целью заявленного изобретения является обеспечение способа сборки балочной системы, который является более быстрым и более дешевым, чем известные способы сборки балочной системы.
Другие цели и преимущества заявленного изобретения будут очевидны из нижеследующего описания.
Сущность изобретения
В заявленном изобретении предложена модульная система из усиленных строительных балок и соединительных элементов, содержащая по меньшей мере одну составную балку с двумя противоположно ориентированными треугольными замкнутыми головными частями и расположенной между указанными двумя замкнутыми головными частями стенкой, проходящей в поперечном направлении, причем каждая из указанных балок состоит из двух отдельных элементов, скомпонованных таким образом, что соответствующие головные части указанных двух элементов вставлены друг в друга, а смежные части указанных двух элементов находятся во взаимно стабилизирующем контакте; а также ряд соединительных элементов, причем по меньшей мере два указанных соединительных элемента соединены с одной из указанных составных балок и с другим конструктивным элементом, находясь с ними в контакте, обеспечивающем передачу усилий.
В данном описании под словом балка понимаем жесткий удлиненный конструктивный элемент, опирающийся на каждом конце и располагающийся с любой подходящей ориентацией, включая горизонтальную ориентацию, вертикальную ориентацию при его использовании в качестве стойки и наклонную ориентацию в случаях, когда он служит стропильной балкой. Под поперечным направлением понимают направление по длине балки, под продольным направлением направление между двумя треугольными головными частями балки, а под боковым направлением - направление между двумя стеновыми частями балки.
Соединительный элемент, который выполняется, как правило, из относительного толстого листового металла, соединен с составной балкой любым подходящим способом, например холодным креплением или сваркой, на том участке балки, который, исходя из технических соображений, требует усиления.
Каждый элемент составной балки имеет первую головную часть, вторую головную часть и стеновую часть, продольно размещенную между указанными первой головной частью и второй головной частью, причем указанные первая и вторая головные части выполнены с соответствующей полкой, проходящей, по существу, в боковом направлении; наклонным участком, проходящим между первым боковым торцом указанной полки и указанной стеновой частью, и наклонной закраиной, идущей от первого бокового торца указанной полки и имеющей значительно меньшую длину, чем длина указанного наклонного участка.
Первая сторона треугольной замкнутой головной части содержит две полки двух элементов составной балки соответственно, а ее вторая и третья стороны содержат наклонный участок одного из элементов составной балки и закраину другого элемента составной балки. На второй и третьей сторонах замкнутой головной части величина угла между наклонным участком и соответствующей ему полкой, по существу, равна величине угла между закраиной и соответствующей ей полкой.
Жесткость вершин головной части первого элемента увеличена за счет головной части второго элемента, в которую вставлена указанная головная часть первого элемента.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления угол между смежными сторонами треугольной замкнутой головной части составляет 60°.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления каждый элемент балки получен холодной прокаткой. Таким образом, изготовление составной балки является автоматизированным процессом с выполнением следующих операций: подача оцинкованного листового
- 2 014454 металла через группу валков холодной прокатки; пробивка в указанном листовом металле отверстий для упрощения присоединения к соединительному элементу или к оборудованию для кондиционирования воздуха, или для пропускания электрических кабелей; гибка указанного листового металла с получением нужной формы или размеров, требуемых для формования первого элемента; повторное выполнение тех же этапов для формования второго элемента; и перемещение, по меньшей мере, указанного второго элемента таким образом, чтобы вставить соответствующие головные части указанных первого и второго элементов друг в друга, для того чтобы смежные части указанных первого и второго элементов оказались во взаимно стабилизирующем контакте и чтобы совместить соответствующие поперечные торцы указанных первого и второго.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения для предотвращения относительного поперечного смещения одного из указанных элементов балки система дополнительно содержит средства соединения соответствующих полок первого и второго элементов балки, такие как «холодные» крепежные детали.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения балочная система дополнительно содержит средства соединения соответствующих стеновых частей первого и второго элементов балки, такие как холодные крепежные детали.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения полка первой головной части элемента балки имеет в боковом направлении большую длину, чем полка второй полочной части.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения первый и второй элементы являются одинаковыми, причем указанный второй элемент ориентирован противоположно указанному первому элементу, при этом первая головная часть второго элемента вставлена во вторую головную часть первого элемента, а первая головная часть первого элемента вставлена во вторую головную часть второго элемента.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения полка первой головной части элемента балки имеет в боковом направлении такую же длину, как полка второй полочной части. Первая головная часть второго элемента вставлена в первую головную часть первого элемента, а вторая головная часть второго элемента вставлена во вторую головную часть первого элемента.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения первая головная часть второго элемента вставлена в первую головную часть первого элемента, а вторая головная часть второго элемента вставлена во вторую головную часть первого элемента.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения линия перехода между наклонным участком и стеновой частью первого элемента и линия перехода между наклонным участком и стеновой частью второго элемента лежат в одной плоскости, параллельной соответствующим полкам.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения соединительный элемент присоединен к составной балке посредством холодных крепежных деталей, контактирующих с соответствующими совмещенными отверстиями, просверленными в соединительном элементе и балке. Таким образом, соединительный элемент можно присоединить к балке без применения сварки, а строители, занятые на сборке балочной системы, не должны проходить специального обучения.
Каждая балка и каждый соединительный элемент могут быть изготовлены из материалов, выбранных из группы, включающей в себя сталь, металлы, сплавы, пластические материалы и композитные материалы.
Соединительный элемент предпочтительно представляет собой готовое изделие, присоединяемое на месте монтажа посредством холодных крепежных деталей.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения балочная система содержит более одного элемента, которые приварены друг к другу.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения соединительный элемент присоединен к составной балке посредством холодных крепежных деталей и ответной пластинчатой вставки, прикрепляемой к указанной балке изнутри.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения соединительный элемент выполнен в виде муфты с заданными поперечными, продольными и боковыми размерами и может полностью охватывать и находиться во взаимном стабилизирующем контакте с участком периметра составной балки, имеющим указанные заданные размеры.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения муфта соединена с двумя лежащими в одной плоскости балками, что позволяет получить относительно легкую комбинированную балку увеличенной поперечной длины, которая может перекрывать значительно большие расстояния и требует меньше креплений, чем балки, применяемые в известных балочных системах. Если поперечная длина комбинированной балки отличается от монтажного размера, то строительный рабочий выполняет подгонку составной балки, телескопически перемещая одну из двух балок, образующих комбинированную балку, относительно муфты и соединяя совмещенные отверстия муфты и соответствующей балки. Если отверстия не совмещаются, то сверлят дополнительные отверстия, а затем в совмещенные отверстия вставляют холодные крепежные детали.
- 3 014454
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения муфта содержит две холоднокатаные части, приваренные друг к другу.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения муфта содержит единственную часть, два смежных края которой приварены друг к другу.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения муфта содержит две смежные полумуфты, соответственно соединенные с двумя боковыми сторонами балки.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения соединительный элемент выполнен только с одной стенкой.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения стенка соединительного элемента существенно короче, чем стенка балки, к которой прикреплен соединительный элемент.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения соединительный элемент содержит пластину, контактирующую со стенкой или полкой балки с передачей усилия.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения соединительный элемент содержит две расположенные под углом пластины и проходящий между ними участок, наклонный относительно указанных двух пластин.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения соединительный элемент дополнительно содержит по меньшей мере одно ребро жесткости.
Согласно одному из вариантов заявленного изобретения соединительный элемент выполнен как соединение, воспринимающее изгибающий момент.
Краткое описание чертежей
На чертежах:
на фиг. 1 показаны в аксонометрии два элемента составной балки, вставляемые друг в друга; на фиг. 2 - вид сбоку составной балки, два элемента которой взаимно вставлены друг в друга;
на фиг. 3 показана в аксонометрии составная балка с отверстиями, просверленными в ее стенке и полках;
на фиг. 4 - вид сбоку составной балки в соответствии с другим вариантом осуществления заявленного изобретения;
на фиг. 5 - вид сбоку составной балки в соответствии с еще одним вариантом осуществления заявленного изобретения;
на фиг. 6 - вид сбоку соединительного элемента, выполненного в виде муфты;
на фиг. 7 - вид сбоку соединительного элемента, представленного на фиг. 6, охватывающего балку, представленную на фиг. 2, и находящегося во взаимном стабилизирующем контакте с ней;
на фиг. 8 - вид сбоку соединительного элемента с одной стенкой;
на фиг. 9 - вид сбоку соединительного элемента с одной стенкой, которая значительно короче, чем стенка балки, с которой он соединен;
на фиг. 10 показан в аксонометрии соединительный элемент, выполненный с возможностью соединения двух балок в поперечном направлении;
на фиг. 11 показан в аксонометрии соединительный элемент, выполненный с возможностью соединения двух балок в продольном направлении;
на фиг. 12 - соединительный элемент, выполненный с возможностью присоединения балки к плоскому конструктивному элементу;
на фиг. 13 - в аксонометрии соединительный элемент, выполненный в виде соединения, воспринимающего изгибающий момент;
на фиг. 14А - в аксонометрии другой вариант исполнения соединительного элемента, выполненного в виде соединения, воспринимающего изгибающий момент;
на фиг. 14В - вертикальный поперечный разрез ответной пластинчатой вставки, разрез выполнен по плоскости А-А на фиг. 14А;
на фиг. 14С - горизонтальный поперечный разрез угловой муфты, выполненный по плоскости В-В на фиг. 14А, содержащий вид сверху ответной пластинчатой вставки, представленной на фиг. 14В;
на фиг. 15 - в аксонометрии соединительный элемент, выполненный с возможностью присоединения балки к ригелю;
на фиг. 16 - в аксонометрии соединительный элемент, выполненный с возможностью осуществления конькового соединения;
на фиг. 17 - в аксонометрии соединительный элемент, обеспечивающий соединение стойки и балки в боковом направлении;
на фиг. 18 - в аксонометрии соединительный элемент, обеспечивающий соединение стойки и балки в вертикальном направлении;
на фиг. 19 - в аксонометрии соединительный элемент, выполненный с возможностью соединения двух взаимно перпендикулярных балок с разными продольными размерами;
на фиг. 20 и 21 - виды соединительных элементов, используемых для присоединения тросов;
на фиг. 22-26 - соединительные элементы, выполненные с возможностью присоединения к соответствующему прогону;
- 4 014454 на фиг. 27 - вид сбоку соединительного элемента, выполненного в виде пластины;
на фиг. 28 представлен на виде сверху другой вариант исполнения соединительного элемента; на фиг. 29 - вид сбоку балки, к которой присоединены два соединительных элемента с фиг. 27; на фиг. 30А - вид сбоку составной балки, к которой присоединена ответная пластинчатая вставка; на фиг. 30В - вид спереди балки с фиг. 30А;
на фиг. 30С - вид спереди двух балок, соединенных посредством соединительного элемента, показанного на фиг. 10;
на фиг. 31 - вид спереди балочной системы, содержащей соединение, воспринимающее изгибающий момент, и коньковое соединение;
на фиг. 32 - вид спереди балочной системы, выполненной с возможностью соединения двух балок, прикрепленных к колоннам;
на фиг. 33 - в аксонометрии балочная система, в которой использовано множество балок и соединительных элементов с компоновкой, аналогичной компоновке балочных систем, известных из уровня техники;
на фиг. 34 - в аксонометрии другая балочная система, в которой использовано множество балок и соединительных элементов, и где по сравнению с компоновкой, представленной на фиг. 33, имеет место больший пролет между стойками, который может быть получен за счет балок и соединительных элементов согласно изобретению;
на фиг. 35 - горизонтальный поперечный разрез соединительного элемента, выполненного с возможностью присоединения балки к стене;
на фиг. 36А - вид сбоку соединительного элемента, имеющего две одинаковых по-разному ориентированных части, приваренных друг к другу для получения муфты с двумя треугольными головными частями;
на фиг. 36В - вид сбоку одной из частей, показанной на фиг. 36А.
Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления
В заявленном изобретении раскрыта новая легкая строительная балка с двумя головными частями треугольной формы, обеспечивающая повышенные устойчивость в боковом направлении и соотношение прочность/вес по сравнению с традиционными двутавровыми балками. Хотя некоторые известные балки и выполняются с треугольными головными частями, изготовленными холодной прокаткой, эти части представляют собой замкнутые треугольники, третью сторону которых невозможно формировать достаточно быстро и автоматизировано из-за отсутствия доступа к ней и из-за того, что валки не могут поддерживать подаваемый листовой металл в процессе его гибки с целью получения замкнутого треугольника. Напротив, балка согласно заявленному изобретению представляет собой составную балку, выполненную из двух отдельных и противоположно ориентированных элементов, собранных таким образом, что соответствующие головные части этих двух элементов вставляются одна в другую. Каждая головная часть представляет собой неполный треугольник, благодаря чему закраина, то есть концевая часть, элемента оказывается в достаточной степени доступной для валков для получения нужной конфигурации этого элемента. Когда одна из головных частей одного элемента вставлена в соответствующую головную часть другого элемента, получается замкнутый треугольник, имеющий двухслойные и, следовательно, обладающие большей жесткостью вершины. Для соединения стенок двух элементов и присоединения балки к соединительному элементу используются холодные крепежные детали, как будет подробнее раскрыто ниже. Сварки при этом не требуется, и, соответственно, изготовление подобной балки и сборка балочной системы, состоящей из одной или нескольких балок согласно изобретению, требуют меньше времени и затрат, чем известные конструкции, причем несущая способность остается, по существу, такой же.
На фиг. 1 представлены в аксонометрии два идущих в поперечном направлении элемента составной балки, вставляемые один в другой. Балка, обозначенная позицией 10, имеет два одинаковых и противоположно ориентированных элемента 5 и 15. В нижеследующем описании будет рассматриваться элемент 5, хотя совершенно понятно, что и второй элемент 15 имеет аналогичную конфигурацию.
Элемент 5 имеет первую головную часть 2, вторую головную часть 12 и стеновую часть 7, продольно проходящую между первой головной частью 2 и второй головной частью 12. Первая головная часть 2 имеет полку 6, проходящую, по существу, в боковом направлении, то есть перпендикулярно к продольно идущей стеновой части 7, наклонный участок 3, идущий от проходящей в поперечном направлении линии перехода 4 первой головной части к линии перехода 8 на одном из боковых концов полки 6, и закраину 13, которая отходит в боковом направлении от линии перехода 11 полки 6 на другом ее поперечном конце. Хотя закраина 13 тоже направлена в сторону линии перехода 4, но ее длина значительно меньше, чем у наклонного участка 3. Вторая головная часть 12 содержит проходящую, по существу, в боковом направлении полку 16, имеющую больший боковой размер, чем полка 6 первой головной части 2, наклонный участок 23, идущий от проходящей в поперечном направлении линии перехода 14 второй головной части к линии перехода 18 на одном из боковых концов полки 16, и закраину 27, которая отходит в боковом направлении от линии перехода 26 полки 16 на другом ее боковом конце. Хотя закраина 27 тоже направлена в сторону линии перехода 14, но ее длина значительно
- 5 014454 меньше, чем у наклонного участка 23.
Угол между закраиной 13 и полкой 6 первой головной части 2, по существу, равен углу между наклонным участком 23 и полкой 16 второй головной части 12. Угол между закраиной 27 и полкой 16 второй головной части 12, по существу, равен углу между наклонным участком 3 и полкой 6 первой головной части 2. Продольный размер от линии перехода 14 до полки 16 второй головной части 12, по существу, равен сумме продольного размера от линии перехода 4 до полки 6 первой головной части 2 и толщины полки 6. Таким образом, когда первая головная часть 2 элемента 5 вставлена во вторую головную часть 12 элемента 15 и когда первая головная часть 2 элемента 15 вставлена во вторую головную часть 12 элемента 5 (ниже говорим в таких случаях, что первая и вторая головные части взаимно вставлены друг в друга), соответствующие части элементов 5 и 15 оказываются во взаимно стабилизирующем контакте - это означает, что, когда к балке 10 приложена какая-либо внешняя сила, приводящая к незначительному смещению элемента 5 относительно элемента 15, какая-то часть элемента 5 может физически контактировать с соответствующей частью элемента 15 и повышать ее устойчивость, или наоборот. Несмотря на то что две части, находящиеся во взаимно стабилизирующем контакте, когда первая и вторая головные части взаимно вставлены одна в другую, не обязательно находятся во взаимном физическом контакте, указанные две части могут находиться в физическом контакте во время приложения внешней силы. Таким образом, взаимно стабилизирующий контакт будет препятствовать дальнейшему перемещению уже смещенной части. Как показано на чертежах, каждая стеновая часть 7 элементов 5 и 15 и каждая соответствующая пара полок 6 и 16, наклонного участка 3 и закраины 27 и наклонного участка 23 и закраины 13 находятся во взаимно стабилизирующем контакте. Поскольку в рассматриваемой балке обеспечен взаимно стабилизирующий контакт между соответствующими частями элементов 5 и 15, толщина листа стали может составлять всего лишь 4 мм, что позволяет использовать машину для холодной прокатки довольно простой конструкции с получением в то же время такой же конструктивной прочности, как у листа стали толщиной 8 мм.
В составной балке 10 также обеспечено усиление жесткости вершин, когда первая и вторая головные части взаимно вставлены одна в другую. Хотя первая и вторая головные части являются неполными треугольниками, когда они вставлены друг в друга, образуется, по существу, замкнутый треугольник. Таким образом, если говорить о нижней составной головной части, то замкнутый треугольник будет ограничен двухслойным основанием, состоящим из полок 6 и 16, первой стороной, представляющей собой наклонный участок 23 элемента 5, и второй стороной, представляющей собой наклонный участок 3 элемента 15. Когда первая головная часть элемента 15 вставлена во вторую головную часть элемента 5, вершины, или закругленные участки, соединяющие две смежные части в области линии перехода, первой головной части элемента 15 приобретают повышенную жесткость благодаря вершинам второй головной части элемента 5, образующим с ними взаимно стабилизирующий контакт. Замкнутый треугольник составной головной части предпочтительно имеет форму равностороннего треугольника, хотя вполне приемлемыми будут и любые другие сочетания углов.
Другое преимущество, обусловленное тем, что составная головная часть образует замкнутый треугольник, состоит в том, что вследствие различия в размерах частей первой и второй головных частей каждая пара линии перехода 4 первой головной части и линии перехода 14 второй головной части лежит в одной плоскости, параллельной полкам 6 и 16. Если бы, в отличие от конструкции согласно изобретению, линия перехода 4 первой головной части и линия перехода 14 второй головной части не лежали бы в одной плоскости, параллельной полкам 6 и 16, то области двух стеновых частей 7 не находились бы во взаимно стабилизирующем контакте. Так, например, если говорить о нижней составной головной части, то линия перехода 14 элемента 5 может находиться ниже линии перехода 4 элемента 15, вследствие чего область стеновой части 7 элемента 5 ниже линии перехода 4 элемента 15 не будет поддерживаться и, следовательно, будет подвержена потере устойчивости в случае приложения достаточно значительных усилий. Таким образом, конфигурация составной головной части в виде замкнутого треугольника согласно изобретению повышает боковую устойчивость балки, что имеет большое значение в условиях воздействия сильных ветров или сейсмических толчков.
На фиг. 2 приведен вид сбоку составной балки 10, которая ориентирована иначе, нежели показанная на фиг. 1. Относительное поперечное смещение элементов 5 и 15 предотвращается путем соединения двух полок 6 и 16 каждой составных головных частей - верхней и нижней - холодными крепежными деталями 41, например винтами, болтами, гайками и заклепками. Для крепления полок предпочтительно использовать глухие заклепки, из-за того, что после их пропускания сквозь соответствующие полки доступ к ним изнутри головной части балки отсутствует. Кроме того, холодные крепежные детали 41 обеспечивают возможность передачи сил растяжения и сжатия, а также моментов от одной полки к другой. Следует иметь в виду, что две смежные полки можно соединить друг с другом посредством любых иных подходящих способов соединения, например точечной сваркой или лазерной сваркой, хотя предпочтительными всё же следует считать холодные крепежные детали ввиду простоты сборки. Две стенки 7 соответствующих элементов 5 и 15 соединены друг с другом посредством холодных крепежных деталей 42, либо иных подходящих соединительных средств, в результате чего появляется
- 6 014454 возможность передачи усилий сдвига от одной стенки к другой.
На фиг. 3 представлена в аксонометрии составная балка 10 и показан примерный вариант расположения просверленных в балке 10 отверстий, посредством которых, как будет описано ниже, соединительные элементы или холодные крепежные детали прикрепляются к балке. Как показано, в стенке 7, рядом с ее передним и задним поперечными торцами 34 и 35, просверлены отверстия 32. В верхней и нижней парах полок 6 (фиг. 2) и 16, рядом с их передними и задними поперечными торцами 38 и 39, просверлены отверстия 36 (для простоты здесь показана только верхняя пара полок). Следует иметь в виду, что стеновые отверстия 32 и полочные отверстия 36 вполне можно выполнить и в других местах, в зависимости от типа соединительного элемента, прикрепляемого к балке 10. Количество отверстий, просверливаемых в какой-либо данной конкретной зоне, зависит от технических соображений например, от толщины листового металла, размеров балки и концентрации напряжений в этой зоне.
Следует также иметь в виду, что составную балку согласно изобретению можно использовать не только в качестве балки, когда она ориентирована таким образом, что поперечным является горизонтальное или наклонное направление, но и в качестве стойки, когда она ориентирована таким образом, что поперечным является вертикальное направление. В нижеследующем описании подразумевается, что имеем дело с балкой, поперечным направлением которой является горизонтальное направление, однако в равной степени применимы и иные варианты ориентации балки.
Учитывая, что элементы 5 и 15 одинаковы, как уже было сказано при рассмотрении фиг. 1, оба эти элемента можно выполнить с использованием технологии холодной прокатки, когда первая и вторая головные части 2 и 12, имеющие вид неполного треугольника, формуются из оцинкованного листового металла. Затраты на производство сварных горячекатаных двутавровых балок значительно выше, так как помимо временных и финансовых затрат на сварку различных частей балки надо учитывать и необходимость цинкования готовой балки. После этого изготавливают составную балку, переворачивая один из элементов. Если сравнивать с представленным, например, на фиг. 1, элемент 15 имеет верхнюю вторую головную часть 12, которая больше, чем его первая нижняя головная часть 2, а элемент 5 имеет верхнюю первую головную часть 2, которая меньше, чем его нижняя вторая головная часть 12. Затем элемент 15 слегка приподнимают до тех пор, пока его нижняя первая головная часть 2 не войдет в нижнюю вторую головную часть 12 элемента 5, а его верхняя головная часть 12 не охватит первую головную часть 2 элемента 5. Далее элемент 15 двигают в поперечном направлении до тех пор, пока передний и задний поперечные торцы 38 и 39 (фиг. 3) элементов 5 и 15 не совместятся, в результате чего элементы 5 и 15 окажутся во взаимно стабилизирующем контакте, будучи взаимно вставлены друг в друга. Отверстия в стенках и полках можно выполнить после того, как два элемента будут вставлены друг в друга или же, согласно другому варианту, в процессе холодной прокатки в соответствии с конкретными техническими соображениями. Все перечисленные выше шаги, требуемые для получения составной балки 10, можно выполнить автоматизировано с применением компьютеризованного оборудования для подачи и разметки.
На фиг. 4 представлен вид сбоку составной балки 40, два элемента которой 44 и 54 не являются одинаковыми - здесь одинаковы верхняя и нижняя головные части 46 и 48, соответственно, элемента 44, а также верхняя и нижняя головные части 56 и 58, соответственно, элемента 54. Головные части элемента 54 меньше, чем у элемента 44, и вставлены в них, в результате чего опять же достигается усиление жесткости вершин, при этом головная часть 56 элемента 54 вставлена в головную часть 46 элемента 44, головная часть 58 элемента 54 вставлена в головную часть 48 элемента 44, а соответствующие части элементов 44 и 54 находятся во взаимно стабилизирующем контакте. Оба элемента 44 и 54 изготавливаются с использованием технологии холодной прокатки, после чего элемент 54 слегка приподнимают до тех пор, пока его головные части 56 и 58 не войдут в соответствующие головные части 46 и 48 элемента 44. После этого элемент 54 смещают до тех пор, пока он в поперечном направлении не совместится с элементом 44.
На фиг. 5 представлен вид сбоку составной балки 60, два элемента которой 64 и 74 неодинаковы и, кроме того, имеют верхние и нижние головные части разных размеров. Верхняя головная часть 76 элемента 74 вставлена в верхнюю головную часть 66 элемента 64, а нижняя головная часть 78 элемента 74 вставлена в нижнюю головную часть 68 элемента 64.
Учитывая, что два элемента составной балки согласно изобретению находятся во взаимно стабилизирующем контакте, вершины верхних и нижних составных головных частей приобретают дополнительную жесткость, а каждая пара линий перехода первой и второй головных частей лежит в одной плоскости, параллельной соответствующим полкам, балка согласно изобретению требует меньше стали, чем известные балки, при той же величине пролета и с достижением такой же несущей способности.
В приведенных ниже табл. Ι-ΙΙΙ балка согласно изобретению (колонка Изобретение) сравнивается с известными из уровня техники двутавровыми балками по таким параметрам, как вес и максимальный прогиб (строка при данной величине требуемого момента инерции (МИ).
- 7 014454
Таблица I.
Пролет 15 м; 8 м по центру; допустимый прогиб - Ь/250; заданный момент инерции - 27204 см4; постоянная нагрузка - 25 кг/м2; временная нагрузка + ветровая нагрузка - 40 кг/м2.
Балка Изобретение 520x120x4 ΙΝΡ400 НЕВ 320 НЕА 340 ΙΡΕ 450 Японский двутавр 400x150
Пролет 15 м 15 м 15 м 15 м 15 м 15 м
кг/метр 57 92,4 127 105 77,6 95,8
% 100 162 222 184 136 168
Таблица II.
Пролет - 20 м; 4 м по центру; допустимый прогиб - Ь/250; заданный момент инерции - 32242 см4; постоянная нагрузка - 25 кг/м2; временная нагрузка + ветровая нагрузка - 40 кг/м2.
Балка Изобретение 550x120x4 ΙΝΡ 425 НЕВ 340 НЕА 360 ΙΡΕ 450 Японский двутавр 400x175
Пролет 20 м 20 м 20 м 20 м 20 м 20 м
кг/метр 58,9 104 134 112 77,6 91,7
% 100 177 228 190 131,7 155,6
Таблица III.
Пролет - 20 м; по центру 8 м; допустимый прогиб - Ь/250; заданный момент инерции - 64484 см4; постоянная нагрузка - 25 кг/м2; временная нагрузка + ветровая нагрузка - 40 кг/м2.
Балка Изобретение 730x120x4 ΙΝΡ 500 НЕВ 450 НЕА 500 ΙΡΕ 550 Японский двутавр 600x190
Пролет 20 м 20 м 20 м 20 м 20 м 20 м
кг/метр 70,1 141 171 155 106 169,4
% 100 201 244 221 151,2 241,6
Как показано в таблицах, балка согласно изобретению отличается значительно меньшим (примерно на 55%) весом по сравнению с известными двутавровыми балками при тех же значениях пролета и требуемого момента инерции. Кроме того, максимальный прогиб балки согласно изобретению тоже существенно меньше.
До настоящего времени балки подвергались действию высоких концентраций напряжений в случае их присоединения сваркой к другим конструктивным элементам - таким, как С-образные или Ζ-образные прогоны, которые рассчитаны на то, чтобы выдерживать вес кровельной опоры или металлического настила. Вследствие наличия сосредоточенных нагрузок требуется предусматривать усиление балок, например, посредством ребер в каждой зоне концентрации напряжений. Усиливающие элементы нужно присоединять к балке и прогону посредством сварки, что еще более увеличивает стоимость, трудоемкость и длительность процесса сборки.
Для балочной системы согласно изобретению стоимость, трудоемкость и длительность сборки указанной балочной системы значительно снижаются в результате применения в ней готового соединительного элемента, который может крепиться к балке посредством холодных крепежных деталей. Кроме того, этот соединительный элемент крепится к какому-либо другому конструктивному элементу, вследствие чего он может обеспечивать передачу усилий или моментов от одного конструктивного элемента к другому. Отверстия, к которым крепятся соединительные элементы, сверлят в стальном листе в процессе изготовления составной балки, как это показано на фиг. 3. Для этих отверстий можно выбрать любую подходящую форму, включая круглую, прямоугольную или овальную. В соответствии с другим вариантом отверстия можно просверлить и на стройплощадке. Отверстия можно просверлить в любой подходящей области стального листа, как в стенке, так и в полке, в зависимости от технических соображений. В результате получают балочную систему, которая оказывается модульной в том смысле, что одну и ту же балку можно использовать для множества вариантов применения, а также ее можно отсоединять от первого соединительного элемента, прикрепляя затем ко второму соединительному элементу. Еще одно достоинство предлагаемой балки состоит в том, что для распределения нагрузки, которую создает какое-либо вновь установленное на конструкции оборудование, например промышленный кондиционер, к балке существующей конструкции можно без сварки прикреплять какой-либо соединительный элемент. По сравнению с известными балочными системами предлагаемая конструкция не требует каких-либо модернизаций, включая связи жесткости или сварку, с целью уменьшения сосредоточенных напряжений, создаваемых вновь установленным оборудованием.
На фиг. 6 представлен вид сбоку соединительного элемента, который в целом обозначен здесь
- 8 014454 позицией 80, в соответствии с одним из вариантов изобретения. Этот соединительный элемент выполнен в виде муфты с заданной поперечной длиной и может полностью охватывать и находиться во взаимно стабилизирующем контакте с участком периметра составной балки, имеющим указанную заданную поперечную длину. Эта муфта может быть образована свариванием вместе двух или более холоднокатаных частей (например, двух симметричных частей) или сваривания двух смежных кромок одной части. В соответствии с другим вариантом, как показано на примере соединительного элемента 80А на фиг. 15, такая муфта может состоять из двух смежных полумуфт, присоединяемых к двум соответствующим боковым сторонам балки.
Как показано на чертеже, соединительный элемент 80 имеет верхнюю треугольную головную часть 82, нижнюю треугольную головную часть 84 и отстоящие друг от друга параллельные стеновые части 86 и 87, которые проходят в поперечном направлении между верхней головной частью 82 и нижней головной частью 84. Головная часть 82 имеет полку 91 и два наклонных участка 93 и 94, идущие от полки 91 к соответствующим стеновым частям 86 и 87. Аналогично, головная часть 84 имеет полку 95 и два наклонных участка 97 и 98, идущие от полки 95 к соответствующим стеновым частям 86 и 87. На заданных участках стенок и полок сверлят отверстия для прикрепления посредством холодных крепежных деталей соединительного элемента 80 к составной балке. Соединительный элемент 80 имеет надлежащие размеры и конфигурацию, способствующие взаимно стабилизирующему контакту с соответствующими обращенными наружу участками составной балки, которые охватывает рассматриваемый соединительный элемент.
На фиг. 7 показан соединительный элемент 80, который охватывает и находится во взаимно стабилизирующем контакте с элементами 5 и 15 составной балки 10. Если дополнительно обратиться к фиг. 1, 2 и 6, можно видеть, что соединительный элемент 80 перемещают в поперечном направлении вдоль балки 10 до тех пор, пока его не установят в некотором заданном месте, где ожидается действие сосредоточенной нагрузки. После того как холодные крепежные детали 71 через соответствующие совмещенные полочные отверстия прикрепят к соответствующим полкам балки 10 и к соединительному элементу 80, а холодные крепежные детали 72 через соответствующие совмещенные стеновые отверстия прикрепят к соответствующим стенкам балки 10 и соединительному элементу 80, части балки и соединительного элемента входят в обеспечивающий передачу усилий взаимно стабилизирующий контакт. Так, например, полка 91 соединительного элемента 60 контактирует с полкой 16 элемента 5, а наклонный участок 98 соединительного элемента 80 контактирует с закраиной 27 элемента 15.
В качестве холодных крепежных деталей 71 используют, как правило, глухие заклепки, а стеновые крепежные детали 72 обычно представляют собой пары болтов, проходящие через совмещенные стеновые отверстия и ввинченные в соответствующие гайки. В качестве полочных крепежных деталей 71 можно также применить болты, которые будут ввинчиваться в ответную пластинчатую вставку 176 (фиг. 14В) с целью создания большего удерживающего усилия. Указанная ответная пластинчатая вставка 176 состоит из короткой пластины 172 и длинной пластины 174, сваренных друг с другом, например, таким образом, чтобы их торцы 176 и 177 одним из поперечных концов соответственно лежали в одной плоскости. Вставка 176 прикреплена к соответствующей паре полок балки посредством крепежных деталей, проходящих сквозь отверстия 171 с внутренней резьбой, выполненные в пластинах 172 и 174. Таким образом, полку заданного соединительного элемента можно прикрепить к длинной пластине 174, которая отстоит на некоторое расстояние от полки балки, посредством полочных крепежных деталей 71, ввинчиваемых в отверстия 179 с внутренней резьбой, выполненной в длинной пластине 174.
На фиг. 8 показан соединительный элемент 100, который выполнен с единственной стенкой 104 и, следовательно, может находиться в обеспечивающем передачу усилий контакте только с одной боковой стороной составной балки. Этот соединительный элемент имеет также наклонные участки 101 и 103, идущие в одном и том же боковом направлении от, соответственно, верхнего и нижнего концов стенки 104, а также верхнюю и нижнюю полки 107 и 109, соответственно отходящие от наклонных участков 101 и 103 через соответствующие вершины 111 и 112. Полки 107 и 109 имеют, по существу, такие же боковые размеры, как и полки балки, к которым прикреплен соединительный элемент 100. Однако, исходя из технических соображений, можно выполнить полки 107 и 108 с боковыми размерами, существенно меньшими, чем у соответствующих полок составной балки.
Таким образом, соединительный элемент 100 может находиться в контакте, обеспечивающем передачу усилий, с обеими головными частями балки.
На фиг. 9 показан соединительный элемент 110, выполненный с возможностью контакта, обеспечивающего передачу усилий, с верхней частью балки на одном ее боковом конце. Соединительный элемент 110 имеет стеновую часть 114, которая существенно короче, чем стенка балки, к которой он прикреплен. Имеются также наклонный участок 101, идущий от верхнего конца стеновой части 114, и полка 107, отходящая от вершины 111, примыкающей к этой наклонной части.
Как показано на фиг. 27, соединительный элемент 45 может представлять собой пластину, которая может, например, находиться в контакте, обеспечивающем передачу усилий, со стенкой или полкой
- 9 014454 балки. На фиг. 29 показана балка 50, содержащая пластины 45А и 45В, присоединенные к стенке элемента 5 и элемента 15, соответственно. Такую балку можно изготовить с тремя или четырьмя элементами, то есть с элементами 5 и 15 и пластинами 45А и/или 45В. В соответствии с другим вариантом балка может быть изготовлена без пластин, при этом пластинчатые соединительные элементы могут быть присоединены к стенке прямо на стройплощадке.
На фиг. 28 в плане показан соединительный элемент 55, который может находиться в частичном контакте, обеспечивающем передачу усилий, с двумя конструктивными элементами. Этот соединительный элемент 55 содержит две пластины 57 и 59, расположенные под углом, например, как показано здесь - перпендикулярно друг другу, и проходящий между ними участок 61, наклонный относительно пластин 57 и 59. Таким образом, пластины 57 и 59 выполнены с возможностью присоединения к двум расположенным под углом конструктивным элементам.
На фиг. 36А и 36В показан соединительный элемент 420, содержащий две одинаковых и по-разному ориентированных части 425 и 428, которые, чтобы быть во взаимно стабилизирующем контакте с составной балкой, сварены друг с другом с образованием муфты с двумя треугольными головными частями 431 и 432. Часть 428 имеет обратное расположение с поворотом на 180° относительно части 25.
Как показано на фиг. 36В, часть 428 содержит стеновой участок 421, верхний и нижний полочные участки 426 и 427, наклонный участок 423, проходящий от бокового края 429 полочного участка 427 к нижнему продольному краю 422 стенового участка 421, наклонный участок 434, проходящий от верхнего продольного края 432 стенового участка 421 к боковому краю 439 полки 426 и, по существу, симметричный наклонному участку 423, и наклонную закраину 438, отходящую от бокового края 442 полки 427 и расположенную под тем же углом относительно полки 427, что и наклонный участок 434 относительно полки 426. Длины наклонных участков 434 и 438, один из которых принадлежит части 425, а другой - части 428, выбирают таким образом, чтобы они перекрывались внахлест, когда часть 428 имеет обратное расположение с поворотом на 180° относительно части 425, что дает возможность выполнять сварные точки 435А и 435В между двумя наклонными участками 434 и 438, как показано на фиг. 36А. Каждая пара полок 426 и 427 будет находиться во взаимном контакте, обеспечивающем передачу усилий, благодаря холодным крепежным деталям, которые будут также ввинчиваться в отверстия, просверленные в соответствующих полках составной балки, присоединенной к соединительному элементу 420.
На фиг. 10-26 и 35 показаны типовые соединительные элементы, которые можно крепить холодными крепежными деталями к балке согласно изобретению. Эти соединительные элементы, которые обычно представляют собой готовые изделия, могут находиться в передающем усилия контакте с двумя боковыми концами балки, как это показано на фиг. 6, или только с ее одним боковым концом, как показано на фиг. 8. Всякий соединительный элемент будем называть присоединенным к составной балке в случаях, когда он имеет форму, аналогичную форме некоторого участка указанной балки, находится в передающем усилия контакте с указанной балкой и прикреплен к указанной балке холодными крепежными деталями и/или сваркой. Следует иметь в виду, что любой из соединительных элементов может быть выполнен иначе, нежели иллюстрируемые здесь элементы, то есть с иной формой, ориентацией, размерами, толщиной, количеством крепежных деталей и расположением последних.
На фиг. 10 показан соединительный элемент 120, используемый для соединения двух балок 122А и 122В с одинаковыми профилями, то есть с одинаковыми продольными и боковыми размерами. Из-за размерных и весовых ограничений транспортного оборудования транспортировка балки со значительной поперечной длиной, например порядка 20 м, экономически не выгодна. Следовательно, можно доставить на стройплощадку две более короткие балки, а затем быстро соединить их друг с другом посредством соединительного элемента 120 и холодных крепежных деталей 71 и 72 прямо на месте, за счет чего поперечную длину составной балки можно увеличивать, не прибегая к сварке, в отличие от способов, известных из уровня техники. Полочные крепежные детали 71 служат для присоединения верхней и нижней полок 122 и 124 соединительного элемента, соответственно, к верхней и нижней полкам балки, а стеновые крепежные детали 72 - для присоединения одной или более стенок 126 соединительного элемента к соответствующим стенкам балки с получением соединения, работающего на сдвиг. Здесь применены четыре вертикальных ряда холодных крепежных деталей 71 и 72, два из которых служат для прикрепления к совмещенным отверстиям балки 122А и соединительного элемента 120, а два других - для прикрепления к совмещенным отверстиям балки 122В и соединительного элемента 120.
Если по какой-то причине отверстия в балке и соединительном элементе 120 окажутся не совмещенными, строительный рабочий всё равно будет располагать, благодаря модульному исполнению предлагаемой балочной системы, достаточно гибкими возможностями для изменения положения балки или соединительного элемента таким образом, чтобы обеспечить их соединение друг с другом. Так, например, можно произвести телескопическое поперечное смещение балки до достижения совмещенности ее отверстий с соответствующими отверстиями в соединительном элементе 120. Как вариант, можно отверстиям соединительного элемента 120 придать удобную, например эллиптическую, форму, в результате чего при незначительном поперечном смещении балки часть отверстия
- 10 014454 соединительного элемента окажется открытой в достаточной степени для вхождения холодной крепежной детали, пропущенной через соответствующее отверстие в балке, даже если другая часть указанного отверстия соединительного элемента перекрыта боковой поверхностью балки. Если отверстия в балке не могут быть совмещены с отверстиями в соединительном элементе, можно просверлить в боковой поверхности балки дополнительные отверстия. Следует заметить, что рассматриваемые далее соединительные элементы других типов тоже можно перемещать прямо на площадке, чтобы быстро и просто соединить балку и выбранный соединительный элемент.
В соответствии с другим вариантом, представленным на фиг. 30А-30С, соединительный элемент 120 можно использовать для соединения балок 122 А и 122В посредством верхней и нижней ответных пластинчатых вставок 127 и 128, соответственно. На фиг. 30А приведен вид сбоку соединительного элемента 120, соединенного с балкой 122А посредством вставок 127 и 128. Перед сборкой указанные вставки прикрепляют к полкам балки 122А посредством крепежных деталей 71, как показано на фиг. 30В. Затем прикрепляют соединительный элемент 120 к балке 122А посредством вставок 127, 128 и удлиненных полочных крепежных деталей 181 (см. фиг. 30С), а также стеновых крепежных деталей (не показаны), которые проходят сквозь отверстие 129, выполненное в стенке соединительного элемента 120, и отверстие 32, просверленное в стенке балки 122А. Далее балку 122В после того, как она будет вставлена в соединительный элемент 120, размещают в непосредственной близости от балки 122А, а затем соединительный элемент 120 прикрепляют к вставкам 127, 128 и к полкам балки 122В посредством удлиненных крепежных деталей 181 и стеновых крепежных деталей. Можно разместить балки 122 А и 122В в непосредственной близости друг от друга до того, как соединительный элемент 120 будет надвинут на две балки и присоединен.
На фиг. 11 показан соединительный элемент 130, предназначенный для соединения четырех балок, при этом посредством указанного элемента 130 две пары смежных балок соединяются в поперечном направлении, а две другие пары смежных балок соединяются в продольном направлении. Соединительный элемент содержит собственно соединительный элемент 120, представленный на фиг. 10, и две пластины 132 и 134, соединенные, соответственно, с верхней и нижней полками 122 и 124 соединительного элемента 120. Полочные крепежные детали 71 служат для соединения верхней и нижней пластин 132, 134, верхней и нижней полок 122, 124 соединительного элемента 120 и верхней и нижней полок двух поперечно соединенных балок. Две пары смежных балок соединены поперечно, как было раскрыто выше применительно к соединительному элементу 120. Две пары смежных балок соединены продольно посредством присоединения нижней пластины 134 верхнего соединительного элемента 130 к верхней пластине 132 нижнего соединительного элемента 130 холодными крепежными деталями, проходящими сквозь совмещенные отверстия 137 в пластинах, которые отстоят на некоторое расстояние в боковом направлении от полочных крепежных деталей 71.
На фиг. 12 показан соединительный элемент 140, посредством которого балка, например, в виде стойки прикрепляется к какому-либо конструктивному элементу типа фундамента или колонны. Этот соединительный элемент 140 содержит собственно соединительный элемент 80 в виде муфты, присоединенный к одному из поперечных торцов балки 145. Продольные свободные края 142 соединительного элемента 80, то есть края, отходящие от балки 145, приваривают к конструкционной торцевой плите 146, по существу, перпендикулярной стенке 7 балки 145. Затем опирают плиту 146 на конструктивный элемент 148 и прикрепляют ее к нему посредством соединительных средств 149 с обеспечением конструкционной прочности, достаточной для сопротивления всем ожидаемым усилиям и моментам, которые могут воздействовать на балку 145. Следует иметь в виду, что в любой балочной системе согласно заявленному изобретению должен будет неизменно применяться соединительный элемент 140 для прикрепления к конструктивному элементу.
На фиг. 13 показан соединительный элемент 150, предназначенный для соединения вертикальной балки 154 и горизонтальной балки 150 посредством соединения, воспринимающего изгибающий момент. Этот соединительный элемент 150 содержит две угловые муфты 152 и 153, присоединенные, соответственно, к балкам 154 и 158 посредством полочных крепежных деталей 71 (например, глухих заклепок) и стеновых крепежных деталей 72 (например, болтов с соответствующими гайками). Угловые муфты 152 и 153 имеют две отстоящие друг от друга трапецеидальные стенки 159, выполненные таким образом, что их удаленный торец 161, то есть торец, удаленный от угла, расположен, по существу, продольно, а их ближний торец 163, то есть торец, находящийся ближе к углу, наклонен относительно удаленного торца 161, например, на угол приблизительно в 45°. Угловые муфты 152 и 153 имеют также длинную полку 164 и короткую полку 166, проходящие между удаленным торцом 161 и ближним торцом
163. Наклонные торцевые пластины 167 и 168, соответственно, опираются на ближний торец 163 и полки
164, 166 угловых муфт 152 и 153 и приварены к ним. Кроме того, две наклонные торцевые пластины 167 и 168 скреплены друг с другом болтами. Пространство внутри угловой муфты, между ее ближним торцом и ближним поперечным торцом соответствующей балки, находящейся с ней в передающем усилия контакте, является полым.
На фиг. 14А-14С представлен соединительный элемент 170, оснащенный ответной пластинчатой
- 11 014454 вставкой 176 и предназначенный для соединения вертикальной балки 154 и горизонтальной балки 158 посредством соединения, воспринимающего изгибающий момент. Соединительный элемент 170, выполненный аналогично соединительному элементу 150, представленному на фиг. 13, содержит две угловые муфты 182 и 183, присоединенные, соответственно, к балкам 154 и 158 посредством удлиненных полочных крепежных деталей 181, вставленных в соответствующие отверстия 171 и 179 с внутренней резьбой, выполненные в ответной пластинчатой вставке 176, а также посредством стеновых крепежных деталей 72. Короткая пластина 172 вставки 176 прикреплена к полкам 6 и 16 соответствующей балки, которые являются смежными с длинной полкой 184 соединительного элемента 170. Длинная пластина 174 вставки 176 отходит проксимально от ближнего торца короткой пластины 172 и этим обеспечивает возможность зафиксировать участок полки 184 соединительного элемента 170, не прилегающий к полкам балки. Таким образом, соединительный элемент 170 в состоянии выдерживать относительно большие действующие на него усилия. Угловые муфты 182 и 183 имеют две разнесенных трапецеидальных стенки, выполненных подобно стенке 159 на фиг. 13, но с большим поперечным размером.
На фиг. 15 показан соединительный элемент 190, обеспечивающий присоединение балки 194 к ригелю 195, например к периметральной балке или к стропильной балке. Соединительный элемент 190 содержит муфту 80А, присоединенную к поперечному торцу балки 194, муфту 80В, которая присоединена к промежуточному участку ригеля 195 и, по существу, перпендикулярна муфте 80А, торцевую плиту 197, приваренную к двум стенкам муфты 80А и проходящую между ними в боковом направлении, и плиту 198, приваренную к середине торцевой плиты 197 и смежной стенки муфты 80В и отходящую от них в поперечном направлении.
На фиг. 16 показан соединительный элемент 200, используемый в качестве конькового соединения, например, на вершине таких конструкций, как верх кровли. Соединительный элемент 200 содержит две торцевые плиты 201 и 202, скрепленные друг с другом болтами, две симметричные муфты 204 и 205, приваренные, соответственно, к плитам 201 и 202, и две пары симметричных треугольных ребер 207 и 208. Указанные ребра жесткости 207 и 208 ориентированы, как правило (но не обязательно), таким образом, что их нижние торцы, соответственно, 217 и 218 параллельны нижележащей поверхности земли. Ближние поперечные торцы муфт 204 и 205 срезают под заданным углом, а затем помещают ближние торцы в упор к соответствующей торцевой плите и приваривают к ней. Каждое из ребер 207 и 208, предназначенных для усиления соединительного элемента 200, приваривают к соответствующей полке соединительного элемента и к соответствующей торцевой плите таким образом, чтобы короткая сторона ребра жесткости соприкасалась с торцевой плитой, а длинная сторона - с полкой соединительного элемента. Затем вставляют балки 212 и 214 в соответствующие муфты 204 и 205 и присоединяют их к этим муфтам. Применение соединительного элемента 200 обеспечивает заданную величину угла между балками 212 и 214 и конструктивную целостность конькового соединения.
На фиг. 17 показан соединительный элемент 220, предназначенный для присоединения стойки 225 к балке 228. Соединительный элемент 220 содержит собственно соединительный элемент 140 с фиг. 12, снабженный торцевой плитой 146, два соединительных элемента 55 с фиг. 28 и несколько предварительно приваренных ребер жесткости 229. Соединительный элемент 140 присоединен к поперечному торцу балки 228, а каждый соединительный элемент 55 присоединен к соответствующему боковому торцу стойки 225. У каждого бокового торца стойки 225 пластина 59 присоединена посредством холодных крепежных деталей к стенке стойки 225, часть 61 упирается в соответствующий наклонный участок головной части стойки 225, а пластина 57 присоединена посредством холодных крепежных деталей к торцевой плите 146 (см. фиг. 28). Несколько горизонтально расположенных ребер 229 (в данном примере - три) приварены к обеим пластинам 57 и 59.
На фиг. 18 показан соединительный элемент 230, также предназначенный для присоединения стойки 225 к балке 228. Тогда как соединительный элемент 220, представленный на фиг. 17, обеспечивает соединение стойки и балки в боковом направлении, здесь соединительный элемент 230 обеспечивает соединение стойки и балки в вертикальном направлении. Другими словами, соединительный элемент 230 идентичен соединительному элементу 220, с той разницей, что он имеет иную ориентацию и снабжен элементом 140, представленным на фиг. 12, двумя соединительными элементами 55, представленными на фиг. 28, и несколькими предварительно приваренными ребрами жесткости 229.
На фиг. 19 показан соединительный элемент 240, предназначенный для соединения двух взаимно перпендикулярных балок 242 и 244 с разными продольными размерами. Этот соединительный элемент содержит одностеночный соединительный элемент 100, представленный на фиг. 8, и плоскую часть 245 переменной формы. Указанная плоская часть 245 переменной формы имеет прямоугольный участок 246, присоединенный к стенке балки 242, и удлиненный участок 248, приваренный к соединительному элементу 100, по существу, у поперечной средней линии последнего. Иначе говоря, поперечный торец части 245 переменной формы приварен к наклонным участкам 101 и 103 и к стенке 104 соединительного элемента 100.
- 12 014454
На фиг. 20 и 21 показаны соединительные элементы 250 и 260, соответственно, предназначенные для присоединения тросов. Показанный на фиг. 20 соединительный элемент 250 содержит одностеночный соединительный элемент 100, представленный на фиг. 8, усиливающий элемент 251, проходящий в продольном направлении вдоль средней линии стенки 104 соединительного элемента 100 и приваренный к ней, и лежащие в одной плоскости пластины 253 и 254, симметричные относительно усиливающего элемента 251 и отходящие в боковом направлении от стенки 104. Пластины 253 и 254 приварены как к стенке 104, так и к усиливающему элементу 251, и в них просверлено по единственному соответствующему отверстию, с которыми могут взаимодействовать крючковидные концы 259 соответствующих тросов 256 и 257, усиливающих конструкцию при ветровых нагрузках. На фиг. 21 показан соединительный элемент 260, содержащий Г-образную часть 265, соединенную со стенкой балки 252. Полка 267 этой части 265 отходит в боковом направлении от стенки балки 252, и в ней выполнены два отверстия, в которые могут входить крючковидные концы 259 соответствующих тросов 256 и 257.
На фиг. 22-26 изображены соединительные элементы, которые присоединены к соответствующим прогонам. Посредством соответствующего числа соединительных элементов к балке можно присоединять любое требуемое число прогонов.
На фиг. 22 показан соединительный элемент 270, содержащий собственно соединительный элемент 80 согласно фиг. 6, присоединенный к балке 272, и усиливающий элемент 278, идущий в продольном направлении вдоль средней линии стенки 86 соединительного элемента 80 и приваренный к ней. Стенка 274 швеллерного прогона 275 присоединена к усиливающему элементу 278 таким образом, что один из поперечных торцов 279 прогона упирается в стенку 86 соединительного элемента 80.
На фиг. 23 показан соединительный элемент 280, выполненный в виде Г-образной конструкции 284, полка 286 которой присоединена к стенке балки 282. Полка же 287, перпендикулярная ветви 286 и имеющая такие же размеры, присоединена к стенке 274 швеллерного прогона 275.
На фиг. 24 показан соединительный элемент 290, содержащий два собственно соединительных элемента 110 согласно фиг. 9, присоединенные к двум боковым сторонам балки 292. Пластина 295 приварена перпендикулярно к стенке 114 соответствующего соединительного элемента 110 и имеет такой же, как у этой стенки, продольный размер. К нижнему торцу стенки 114 и пластине 295 приварено треугольное ребро жесткости 298. В результате два лежащих в одной плоскости швеллерных прогона 275 могут быть присоединены к соединительному элементу 290, при этом стенка 274 прогона 275 соединяется с соответствующей пластиной 295 и упирается в стенку 114.
На фиг. 25 показан соединительный элемент 300, содержащий собственно соединительный элемент 110 согласно фиг. 9, присоединенный к балке 302, треугольное ребро жесткости 303 и прямоугольную пластину 45. Сторона 304 ребра 303 приварена к полке 107 соединительного элемента 110, а сторона 307 ребра 303 приварена к пластине 45, которая может быть также приварена к полке 107. Пластина 45, в свою очередь, присоединена к стенке 309 Ζ-образного швеллера 305.
На фиг. 26 показан соединительный элемент 310, содержащий две взаимно перпендикулярных пластины 45С, 45Ό и треугольное ребро жесткости 303, приваренное к указанным пластинам. Пластина 45С присоединена к полкам балки, а пластина 45В - к стенке 309 Ζ-образного швеллера 305.
На фиг. 35 показан соединительный элемент 450, который может быть присоединен как к составной балке 110, так и к стене 455. Соединительный элемент 450 имеет две симметричные части 460 и 465. Каждая из указанных частей содержит стеновой участок 462, соединенный со смежной стенкой 7 балки 10 крепежными деталями 72, примыкающую к стене 455 пластину 466, присоединенную к ней холодными крепежными деталями 457, и наклонный участок 464, проходящий между стеновым участком 462 и примыкающей к стене пластиной 466 и находящийся во взаимно стабилизирующем контакте с наклонным участком или закраиной балки 10.
Архитекторам и инженерам-строителям, разрабатывающим конструкцию, которая поддерживается балочной системой согласно изобретению, предоставлен самый широкий выбор возможностей. Они могут выбирать разнообразные комбинации рассмотренных выше балок и соединительных элементов, основываясь на расчетных нагрузках и концентрациях напряжений. Несущую способность балочной системы тоже можно изменять, меняя толщину листового металла, из которого изготовлена балка или соединительный элемент, или количество и расположение холодных крепежных деталей, используемых для присоединения балки к соединительному элементу.
В балочной системе 250, показанной, например, на фиг. 31, самая высокая концентрация напряжений обнаруживается вблизи угла 355 соединительного элемента 150 (фиг. 13), обеспечивающего соединение, воспринимающее изгибающий момент. Соединительный элемент 150 присоединен к стойке 154 и к стропильной балке 214, при этом стойка 154 присоединена к соединительному элементу 140, закрепленному на фундаменте. Две стропильных балки 212 и 214 соединены друг с другом посредством соединительного элемента 200 (фиг. 16). Концентрацию напряжений в соединительном элементе 150 можно снизить, увеличивая толщину листового металла, из которого изготовлен соединительный элемент 150. В отличие от этой конструкции, в известных из уровня техники соединениях, воспринимающих изгибающий момент, для уменьшения концентрации напряжений в указанных
- 13 014454 соединениях было необходимо увеличивать толщину значительно более длинных стропильных балок целиком, что требовало проведения довольно трудоемких и дорогостоящих сборочных операций. Уменьшить концентрацию напряжений в соединительном элементе 150 можно также путем увеличения поперечного размера его угловых муфт. Концентрация напряжений возрастает, когда крепежные детали, служащие для присоединения смежной стропильной балки, находятся ближе к углу 355 соединения, воспринимающего изгибающий момент, что требует применения большего числа таких крепежных деталей. Таким образом, концентрация напряжений, воздействующих на холодные крепежные детали, снижается путем увеличения поперечного размера угловых муфт.
В балочной системе 360, представленной на фиг. 32, где показан соединительный элемент 120 (фиг. 10), присоединенный к двум балкам 10, которые, в свою очередь, присоединены к двум колоннам (не показаны) посредством соответствующих соединительных элементов 140 (фиг. 12), наивысшая концентрация напряжений обнаруживается в соединительном элементе 120, расположенном между двумя балками 10. Уменьшить концентрацию напряжений можно, увеличив толщину соединительного элемента 120, вместо того чтобы увеличивать толщину балок 10, как это делалось до настоящего времени в известных балочных системах.
На фиг. 33 показан примерный вариант балочной системы 380, собранной из множества балок и соединительных элементов рассмотренных выше типов. Следует отметить, что вполне можно применить и любые иные подходящие балки и соединительные элементы. Компоновка системы 380 по существу та же, что и у систем, известных из уровня техники, однако количество используемой стали и затраты на сборку системы 380 существенно меньше, чем для известных систем, благодаря применению составных балок и соединительных элементов согласно изобретению.
Рассматриваемая система 380 содержит множество стоек 225, причем некоторые из них отстоят друг от друга на расстояние Ь, а некоторые другие - на расстояние 2Ь. Передний ряд 382 состоит из 6-ти стоек, центральный ряд 384 из 5-ти стоек и крайний боковой ряд 386 - тоже из 5-ти стоек. Каждая стойка 225 присоединена к фундаменту посредством соответствующего соединительного элемента 140 (фиг. 12). К стойке 225 присоединена стропильная балка 212 или 214 посредством соединения, воспринимающего изгибающий момент, для которого применен соединительный элемент 150 (фиг. 13). Соединительный элемент 200 (фиг. 16) служит для соединения пары стропильных балок 212 и 214, причем по одной паре стропильных балок размещено вдоль каждого бокового ряда таким образом, что множество пар стропильных балок оказываются взаимно параллельными.
Для присоединения соединительного элемента 200 к соответствующей центральной стойке 225°С, к нижнему краю ребер жесткости 207 и 208 (фиг. 16), усиливающих соединительный элемент 200, приваривают горизонтально ориентированную пластину. Затем присоединяют соединительный элемент 140 к самому верхнему участку центральной стойки 225°С таким образом, чтобы пластина 146 соединительного элемента 140 была обращена вверх и прикреплялась холодными крепежными деталями к пластине, приваренной к ребрам жесткости 207 и 208. Предусмотрено множество прогонов 305, расположенных перпендикулярно множеству стропильных балок, что обеспечивает поддержание металлического настила. Имеется соединительный элемент 300 (фиг. 25), используемый для присоединения прогона 305 к каждой стропильной балке, вдоль которой он проходит и посредством которой осуществляется его поддержка. Когда какой-либо прогон прикреплен к соединению, воспринимающему изгибающий момент, например, вдоль переднего ряда 382, используется соединительный элемент 381, содержащий соединительный элемент 150, в котором к полке 164 угловой муфты 153 (фиг. 13) приварено ребро жесткости 303 (фиг. 25), которое также приварено к пластине 45, присоединенной к стенке 309 прогона 305. Поперечная балка 10, такая как идущая вдоль крайнего бокового ряда 386, присоединяется к каждой стойке 225 посредством соединительного элемента 389, содержащего первый соединительный элемент 80 (фиг. 6), присоединенный к стойке, второй соединительный элемент 80, присоединенный к поперечной балке, и горизонтально расположенную пластину 198 (фиг. 15), приваренную к приблизительно поперечной средней линии первого соединительного элемента и к приблизительно продольной средней линии второго соединительного элемента. С соединительным элементом 260 (фиг. 21) взаимодействуют специальные тросы, обеспечивающие сопротивление ветровым нагрузкам.
На фиг. 34 изображен примерный вариант балочной системы 390, собранной из множества таких же балок и соединительных элементов, как используются в системе 380 на фиг. 33. За счет повышенных боковой устойчивости и соотношения прочности и веса составных балок согласно изобретению по сравнению с традиционными двутавровыми балками, а также за счет использования соединительных элементов, которые находятся в обеспечивающем передачу усилий контакте с балками, балка с довольно небольшой толщиной листового металла, например 4 мм, может перекрывать, без применения дополнительных связей жесткости или перекрестных связей, расстояние, которое намного больше максимального свободного пролета для известных балок, например 25 м. Как показано на чертеже, в балочной системе 390 использовано то же количество стоек 225 вдоль переднего ряда 382, например, шесть, что и в системе 380 на фиг. 33, но центральный ряд 384 состоит в данном случае только из 2-х
- 14 014454 стоек, а крайний боковой ряд 386 - всего из 3-х стоек. Таким образом, пролет вдоль крайнего бокового ряда 386 может достигать 4Ь. Кроме того, отпадает необходимость в поперечных балках.
Несмотря на то что здесь в порядке иллюстрации были описаны лишь некоторые из возможных вариантов осуществления изобретения, должно быть совершенно очевидно, что это изобретение может быть реализовано с использованием самых разнообразных модификаций, изменений и регулировок, а также многочисленных эквивалентов или альтернативных технических решений, которые доступны специалистам в данной отрасли, при условии сохранения при этом сущности и объема изобретения, определяемых нижеследующими пунктами формулы.

Claims (33)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Модульная система из усиленных строительных балок и соединительных элементов, содержащая:
    а) по меньшей мере одну составную балку, имеющую две противоположно ориентированные треугольные замкнутые головки и идущую в поперечном направлении стенку, которая в продольном направлении расположена между указанными двумя замкнутыми головками; при этом каждая указанная балка состоит из двух вставленных друг в друга отдельных элементов, выполненных таким образом, что соответствующие головные части указанных двух элементов содержат полку, идущую в боковом направлении, при этом все пары смежных частей указанных двух элементов находятся, соответственно, во взаимно стабилизирующем контакте, образуя каждую из указанных треугольных замкнутых головок; и
    б) несколько соединительных элементов, при этом по меньшей мере два из указанных соединительных элементов соединены с одной из указанных составных балок и другим конструктивным элементом и находятся с ними в контакте, обеспечивающем передачу усилий, причем по меньшей мере один из указанных соединительных элементов соединен с полкой и стенкой составной балки посредством соединения, воспринимающего изгибающий момент.
  2. 2. Модульная система по п.1, в которой соединительный элемент посредством соединения, воспринимающего изгибающий момент, присоединен к двум составным балкам для формирования комбинированной балки, причем указанная комбинированная балка является раздвижной в поперечном направлении.
  3. 3. Модульная система по п.1, в которой соединительный элемент, присоединенный к составной балке посредством соединения, воспринимающего изгибающий момент, содержит по меньшей мере один участок с такой же или большей толщиной, чем у соответствующего участка составной балки, с которой он находится в контакте, обеспечивающем передачу усилий.
  4. 4. Модульная система по п.1, в которой каждый элемент составной балки содержит первую головную часть, вторую головную часть и стеновую часть, продольно расположенную между указанными первой головной частью и второй головной частью, причем указанные первая и вторая головные части выполнены с соответствующей полкой, расположенной, по существу, в боковом направлении, наклонным участком, идущим от первого бокового края указанной полки к указанной стеновой части, и наклонной закраиной, идущей от первого бокового края указанной полки и имеющей значительно меньшую длину, чем длина указанного наклонного элемента.
  5. 5. Модульная система по п.4, в которой первая и вторая головные части соответственно выполнены с одной, отходящей, по существу, в боковом направлении полкой, причем первая сторона треугольной замкнутой головки содержит две полки двух соответствующих элементов составной балки, а ее вторая и третья стороны содержат наклонный участок одного из элементов составной балки и закраину другого элемента составной балки.
  6. 6. Модульная система по п.5, в которой у второй и третьей сторон замкнутой головки угловое расстояние между наклонным участком и соответствующей ему полкой, по существу, равно угловому расстоянию между закраиной и соответствующей ей полкой.
  7. 7. Модульная система по п.5, в которой смежные стороны треугольной замкнутой головки отстоят друг от друга на угловое расстояние 60°.
  8. 8. Модульная система по п.5, в которой каждый элемент балки получен холодной прокаткой.
  9. 9. Модульная система по п.1, дополнительно содержащая средства соединения соответствующих полок первого и второго элементов балки для предотвращения относительного поперечного смещения одного из указанных элементов балки.
  10. 10. Модульная система по п.9, в которой средства соединения полок представляют собой холодные крепежные детали.
  11. 11. Модульная система по п.4, дополнительно содержащая средства соединения соответствующих стеновых частей первого и второго элементов балки.
  12. 12. Модульная система по п.11, в которой средства соединения стенок представляют собой холодные крепежные детали.
  13. 13. Модульная система по п.4, в которой полка первой головной части имеет в боковом
    - 15 014454 направлении большую длину, чем полка второй полочной части.
  14. 14. Модульная система по п.13, в которой первый и второй элементы являются одинаковыми, причем указанный второй элемент ориентирован противоположно относительно указанного первого элемента, при этом первая головная часть второго элемента вставлена во вторую головную часть первого элемента, а первая головная часть первого элемента вставлена во вторую головную часть второго элемента.
  15. 15. Модульная система по п.4, в которой полка первой головной части имеет в боковом направлении такой же размер, как полка второй полочной части.
  16. 16. Модульная система по п.15, в которой первая головная часть второго элемента вставлена в первую головную часть первого элемента, а вторая головная часть второго элемента вставлена во вторую головную часть первого элемента.
  17. 17. Модульная система по п.13, в которой первая головная часть второго элемента вставлена в первую головную часть первого элемента, а вторая головная часть второго элемента вставлена во вторую головную часть первого элемента.
  18. 18. Модульная система по п.1, в которой жесткость вершин головной части первого элемента усилена головной частью второго элемента, в которую вставлена указанная головная часть первого элемента.
  19. 19. Модульная система по п.18, в которой линия перехода между наклонным участком и стеновой частью первого элемента и линия перехода между наклонным участком и стеновой частью второго элемента лежат в одной плоскости, параллельной соответствующим полкам.
  20. 20. Модульная система по п.1, дополнительно содержащая соединительный элемент, присоединенный к стенке составной балки посредством соединения, работающего на сдвиг.
  21. 21. Модульная система по п.1 или 20, в которой соединительный элемент присоединен к составной балке посредством холодных крепежных деталей, входящих в соответствующие совмещенные отверстия, выполненные в соединительном элементе и балке.
  22. 22. Модульная система по п.21, в которой соединительный элемент представляет собой готовое изделие, присоединяемое по месту посредством холодных крепежных деталей.
  23. 23. Модульная система по п.21, в которой соединительный элемент содержит части в количестве более одной, приваренные друг к другу.
  24. 24. Модульная система по п.21, в которой к составной балке посредством холодных крепежных деталей присоединен соединительный элемент, а изнутри к указанной балке прикреплена ответная пластинчатая вставка.
  25. 25. Модульная система по п.21, в которой соединительный элемент выполнен в виде муфты с заданными поперечными, продольными и боковыми размерами и полностью охватывает участок периметра составной балки, имеющий указанные заданные размеры, и находится с ним во взаимно стабилизирующем контакте.
  26. 26. Модульная система по п.25, в которой муфта содержит две холоднокатаные части, приваренные друг к другу.
  27. 27. Модульная система по п.25, в которой муфта содержит единственную часть, два смежных края которой приварены друг к другу.
  28. 28. Модульная система по п.27, в которой муфта содержит две смежные полумуфты, присоединенные к двум соответствующим боковым сторонам балки.
  29. 29. Модульная система по п.21, в которой соединительный элемент выполнен только с одной стенкой.
  30. 30. Модульная система по п.29, в которой стенка соединительного элемента существенно короче, чем стенка балки, к которой прикреплен этот соединительный элемент.
  31. 31. Модульная система по п.21, в которой соединительный элемент содержит пластину, находящуюся в обеспечивающем передачу усилий контакте со стенкой или полкой балки.
  32. 32. Модульная система по п.31, в которой соединительный элемент содержит две расположенных под углом пластины и участок, проходящий между указанными двумя пластинами, наклоненный относительно этих пластин.
  33. 33. Система по п.21, в которой соединительный элемент дополнительно содержит по меньшей мере одно ребро жесткости.
EA200801830A 2006-02-12 2007-02-12 Модульная система из усиленных строительных балок и соединительных элементов EA014454B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IL173661A IL173661A0 (en) 2006-02-12 2006-02-12 Structural beam and method of using
PCT/IL2007/000194 WO2007091274A1 (en) 2006-02-12 2007-02-12 Modular reinforced structural beam and connecting member system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200801830A1 EA200801830A1 (ru) 2009-02-27
EA014454B1 true EA014454B1 (ru) 2010-12-30

Family

ID=38169629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200801830A EA014454B1 (ru) 2006-02-12 2007-02-12 Модульная система из усиленных строительных балок и соединительных элементов

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20090007520A1 (ru)
EP (1) EP1989364A1 (ru)
JP (1) JP2009526150A (ru)
KR (1) KR20080091806A (ru)
CN (1) CN101384777A (ru)
CA (1) CA2640189A1 (ru)
EA (1) EA014454B1 (ru)
IL (1) IL173661A0 (ru)
WO (1) WO2007091274A1 (ru)
ZA (1) ZA200806918B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU172871U1 (ru) * 2016-12-07 2017-07-28 Сергей Михайлович Черков Металлокомпозитная балка

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8312678B1 (en) * 2009-07-23 2012-11-20 Haddock Robert M M Roof framing structure using triangular structural framing
US10054336B2 (en) 2010-03-03 2018-08-21 Robert M. M. Haddock Photovoltaic module mounting assembly
US8800239B2 (en) * 2010-04-19 2014-08-12 Weihong Yang Bolted steel connections with 3-D jacket plates and tension rods
US9376797B2 (en) 2010-04-19 2016-06-28 Weihong Yang Bolted steel connections with 3-D jacket plates and tension rods
US9611652B2 (en) 2011-02-25 2017-04-04 Dustin M. M. Haddock Mounting device for building surfaces having elongated mounting slot
US8316621B2 (en) * 2011-02-27 2012-11-27 Kamal Safari Kermanshahi Cold formed roof and columns building structure system
US9022021B2 (en) * 2011-04-19 2015-05-05 Sunrun South Llc Racking assemblies for solar panel installations
WO2013101597A1 (en) 2011-12-29 2013-07-04 Haddock Dustin M M Mounting device for nail strip panels
US9163582B2 (en) * 2012-05-30 2015-10-20 United Technologies Corporation Convergent-divergent gas turbine nozzle comprising movable flaps having a variable thickness in a lateral direction
US20140165499A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-19 John Louis Vanker Stud assembly
US9394008B2 (en) * 2013-06-28 2016-07-19 GM Global Technology Operations LLC Rotated section stabilizer
US9386855B2 (en) 2013-09-27 2016-07-12 Pro-Mart Industries, Inc. Storage rack and cross-bar support
KR101654805B1 (ko) * 2015-01-06 2016-09-06 삼성물산 주식회사 철골보 접합구조
AU2017302659B2 (en) 2016-07-29 2020-07-16 Rmh Tech Llc Trapezoidal rib mounting bracket with flexible legs
US9790686B1 (en) * 2016-08-10 2017-10-17 United States Gypsum Company Triangular stud shaft wall system
WO2018081722A1 (en) 2016-10-31 2018-05-03 Haddock Dustin M M Metal panel electrical bonding clip
BR112019022742A2 (pt) * 2017-05-01 2020-05-12 Navon Ram Sistema de viga reforçada
KR102045623B1 (ko) * 2017-08-10 2019-11-15 주식회사 포스코 구조부재의 접합구조
ES2972806T3 (es) 2017-10-09 2024-06-17 Rmh Tech Llc Ensamble de riel con adaptador de montaje lateral invertible para aplicaciones de montaje directo e indirecto
CN107905450A (zh) * 2017-11-08 2018-04-13 张益� 一种方形防腐檩条及其制备方法
CR20200491A (es) 2018-03-21 2021-05-21 Rmh Tech Llc Ensamble de montaje de modulo pv con acomodo de fijación y montaje vertical
EP3894760A4 (en) 2018-12-14 2022-09-07 RMH Tech LLC MOUNTING DEVICE FOR NAIL STRIP PANELS
JP7210330B2 (ja) * 2019-03-01 2023-01-23 株式会社神戸製鋼所 アルミニウム合金部材
AU2021239839A1 (en) 2020-03-16 2022-10-06 Rmh Tech Llc Mounting device for a metal roof
US11041310B1 (en) 2020-03-17 2021-06-22 Rmh Tech Llc Mounting device for controlling uplift of a metal roof
WO2023004051A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-26 Innovative Logistics, Inc. Modular decking system with securement beams

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1476324A (en) * 1974-07-17 1977-06-10 Ward Bros Ltd Elongate structural members
WO1992021913A1 (en) * 1991-05-28 1992-12-10 John Vincent Moore (Consulting Engineers) Pty. Ltd Steel beam and method of fabrication
US5464302A (en) * 1993-08-23 1995-11-07 National Gypsum Company Extendible interconnected C-studs
US5553437A (en) * 1990-05-03 1996-09-10 Navon; Ram Structural beam

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003013547A (ja) * 2001-06-28 2003-01-15 Nippon Steel Corp 建築用部材
US20030089069A1 (en) * 2001-08-20 2003-05-15 Babich William Lon Chord reinforcement piece

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1476324A (en) * 1974-07-17 1977-06-10 Ward Bros Ltd Elongate structural members
US5553437A (en) * 1990-05-03 1996-09-10 Navon; Ram Structural beam
WO1992021913A1 (en) * 1991-05-28 1992-12-10 John Vincent Moore (Consulting Engineers) Pty. Ltd Steel beam and method of fabrication
US5464302A (en) * 1993-08-23 1995-11-07 National Gypsum Company Extendible interconnected C-studs

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU172871U1 (ru) * 2016-12-07 2017-07-28 Сергей Михайлович Черков Металлокомпозитная балка

Also Published As

Publication number Publication date
EP1989364A1 (en) 2008-11-12
KR20080091806A (ko) 2008-10-14
WO2007091274A1 (en) 2007-08-16
ZA200806918B (en) 2009-07-29
CN101384777A (zh) 2009-03-11
IL173661A0 (en) 2006-07-05
CA2640189A1 (en) 2007-08-16
US20090007520A1 (en) 2009-01-08
JP2009526150A (ja) 2009-07-16
EA200801830A1 (ru) 2009-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA014454B1 (ru) Модульная система из усиленных строительных балок и соединительных элементов
US4315386A (en) Portal building structures
US9506239B2 (en) Gusset plate connection in bearing of beam to column
US1883376A (en) Building construction
EP2274115B1 (en) Structural building components and method of constructing same
US10876293B2 (en) Composite structural member for a building structure
US20100005749A1 (en) Steel building frame system
US10072416B2 (en) Tubular joist structures and assemblies and methods of using
MXPA05014101A (es) Una viga mejorada.
US20060053732A1 (en) Cold-formed steel joists
US20190338520A1 (en) Truss system and reinforcement
US9765520B2 (en) Tubular joist structures and assemblies and methods of using
US10858820B2 (en) Reinforced beam system
US20240183157A1 (en) Joist tie used in structural decking systems and method of installing
US11326337B2 (en) Building structure, building, and building method
EP1577457A1 (en) Metal truss for building constructions and construction system using said truss
CN115262366A (zh) 一种开槽内嵌式波纹腹板钢梁及其系统
JP4260736B2 (ja) スチールハウスの耐力壁構造
EP3913158A1 (en) A load-bearing frame for a single-nave hall

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU