PL213571B1 - Sposób wykonywania kształtownika ceowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kształtownika ceowego.

W połowie dwudziestego wieku opisano i zbudowano pierwsze konstrukcje z wykorzystaniem profili cienkościennych kształtowanych na zimno, które charakteryzowały się dużą sztywnością, przy niewielkiej ich masie. W najczęściej stosowanych, w praktyce belkach cienkościennych - np. ceownikach, przy zwiększonych długościach zanika wpływ sztywności giętno-skrętnej, co powoduje obniżenie obciążeń krytycznych. Problemy te poruszali w swoich opracowaniach Romanów R., Wytrzymałość ram i nadwozi pojazdów. Wyd. Komunikacji i Łączności. Warszawa 1988, Weiss S., Giźejowski M., Stateczność konstrukcji metalowych. Arkady, Warszawa 1991 oraz Życzkowski M., Mechanika Techniczna, Wytrzymałość elementów konstrukcyjnych. T IX, PWN, Warszawa 1988. Istnieje, bowiem możliwość zwiększenia udziału sztywności giętno-skrętnej w odkształcaniu belki, a tym samym zwiększenie jej odporności na utratę stateczności - zwichrzenie, poprzez odpowiednie ukształtowanie przekroju, bez konieczności zwiększania jego pola przekroju. Ponadto, możliwe jest sterowanie położeniem środka sił poprzecznych również za pomocą odpowiedniego ukształtowania przekroju co opublikowane zostało w pracach Magnucki K., Niektóre problemy optymalizacji konstrukcji prętowych i powłok z uwzględnieniem stateczności sprężystej. Rozprawy Nr 292, Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 1993, Magnucki K., Elastic buckling of selected flanges of cold-formed thin-walled beams. Physical-Mathematical Modelling and Informational Technologies, 3, 2006, 116-128, Magnucki K., Ostwald M.: Optimal design of selected open cross sections of cold-formed thin-walled beams. Publishing House of Poznan University of Technology, Poznań 2005, Magnucki K., Ostwald M., Optimal design of open cross sections of cold-formed thin-walled beams. Proc. of the Fourth Int. Conference on Advances in Steel Structures, Shanghai, China, Z. Y. Shen et al. (Eds.) Elsevier, 2005, 131 1-1316, Magnucki K., Lewiński J., Stasiewicz P., Optimal sizes of a ground-based horizontal cylindrical tank under strength and stability constraints. Elsevier: Int. Journal of Pressure Vessels and Piping, 81, 2004, 913-917, Magnucki K., Szyc W., Stasiewicz P., Stress state and elastic buckling of a thin-walled beam with monosymmetrical open cross-section. Elsevier: Thin-Walled Structures, 42, (1) 2004, 25-38, Magnucki K., Mackiewicz M., Lewiński J., Optimal design of a mono-symmetrical open cross section of a cold-formed beam with cosinusoidalIv corrugated flanges. Elsevier: Thin-Watled Structures. 2006. Problemy wytrzymałości i stateczności tych konstrukcji omówili w opracowaniach monograficznych np.: Hancock G. J., Cold-formed steel structures, Journal of Constructional Steel Research, 2003, vol. 59, no 4, s. 473- 87 oraz Magnucki Κ., Ostwald M.: Optimal design of selected open cross sections of cold-formed thin-walled beams. Publishing House of Poznan University of Technology, Poznań 2005.

Wśród prac dotyczących prętów-belek cienkościennych, większość skupiona jest na problemach wytrzymałości i stateczności, a znacznie mniej uwagi poświęca się optymalnemu kształtowaniu, zwłaszcza otwartych przekrojów belek cienkościennych, przy ograniczeniu zarówno warunkami wytrzymałości, jak i stateczności. Życzkowski, Szymczak, Matulewicz w latach 80-tych jako pierwsi zajęli się kształtowaniem zamkniętych i otwartych przekrojów oraz optymalnym doborem wymiarów belek ściskanych, skręcanych i zginanych. Ograniczeniami w optymalizacji omawianych konstrukcji są warunki wytrzymałości, stateczności i geometryczne. Masa własna konstrukcji ma decydujący wpływ na koszt wytwarzania, a w przypadku pojazdów również na koszt eksploatacji.

Istotą wynalazku jest sposób wykonywania kształtownika ceowego poprzez wyginanie arkusza blachy, który polega na tym, że arkusz blachy o szerokości równej sumie szerokości środnika i podwójnej szerokości obu półek, wygina się z dwóch stron pod kątem 90° wzdłuż dwóch krawędzi tworzących zarys środnika w jednym kierunku, następnie wygina się łagodnie blachę pod katem 180° wzdłuż pierwszej linii krawędzi każdej półki z promieniem zagięcia r, w kierunku wewnętrznej przestrzeni środnika.

Korzystnym jest, gdy w przestrzeń w półkach wprowadza się wypełniacz.

Korzystnym jest także, gdy jako wypełniacz wprowadza się piankę poliuretanową.

Również korzystnym jest, gdy jako wypełniacz wprowadza się spieniony metal.

Dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:

- możliwość uzyskania wysokiego stosunku nośności do ciężaru,

- prosta technologia wykonania,

- duża dokładność wymiarowa,

- łatwość montażu,

PL 213 571 B1

- możliwość dopasowania kształtu do życzeń klienta.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładowym wykonaniu, gdzie fig. 1 przedstawia w przekroju kształtownik ceowy.

Sposób wykonywania kształtownika ceowego poprzez wyginanie arkusza blachy, polega na tym, że arkusz blachy o grubości 0,2 mm i szerokości równej sumie szerokości środnika 1 i podwójnej szerokości obu półek 2, wygina się z dwóch stron pod kątem 90° wzdłuż dwóch krawędzi 3 tworzących zarys środnika 1 w jednym kierunku, następnie wygina się łagodnie blachę pod katem 180° wzdłuż pierwszej linii krawędzi 4 każdej półki 2 z promieniem zagięcia r, w kierunku wewnętrznej przestrzeni środnika 1.

W powstałe przestrzenie w półkach 2 wprowadza się, w znany sposób, wypełniacz 5, np. piankę poliuretanowa albo spieniony metal. Do wytwarzania kształtownika stosuje się blachę o grubości t w zakresie 0,2-2 mm.

Claims (4)

1. Sposób wykonywania kształtownika ceowego poprzez wyginanie arkusza blachy, znamienny tym, że arkusz blachy o szerokości równej sumie szerokości środnika (1) i podwójnej szerokości obu półek (2), wygina się z dwóch stron pod kątem 90° wzdłuż dwóch krawędzi (3) tworzących zarys środnika (1) w jednym kierunku, następnie wygina się łagodnie blachę pod katem 180° wzdłuż pierwszej linii krawędzi (4) każdej półki (2) z promieniem zagięcia r, w kierunku wewnętrznej przestrzeni środnika (1).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w przestrzeń w półkach (2) wprowadza się wypełniacz (5).

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jako wypełniacz (5) wprowadza się piankę poliuretanową.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jako wypełniacz (5) wprowadza się spieniony metal.