RU117474U1

RU117474U1 - WOODEN BEAM

Info

Publication number: RU117474U1
Application number: RU2011151987/03U
Authority: RU
Inventors: Светлана Ивановна Рощина; Евгений Александрович Смирнов; Владимир Анатольевич Репин; Михаил Владимирович Лукин
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2012-06-27

Abstract

Деревянная балка, состоящая из клееного пакета досок и вклеенной в него арматуры, отличающаяся тем, что в нижней растянутой зоне пакета установлена продольная арматура с отгибами, а в верхней сжатой зоне - продольная арматура с обрывом на опорах, в сечении, проходящем через точку перегиба арматуры растянутой зоны, при этом отгибы концов арматуры в нижней зоне производят кверху под углом к продольной оси конструкции. A wooden beam, consisting of a glued package of boards and reinforcement glued into it, characterized in that longitudinal reinforcement with bends is installed in the lower stretched zone of the package, and longitudinal reinforcement with breaks on the supports is installed in the upper compressed zone, in the section passing through the point of inflection of the reinforcement the stretched zone, while the bends of the ends of the reinforcement in the lower zone are made upward at an angle to the longitudinal axis of the structure.

Description

Полезная модель относится к области строительства и может найти применение при проектировании и изготовлении армированных деревянных балок.The utility model relates to the field of construction and may find application in the design and manufacture of reinforced wooden beams.

Первые разработки и исследование клееных армированных деревянных конструкций были проведены X.Гранхольмом (Швеция). Соединение арматуры с древесиной в этих конструкциях выполнялось с помощью эпоксидных и фенолоформальдегидных клеев.The first developments and research of glued reinforced wooden structures were carried out by H. Granholm (Sweden). The connection of reinforcement with wood in these structures was carried out using epoxy and phenol-formaldehyde adhesives.

Первый опыт применения армирования был осуществлен под руководством X.Гранхольма шведской фирмой «ABN Tohnson», которая наладила выпуск широкого ассортимента клееных армированных балок 42 типоразмеров.The first experience with the use of reinforcement was carried out under the leadership of H. Granholm, the Swedish company "ABN Tohnson", which established the production of a wide range of glued reinforced beams of 42 standard sizes.

В Финляндии фирма «Hackman» запатентовала и освоила производство клееных армированных балок пролетами до 30 м. Арматура квадратного сечения 14×14 мм вклеивалась в продольные пазы двух смежных слоев досок. При этом плоскости паза направлены под углом 90 градусов, в то время как по отношению к пласти угол составлял 45 градусов.In Finland, Hackman patented and mastered the production of glued reinforced beams with spans of up to 30 m. A 14 × 14 mm square reinforcement was glued into the longitudinal grooves of two adjacent layers of boards. In this case, the groove planes are directed at an angle of 90 degrees, while the angle with respect to the face was 45 degrees.

Е.А.Подберезкин предложил усиление деревянных балок металлической арматурой, имеющей на концевых участках отгибы в виде петли. Такое техническое решение увеличило зону анкеровки продольной арматуры и снизило податливость концевых участков. Однако отсутствие теории расчета армированных деревянных конструкций и надежного способа соединения арматуры с древесиной в те годы не дали дальнейшего развития предложенному решению.E.A. Podberezkin proposed the reinforcement of wooden beams with metal reinforcement having bends in the end sections in the form of a loop. Such a technical solution increased the anchoring zone of the longitudinal reinforcement and reduced the flexibility of the end sections. However, the lack of a theory of calculation of reinforced wooden structures and a reliable method of connecting reinforcement with wood in those years did not give further development to the proposed solution.

Для увеличения зоны анкеровки продольных стержней с целью повышения эксплуатационной надежности опорных сечений клееных деревянных балок предложил производить армирование клееных деревянных балок полу каркасами. Сущность этого метода заключается в том, что к концевым участкам продольной арматуры жестко присоединены поперечные стержни, установленные в предварительно просверленные отверстия и соединенные с деревянной частью конструкции при помощи клея. Предложенное техническое решение способно воспринимать сдвиговые деформации продольной арматуры относительно древесины, но не повышает прочность опорной части конструкций на действие касательных напряжений при изгибе ввиду малого количества поперечных стержней. Кроме того, усиление предусматривает вклеивание поперечных стержней под прямым углом к волокнам, что не эффективно при армировании поперечных сечений. Увеличение количества поперечных стержней приведет к увеличению трудоемкости изготовления конструкций и снижает их эффективность.To increase the anchoring area of the longitudinal rods in order to increase the operational reliability of the supporting sections of glued wooden beams, he suggested reinforcing glued wooden beams with half frames. The essence of this method is that transverse rods are rigidly attached to the end sections of the longitudinal reinforcement, installed in pre-drilled holes and connected to the wooden part of the structure with glue. The proposed technical solution is able to perceive shear deformations of longitudinal reinforcement relative to wood, but does not increase the strength of the supporting part of the structures to the action of shear stresses during bending due to the small number of transverse rods. In addition, the reinforcement involves gluing the transverse rods at right angles to the fibers, which is not effective when reinforcing cross sections. The increase in the number of transverse rods will increase the complexity of manufacturing structures and reduces their effectiveness.

В.И.Кулиш предложил усиливать приопорные зоны клееных деревянных балок металлическим вертикальным листом, установленным в прорезь балки и соединенным с ней клеевой прослойкой. Предложенный конструктивный прием усиления был направлен на увеличение несущей способности клееной балки на смятие в опорной зоне. Но идея не нашла применения, так как в результате различных температурно-влажностных деформаций листа и балки в местах соединения возникают значительные деформации и усилия, ослабляющие прочность балки в опорной зоне. Эта проблема была решена при использовании в качестве вертикального листа бакелизированной фанеры. Учитывая большую жесткость листа в вертикальном направлении, данное усиление опорной зоны клееных деревянных балок способно воспринимать касательные напряжения при изгибе при условии обеспечения надежного соединения между листом и деревянной частью конструкции.V.I. Kulish suggested reinforcing the support areas of glued wooden beams with a metal vertical sheet installed in the slot of the beam and connected with an adhesive layer. The proposed constructive reinforcement technique was aimed at increasing the bearing capacity of the glued beam to collapse in the support zone. But the idea did not find application, since as a result of various temperature and humidity deformations of the sheet and beam at the joints, significant deformations and forces arise, weakening the strength of the beam in the supporting zone. This problem was resolved by using Bakelized Plywood as a vertical sheet. Given the great stiffness of the sheet in the vertical direction, this reinforcement of the support zone of glued wooden beams is able to perceive tangential stresses when bending, provided that a reliable connection between the sheet and the wooden part of the structure is ensured.

Применительно к клееным деревянным изгибаемым элементам без продольного армирования, с целью снижения влияния анизотропии древесины на несущую способность конструкций в приопорной зоне в ЦНИИСК им. Кучеренко совместно с МИСИ, а также в ЛИСИ и др., разработаны технические решения усиления балок при помощи вклеенных металлических стержней, устанавливаемых в предварительно просверленные отверстия под углом к волокнам древесины вдоль главных растягивающих напряжений.In relation to glued wooden bent elements without longitudinal reinforcement, in order to reduce the influence of wood anisotropy on the bearing capacity of structures in the supporting zone in TsNIISK them. Kucherenko, together with MISI, as well as at LISI and others, developed technical solutions for reinforcing beams using glued metal rods installed in pre-drilled holes at an angle to the wood fibers along the main tensile stresses.

Для восприятия главных напряжений армированных балок В.Ю.Щуко и С.В.Климков предложили производить усиление опорных зон путем вклеивания металлических пластин в продольные пропилы с торцов клееной заготовки.To perceive the main stresses of the reinforced beams, V.Yu. Shchuko and S.V. Klimkov proposed strengthening the support zones by gluing metal plates into longitudinal cuts from the ends of the glued billet.

В практике строительства Московской области были применены гнутоклееные деревянные балки с продольным и поперечным армированием. Поперечное армирование выполнялось из отдельных арматурных стержней, установленных в зоне действия максимальных напряжений растяжения поперек волокон и в опорной зоне. Экспериментальные исследования таких конструкций показали хорошие результаты, однако было высказано пожелание соединить в единый каркас продольное и поперечное армирование.In the practice of building the Moscow Region, bent glued wooden beams with longitudinal and transverse reinforcement were used. Transverse reinforcement was carried out from separate reinforcing bars installed in the zone of action of maximum tensile stresses across the fibers and in the supporting zone. Experimental studies of such structures showed good results, however, a desire was expressed to combine longitudinal and transverse reinforcement into a single framework.

Для покрытий складов минеральных удобрений НИИпромстроем (г.Уфа) разработаны и внедрены в строительство балки, армированные предварительно напряженными стальными стержнями.For coatings of mineral fertilizer warehouses, NIIpromstroy (Ufa), beams reinforced with prestressed steel bars were developed and introduced into the construction.

Прототипом разработанной балки может являться деревянная балка составного сечения на наклонно вклеенных стержнях (патент №2173376, E04C 3/14 от 08.06.2000, опубл. 10.09.2001), авторы Меркулов А.Т., Турковский С.Б., Грилль А.А., Сазонов А.И. Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении пространственных и плоских покрытий и перекрытий. Изобретение направлено на создание деревянных балок составного сечения на наклонно вклеенных связях, обеспечивающих сплачивание соединяемых между собой элементов таким образом, чтобы они работали как одно целое. Поставленная цель достигается за счет того, что соединительные элементы - металлические стержни установлены под углом в пределах от 30° до 45°, с шагом S, лежащим в интервале h>s>10d, где h - высота сечения балки, d - диаметр стержней, при этом стержни заглублены в нижнем элементе балки на глубину 1>20d. Технический результат изобретения - повышение прочности соединения.The prototype of the developed beam can be a wooden beam of a composite section on inclinedly glued rods (patent No. 2173376, E04C 3/14 from 06/08/2000, publ. 09/10/2001), authors Merkulov AT, Turkovsky SB, Grill A. A., Sazonov A.I. The invention relates to construction and can be used in the construction of spatial and flat coatings and ceilings. The invention is directed to the creation of wooden beams of composite section on obliquely glued bonds, ensuring the unification of the elements interconnected so that they work as a whole. This goal is achieved due to the fact that the connecting elements - metal rods are installed at an angle in the range from 30 ° to 45 °, with a step S lying in the interval h> s> 10d, where h is the height of the beam, d is the diameter of the rods, while the rods are buried in the lower beam element to a depth of 1> 20d. The technical result of the invention is to increase the strength of the connection.

Недостатком балки составного сечения является то, что она обладает податливостью в зоне стыка по длине, что увеличивает ее деформативность и уменьшает несущую способность.The disadvantage of a beam of a composite section is that it has flexibility in the joint area along the length, which increases its deformability and reduces the bearing capacity.

Техническим эффектом предложенной полезной модели является сокращение приведенных затрат при производстве балок на 9…14%. Расход древесины и клея для склеивания деревянной заготовки сокращается на 14%, расход стали по сравнению на 9%. При этом сокращается трудоемкость изготовления на 19% за счет исключения затрат на поперечное армирование, практически в 2 раза происходит сокращение времени на вклеивание арматуры.The technical effect of the proposed utility model is to reduce the reduced costs in the manufacture of beams by 9 ... 14%. The consumption of wood and glue for gluing a wooden billet is reduced by 14%, the consumption of steel compared to 9%. At the same time, the complexity of manufacturing is reduced by 19% due to the elimination of the costs of transverse reinforcement; the time for gluing reinforcement is reduced by almost 2 times.

Технический результат достигается тем, что в деревянной балке в нижней растянутой зоне пакета установлена продольная арматура с отгибами, а в верхней сжатой зоне - продольная арматура с обрывом на опорах, в сечении, проходящем через точку перегиба арматуры растянутой зоны.The technical result is achieved by the fact that in a wooden beam in the lower stretched zone of the package, longitudinal reinforcement with bends is installed, and in the upper compressed zone there is longitudinal reinforcement with a break on the supports, in the section passing through the inflection point of the reinforcement of the stretched zone.

Предложенная деревянная балка состоит из клееного пакета из досок 1, в который в нижней растянутой зоне произведено вклеивание продольной арматуры с отгибами 2. В верхней сжатой зоне также вклеена продольная арматура 3 с обрывом на опорах.The proposed wooden beam consists of an glued package of boards 1, into which longitudinal reinforcement with bends 2 was glued in the lower stretched zone. Longitudinal reinforcement 3 was also glued in the upper compressed zone with a break on the supports.

В результате экспериментально-теоретических исследований армированных балок, проведенных во Владимирском университете, был определен характер рационального размещения арматуры по траекториям главных растягивающих деформаций, что в свою очередь обеспечивает прочность приопорных сечений на действие сдвигающих усилий. Арматуру растянутой зоны предлагалось размещать по линиям главных растягивающих деформаций путем отгиба стержней в приопорных участках в сторону сжатой зоны. Результаты эксперимента показали, что величина усилий, возникающих в отгибе, в 2-3 раза меньше, чем в продольной арматуре в середине пролета конструкции. Количество арматуры, размещаемой в растянутой зоне достаточно для того чтобы ее отогнутая часть воспринимала сдвигающие усилия в приопорных зонах, что позволяло исключить поперечное армирование опорной зоны, необходимое для восприятия касательных напряжений в «высоких» балках.As a result of experimental and theoretical studies of reinforced beams conducted at Vladimir University, the nature of the rational placement of reinforcement along the trajectories of the main tensile deformations was determined, which in turn ensures the strength of the supporting sections under the action of shear forces. The reinforcement of the stretched zone was proposed to be placed along the lines of the main tensile deformations by bending the rods in the supporting sections towards the compressed zone. The results of the experiment showed that the magnitude of the forces arising in the limb is 2-3 times less than in the longitudinal reinforcement in the middle of the span of the structure. The amount of reinforcement placed in the stretched zone is sufficient for its bent portion to absorb shear forces in the support zones, which eliminates the transverse reinforcement of the support zone necessary for the perception of tangential stresses in “high” beams.

Claims

A wooden beam consisting of a glued package of boards and reinforcement glued into it, characterized in that longitudinal reinforcement with bends is installed in the lower stretched area of the package, and longitudinal reinforcement with a break on the supports in the upper compressed area, in the section passing through the inflection point of the reinforcement stretched zone, while the bends of the ends of the reinforcement in the lower zone produce upward at an angle to the longitudinal axis of the structure.