RU168412U1

RU168412U1 - Wooden beam

Info

Publication number: RU168412U1
Application number: RU2016134585U
Authority: RU
Inventors: Евгений Никифорович Алексашкин; Виталий Владиславович Веселов; Владимир Викторович Егоров
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2017-02-02

Abstract

Полезная модель относится к строительным конструкциям, а именно, к деревянным балкам, преимущественно, из клееной древесины, и может быть использована при новом строительстве, а также при усилении, в покрытиях и перекрытиях зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения. Деревянная балка в виде пакета клееных досок (1), опирающаяся по концам на опоры (2), снабжена нижними пазами (3) и верхними пазами (4), выбранными со стороны боковых граней балки пакета клееных досок (1), в которые на клеящем компаунде запрессованы гибкие жгуты (5) и стальные стержни (6) соответственно. Нижние пазы (3) и верхние пазы (4) снаружи заклеены деревянными планками (7). При этом нижние пазы (3) имеют по своей длине очертание, близкое по конфигурации к очертанию эпюры главных растягивающих напряжений, возникающих в деревянной балке от действия расчетной нагрузки, а верхние пазы (4) имеют ориентацию, совпадающую с продольной осью деревянной балки. На приопорных участках деревянной балки через сквозные отверстия (8), расположенные наклонно к продольной оси деревянной балки с уклоном в сторону середины балки, пропущены гибкие жгуты (9) с разрезанными на полосы концами, которые приклеены к нижней и верхней граням пакета клееных досок (1) веерообразно. Повышается несущая способность, снижается материалоемкость и трудоемкость изготовления деревянной балки. 6 ил.The utility model relates to building structures, namely, to wooden beams, mainly made of glued wood, and can be used in new construction, as well as in reinforcement, in coatings and ceilings of buildings and structures for industrial and civil purposes. A wooden beam in the form of a package of glued boards (1), supported at the ends by supports (2), is provided with lower grooves (3) and upper grooves (4) selected from the side of the side faces of the beam of the package of glued boards (1) into which the adhesive flexible harnesses (5) and steel rods (6) are pressed into the compound, respectively. The lower grooves (3) and the upper grooves (4) are sealed from the outside with wooden planks (7). In this case, the lower grooves (3) have a shape along the length that is close to the shape of the diagram of the main tensile stresses arising in the wooden beam from the action of the calculated load, and the upper grooves (4) have an orientation that coincides with the longitudinal axis of the wooden beam. On the supporting sections of the wooden beam through the through holes (8) located obliquely to the longitudinal axis of the wooden beam with a slope towards the middle of the beam, flexible bundles (9) are passed with ends cut into strips that are glued to the lower and upper faces of the package of glued boards (1 ) fan-shaped. The bearing capacity increases, the material consumption and the complexity of manufacturing a wooden beam decreases. 6 ill.

Description

Полезная модель относится к строительным конструкциям, а именно, к изгибаемым деревянным конструкциям типа балок, преимущественно, из клееной древесины, и может быть использована при новом строительстве, а также при усилении, в покрытиях и перекрытиях зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения.The utility model relates to building structures, namely, to bent wooden structures such as beams, mainly of glued wood, and can be used in new construction, as well as in reinforcement, in coatings and ceilings of buildings and structures for industrial and civil purposes.

Известна деревянная балка, включающая пакет клееных досок составного по ширине сечения, в нижнюю и верхнюю зоны составных частей которого вклеены стальные арматурные стержни, расположенные в верхней сжатой зоне горизонтально, а в нижней растянутой зоне изогнутых по линиям, близким к конфигурации линии главных растягивающих напряжений, а именно, с горизонтальным расположением стержней в средней части пролета, а на приопорных участках - имеющие отгибы в верхнюю зону, при этом стальная арматура располагается в пазах, пройденных фрезами с внутренней стороны составных частей клееного пакета досок (Щуко В.Ю., Рощина С.И. Клееные армированные деревянные конструкции: Учебное пособие. - Владимир: Владимирский государственный университет, 2007, стр. 56, рис. 27, в).A wooden beam is known, including a package of glued boards of composite sectional width, steel reinforcing bars glued horizontally in the upper compressed zone and curved along the lines in the lower stretched zone along lines that are close to the configuration of the main tensile stress line, namely, with the horizontal arrangement of the rods in the middle part of the span, and in the supporting sections - having bends in the upper zone, while the steel reinforcement is located in the grooves passed by the milling cutters with morning party components laminated board package (Shuko V.Yu., Roshchin SI reinforced glued wooden structures: Textbook - Vladimir:. Vladimir State University, 2007, p 56, Figure 27, in..).

Недостатком известного технического решения является низкая несущая способность деревянной балки вследствие расположения отгибов на приопорном участке балки только в одной наклонной плоскости, а также повышенная трудоемкость изготовления, связанная с необходимостью проведения дополнительных работ по обеспечению точного совпадения конфигурации стальных арматурных стержней, имеющих отгибы, с положением пазов в парных составных частях балки, предназначенных для их вклейки.A disadvantage of the known technical solution is the low bearing capacity of the wooden beam due to the location of the bends on the support section of the beam in only one inclined plane, as well as the increased complexity of manufacturing associated with the need for additional work to ensure that the configuration of steel reinforcing bars having bends exactly matches the position of the grooves in paired component parts of the beam intended for their gluing.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является деревянная балка, включающая пакет клееных досок, в нижнюю и верхнюю зоны которого вклеены полукаркасы из стальных арматурных стержней, состоящие из продольных горизонтальных стержней с приваренными к ним под углом 45° наклонными стальными стержнями, при этом группы наклонных стержней размещаются на приопорных участках балки, а стальная арматура располагается в пазах и шпурах, пройденных в клееном пакете досок (Щуко В.Ю., Рощина С.И. Клееные армированные деревянные конструкции: Учебное пособие. - Владимир: Владимирский государственный университет, 2007, стр. 24, рис. 17, б). Наклонные стальные стержни предотвращают возможность хрупкого разрушения от скалывания клеевых швов или древесины в зоне их установки.The closest technical solution to the claimed utility model is a wooden beam, including a package of glued boards, in the lower and upper zones of which half-frames of steel reinforcing bars are glued, consisting of longitudinal horizontal rods with inclined steel rods welded to them at an angle of 45 °, while the groups inclined rods are placed on the supporting sections of the beam, and the steel reinforcement is located in the grooves and holes drilled in the glued package of boards (Schuko V.Yu., Roshchina S.I. Glued reinforced wood s design: Textbook - Vladimir:. Vladimir State University, 2007, p 24, Figure 17, B)... Inclined steel rods prevent the possibility of brittle fracture from chipping adhesive joints or wood in the area of their installation.

Недостатком известного технического решения является низкая несущая способность деревянной балки вследствие недостаточной анкеровки наклонных стержней полукаркасов, работающих на растяжение, в средней по высоте части деревянной балки, где касательные напряжения достигают максимума. Кроме того, недостатком известного технического решения является трудоемкость изготовления системы пазов и шпуров сложной конфигурации в клееном пакете под полукаркасы, имеющие группы наклонных стальных стержней.A disadvantage of the known technical solution is the low bearing capacity of the wooden beam due to insufficient anchoring of the inclined rods of the semi-frames working in tension in the middle height part of the wooden beam, where the tangential stresses reach a maximum. In addition, the disadvantage of the known technical solution is the complexity of manufacturing a system of grooves and holes of complex configuration in an glued bag for semi-frames having groups of inclined steel rods.

Задача полезной модели - повышение несущей способности деревянной балки, а также снижение материалоемкости и трудоемкости ее изготовления.The objective of the utility model is to increase the bearing capacity of a wooden beam, as well as to reduce the material consumption and the complexity of its manufacture.

Технический результат достигается тем, что деревянная балка, включающая пакет клееных досок с пазами на боковых гранях, в которые запрессованы арматурные элементы, ориентированные в верхней зоне пакета вдоль продольной оси балки, а в нижней зоне пакета - по очертанию, соответствующему эпюре главных растягивающих напряжений, имеет в нижней зоне пакета арматурные элементы выполнены в виде гибких жгутов, свернутых из полос высокопрочной композиционной ткани и пропитаны клеящим компаундом, а на приопорных участках балки гибкие жгуты из полос высокопрочной композиционной ткани свободно пропущены в отверстия, расположенные в пакете клееных досок наклонно к продольной оси деревянной балки с уклоном в сторону середины балки, а концы полос гибких жгутов разрезаны и приклеены веерообразно к верхним и нижним граням пакета клееных досок.The technical result is achieved by the fact that a wooden beam, including a package of glued boards with grooves on the side faces, into which reinforcing elements are pressed, oriented in the upper zone of the package along the longitudinal axis of the beam, and in the lower zone of the package according to the shape corresponding to the diagram of the main tensile stresses, in the lower zone of the package, reinforcing elements are made in the form of flexible bundles, rolled up from strips of high-strength composite fabric and impregnated with an adhesive compound, and on the supporting sections of the beam, flexible bundles made of flooring with high strength composite fabric freely passed into the holes located in the package of boards glued obliquely to the longitudinal axis of the wooden beam sloping towards the middle of the beam, and the ends of the strips of flexible harnesses cut and glued to the fan-shaped upper and lower faces of the pack of boards glued.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:The essence of the utility model is illustrated by drawings:

- фиг. 1 - фасад деревянной балки;- FIG. 1 - facade of a wooden beam;

- фиг. 2 - вид сверху деревянной балки;- FIG. 2 is a top view of a wooden beam;

- фиг. 3 - поперечное сечение А-А;- FIG. 3 - cross section aa;

- фиг. 4 - узел А;- FIG. 4 - node A;

- фиг. 5 - узел Б;- FIG. 5 - node B;

- фиг. 6 - узел В.- FIG. 6 - node B.

Предлагаемая деревянная балка, включающая пакет клееных досок 1, опирающаяся по концам на опоры 2, снабжена со стороны боковых граней пакета клееных досок 1 нижними пазами 3 и верхними пазами 4, в которые на клеящем компаунде запрессованы арматурные элементы, а именно, в нижние пазы 3 - гибкие жгуты 5, свернутые из полос высокопрочной композиционной ткани, например, на полимерной основе с армированием полиамидными, стеклянными, углеродными волокнами, пропитанной клеящим компаундом, а в верхние пазы 4 - стальные стержни 6 (фиг. 1, 3). Верхние пазы 3 и нижние пазы 4 снаружи закрыты деревянными планками 7, приклеенными к пакету клееных досок 1 (фиг. 4, 5). При этом нижние пазы 3, предназначенные для размещения гибких жгутов 5, имеют по своей длине очертание, соответствующее эпюре главных растягивающих напряжений, возникающих в балке от действия расчетной нагрузки. Нижние пазы 4, предназначенные для размещения стальных стержней 6, имеют ориентацию, совпадающую с продольной осью деревянной балки. На приопорных участках деревянной балки через сквозные отверстия 8 свободно пропущены гибкие жгуты 9 из высокопрочной композиционной ткани с разрезанными на полосы концами, приклеенными веерообразно на верхних и нижних гранях пакета клееных досок 1 (фиг. 2, 6).The proposed wooden beam, including a package of glued boards 1, supported at the ends by supports 2, is provided on the side of the side faces of the package of glued boards 1 with lower grooves 3 and upper grooves 4 into which reinforcing elements are pressed onto the adhesive compound, namely, into the lower grooves 3 - flexible bundles 5, rolled up from strips of high-strength composite fabric, for example, on a polymer basis with reinforcement with polyamide, glass, carbon fibers, impregnated with an adhesive compound, and steel rods 6 in the upper grooves 4 (Figs. 1, 3). The upper grooves 3 and the lower grooves 4 are closed externally with wooden planks 7 glued to the package of glued boards 1 (Figs. 4, 5). At the same time, the lower grooves 3, designed to accommodate flexible bundles 5, have a shape along the length corresponding to the diagram of the main tensile stresses arising in the beam from the action of the calculated load. The lower grooves 4, designed to accommodate the steel rods 6, have an orientation that coincides with the longitudinal axis of the wooden beam. On the supporting sections of the wooden beam through the openings 8 freely passed flexible bundles 9 of high-strength composite fabric with cut ends, glued fan-shaped on the upper and lower faces of the package of glued boards 1 (Fig. 2, 6).

Древесина пакета клееных досок 1 вследствие наличия в ней естественных пороков имеет меньшую несущую способность на растяжение, чем на сжатие. По этой причине усиление ее арматурными элементами целесообразно выполнять в зонах действия главных растягивающих напряжений, значения которых зависят от величин нормальных и касательных напряжений. Значения нормальных напряжений зависят от изгибающих моментов, а значения касательных напряжений зависят от поперечных сил, возникающих в балке от расчетной нагрузки. При совпадении осей арматурных элементов с направлением действия главных растягивающих напряжений они в большей степени включаются в работу и более эффективно разгружают древесину пакета клееных досок 1.The wood of the package of glued boards 1 due to the presence of natural defects in it has a lower tensile strength than compression. For this reason, it is advisable to reinforce it with reinforcing elements in the zones of action of the main tensile stresses, the values of which depend on the values of normal and tangential stresses. Values of normal stresses depend on bending moments, and values of tangential stresses depend on transverse forces arising in the beam from the design load. When the axes of the reinforcing elements coincide with the direction of action of the main tensile stresses, they are more involved in the work and more efficiently unload the wood of the package of glued boards 1.

Установка арматурных элементов по линии действия главных растягивающих напряжений в деревянной балке создает в них растяжение, что позволяет использовать гибкие жгуты 5 и приводит к снижению трудоемкости их установки в нижние пазы 3, и, следовательно, снижает трудоемкость изготовления деревянной балки в целом.The installation of reinforcing elements along the line of action of the main tensile stresses in the wooden beam creates tension in them, which allows the use of flexible bundles 5 and reduces the complexity of their installation in the lower grooves 3, and, therefore, reduces the complexity of manufacturing the wooden beam as a whole.

Использование высокопрочной композиционной ткани в гибких жгутах 6, прочность которой выше прочности стали, существенно повышает их прочность, а, следовательно, и деревянной балки в целом.The use of high-strength composite fabric in flexible strands 6, the strength of which is higher than the strength of steel, significantly increases their strength, and, consequently, of the wooden beam as a whole.

Применение гибких жгутов 5 в виде свернутых полос из высокопрочной композиционной ткани позволяет значительно увеличить площадь контакта клеящего компаунда с поверхностью композиционной ткани и, следовательно увеличить прочность соединения гибких жгутов 5 и древесины пакета клееных досок 1, что позволяет применять композиционные ткани большей прочности и, как следствие, повысить несущую способность деревянной балки в целом.The use of flexible bundles 5 in the form of rolled strips of high-strength composite fabric can significantly increase the contact area of the adhesive compound with the surface of the composite fabric and, therefore, increase the bond strength of flexible bundles 5 and wood of the laminated board package 1, which allows the use of composite fabrics of greater strength and, as a result , increase the bearing capacity of the wooden beam as a whole.

В гибких жгутах 9, свободно пропущенных через сквозные отверстия 8 и наклонно расположенных к продольной оси деревянной балки с уклоном в сторону ее середины из-за отсутствия сдвиговых связей, т.е. отсутствия склеивания с древесиной пакета клееных досок 1, за счет свободного пропуска и наклона в сторону середины балки возникают только растягивающие усилия, что позволяет использовать высокопрочную композиционную ткань, прочность которой выше прочности стали, и повысить несущую способность арматурных элементов из гибких жгутов 9, а, следовательно, и деревянной балки в целом.In flexible bundles 9, freely passed through the through holes 8 and inclined towards the longitudinal axis of the wooden beam with a slope towards its middle due to the absence of shear ties, i.e. lack of bonding with the wood of the package of glued boards 1, due to the free pass and tilt towards the middle of the beam, only tensile forces arise, which allows the use of high-strength composite fabric, whose strength is higher than the strength of steel, and to increase the bearing capacity of reinforcing elements from flexible bundles 9, a, therefore, the wooden beam as a whole.

Гибкие жгуты 9, работая на растяжение, воспринимают часть сдвигающих усилий, возникающих в пакете клееных досок на приопорных участках деревянной балки, что увеличивает несущую способность деревянной балки на действие сдвигающих сил и приводит к снижению материалоемкости деревянной балки в целом.Flexible harnesses 9, working in tension, perceive part of the shear forces arising in the package of glued boards on the supporting sections of the wooden beam, which increases the bearing capacity of the wooden beam to the action of the shear forces and reduces the material consumption of the wooden beam as a whole.

Веерообразная приклейка на верхних и нижних гранях деревянной балки разрезанных на полосы концов гибких жгутов 9 обеспечивает необходимую площадь склеивания гибких жгутов 9 и древесины пакета клееных досок 1, а также передачу на нее соответствующих растягивающих усилий.Fan-shaped gluing on the upper and lower faces of a wooden beam cut into strips of ends of flexible bundles 9 provides the necessary area for bonding the flexible bundles 9 and the wood of the package of glued boards 1, as well as the transfer of corresponding tensile forces to it.

Работы по изготовлению деревянной балки ведутся в следующем порядке:Work on the manufacture of a wooden beam is carried out in the following order:

- доски пакета клееных досок 1 склеиваются в пакет и стягиваются струбцинами до набора клеем проектной прочности;- Boards of the package of glued boards 1 are glued into the package and tightened with clamps until the design strength is achieved by the adhesive;

- со стороны боковых граней пакета клееных досок 1 фрезами вытачиваются нижние пазы 3 и верхние пазы 4, при этом нижним пазам 3 придается форма, близкая к конфигурации эпюры главных растягивающих напряжений, возникающих в деревянной балке под расчетной нагрузкой, а верхние пазы 4 выполняются горизонтальными;- from the side of the side faces of the package of glued boards 1, the lower grooves 3 and the upper grooves 4 are grinded with cutters, while the lower grooves 3 are given a shape close to the configuration of the diagram of the main tensile stresses arising in the wooden beam under the rated load, and the upper grooves 4 are horizontal;

- нижние пазы 3 и верхние пазы 4 очищаются, например, продувкой сжатым воздухом;- lower grooves 3 and upper grooves 4 are cleaned, for example, by blowing with compressed air;

- в нижние пазы 3 запрессовываются гибкие жгуты 5, пропитанные клеем;- in the lower grooves 3 are pressed flexible strands 5, impregnated with glue;

- в верхние пазы 4 вводится клеящий компаунд и запрессовываются стальные стержни 6;- an adhesive compound is introduced into the upper grooves 4 and steel rods 6 are pressed in;

- нижние пазы 3 и верхние пазы 4 закрываются деревянными планками 7;- lower grooves 3 and upper grooves 4 are closed with wooden slats 7;

- на приопорных участках рассверливаются вертикальные отверстия 8, в которые после очистки, например, продувкой сжатым воздухом, пропускаются гибкие жгуты 9, концы которых разрезаются на полосы, а полосы при приклейке к древесине клееного пакета досок 1 располагаются веерообразно;- vertical holes 8 are drilled in the supporting sections, into which, after cleaning, for example, by blowing with compressed air, flexible bundles 9 are passed, the ends of which are cut into strips, and the strips are glued fan-shaped to the glued wood package of boards 1;

- готовая деревянная балка устанавливается на опоры 2.- the finished wooden beam is installed on the supports 2.

Предлагаемая деревянная балка по сравнению с прототипом позволяет повысить несущую способность балки на действие поперечных сил, а также снизить материалоемкость и трудоемкость ее изготовления.The proposed wooden beam in comparison with the prototype allows to increase the bearing capacity of the beam on the action of transverse forces, as well as to reduce the material consumption and the complexity of its manufacture.

Claims

A wooden beam, including a package of glued boards with grooves on the side faces, into which reinforcing elements are pressed, oriented in the upper zone of the package along the longitudinal axis of the beam, and in the lower zone of the package according to the shape corresponding to the diagram of the main tensile stresses, characterized in that in the lower the reinforcement elements are made in the form of flexible bundles, rolled up from strips of high-strength composite fabric and impregnated with an adhesive compound, and on flexible sections of the beam, flexible bundles from high-strength composite strips This fabric is freely passed into the holes located in the package of glued boards inclined to the longitudinal axis of the wooden beam with a slope towards the middle of the beam, and the ends of the strips of flexible bundles are cut and glued fan-shaped to the upper and lower faces of the package of glued boards.