RU2036287C1

RU2036287C1 - Member of structure

Info

Publication number: RU2036287C1
Authority: RU
Inventors: Валентин Федорович Увакин; Алексей Валентинович Увакин
Original assignee: Валентин Федорович Увакин; Алексей Валентинович Увакин
Priority date: 1990-12-03
Filing date: 1990-12-03
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: civil engineering. SUBSTANCE: structural member has two shells 1 and 2, and filler agent 4 and 5 of wire multi-element skeleton in the form of a grade, cells of which are formed by side edges of regular pyramids. EFFECT: high resistivity against vibration and impact generated accelerations. 2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям сейсмостойких зданий, сооружений и может быть использовано в объектах, работающих при больших вибрационных и ударных ускорениях, в частности на транспорте, в авиации, ракетостроении, подводных и надводных кораблях, теплоэнергетике и атомной энергетике, вращающихся в стационарных печах и дымовых трубах. The invention relates to structures of earthquake-resistant buildings, structures and can be used in objects operating at high vibrational and shock accelerations, in particular in transport, in aviation, rocket science, submarine and surface ships, heat and nuclear power, rotating in stationary furnaces and chimneys .

Известна многослойная стеновая панель, включающая наружные обшивки и заполнитель, образованный слоями гофрированного листового материала, наложенного один на другой вершинами гофров, которая имеет малую прочность и большую конструктивную анизотропию по жесткости на изгиб. A multilayer wall panel is known, including external cladding and a filler formed by layers of corrugated sheet material superimposed on top of the corrugations, which has low strength and a large structural anisotropy in bending stiffness.

Известна также стеновая панель, содержащая плоские наружные тонкостенные обшивки, заполнитель с малыми плотностью и теплопроводностью, образованный пакетом тонкостенных гофрированных листов с ортогональным направлением гофров смежных листов, соединенных в местах контактирования гофров между собой и с обшивками с образованием каналов для теплоносителя и теплового экрана. Also known is a wall panel containing flat outer thin-walled sheathing, a filler with low density and thermal conductivity, formed by a package of thin-walled corrugated sheets with the orthogonal direction of the corrugations of adjacent sheets connected to the corrugations in contact with each other and with the sheathing to form channels for the coolant and heat shield.

Недостатками этих конструкций являются низкие эксплуатационные качества, обусловленные малой толщиной листового заполнителя, а именно малый ресурс заполнителя в условиях эксплуатации, большой расход антикоррозионных покрытий, обусловленный большой удельной поверхностью заполнителя, и большая стоимость панели. The disadvantages of these designs are low performance, due to the small thickness of the sheet aggregate, namely the small resource of the aggregate under operating conditions, the high consumption of anti-corrosion coatings, due to the large specific surface of the aggregate, and the high cost of the panel.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных качеств элемента конструкции за счет обеспечения возможности изменения толщины заполнителя. The aim of the invention is to improve the performance of the structural element by providing the ability to change the thickness of the filler.

Для этого в известном элементе конструкции, содержащем по крайней мере две тонкостенные оболочки с эквидистантными поверхностями и заполнитель с малыми плотностью и теплопроводностью, размещенный между оболочками и соединенный с ними с образованием теплового экрана и каналов для теплоносителя, заполнитель выполнен из проволочного многоэлементного каркаса в виде пространственной решетки с высотой, равной расстоянию между эквидистантными оболочками, ячейки которой образованы боковыми ребрами правильных пирамид, соединенных сваркой с тонкостенными оболочками в местах контактирования вершин пирамид. To do this, in a known structural element containing at least two thin-walled shells with equidistant surfaces and a filler with low density and thermal conductivity, placed between the shells and connected with them to form a heat shield and channels for the coolant, the filler is made of a multi-element wire frame in the form of a spatial lattices with a height equal to the distance between equidistant shells, the cells of which are formed by the side edges of regular pyramids connected by welding with thin-walled shells at the points of contact of the vertices of the pyramids.

Выполнение заполнителя элемента конструкции большой жесткости из проволочного многоэлементного каркаса в виде пространственной решетки с диаметром проволоки, превышающем толщину оболочек заполнителя известных конструкций в 10-15 раз, позволяет резко повысить ресурс заполнителя, уменьшить стоимость элемента конструкции за счет снижения расхода коррозионно-стойкого покрытия в 3,0-3,5 раза и повышения технологичности сварной конструкции по сравнению с известными. The implementation of the filler of the structural element of high rigidity from the multi-element wire frame in the form of a spatial lattice with a wire diameter exceeding the thickness of the shells of the aggregate of known structures by 10-15 times, can dramatically increase the resource of the aggregate, reduce the cost of the structural element by reducing the consumption of corrosion-resistant coating by 3 , 0-3.5 times and improve the manufacturability of the welded structure in comparison with the known.

На фиг.1 изображен элемент конструкции в виде плиты перекрытия; на фиг.2 секция проволочного решетчатого заполнителя. Figure 1 shows a structural element in the form of a floor slab; figure 2 section of wire mesh filler.

Элемент конструкции здания, сооружения, транспортного средства содержит тонкостенные плоские наружные обшивки 1 и 2 толщиной h и тонкостенный лист 3 в нейтральном сечении элемента конструкции, между которыми размещен заполнитель 4 и 5, выполненный в виде проволочного многоэлементного каркаса с образованием пространственной решетки по всей плоскости плиты перекрытия, высота которого равна расстоянию между листами 1-3, причем ячейки пространственной решетки образованы боковыми ребрами правильных проволочных пирамид, вершины которых соединены сваркой с тонкостенными листами 1-3. Проволочный многоэлементный каркас заполнителя 4 и 5 образован рядами проволочных секций 6-9 с симметрично одинаковым треугольным профилем, размещенных по всей ширине элемента конструкции, с длиной равной длине элемента конструкции, причем смежные проволочные секции наклонены к нормали к листам 1-3 на равные углы противоположного знака и соединены сваркой в местах контактирования вершин с образованием правильных проволочных пирамид. A structural element of a building, structure, vehicle contains thin-walled flat outer sheathing 1 and 2 of thickness h and a thin-walled sheet 3 in a neutral section of the structural element, between which there is a filler 4 and 5, made in the form of a multi-element wire frame with the formation of a spatial lattice along the entire plane of the plate overlap, the height of which is equal to the distance between sheets 1-3, and the cells of the spatial lattice are formed by the side edges of the regular wire pyramids, the vertices of which are connected non-welded with thin-walled sheets 1-3. The multi-element wire frame of the aggregate 4 and 5 is formed by rows of wire sections 6-9 with symmetrically the same triangular profile, placed along the entire width of the structural element, with a length equal to the length of the structural element, and adjacent wire sections are inclined to the normal to sheets 1-3 at equal angles of the opposite sign and connected by welding at the contact points of the peaks with the formation of regular wire pyramids.

Путем изменения шага между вершинами пирамид в продольном и поперечном направлениях и высоты пирамид, а также отношения длины ребер пирамид l к диаметру проволоки d можно регулировать жесткость элемента конструкции на изгиб в продольном и поперечном направлениях и на сжатие. Отношение l/d определяется из выражения для допустимой (критической) силы Р_кр, полученного из условия продольной устойчивости проволочных ребер пирамид Р_кр 1,938 Е

и заданной предельной нагрузки для элемента конструкции, и рекомендуется

20-30 при

8-12.By changing the step between the vertices of the pyramids in the longitudinal and transverse directions and the height of the pyramids, as well as the ratio of the length of the edges of the pyramids l to the diameter of the wire d, it is possible to control the stiffness of the structural element in bending in the longitudinal and transverse directions and in compression. The l / d ratio is determined from the expression for the permissible (critical) force P _cr obtained from the condition of the longitudinal stability of the wire edges of the pyramids P _cr 1,938 E

and a given ultimate load for a structural member, and is recommended

20-30 at

8-12.

С боковых сторон элемента могут быть установлены торцовые обшивки 10 и 11, соединенные сваркой с обшивками 1 и 2 и листом 3. Один из каналов в заполнителе стеновой панели или плиты перекрытия, например, в заполнителе 4 можно использовать для пропускания теплого (холодного) воздуха от системы кондиционирования, а другой в заполнителе 5 с неподвижным воздухом будет являться тепловым экраном, препятствующим проникновению энергии теплоносителя в направлении экрана. Каналы заполнителя 4 и 5 в элементе конструкции можно также использовать для прокладки различных коммуникаций труб, электрической проводки. В качестве материалов для предлагаемого элемента конструкции можно использовать конструк- ционные стали, в том числе и демпфирующие железоалюминиевые с коррозионно-стойкими и декоративными покрытиями, пластмассы. On the sides of the element can be installed end sheathing 10 and 11, connected by welding with sheathing 1 and 2 and sheet 3. One of the channels in the filler wall panel or floor slab, for example, in the filler 4 can be used to pass warm (cold) air from air conditioning systems, and the other in the aggregate 5 with stationary air will be a heat shield, preventing the penetration of energy of the coolant in the direction of the screen. Filler channels 4 and 5 in the structural element can also be used for laying various pipe communications, electrical wiring. Structural steels, including damping iron-aluminum with corrosion-resistant and decorative coatings, and plastics, can be used as materials for the proposed structural element.

Элемент конструкции работает следующим образом. The design element works as follows.

При приложении сосредоточенной или распределенной нагрузки перпендикулярно наружным обшивкам 1 и 2 элемента конструкции, закрепленного по двум или всем торцам, профиль изгиба элемента конструкции будет практически определяться нагрузкой и жесткостью элемента конструкции при изгибе по продольной и поперечной осям, так как плотность элемента конструкции γ 70-130 кг/м³ и его масса весьма незначительны, эквивалентное давление на обшивки составит 140-250 Па и в силу большой жесткости на изгиб максимальный прогиб элемента конструкции под действием собственной массы также будет весьма невелик.When a concentrated or distributed load is applied perpendicular to the outer sheathing 1 and 2 of the structural element, fixed at two or all ends, the bending profile of the structural element will be practically determined by the load and stiffness of the structural element when bending along the longitudinal and transverse axes, since the density of the structural element is γ 70- 130 kg / m ³ and its mass is very small, equivalent to the pressure at 140-250 Pa plating amount and due to a large bending stiffness maximum deflection of the structural element under the action of m own weight will also be very small.

В условиях воздействия ударных и вибрационных нагрузок элемент конструкции ведет себя как упругий элемент, обеспечивающий плавное нарастание напряжений в местах жесткого соединения отдельных элементов конструкции объекта, сглаживающий пиковые напряжения в материале конструкции, а при использовании в качестве материала демпфирующих сталей и к демпфированию колебаний элемента и объекта, устранению резонансных явлений, что значительно повышает срок службы объекта при динамических воздействиях, в том числе и при землетрясениях. Under the influence of shock and vibration loads, the structural element behaves as an elastic element, providing a smooth increase in stresses at the places of rigid connection of individual structural elements of the object, smoothing peak stresses in the material of the structure, and when using damping steels as a material, it also damps vibrations of the element and object elimination of resonance phenomena, which significantly increases the service life of the object under dynamic impacts, including earthquakes.

При одинаковых габаритных размерах железобетонной плиты перекрытия (прототип в качестве плиты перекрытия работать не может) и предлагаемого элемента, например, из конструкционной стали с антикоррозионным покрытием при пониженной в 1,5-2,0 раза жесткости на изгиб элемент конструкции имеет в 17 раз меньшую плотность, в 10-15 раз больший коэффициент запаса по пределу прочности материала, допускает в 10-15 раз большие вибрационные и ударные ускорения при большом ресурсе элемента конструкции (50 и более лет), позволяет выполнять здания, сооружения, транспортные средства сборно-разборными с заводским изготовлением крупных блоков с нанесенными покрытиями, уменьшить транспортные расходы от завода к потребителю. With the same overall dimensions of a reinforced concrete floor slab (the prototype cannot work as a floor slab) and the proposed element, for example, of structural steel with an anti-corrosion coating with a reduced bending stiffness of 1.5-2.0 times, the structural element is 17 times smaller density, 10-15 times greater safety factor for the tensile strength of the material, allows 10-15 times greater vibrational and shock accelerations with a large resource of the structural element (50 years or more), allows you to perform buildings, structures, tr nsportnye means collapsible with factory manufacture of large blocks with a coating to reduce the transport costs from the factory to the consumer.

В случае необходимости элемент конструкции может быть выполнен из эквидистантных оболочек произвольной формы (сферической, цилиндрической, эллиптической, гиперболической) с соединением пространственного проволочного каркаса заполнителя соответствующей формы с оболочками контактной или высокочастотной сваркой. If necessary, the structural element can be made of equidistant shells of arbitrary shape (spherical, cylindrical, elliptical, hyperbolic) with the connection of the spatial wire frame of the filler of the corresponding form with shells by contact or high-frequency welding.

Claims

A structural element comprising at least two thin-walled shells with equidistant surfaces and a filler with low density and thermal conductivity, placed between the shells and connected with them to form a heat shield and channels for the coolant, characterized in that, in order to improve performance by providing the possibility of changing the thickness of the filler while ensuring rigidity, the filler is made of a multi-element wire frame in the form of a spatial lattice with a height equal to the distance between the equidistant shells, the cells of which are formed by the side edges of the regular pyramids, connected by welding with thin-walled shells at the points of contact of the vertices of the pyramids.