RU2137891C1

RU2137891C1 - Thin-wall metal beam

Info

Publication number: RU2137891C1
Application number: RU98103634A
Authority: RU
Inventors: В.К. Маслов; А.М. Лютов; Владимир Федорович Росляков; П.П. Кашкинов; Григорий Владимирович Олейник; Б.А. Смирнов; А.Н. Дмитриев
Original assignee: Авторемонтный завод N 2
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: construction engineering. SUBSTANCE: these metal beams can be used as load-bearing structures and also as shuttering members. Thin-wall metal beam can be of various cross-sectional profile for example C-like which includes web and flanges. Separated in web is area of certain height. Located within limits of this area are lateral, vertical, and inclined stiffening ribs. Stiffening ribs are made hollow and can be profiled as segment or trapezoidal. Height and width of profile base are determined according to relations brought forward in description of invention. Aforesaid embodiment of thin-wall metal beam allows for higher loads for bending beams and for beams subjected to axial and overcenter compression. EFFECT: higher efficiency. 4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к тонкостенным металлическим балкам, которые могут быть использованы в качестве несущих конструкций для перекрытия пролетов различной длины, а также в качестве опалубочных элементов и стоек при устройстве потолков, стен и т.п. The invention relates to the field of construction, namely to thin-walled metal beams that can be used as load-bearing structures for covering spans of various lengths, as well as shuttering elements and racks when installing ceilings, walls, etc.

Известна металлическая балка, имеющая стенку, полки и ребра жесткости (см., напр., ав.св. СССР N 863799, кл. E 04 C 3/04, 1979г.). Known metal beam having a wall, shelves and stiffeners (see, for example, Av.St. USSR N 863799, class E 04 C 3/04, 1979).

Наиболее близким к изобретению техническим решением (прототипом) является тонкостенная металлическая балка, образованная стенкой с полками на торцах и имеющая ребра жесткости между полками (см., напр., ав.св. СССР N 836312, кл. E 04 C 3/04, 1978г.). The technical solution (prototype) closest to the invention is a thin-walled metal beam formed by a wall with shelves at the ends and having stiffeners between the shelves (see, e.g., St. USSR N 836312, class E 04 C 3/04, 1978)

Существенными недостатками известных решений являются значительный расход материала, обусловленный как собственным весом балки, так и весом ребер жесткости, которые обычно выполняются на всю высоту стенки, а также меньшая устойчивость стенок при изгибе и меньшая устойчивость балки в целом при действии скручивающих и продольных сил. Significant disadvantages of the known solutions are significant material consumption, due to both the beam’s own weight and the weight of stiffeners, which are usually performed over the entire wall height, as well as lower wall bending stability and lower beam stability as a whole under the action of torsional and longitudinal forces.

Целью изобретения является снижение массы балки при одновременном повышении ее устойчивости путем устранения отмеченных недостатков. The aim of the invention is to reduce the mass of the beam while increasing its stability by eliminating the noted drawbacks.

Сущность изобретения заключается в том, что в тонкостенной металлической балке, образованной стенкой с полками на торцах и имеющей ребра жесткости между полками, ребра жесткости расположены на стенке с образованием зазоров между их торцами и полками, при этом высота участка стенки, на котором они расположены, определяется из соотношения: l≥2/3H, а ребра жесткости выполнены в виде полых поперечных выступов криволинейного профиля высотой h ≥ 2δ и шириной основания b≥3h, где:
l - высота участка расположения ребер жесткости на стенке;
H - высота стенки;
δ толщина стенки;
h - высота профиля ребра;
b - ширина основания профиля ребра.The essence of the invention lies in the fact that in a thin-walled metal beam formed by a wall with shelves at the ends and having stiffeners between the shelves, the stiffeners are located on the wall with the formation of gaps between their ends and shelves, while the height of the wall section on which they are located, is determined from the relation: l≥2 / 3H, and the stiffeners are made in the form of hollow transverse protrusions of a curved profile with a height h ≥ 2δ and a base width b≥3h, where:
l is the height of the location of the stiffeners on the wall;
H is the height of the wall;
δ wall thickness;
h is the height of the rib profile;
b is the width of the base of the profile of the ribs.

Тонкостенная металлическая балка может быть выполнена с продольными ребрами жесткости, расположенными в зазорах, образованных на стенке между торцами ребер и полками, при этом поперечные ребра жесткости могут быть расположены на стенке с наклоном в одну или в противоположные стороны или вертикально и иметь, соответственно, профиль сегмента или трапецеидальный. A thin-walled metal beam can be made with longitudinal stiffeners located in the gaps formed on the wall between the ends of the ribs and the shelves, while the transverse stiffeners can be located on the wall with an inclination in one or in opposite directions or vertically and have, respectively, a profile segment or trapezoidal.

Кроме того, продольные ребра жесткости могут быть расположены на полках. In addition, longitudinal stiffeners can be located on the shelves.

По сравнению с прототипом (а. с. N 836312) изобретение содержит отличительные признаки, заключающиеся в том, что ребра жесткости расположены на стенке с образованием зазоров между их торцами и полками, при этом высота участка стенки, на котором они расположены, определяется из соотношения: l≥2/3 H, а ребра жесткости выполнены в виде полых поперечных выступов криволинейного профиля высотой h ≥ 2δ и шириной основания b ≥ 3h. Compared with the prototype (a.s. N 836312), the invention contains distinctive signs that the stiffeners are located on the wall with the formation of gaps between their ends and shelves, while the height of the wall section on which they are located is determined from the ratio : l≥2 / 3 H, and the stiffeners are made in the form of hollow transverse protrusions of a curved profile with a height h ≥ 2δ and a base width b ≥ 3h.

Тонкостенная металлическая балка может быть выполнена с продольными ребрами жесткости, расположенными в зазорах, образованных на стенке между торцами поперечных ребер и полками, при этом поперечные ребра жесткости могут быть расположены на стенке с наклоном в одну или в противоположные стороны или вертикально и иметь, соответственно, профиль сегмента или трапецеидальный. A thin-walled metal beam can be made with longitudinal stiffeners located in the gaps formed on the wall between the ends of the transverse ribs and the shelves, while the transverse stiffeners can be located on the wall with an inclination in one or in opposite directions or vertically and have, respectively, segment profile or trapezoidal.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображены:
- на фиг. 1 - металлическая балка, поперечный разрез;
(вариант

образного профиля)
- на фиг. 2 - то же, вид по стрелке A на фиг 1; вариант с наклонным расположением поперечных ребер жесткости в разные стороны.The invention is illustrated in the drawing, which shows:
- in FIG. 1 - metal beam, cross section;
(option

figurative profile)
- in FIG. 2 is the same, view along arrow A in FIG. 1; option with an inclined arrangement of transverse stiffeners in different directions.

- на фиг. 3 - то же, вариант с вертикальным расположением поперечных ребер жесткости;
- на фиг. 4 - то же, вариант с наклонным расположением ребер жесткости в одну сторону;
- на фиг. 5 - профиль поперечного ребра жесткости, вариант его выполнения в виде сегмента;
- фиг. 6 - то же, вариант выполнения поперечного ребра жесткости с трапецеидальным профилем.- in FIG. 3 - the same, a variant with a vertical arrangement of transverse stiffeners;
- in FIG. 4 - the same, an option with an inclined arrangement of stiffeners in one direction;
- in FIG. 5 - profile of the transverse stiffener, a variant of its implementation in the form of a segment;
- FIG. 6 is the same, an embodiment of a transverse stiffener with a trapezoidal profile.

Металлическая балка, например

образного или I-образного профиля включает стенку 1 высотой "Н" и толщиной "δ" и полки 2 шириной "B". На стенке 1 расположены поперечные ребра 3 вертикально (фиг. 3) или наклонно (фиг. 2 и 4) с наклоном в одну или в противоположные стороны. На стенке 1 могут быть также выполнены продольные ребра 4 (фиг. 1), расположенные между торцами поперечных ребер 3 и полками 2 в зазорах 5. При этом на полках 2 также возможно выполнение продольных ребер 6.Metal beam e.g.

a shaped or I-shaped profile includes a wall 1 of height "H" and a thickness of "δ" and a shelf 2 of width "B". On the wall 1 there are transverse ribs 3 vertically (Fig. 3) or obliquely (Figs. 2 and 4) with an inclination in one or in opposite directions. On the wall 1 can also be made longitudinal ribs 4 (Fig. 1) located between the ends of the transverse ribs 3 and the shelves 2 in the gaps 5. In this case, on the shelves 2 it is also possible to perform longitudinal ribs 6.

Поперечные ребра 3 и вертикальные и наклонные расположены на стенке 1 только в пределах участка, высота l которого определяется из соотношения l≥2/3 Н. Конкретный размер ребер 3 в каждом отдельном случае определяется на основе соответствующих расчетов в зависимости от величины и направления действующих нагрузок. Однако, оптимальный размер участка расположения ребер 3 находится именно в указанных пределах и предусматривает наличие зазоров 5. The transverse ribs 3, both vertical and inclined, are located on the wall 1 only within the area whose height l is determined from the ratio l≥2 / 3 N. The specific size of the ribs 3 in each individual case is determined on the basis of appropriate calculations depending on the size and direction of the existing loads . However, the optimal size of the location of the ribs 3 is within these limits and provides for the presence of gaps 5.

Поперечные ребра 3 выполнены в виде полых выступов криволинейного, например в виде сегмента (фиг. 5) с радиусом "R" или трапецеидального (фиг. 6) профиля, имеющего высоту "h" и ширину основания "b" при соотношениях: h ≥ 2δ и b≥3h. The transverse ribs 3 are made in the form of hollow protrusions of a curvilinear shape, for example, in the form of a segment (Fig. 5) with a radius “R” or a trapezoidal (Fig. 6) profile having a height “h” and a base width “b” with the ratios: h ≥ 2δ and b≥3h.

Эффективная работа балки обусловлена тем, что сочетание стенки 1 и ребер 3, выполненных согласно изобретению, образует центр упругого сопротивления, который повышает устойчивость верхнего сжатого пояса балки от продольных сил и жесткость стенки без использования дополнительных элементов жесткости от поперечных сил. The effective operation of the beam is due to the fact that the combination of the wall 1 and the ribs 3 made according to the invention forms a center of elastic resistance, which increases the stability of the upper compressed belt of the beam from longitudinal forces and the stiffness of the wall without the use of additional stiffeners from transverse forces.

Одновременное сочетание усиления стенки и полок балки дает возможность повысить приведенное сечение, что позволяет увеличить допускаемые нагрузки для изгибаемых и подвергаемых осевому и внецентренному сжатию балок, а также уменьшить прогиб изгибаемых балок по сравнению с балками, имеющими плоские стенки и полки. The simultaneous combination of wall reinforcement and beam shelves makes it possible to increase the reduced cross section, which allows to increase the allowable loads for bent and axially and eccentrically compressed beams, as well as to reduce the deflection of bent beams compared to beams having flat walls and shelves.

Как показали предварительные испытания и расчеты, изобретение позволяет снизить расход металла на 5-10%. As shown by preliminary tests and calculations, the invention allows to reduce metal consumption by 5-10%.

Claims

1. Thin-walled metal beam formed by a wall with shelves at the ends, and having stiffeners between the shelves, characterized in that the stiffeners are located on the wall with the formation of gaps between their ends and shelves, while the height of the wall section on which they are located is determined from the relation: l ≥ 2 / 3H, and the stiffeners are made in the form of hollow transverse protrusions of a curvilinear profile with a height h ≥ 2δ and a base width b ≥ 3h, where l is the height of the location of the stiffeners on the wall; H is the height of the wall; δ is the wall thickness; h is the height of the rib profile; b is the width of the base of the profile of the ribs.

2. Thin-walled metal beam according to claim 1, characterized in that it is made with longitudinal stiffeners located in the gaps formed on the wall between the ends of the transverse ribs and the shelves.

3. Thin-walled metal beam according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the transverse stiffeners are located on the wall with an inclination in one or in opposite directions and have a segment profile.

4. Thin-walled metal beam according to claims 1 or 2, characterized in that the transverse stiffeners are vertical on the wall and have a trapezoidal profile.

5. Thin-walled metal beam according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is made with longitudinal stiffeners located on the shelves.